BETONARMENĐN KALICILIĞI (DURABĐLĐTE, DAYANIKLILIK) III Doç Dr. Halit YAZICI Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü
BETONUN İÇ VE DI ETKENLERLE BOZULMASI FİZİKSEL ve MEKANİK KİMYASAL ve BİYOLOJİK ÇELİK DONATININ KOROZYONU ÇATLAMA DÖKÜLME, KAPAK ATAMA DAYANIM ve RİJİTLİK KAYBI DEFORMASYON BETON BO LUK YAPISININ DEĞİ MESİ, GEÇİRİMLİLİKTE ARTI BOZULMA SÜRECİNDE HIZLANMA
KİMYASAL ve BİYOLOJİK ETKENLER I. GRUP HİDROLİZ, SUYUN YIKAMA ETKİSİ II. GRUP AGREASİF SIVILARLA İYON DEĞİ TİRME REAKSİYONLARI III. GRUP GENLE EN ÜRÜNLER OLU TURAN REAKSİYONLAR Ca ++ İYONLARININ ÇÖZÜNEN veya ÇÖZÜNMEYEN ÜRÜNLER OLU TURARAK AYRILMALARI CSH İÇİNDEKİ Ca ++ İYONLARININ Mg ++ İYONLARI ile YERDEĞİ TİRMELERİ SÜLFAT ETKİSİ DEF, ASR, CaO, MgO in GECİKMİ HİDRATASYONU, KOROZYON
DENİZ SUYU ETKİSİ FİZİKSEL Aşındırma (Dalgaların ve suda yüzen parçacıkların) Islanma-kuruma Donma-çözülme KİMYASAL Donatı Korozyonu (klorürler) Sülfat (Mg 2 SO4) Magnezyum İyonları Karbonik Asit Bozuk yüzey Açığa çıkmış agrega EN ÇOK ZARAR ISLANMA-KURUMA BÖLGELERİNDE
DENİZ ORTAMI Denizden uzaktaki yapı Tuz yüklü rüzgarlar DENİZ SUYU: EN ÖNEMLİ KLORÜR KAYNAĞI Deniz Atmosferik bölgesi Sıçrama bölgesi Gelgit Bölgesi Su altı bölgesi Yükselme Deniz tabanı Alçalma DENİZ ORTAMINDAKİ BETONARME YAPILARDA KOROZYON DAYANIKLILIK AÇISINDAN BASKIN FAKTÖRDÜR DİKKATE ALINMAZSA 5-10 YIL İÇİNDE ÇOK AĞIR KOROZYON HASARI GÖRÜLÜR
DENİZ ORTAMI Deniz Atmosferi Beton Çelik Donatı Yüksek Gelgit Bölgesi Düşük Su altı bölgesi Çeliğin paslanması nedeniyle çatlama Donma-çözülme, Islanma kuruma nedeniyle çatlama Dalga hareketleri yüzen maddeler (kum, çakıl, buz vb.) nedeniyle aşınma Hidrate çimentonun kimyasal etkilerle bozulması (çözülmesi) Kimyasal etkiler CO 2 etkisi Sülfat etkisi Mg iyonu etkisi Biyolojik oluşumlar
DENİZ SUYU ETKİSİ
DENİZ SUYU ETKİSİ
DENİZ SUYU ETKİSİ
DENİZ SUYU ETKİSİ EN ÇOK ZARAR ISLANMA KURUMA BÖLGELERĐNDE YARIMCA PETKĐM ĐSKELESĐ (DEPREM SONRASI)
DENİZ SUYU ETKİSİ
ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- EN 206-1 KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENĐZ SUYU EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 XS1 0.50 C30 300 XS2 0.45 C35 320 XS3 0.45 C35 340 XS1 XS2 XS3 Deniz suyu ile direkt temas yok (sahile yakın yapılar) Denizin altında (deniz yapılarının belli kısımları) Gelgit, dalga ve serpintiye maruz (deniz yapılarının belli kısımları)
BETONUN ÇELİĞİ KOROZYONDAN KORUMASI FİZİKSEL KORUMA ZARARLI MADDELERİN, SUYUN KOLAYCA ÇELİĞE ULA MASININ ENGELLENMESİ (BETONUN GEÇİRİMSİZLİĞİNE ve PAS PAYI TABAKASI KALINLIĞINA BAĞLI) KİMYASAL KORUMA BETONUN ÇELİĞE YÜKSEK DERECEDEN ALKALİ BİR ORTAM SUNMASI (ph 12.6-13.5) (PASSİVİZASYON) Beton yüzeyi Donatı Çubuğu ph 12.5 MĐKROSKOBĐK OKSĐT TABAKASI (PASĐF TABAKA) DONATININ PASLANMASI MÜMKÜN DEĞĐL (PASĐF TABAKANIN STABĐL KALMASI DURUMUNDA)
BETONUN ÇELİĞİ KOROZYONDAN KORUMASI ÇELĐK DONATI Beton yüzeyi KARBONATLAŞMA ph < 9.5 11.5 KLORÜRLER Cl - > KRĐTĐK DEĞER ASĐDĐK SIVILAR PASĐF TABAKANIN ÇÖZÜLMESĐ KĐMYASAL KORUMANIN SONU DONATININ KOROZYONU MÜMKÜN (oksijen ve nem varlığında) GEÇĐRĐMLĐ, YETERSĐZ KALINLIKTA PAS PAYI TABAKASI FĐZĐKSEL ve KĐMYASAL KORUMA YETERSĐZ KOROZYONUN KISA SÜREDE GÖRÜLMESĐ MUHTEMEL
BETONDA YÜKSEK ph ın KAYNAĞI ÇĐMENTO C 3 S ve C 2 S BĐLEŞENLERĐNĐN HĐDRATASYONU Ca(OH) 2 (SÖNMÜŞ KĐREÇ) SERBEST CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (ALKALĐ OKSĐTLER) K 2 O, Na 2 O + H 2 O KOH, NaOH ph değeri 14 13 12 11 10 9 8 7 12.6 9.5 8.3 1 2 3 Beton Üretimi Alkali koruyucu etkinin başlangıcı Karbonatlaşmanın başlangıcı 1 2 3 4 5 Zaman 4 5 Alkali koruyucu etkinin sonu Donatının elektrolitik korozyonunun başlangıcı
KARBONATLA MA ATMOSFERDEKİ GAZLAR BETONUN GÖZENEK SİSTEMİNE İ LERLER ve GÖZENEK SUYU İLE REAKSİYONA GİRERLER CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (KARBONĐK ASĐT) SO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (SÜLFÜROZ ASĐT) OLU AN ASİTLER HİDRATE ÇİMENTON BİLE ENLERİNİ NÖTRLE TİRİRLER ASĐT + ALKALĐ TUZ + SU Ca(OH) 2 CO 2 Ca(OH) 2 +CO 2 ph 12.6 CaCO 3 +H 2 O ph 8.3 ph<9.5-11.5 ise PASLANMA!! (ORTAMDA O 2 ve SU MEVCUTSA)
KARBONATLA MA BETONUN ĐÇ YAPISINDA DEĞĐŞĐKLĐKLER Ca(OH) 2, CSH, ETRENJĐT, FRĐEDEL TUZU GĐBĐ ÇĐMENTO HĐDRATE BĐLEŞENLERĐNĐN KARBONATLAŞMASI BETONUN ph nın DÜŞMESĐ RÖTRE OLUŞUMU ÇELĐĞĐN KOROZYONU MÜMKÜN (O 2 ve SU VARSA) BETON YÜZEYĐNDE MĐKROÇATLAKLAR
REAKSİYONU ETKİLEYEN FAKTÖRLER KARBONATLA MA HIZI; BETONUN BO LUK YAPISINI ETKİLEYEN TÜM FAKTÖRLER (S/Ç ORANI, KÜR, DOZAJ vb.) PAS PAYININ KALINLIĞI ve KALİTESİ (GEÇİRİMSİZLİK) HAVA NEMİ (%50-60 maks. HIZ) CO 2 YÜZDESİ (N. H. % 0.03, B. EHİR % 0.3) ÇİMENTO KİMYASAL YAPISI (ALKALİİÇERİĞİ, CaO İÇERİĞİ) SICAKLIK vb., FAKTÖRLERE BAĞLIDIR
KARBONATLA MAYI ETKİLEYEN FAKTÖRLER FAKTÖR KARBONATLA MA HIZI S/Ç ORANI KÜR SÜRESİ ÇİMENTO DOZAJI BETONUN KURUMASI SUYA DOYGUNLUK BAĞIL NEM % 50-70 MAX. CO 2 KONSANTRASYONU BETONUN ALKALİİÇERİĞİ BETON BASINÇ DAYANIMI SICAKLIK (NORMAL) SICAKLIK (A IRI)
KARBONATLA MA HIZI C = K t C : KARBONATLA MA DERİNLİĞİ (mm) K : KARBONATLA MA KATSAYISI (mm/yıl 0.5 ) t : ZAMAN (yıl) DÜŞÜK DAYANIMLI BETON S/C>0.6 K >3-4 mm/yıl 0.5 OLMAKTA 15 YILDA 15 mm KARBONATLAŞMA DERĐNLĐĞĐ MÜMKÜN!! İngiltere de açıkta bırakılan (yağmurdan korunmuş) beton elemanların 30 yıl sonunda karbonatlaşma derinlikleri 28 günlük basınç dayanımı (Mpa) Karbonatlaşma Derinliği (mm) 20 45 40 17 60 5
KARBONATLAŞMA CEPHESĐNĐN TESPĐTĐ Karbonatlaş mış beton Karbonatlaş ma cephesi Karbonatlaşmamış beton YAPIDAN ÇIKARTILAN ve YÜZEYE DĐK KESĐLEN KAROT ÖRNEĞĐNĐN ÜZERĐNE ĐNDĐKATÖR SIVI PÜSKÜRTÜLÜR CO 2 10 cm KARBONATLAŞMAMIŞ, YÜKSEK ph lı KISIM RENK VERĐR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ph < 9.3 ph > 9.3 YÖNTEMLE KARBONATLAŞMA CEPHESĐ TESPĐT EDĐLĐR. KARBONATLAŞMAKTA OLAN KISIM BELĐRLENEMEZ PHENOLPTHALEĐN (%0.1 ) ph > 8.3 PEMBE, KIRMIZI RENK THYMOLPTHALEĐN (%0.1 ) ph > 9.3 MAVĐ, MOR RENK
UÇUCU KÜLLÜ BETONDA KARBONATLA MA BETONDA A IRI MİKTARDA PUZOLAN KULLANIMI (ÇİMENTO YERİNE) Ca(OH) 2 İN PUZOLANİK REAKSİYONLA TESPİTİ ÇİMENTONUN AZALMASI Ca(OH) 2 İN A IRI AZALMASI YETERSİZ KÜR ÇOK HIZLI KARBONATLA MA
CURUFLU ÇİMENTODA KARBONATLA MA Permeabilite Katsayısı (m/s) 10-10 10-11 10-12 10-13 Karbonatlaşmamış Karbonatlaşmış PORTLAND ÇİMENTOSU İLE ÜRETİLMİ BETON KARBONATLA MA GEÇİRİMLİLİKTE AZALMA CURUFLU ÇİMENTO İLE ÜERTİLMİ BETON KARBONATLA MA 10-14 0 50 75 Çimentonun CurufĐçeriği (Ağırlıkça %) GEÇİRİMLİLİKTE ARTI
KARBONATLA MI BETONDA BETON TABANCASI DENEYİ KARBONATLA MI BETON BETON YÜZEYİNDE SERTLE ME BETON TABANCASI (ÇEKİCİ) DENEYİNDE ÇOK BÜYÜK YANILGILAR!!! ÖRNEK ÇALI MA: BETON YA I 25 YILLIK ve 50 GÜNLÜK OLAN İKİ YAPIDA BETON TABANCASI + KAROT DENEYİ UYGULANMI BETON YA I 25 YIL BETON YA I 50 GÜN BETON TABANCASI İLE fck = 16.9 MPa!! KAROT İLE fck = 4.8 MPa BETON TABANCASI İLE fck = 25.1 MPa KAROT İLE fck = 18.0 MPa
REALKALİZASYON AKTİF METOT PASİF METOT BETON YÜZEYİNE TİTANYUMLU ANOT AĞ YERLE TRİLİR UYGULANAN DOĞRU AKIMLA Na + ve (OH) - İYONLARININ BETONA GİRİ İ SAĞLANIR YERLE TRİLİR PRATİK DEĞİL, YAN ETKİLERİ VAR; ÇELİKTE HİDROJEN KIRILGANLA MASI, ASR, ADERANSTA AZALMA vb. BETON YÜZEYİNE KİREÇ KATKILI SIVA UYGULANMASI (S/Ç ORANI DÜ ÜK, 20 mm KALINLIĞINDA, KİREÇ MİKTARI YÜKSEK) Ca ++ ve (OH) - İYONLARI SU İLE BETONA İ LER, BO LUK SUYU ALKALİN HALE GELİR KURUMA HALİNDE ETKİNLİĞİ KAYBOLUR!! MÜMKÜNSE KARBONATLA MI BETON UZAKLA TIRILMALI BU BÖLGE TAMİR HARÇLARIYLA YENİLENMELİ ve GEÇİRİMSİZLİĞİ SAĞLANMALI
BETONARMENĐN KALICILIĞI (DURABĐLĐTE, DAYANIKLILIK) III Doç Dr. Halit YAZICI Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü