BETON KALİTESİNİN DENETİMİ Halit YAZICI DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ İN AAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YAPI MALZEMESİ ANABİLİM DALI
TANIMLAR DAYANIKLILIK, KALICILIK DURABİLİTE : YAPI; KENDİSİNDEN BEKLENEN İ LEVİ BULUNDUĞU ÇEVRESEL KO ULLAR ALTINDA UZUN YILLAR BOYUNCA, BÜYÜK TAMİR ve BAKIM MASRAFLARINA YOL AÇMADAN YERİNE GETİREBİLMELİ, YIPRATICI ETKİLERE KAR I DAYANIKLI OLMALIDIR. YAPAY YAPI MALZEMELERİ ASILLARINA DÖNME EĞİLİMİNDEDİR. DOĞAL MALZEMELER MİLYONLARCA YILLIK GEÇMİ LERİ NEDENİYLE ÇEVRESEL ETKİLERE KAR I ÇOK DAHA KARARLIDIRLAR. Örnek: DOĞAL TA
DAYANIKLILIĞIN SEMBOLÜ AYASOFYA: M.S. 537 de ĐBADETE AÇILDI 941 YIL KĐLĐSE 421 YIL CAMĐ OLARAK KULLANILDI BÜYÜK PİRAMİT (KEOPS): YAPIM TARĐHĐ M.Ö.2500 4500 YILLIK SERVĐS ÖMRÜ MISIR ATASÖZÜ: ĐNSANLAR ZAMANDAN KORKAR, ZAMAN PĐRAMĐTLERDEN KORKAR
TANIMLAR İSTENEN DAYANIMDA DAYANIKLI (DURABİLETE) EKONOMİK İ LEVSEL- FONKSİYONEL GÜZEL- ESTETİK BİR YAPININ TASARIMI ve İN ASI BE TEMEL İLKENİN ELE ALINDIĞI
BETON KARI IMI BETON DİZAYNI İ LENEBİLİRLİK MUKAVEMET DAYANIKLILIK (DURABİLİTE ) EKONOMİ KIVAM, MİN. SIKI TIRMA ENERJİSİ, KOHEZYON, AYRI MA YAPMAYAN, MİN. TERLEME, HOMOJEN SINIF DAYANIMI GEÇİRİMSİZLİK SERVİS ÖMRÜ TASARIMI OPTİMİZASYON PROBLEMİ
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
FİZİKSEL ve MEKANİK ETKENLER KÜTLE KAYBINA YOL AÇANLAR ÇATLAMAYA YOL AÇANLAR A INMA EROZYON KAVİTASYON (OYULMA) DONMA- ÇÖZÜLME, BUZ ÇÖZÜCÜ TUZLAR ISLANMA- KURUMA, BOY ve HACİM DEĞİ İMLERİ YANGIN, YÜKSEK SICAKLIKLAR A IRI YÜKLEME, TEKRARLI YÜKLEME, YORULMA, DARBE
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
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 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
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!! (ORTMADA O 2 ve SU MEVCUTSA)
ALKALİ ETKİSİ BETONDA (OH) - KONSANTRASYONU YÜKSEK Ca(OH) 2 KRĐSTALLEŞĐR BÖYLECE REAKSĐYON KOLAYCA GELĐŞĐR REAKSĐYONA GĐRMESĐ GÜÇLEŞĐR Ca(OH) 2 in ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ ARTAR ARAYA BĐR BAŞKA ALKALĐNĐN (NaOH, KOH) GĐRMESĐYLE CO 2 + 2NaOH Na 2 CO 3 +H 2 O (SODYUM KARBONAT) Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + 2NaOH (KALSĐYUM KARBONAT) BETONUN (ÇĐMENTONUN) ALKALĐĐÇERĐĞĐ ÖNEMLĐ BĐR PARAMETRE
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) ÇİMNTO 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
CSH LARIN KARBONATLAŞMASI KARBONATLA MA Ca(OH) 2 DIŞINDAKĐ DĐĞER ÇĐMENTO HĐDRATE BĐLEŞENLERĐ DE KARBONATLAŞABĐLĐR ETRENJĐTĐN KARBONATLAŞMASI CaCO 3, AMORF SĐLĐS JELĐ, SU OLUŞUR CaCO 3, ALÇITAŞI, ALÜMĐN JELĐ, SU OLUŞUR FRĐEDEL TUZUNUN KARBONATLAŞMASI ALÜMĐN JELĐ, KLORÜRLER SERBEST KALIR
CO 2 KONSANTRASYONU ETKİSİ Karbonatlaşma Derinliği (mm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 % CO2 0.03 % CO2 40 50 60 70 80 90 Bağıl Hava Nemi (%) HIZLANDIRILMI KARBONATLA MA DENEYLERİ CO 2 KONSANTRASYONU YÜKSEK HAVA REAKSİYON HIZLANIR BİR KAÇ HAFTA= BİR KAÇ YIL
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
KARBONATLAŞMA CEPHESĐNĐN TESPĐTĐ C = K t DENEYLE KARBONATLA MA DERİNLİĞİ TESPİT EDİLMİ, K HESAPLANMI İSE GELECEKTEKİ KARBONATLA MA DERİNLİĞİ TAHMİN EDİLEBİLİR. ÖRNEK; 15 YILLIK BETONARME BİR YAPIDA KARBONATLA MA DERİNLİĞİ ÖLÇÜMLE 12.2 mm ve EN DÜ ÜK PAS PAYI TABAKASI KALINLIĞI 24 mm BULUNMU OLSUN. BEKLENEN SERVİS ÖMRÜ 100 YIL İSE; K= 12.2/(15) 0.5 = 3.15 mm/yıl 0.5 100 SENE SONUNDA BEKLENEN (TAHMİNİ) KARBONATLA MA DERİNLİĞİ: C= 3.15*(100) 0.5 = 31.5 mm >> 24.0-5 = 20.0 mm (MEVCUT PAS PAYI - EMNİYET PAYI) YAPI SERVİS ÖMRÜNÜ TAMAMLAMADAN KARBONATLA MADAN KAYNAKLANAN KOROZYON RİSKİ VAR!!! (ÖNLEM ALINMALI)
KARBONATLA MANIN BETON BO LUK YAPISINA ETKİSİ BETON GÖZENEK HACMİNDE DARALMA, (BELİRLİ ÇAPTAN KÜÇÜK BO LUKLARDA) KILCALLIK KATSAYISINDA ARTI Yığışımlı Boşluk Hacmi 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Karbonatlaşmamış Karbonatlaşmış 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 Yarıçap (µm)
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 ÜERTİLMİ BETON KARBONATLA MA GEÇİRİMLİLİKTE AZALMA CURUFLU ÇİMENTO İLE ÜERTİLMİ BETON KARBONATLA MA 10-14 0 50 75 Çimentonun CurufĐçeriği (Ağırlıkça %) GEÇİRİMLİLİKTE ARTI
HIZLANDIRILMI KARBONATLA MA DENEYİ %10 CO 2 KONSANTRASYONU DEĞİ İK ÇİMNETO TÜRLERİYLE ÜRETİLMİ BETON ÖRNEKLERİNİN KARBONATLA MALARI KESİLMİ ÖRNEKLERDE PHENOLPTHALEİN veya THYMOLPTHALEİN İLE KARBONATLA MA CEPHESİ TAYİNİ DENEY DÜZENEĞİNİN YETERSİZLİĞİ NEM ve SICAKLIK KONTROLÜ OLMAMASI, HAVA SİRKÜLASYONU YAPILAMAMASI, ÇOK DEĞİ KEN SONUÇLAR
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
METALLERİN ELKTRO-KİMYASAL KOROZYONU BİRİBİRİNİ TAMAMLAYAN ve E ZAMANLI GELİ EN İKİ ELEKTRO- KİMYASAL REAKSİYON OKSİDASYON (ANOT) REDÜKSİYON (KATOT) ELEKTRON KAYBEDEN ÇELİĞİN İYONA DÖNÜ MESİ KÜTLE KAYBI ELEKTRONLARIN BA KA BİR ORTAMDA HARCANMASI, HİDROKSİT İYONLARININ OLU MASI KORUNUR ELEKTRONLARIN KATODA, HİDROKSİT(OH) - İYONLARININ ANOTA TA INMASI ART AYNI ÇELİK ÜZERİNDE; ANOT ve KATOT BİRBİRİNE ÇOK YAKIN (MİKRO ELEMAN) BİRBİRNDEN UZAKTA (MAKRO ELEMAN) OLABİLİR
POURBAİX DİYAGRAMI
METALLERİN ELKTRO-KİMYASAL KOROZYONU BETON BO LUK SUYU: ELEKTRON veiyon İLETEN ORTAM ÇELİK ELEKTRON İLETEN ORTAM ANOT ve KATOT BAĞLANTISI KURULUR PİL OLU UMU NEM, O2 KONSANTRASYONU, TUZ KONSANTRASYONU, PAS PAYI TABAKASI ve GEÇİRİMLİLİĞİ BETON İÇİNDE BÖLGE BÖLGE DEĞİ KEN AYNI ÇELİĞİN FARKLI BÖLGELERİ ANOT ve KATOT REAKSİYONU GÖSTEREBİLİR
ÇELĐK DONATININ KOROZYONU ASLINA DÖNME OLAYI - ATMOSFERĐK KOROZYON - ELEKTROLĐTĐK KOROZYON - KLORÜR KOROZYONU - TEMAS KOROZYONU - HĐDROJEN KIRILGANLAŞMASI ATMOSFERĐK KOROZYON Fe + ½O 2 +H 2 O Fe(OH) 2 Fe (OH) 2 FeO + H 2 O Temiz atmosfer koşullarında Zararlı Kirli Atmosferik Koşullarda PAS TABAKASI TEL FIRÇA ĐLE SÖKÜLEMĐYORSA ZARARSIZ PAS KOROZYON HIZI (HAVA NEMĐNE BAĞLI) 4-6 µm/yıl 100-1000 µm/yıl PUL PUL DÖKÜLME; ÇAP ÖLÇÜMÜ, ÇEKME DENEYĐ ve TEMĐZLEME ŞART
ÇELĐK DONATININ KOROZYONU Beton boşluk suyu (elektrolit) O 2 Paspayından oksijen difüzyonu Fe +2 2e - H 2 O ½O 2 2(OH) - Çelik Anodik işlem Katodik işlem ANOT REAKSĐYONU Fe Fe +2 + 2e - KATOT REAKSĐYONU H 2 O +1/2O 2 + 2e - 2(OH) - Fe +2 + 2(OH) - Fe(OH) 2 Fe(OH) 2 + H 2 O+ 1/2O 2 Fe(OH) 3
KLORÜR KOROZYONU KLORÜR İYONLARI: ÇELİK DONATININ KOROZYONU AÇISINDAN EN ZARARLI MADDE PASİF TABAKANIN YAPISINI GEV ETİP ÇÖZERLER ORTAMIN ELEKTRİKSEL DİRENCİNİ DÜ ÜRÜP, ELEKTROLİTLİĞİNİ ARTTIRIRLAR, İYON AKI I KOLAYLA IR ORTAMIN ph DEĞERİNİİNDİRGERLER KLORÜR KAYNAKLARI BETON ÜRETĐMĐNDE KULLANILAN MALZEMELER ÇEVREDE BULUNAN KLORÜRLERĐN BETON ĐÇĐNE TAŞINIMI
KLORÜR KAYNAKLARI TUZ ĐŞLEYEN SANAYĐ TESĐSLERĐ DENĐZ SUYUNUN BETONDA KARMA SUYU veya BAKIM SUYU OLARAK KULLANIMI DENĐZ SUYU ĐLE TEMAS ve ISLANMA KURUMA ETKĐSĐ KLORÜR ĐÇEREN AGREGALAR BUZ ÇÖZÜCÜ TUZLAR TUZLU YERALTI SULARI CaCl 2 ĐÇEREN BETON KATKI MADDELERĐ DENĐZ YÖNÜNDEN ESEN TUZ YÜKLÜ RÜZGARLAR vb.
KLORÜR İYONLARININ BETONA SIZMASI Çatlak Islanma- Kuruma Cl - Đyonlarının Betona Sızması Yüzeyden itibaren derinlik (mm) 25 40 60 80 0.05 Klorür Đçeriği (%) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 KAPİLER EMME, SUYLA BİRLİKTE İLERLEME, DİFÜZYON SÜREÇLERİ ISLANMA KURUMA TA INIM HIZINI ARTTIRIR ZAMANLA KLORÜR YOĞUNLUĞU vei LEME DERİNLİĞİ ARTAR
KLORÜR KOROZYONU Pasif tabaka ( 50 µm) ph>12.5 Cl - Cl Cl - - H 2 O Elektrolitik ortam 3e - (OH) - Cl - Fe +3 ph 5 Fe Katot Çelik Fe +3 + 3Cl - Elektrolitik FeCl 3 Anot FeCl 3 + 3(OH) - Elektrolitik Fe(OH)3 + 3Cl - KLORÜR ĐYONLARI SÜREKLĐ YENĐLENMEKTE, BÖYLECE REAKSĐYON SÜREKLĐLĐK KAZANIYOR
BETONUN KRİTİK SAYILAN KLORÜR İÇERİĞİ Betonun Kritik Sayılan KlorürĐçeriği (Çimento Ağırlığınca %) 0.4 Kalitesiz Beton 50 Düşük korozyon riski: Elektrolitik işlem durur Karbonatlaşmamış Beton Kaliteli Beton 85 100 Yüksek korozyon riski Bağıl Nem (%) Karbonatlaşmış Beton Düşük korozyon riski: Oksijen yok
KLORÜRLERİN BETONA İ LEMESİİLE S/Ç ORANI İLİ KİSİ Yüzeyden itibaren derinlik (mm) 25 50 75 100 0.05 Ortalama KlorürĐçeriği (%) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 S/Ç=0.40 S/Ç=0.50 S/Ç=0.60 Çatlaksız betonda 830 devirden sonra klorür içeriği BETONUN KLORÜR GEÇİRİMSİZLİĞİ DÜ ÜK S/Ç ORANI YETERLİ KALINLIKTA PAS PAYI BETONUN GEREĞİNDE KLORÜR GEÇİRMEYEN KAPLAMA İLE KAPLANMASI
KLORÜRLERİN BETONA İ LEMESİİLE ORANI PAS PAYI KALINLIĞI İLİ KİSİ 100 800 DEVİRDEN SONRA KLORÜR MİKTARI <%0.2 İÇİN GEREKLİ PAS PAYI Pas payı (mm) 75 50 25 S/Ç=0.60 S/Ç=0.50 S/Ç=0.40 S/Ç =0.4; 40 mm OLMALI S/Ç =0.5; 70 mm OLMALI S/Ç =0.6; 90 mm OLMALI 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Tuzlu ortamda ıslanma kuruma tekrar sayısı ACI 222R S/Ç =0.4 İSE PASPAYI 50 mm OLMALI S/Ç =0.45 İSE PASPAYI 65 mm OLMALI
ACI 222R Öngerilmeli Beton Betonarme (Islak Ortamda) BETONUN KLORÜR İÇERİĞİNİN SINIRLANDIRILMASI Çimento Ağırlığınca Asitte Çözünen Klorür (%) 0.08 0.10 Suda Çözünen Klorür (%) 0.06 0.08 Betonarme (Kuru Ortamda) 0.20 0.15 TS EN206-1 Donatısız Beton Betonarme Öngerilmeli Beton Klorür Đçeriği Sınıfı 1 1.0 0.20 0.10 Klorür Đçeriği Sınıfı 2 1.0 0.40 0.20
REAKSĐYON ÜRÜNLERĐ Donatı Çatlama Fe FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 Fe(OH) 4 Fe(OH) 3Fe(OH)3. 3H 2 O Donatı Kapak atma 0 1 2 3 4 5 6 7 Hacim (cm 3 ) KOROZYONN ÜRÜNLERĐ 6 KAT HACĐM ARTIŞI Paspayı tabakasının tabaka halinde ayrışması OLUŞAN GENLEŞME NEDENĐYLE BETONDA HASAR
ÇELĐK DONATININ KOROZYONU BETONARME YAPI ELEMANINDA KOROZYON DONATI ÇELĐĞĐNDE KESĐT KAYBI ÇELĐĞĐN DEFORMASYON ÖZELLĐKLERĐNĐN ve KOPMA MUKAVEMETĐNĐN DEĞĐŞMESĐ DONATI-BETON ADERANSININ AZALMASI PAS PAYI TABAKASININ ÇATLAMASI PAS PAYI TABAKASININ DÖKÜLMESĐ DONATININ AÇIKTA KALARAK ATMOSFERĐK KOROZYONUN BAŞLAMASI
KOROZYON HASARI
ÇATLAKLI BETONDA DONATI KOROZYONU Çatlaklı Kısımda Anot Reaksiyonu O 2 O 2 (OH) - Fe +2 Fe +2 (OH) - MAKRO ELEMAN BÜYÜK YÜZEY KATOT KÜÇÜK YÜZEY ANOT Çatlak Dışındaki Büyük Yüzey Katot W O 2 (OH) - Fe +2 c MĐKRO ELEMAN ANOT ve KATOT ÇATLAK ĐÇĐNDE BĐRBĐRĐNE ÇOK YAKIN AŞILMAMASI ÖNERĐLEN ÇATLAK GENĐŞLĐĞĐ W < 0.2-0.3 mm
BETONUN GEÇĐRĐMLĐLĐĞĐ - KOROZYON ĐLĐŞKĐSĐ CO 2 GĐRĐŞĐ KARBONATLAŞMA BETONUN ĐÇ YAPISINDA DEĞĐŞĐKLĐKLER ph DEĞERĐNĐN AZALMASI KULLANILAN MALZEMELER Karışım oranları, çimento, agrega özellikleri, kimyasal ve mineral katkılar, su vb. HAZIRLAMA YÖNTEMĐ Karıştırma, taşıma, yerleştirme, sıkıştırma, sonlandırma (finishing) SONRAKĐ ĐŞLEMLER Kür, yüzeye uygulanan işlemler, yükleme anındaki beton yaşı, servis koşulları vb. GEÇĐRĐMLĐLĐK Cl - ĐYONLARININ GĐRĐŞĐ SUYUN GĐRĐŞĐ (EMME ve TAŞINIM) OKSĐJEN GĐRĐŞĐ Ca(OH) 2 in YIKANARAK DIŞARIYA SÜZÜLMESĐ BETONDA ÇATLAMA, DÖKÜLME KOROZYON
NEMİN REAKSİYONLARA ETKİSİ
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
KLORÜRLERİN BETONDAN ÇIKARTILMASI Beton Donatı H 2 OH - ÖNERİLEN AKIM İDDETİ 1 A/m 2 Dışarıda oluşturulan pil (Doğru akım kontrolü) - Na + Cl - H 2 O + Elektrolit çözeltisi Anod (Titanyum doku) DONATI DOĞRU AKIMLA NEGATİF HALE GETİRİLİR POZİTİF YÜKLÜ TİTANYUM AĞ NEGATİF YÜKLÜ KLORÜRLERİ KENDİNE ÇEKER YÜKSEK MALİYET, YAN ETKİLERİ; DONATIDA HİDROJEN KIRILGANLA MASI BETONDA ISINMAYA BAĞLI ÇATLAMA
KOROZYON ÖLÇÜMÜ ÇELİĞİN ELEKTRO- POTANSİYELİ ÖLÇÜLÜR Doymuş bakır sülfat eriyiği (CuSO 4 ) Geçirimli takoz Bakır (Cu) CuSO 4 kristalleri Islak sünger Milivoltmetre -0.35 V (CSE) den daha NEGATİF BÜYÜK OLASILIKLA AKTİF KOROZYON MEVCUT POTANSİYEL -0.20 V dan DAHA POZİTİF BÜYÜK OLASILIKLA KOROZYON YOK POTANSİYEL -0.20 V ile -0.35 V ARALIĞINDA KOROZYONUN VARLIĞI BELİRSİZ
TEMAS KOROZYONU DAHA ASĐL METAL ELEKTROMOTĐF SERĐDE (SHE) YÜKSEK ELEKTROPOTANSĐYELLĐ ĐKĐ FARKLI METAL BĐR ARADA + NEM + OKSĐJEN GALVANĐ PĐLĐ DAHA AZ ASĐL METAL ELEKTRON KAYBI KOROZYON DONATININ KOROZYONA KARŞI EPOKSĐ vb. ĐLE KAPLANMASI HALĐNDE KAPLANMIŞ ve KAPLANMAMIŞ DONATILARIN BĐRARDA KULLANIMI
HİDROJEN KIRILGANLA MASI OKSİJENİN AZ OLDUĞU ORTAM ÖN ve ART GERME HALATKARININ KILIFLARI H + İYONLARI H 2 GAZINA İNDİRGENİR ATOM HALİNDEKİ HİDROJEN GAZI ÇELİĞİN EN İNCE DOKULARINA, ÇATLAKLARINA NÜFUZ EDER DONATI KIRILGANLA IR, GEVREK HALE GELİR
KOROZYONUN GELİ İMİ Korozyon Servis Ömrü Kabul edilebilir Bozulma Sınırı KLORÜRLERİN, KARBONATLA MA CEPHESİNİN, NEMİN ve OKSİJENİN DONATIYA KOLAYCA ULA MASI ENGELLENMELİ Başlangıç Aşaması Aktif Korozyon KALİTELİ, GEÇİRİMSİZ, YETERLİ KALINLIKTA PAS PAYI ART ÇOK NADİREN ÖZEL ve MALİYETİ YÜKSEK EK ÖNLEMLER ZORUNLU OLABİLİR
ÖNLEMLER BETONARMENİN DAYANIKLILIĞINDA AÇISINDAN PAS PAYI TABAKASININ KALINLIĞI ve GEÇİRİMSİZLİĞİ ANAHTAR ROL OYNAR UYGULAMADA YAPILAN HATALAR NEDENİYLE BU BÖLGE GENELDE GEÇİRİMLİ ve ÇATLAKLI OLMAKTA TERLEME, AGREGALARIN A AĞIYA HAREKETİ SIRASINDA BETON YÜZEYİNE SU ÇIKI I, S/Ç ORANININ GÖRECELİ OLARAK ARTMASI HIZLI BUHARLA MA vb. FAKTÖRLER NEDENİYLE OLU AN BÜZÜLMENİN (RÖTRE) OLU TURDUĞU ÇATLAKLI YAPI KÜR HASSASİYETİ YÜKSEK OLAN BÖLGEDE YETERSİZ KÜR, HİDRATSYONUN İLERLEYEMESİ BETON İÇ BÖLGESİNE KIYASLA ÇOK GEÇİRİMLİ
ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN206 EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 XO XC1 XC2 XC3 XC4 KOROZYON veya ZARAR RĐSKĐ YOK XO ---- C14 ---- KARBONATLAŞMADAN KAYNAKLANAN KOROZYON XC1 0.65 C20 260 XC2 0.60 C25 280 XC3 0.55 C30 280 XC4 0.50 C30 300 Çok kuru (Hava nemi çok düşük, bina içi betonlar) Kuru (Hava nemi düşük, bina içi betonlar) Islak, nadiren kuru (Su tutucu yapı bölümleri, temeller) Orta derecede nem ( yağmurdan korunmuş dış/iç eleman) Tekrarlı ıslanma-kuruma (su temasına açık yüzeyler)
ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN206 KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENĐZ SUYU DIŞINDAKĐ KLORÜR EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 XD1 0.55 C30 300 XD2 0.55 C30 300 XD3 0.45 C35 320 XD1 XD2 XD3 Islak, nadiren kuru (klorür içeren su sıçraması) Orta derecede rutubet (yüzme havuzu, endüstriyel su) Tekrarlı ıslanma-kuruma (köprü, yer kaplaması, otopark)
ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS11222 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)
ÖNLEMLER Pas payı ile ilgili korozyon risk faktörü 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Ortamda klorür iyonları var Normal çevre koşulları 0 50 60 70 80 90 100 Betondaki ortalama bağıl nem (%) RİSK FAKTÖRÜ DİKKATE ALINARAK PAS PAYI TABAKASI KALINLIĞI ARTTIRILMALI
ÖNLEMLER DAYANIKLILIĞIN SAĞLANMASI İÇİN BETON KARI IMI VE PAS PAYI KALINLIĞI İÇİN STANDARTLARIN ÖNERİLERİ GENELLİKLE SERVİS ÖMRÜNÜN 50 YIL ve AGREGA EN BÜYÜK TANE ÇAPININ 20-32 mm OLMASI KABULÜNE DAYANIR DAHA UZUN SERVİS ÖMRÜ PROJEDE GÖSTERİLECEK PAS PAYI Cnom PAS PAYINI ARTTIR ör: 100 YIL İÇİN 10 mm İLAVE Cnom = Cmin + c ÇİMENTO DOZAJI vb. FAKTÖRLER GÖZDEN GEÇİRİLMELİ c PROJE TOLERANSLARI, KALİTE KONTROL SİSTEMİ vb. BAĞLI PAY (GENELDE 5 mm ALINIR)
PASPAYI - EN1992-1 RİSK YOK XO KARBONATLA MADAN KAYNAKLANAN KOROZYON KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENİZ SUYUNDAN KAYNAKLANAN KOROZYON XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XD2/XD3 XS1/XS2/XS3 BETONARME Cmin (mm) 10 15 25 30 45 45 ÖN GERİLMELİ BETON Cmin (mm) 20 25 35 40 55 55
I 25 II III IV V EN BÜYÜK S/C B. DAYANIMI (MPa) PAS PAYI- BS8110 ---- ---- ---- ---- 0.65 30 20 35 --- --- --- 0.60 35 20 30 40 50 --- 0.55 40 20 25 30 40 60 0.50 45 20 20 25 30 50 0.45 50 EN AZ DOZAJ kg/m 3 275 300 325 350 400 I II III IV V Yüzeyi havadan, yıpratıcı etkilerden korunmuş Aşırı yağmurdan, donmadan korunmuş, yoğuşma var Aşırı yağmura, ıslanma-kurumaya maruz Deniz suyu, buz çözücü tuzlar, donma-çözülme Asidik (ph 4.5) suya, aşınmaya, erozyona maruz
ÖNLEMLER Şiddetli etki Yalıtımlı Donatısı ve kendisi iyi şekilde korunmuş ve yalıtılmış değiştirebilir betonarme eleman Yalıtımsız Betonarme köprü ayağı
ÖNLEMLER Su birikimi Su birikimi YANLIŞ DOĞRU Yapı elemanında dış cephelerde bulunan çıkmaların yağmur ve serpinti sularının birikmesini engelleyecek şekilde tasarlanması gerekir. Tekrarlı ıslanma etkisi ile kimyasal maddelerin (Cl - vb.) yoğunluğunun artması, yapı elemanında şiddetli bozulma etkisine yol açabilir.
ÖNLEMLER Yağmur suyu oluğu Bahçe sulaması Yağmur suyu oluklarının ağızlarının doğal zemin veya bahçe toprağı üzerinde yapılması durumunda, serbest kalan su önce zemine oradan da kapiler yolla binaya girecektir. Yalıtımsız yüzey Doğal zemin veya bahçe toprağı Yağmur suyundan, sulamadan veya yeraltından gelen su
HASARLI DONATI HASAR GÖRMÜ BETON UZAKLA TIRILIR, ÇELİK ve BETON TEMİZLENİR DONATI ANTİKOROZİF BOYALARLA BOYANABİLİR, TAMİR HARÇLARIYLA BETON İLK HALİNE GETİLİR
ÖNLEMLER İDDETLİ ETKİ SINIRLI BİR KORUMA KISA SÜRELERLE TEKRARLANMASI GEREKLİ YÜZEYE BOYA GİBİ UYGULANABİLEN ve GEÇİRİMSİZLİK SAĞLAYAN POLİMER ESASLI KAPLAMALAR
ÖNLEMLER Kaplama-beton arayüzeyi Kaplama BETON YAPI İDDETLİ ETKİ 6 mm derinliğe kadar beton yüzeyi Grobeton PLASTİK ESASLI MALZMELERLE BETON YÜZEYİ KAPLANABİLİR, GEÇİRİMSİZLİK SAĞLANABİLİR Su Geçirimsiz Membran Y.A.S.S. Zemin YÜZEY TEMİZ ve KURU OLMALI, BETON BELLİ BİR ÇEKME DAYANIMINI SAĞLAMALI,
ÖZEL ÖNLEMLER PASLANMAZ ÇELİK ADERANSI İYİ DEĞİL, MALİYETİ ÇOK YÜKSEK EPOKSİ KAPLAMA KİMYASAL DAYANIKLILIKLARI İYİ, GEVREKTİRLER, DONATININ İ LENMESİ SIRASINDA ZARAR GÖREBİLİRLER, MALİYETLERİ YÜKSEK, ADERANS KAYBI, UZUN DÖNEMLİ PERFORMANSLARI TARTI MALI ÇİNKO (GALVANİZ) KAPLAMA UZUN DÖNEM PERFORMANSLARI BELİRSİZ, ADERANSIN AZALMASI, DONATININ İ LENMESİ SIRASINDA ÇATLAMASI, KAYNAK YAPILAMAMASI
ÖZEL ÖNLEMLER CAM ELYAFI DONATISI HENÜZ ARA TIRMA SAFHASINDA, GEVREKTİRLER, İ LENEMEZLER ALKALİLERE DAYANIKLI TÜRÜİSE ÇOK PAHALIDIR KOROZYON ÖNLEYİCİ KİMYASAL KATKI (İNHİBİTÖR) KALSİYUM NİTRİTLE CESARET VERİCİ SONUÇLAR UZUN DÖNEMLİ PERFORMANSLARI BELİRSİZ, ASR, PRİZ GECİKTİRME, BASINÇ DAYANIMINDA DÜ ME, ÇİÇEKLENME GİBİ YAN ETKİLERİ VAR
ÖZEL ÖNLEMLER KATODİK KORUMA HARCANABİLİR ANOTLAR OLU TURULARAK ESAS METAL KORUNABİLİR ÇELİK YAPILARDA ÇİNKO, MAGNEZYUM ÇUBUKLAR KULLANILARAK UYGULANABİLMEKTE, BETONARMEDE UYGULANMASI ÇOK ZOR DOĞRU AKIMLA KATODİK KORUMA DONATININ ELEKTRO-POTANSİYELİ DEĞİ TİRİLEREK KOROZYON ÖNLENMEKTE ÜNİFORM AKIM UYGULAMA ZORLUĞU, ÖNGERİLME HALATLARINDA HİDROJEN KIRILGANLA MASI RİSKİ
BETON KALİTESİNİN DENETİMİ Halit YAZICI DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ İN AAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YAPI MALZEMESİ ANABİLİM DALI