Çelik çubukların korozyonu, betonarme elemanlar için oldukça zararlıdır ve bunların hizmet verebilirliğini baltalayabilir ve hatta yapısal bozulmaya neden olabilir. Ancak şantiyelerde çelik çubukların korozyona uğramaması için çeşitli önlemler alınabilir.
Yüksek kaliteli ve düşük geçirgenliğe sahip beton, çeşitli korozyon mekanizmalarının kontrolü için gereklidir. Bu nedenle, geleneksel beton tamamen geçirimsiz olmasa da, inşaatın işçilik, beton karışımları ve kürleme gibi farklı yönlerine gereken özen gösterilmesi, düşük geçirgenliğe sahip betonun mükemmel kalitede üretilmesini sağlayabilir.
Bu pratik önlemler, donatı korozyonunu önlemek için tasarımcılar ve şantiye mühendisleri için çok önemlidir.
Şantiyede Donatı Korozyonu Nasıl Önlenir?
1. Su-Çimento Oranı (w/c oranı)
Düşük geçirimli beton, karşılığında daha iyi donatı koruması sağlayabilen düşük bir w/c oranı uygulanarak üretilebilir. ACI 318M-11 Yapısal beton için Bina Kodu gereksinimleri, neme ve buz çözücü kimyasallardan, tuzdan, acı sudan, deniz suyundan veya spreyden kaynaklanan harici bir klorür kaynağına maruz kalan beton için maksimum 0,40 w/c oranı ve minimum 35 MPa beton dayanımı önerir. bu kaynaklardan.
Ayrıca ACI 357R-84, Tablo-1’de gösterildiği gibi benzer bir su-çimento oranı sağlar. Bu nedenle, beton yüzeyin ciddi şekilde bozunması beklendiği sürece 42 MPa beton dayanımı kullanılması tavsiye edilir.
Tablo-1: Üç Hava Koşulu İçin Su/Çimento Oranları ve Beton Basınç Dayanımı
| Alan | Maksimum w/c oranı | Beton basınç dayanımı (fc’) MPa |
| batık | 0.45 | 35 |
| Sıçrama | 0.40 | 35 |
| Atmosferik | 0.40 | 35 |
2. Çimento İçeriği
Çimento içeriği arttıkça CO 2 ve CL’nin bağlama kapasitesi artar. Bununla birlikte, çimento miktarı ölçülmeden artırılırsa, su/çimento oranı, kürleme ve sıkıştırma kalitesi, çimento içeriğine kıyasla klorür ve karbonatlaşma penetrasyonu üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olacaktır. Bu nedenle ACI 357R-84 tarafından korozif bir ortam için minimum 356 Kg/m3 çimento içeriğinin kullanılabileceği tavsiye edilmektedir.
3. Çimento Tipi
Çimento bileşimi, beton dayanıklılığını önemli ölçüde etkiler. Örneğin, Portland çimentosundaki trikalsiyum alüminat ( C3A ) içeriği arttıkça, korozyon direnci önemli ölçüde iyileşir. Bunun nedeni, klorür iyonlarının hidratlı trikalsiyum sülfoalüminat ile reaksiyonunun sertleşmiş çimento hamurunda çözünmeyen Friedel tuzu oluşturmasıdır. Şekil-1 donatı korozyonunun başlamasında C 3A’nın etkisini göstermektedir .
Bununla birlikte, C 3 A sadece belirli bir miktarda klorür ile reaksiyona girdiğinden, klorür içeriği miktarı fazla olduğunda C 3 A’nın etkinliği azalır. Ayrıca C 3A içeriği artırılarak betonun sülfat atağına karşı direnci azalır . Bu nedenle ACI 357R-84, ASTM I, II ve III (Canadian Standard Association (CSA) 10, 20 ve 30) çimento tipinin , ancak C 3A içeriğinin %4-10 arasında olmasını tavsiye eder.
4. Puzolanlar
Silis dumanı, yüksek fırın cürufu ve uçucu kül gibi puzolanik malzemeler, klorür ve sülfat saldırılarına dirençli beton üretiminde kullanılır. Düşük geçirimli ve yüksek mukavemetli beton üreten puzolanlarla hem su hem de kalsiyum hidroksitin kombinasyonu çok önemlidir. ACI 318M-11, sülfat saldırılarına direnç için puzolanlı V tipi (CSA’ya göre 50) çimentoya izin verir.
5. Katkılar
Katkılar, çelik donatıyı korozyondan korumaya yardımcı olmak için kullanılan kimyasal maddelerdir . Uygun işlenebilirlik sağlayan ve daha iyi geçirimsizlik sağlayan su azaltıcı katkılar ve süperakışkanlaştırıcılar kullanılarak düşük w/c oranı kullanmak mümkündür. Çelik korozyonuna yol açacağından kalsiyum klorür içeren katkılardan kaçınılmalıdır. ASTM C494M’ye göre zaman ayar modifikasyonu ve su azaltıcı katkılar kullanılmalıdır.
6. Agregalar
Agregalar, beton karışımı hacminin yaklaşık %70’ini kapladıkları için beton geçirgenliğini önemli ölçüde etkiler. İri agrega boyutu arttıkça beton geçirgenliği artar. Çoğu mineral agreganın geçirgenliği, beton hamuruna kıyasla 10-1000 kat daha yüksektir. Bu nedenle w/c oranı hesaplarına agrega nem içeriğinin dahil edilmesi ve yıkanması çok önemlidir.
7. İzin Verilen Klorür İçeriği
ACI 318-11 Bina Kodu, betondaki maksimum suda çözünür klorür iyonu içeriğini belirtir (bkz. Tablo-2).
Tablo-2: Betonda Maksimum Suda Çözünen Klorür İyonu Betonu, % Çimento Ağırlığı
| maruz kalma koşulları | Betondaki maksimum suda çözünür klorür iyonu (Cl–) içeriği, çimento ağırlığına göre yüzde* | |
| Betonarme | Hazır BETON | |
| Neme ve harici bir klorür kaynağına maruz kalan beton | 0,15 | 0,06 |
| Neme maruz kalan ancak harici klorür kaynaklarına maruz kalmayan beton | 0.30 | 0,06 |
| Kuru veya nemden korunan beton | 1.0 | 0,06 |
| *Su, agregalar, çimentolu malzemeler ve katkı maddeleri dahil olmak üzere bileşenlerden kaynaklanan suda çözünür klorür iyonu içeriği, beton karışımında 28 ila 42 günlükken ASTM C1218M ile belirlenecektir. |
8. Beton Örtü Kalınlığı
Beton örtüsünün derinliği, donatı korozyonunu etkileyen en önemli faktör olarak kabul edilir. İlave beton örtüsü uygulanarak nem penetrasyonu ve klorür girişi geciktirilebilir . Çeşitli parametreler beton örtü kalınlığını ve bunun sonucunda donatı korozyonunu etkiler. Aşağıdaki denklem bu parametreleri açıklar:
Nerede:
Rt: Sürekli tuzlu suya maruz kalan beton içerisine gömülü donatıların korozyona kadar geçen süre, yıl
Si: Beton örtü derinliği, cm
K: Klorür iyon konsantrasyonu, ppm
w/c: Su-çimento oranı
ACI 318M-11, geleneksel beton için korozyon koruması için minimum 65 mm’lik bir beton örtü ve prekast beton için minimum 50 mm’lik bir kaplama derinliği önerir. Ayrıca ACI 357R-84, Tablo-3’te gösterildiği gibi farklı etki koşulları için beton örtüsünü belirtir.
Tablo-3: Takviyeli Çelik Üzerine Tavsiye Edilen Beton Örtü
| Alan | Takviye çeliğinin üzerini örtün | Ardgerme kanallarının üzerini örtün |
| Tuz spreyine tabi olmayan atmosferik bölge | 50 mm | 75 |
| Sıçrama ve tuz spreyine maruz kalan atmosferik bölge | 65 mm | 90 |
| batık | 50 mm | 75 |
| Üzengi örtüsü | Yukarıda belirtilenlerden 13 mm daha az |
9. Sıkıştırma
Donatı korozyonu, beton sıkışma derecesinden doğrudan etkilenir. Bu nedenle beton dökümü sırasında yeterli sıkıştırma sağlanmazsa beton elemanların daha çabuk korozyona uğramasına neden olacaktır. Örneğin, sıkıştırma derecesinin %10 azalması nedeniyle geçirgenlik %100 artacak ve beton dayanımı %50 azalacaktır. Buradan, sıkıştırma yeterliliğinin korozyonun önlenmesi için çok önemli olduğu açıktır.
10. Kürleme
Beton geçirgenliği, uygun kürleme ve hem sıcaklık hem de nemin kontrolü ile azaltılabilir. Yeterli kür uygulanmazsa beton yüzey tabakasının geçirimliliği 5-10 kat artar. Kürlenme süresi çok kısa ise , klorür iyonları pasif bir koruyucu film oluşturmadan önce betona nüfuz eder. ACI komitesi 308 (Standart Uygulama Kürleme), beton kürü hakkında öneriler sunar.
11. İzin Verilen Çatlak Genişliği
Beton çatlaklarının varlığı donatı korozyonunu önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle ACI 224-01, elemanın ıslanma ve kurumaya maruz kalan çekme tarafında maksimum 0,15 mm’lik bir çatlak genişliğine izin verilmesini önerir.
Ek olarak, çelik donatı boyunca boyuna çatlakların, boyuna donatıya enine çatlaklara kıyasla çok daha zararlı olduğu bulunmuştur. Bunun nedeni, ikincisinin küçük bir alan için girişe izin vermesi, birincisinin ise beton kaplamayı parçalayabilmesidir. Tablo-4, farklı maruz kalma koşulları için izin verilen maksimum çatlakları göstermektedir .
Tablo-4: Servis Yükleri Altında Betonarme İçin Tavsiye Edilen Çatlak Genişliği Rehberi
| maruz kalma koşulları | Çatlak genişliği (mm) |
| Kuru hava veya koruyucu membran | 0.41 |
| Nem, nemli hava, toprak | 0.30 |
| buz çözme kimyasalları | 0,18 |
| Deniz suyu ve deniz suyu spreyi, ıslatma ve kurutma | 0,15 |
| Su tutan yapılar† | 0.10 |
| †Basınçsız borular hariç. |
12. Koruyucu Kaplamalar
Takviye çubuğu kaplaması ve katodik koruma uygulaması korozyonu önlemenin bir başka yoludur. Ancak düşük geçirimli beton korumaya göre daha pahalıdırlar. Hem anodik hem de bariyer kaplamalar, kaplama ile korumanın en önemli yöntemleridir. Katodik teknikte, gönüllü anotlar kullanılarak veya iyon akışını donatıdan uzağa yönlendirerek beton ortamı değiştirilir.
SSS
Korozyonun betonarme elemanlar üzerindeki etkisi nedir?
Çelik çubukların korozyonu, betonarme elemanlar için son derece zararlıdır ve hizmet verebilirliklerini baltalayabilir ve hatta yapısal bozulmaya neden olabilir.
Takviye korozyonunun ana nedenleri nelerdir?
Klorür iyonlarının karbonatlaşması ve penetrasyonu, donatı korozyonunun başlıca nedenleridir.
Takviye korozyonu nasıl önlenir?
Şantiyelerde çelik çubukların korozyona uğramaması için çeşitli önlemler alınabilir. Yüksek kaliteli ve düşük geçirgenliğe sahip beton, çeşitli korozyon mekanizmalarının kontrolü için gereklidir.