View
231
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
1/140
A 02.05.2016 ISSUED FOR INFORMATION E.D E.D E.D
Rev.
No. Date Description
Prepared Checked Contr. By Approved ------------
ORIGINATOR Published by
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTEDŞİRKETİ
ead ffice :
Palmiye Mah. AdnanMenderes Bulv. Oktay SitesiNo: 9/8 PK = 33100 Yenişehir
/Mersin –TURKEYP:+90 324 3260595F:+90 324 3260596
www.edopec.com.info@edopec.com
Document Title
BETON İÇİ KOROZYON VE KATODİK KORUMA
Document No.EDO PPP COE COR INT XXX 016 647 844 Rev A
Co. Org.
Cod
Doc
Type
Disc.
Code
Unit
Code
Prj.
type
Prj.
NO
Prıj.
Year
Pro.Doc.
Seq.No
DCC Seq.No Page Scale
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ 1
http://www.edopec.com/mailto:info@edopec.commailto:info@edopec.comhttp://www.edopec.com/
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
2/140
BETON İÇİNDE KOROZYON
YÜK.KİMYA MÜH.EROL
DAĞEDOPEC MÜHENDİSLİK
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
3/140
BETONDAKİ KOROZYON
• Beton normal halde betonarme demirleri için hem kimyasal hem de fiziksel olarak iyi birkoruyucu ortam oluşturur.
• Çimento + su reaksiyonu sonucu kalsiyum hidroksit oluşur ve beton oldukça yüksek bir alkaliözellik kazanır.
• Beton pH derecesinin yüksek oluşu betonarme demiri yüzeylerinde pasif bir oksit filmioluşmasına neden olur. Diğer taraftan betonun geçirgenliğinin düşük oluşu, korozyona neden
olan bileşenlerin beton içine girmesini ve betonarme demirleri yüzeyine kadar ulaşmasınıgüçleştirir.
• Bir elektrolit olarak betonun iyonik iletkenliği de çok düşüktür. İletkenliğin düşük oluşubetonarme demirleri üzerinde korozyon hücrelerinin gelişmesini güçleştirici bir etki gösterir.Bu özellikler, normal halde bulunan bir beton içindeki betonarme demirlerinin korozyonauğramasını önler.
• Normal bir beton içinde demirler pasif halde bulunur.
• Fakat beton kalitesinin yetersiz olması ve beton içine çevreden zararlı bileşenlerin girmesihalinde betonarme demirleri korozyona uğrayabilir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ3
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
4/140
DEMİRİN PAURBAİX DİYAGRAMI
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ4
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
5/140
• Betonarme demirlerinde korozyon olayına, genellikle deniz suyu veya atmosferi etkisinde kalanyapılarda, klorür tuzlarının kullanıldığı bazı kimyasal fabrikalarda ve özellikle buzlanmaya karşıtuzlama yapılan kara yolu köprüleri ve viyadüklerde rastlanmaktadır.
• Karayollarında yollara ve özellikle buzlanmanın daha etkili olduğu köprülere atılan tuzlar betonarmedemirlerinin korozyonu açısından büyük tehlike yaratmaktadır.
• Buzların erimesi sonucu oluşan derişik tuz çözeltileri, temas etmiş olduğu beton boşlukları içine
penetre olarak betonarme demirlerine kadar ulaşmaktadır. Böylece beton boşluklarına giren klorüriyonu zamanla birikim yaparak konsantrasyonu gittikçe artmaktadır.
• Buna benzer olarak deniz atmosferinde kalan betonlarda da, rüzgarların taşımış olduğu tuzpartikülleri beton yüzeyine yapışarak, benzer şekilde betonarme demirlerine kadar taşınmakta vebelli bir konsantrasyona ulaştıktan sonra betonarme demirlerinin korozyonuna neden olmaktadır.
• Beton karışımına giren doğal kum, çakıl ve su gibi bileşenler normal halde çok küçükkonsantrasyonlarda klorür içerirler. Bu kadar az klorür betonarme demirlerinin korozyonuna nedenolmaz.
• Klorür iyonunun zararlı etkisi ancak beton içinde % 0,2 den fazla ( 4,5 kg Cl- /m3) klorür bulunmasıhalinde söz konusu olabilir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ5
BETONDAKİ KOROZYON
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
6/140
• Korozyon için zararlı sayılan bu klorür konsantrasyonu sınır değeri tartışmalıdır. Literatürde farklısınır değerleri verilmektedir. Bunun nedeni betonarme demirlerinin korozyonunun klorürkonsantrasyonundan başka, betonun mukavemetine, geçirimsizliğine, boşluk yüzdesine, rutubetineve pH derecesine de bağlı oluşundan kaynaklanmaktadır.
• Özellikle karbonasyon nedeniyle beton pH derecesinin azalması korozyon açısından tehlikeyi artırıcırol oynamaktadır. Düşük pH derecelerinde daha az klorürün etkili olduğu belirlenmiştir. Bu nedenlebir çok araştırıcı yalnız klorür konsantrasyonu için sınır değer vermek yerine, [Cl-] / [OH-] oranının
verilmesinin daha doğru olacağını ileri sürmektedir.
• Betonarme demirlerinin korozyonu, klorür ve pH gibi kimyasal özellikler yanında beton yapınınfiziksel özelliklerine de bağlıdır.
• Beton porozitesi ve permeabilitesi korozyona dolaylı olarak etki yapar. Korozyon reaksiyonununtemel bileşenleri olan oksijen ve su beton içine çevreden difüzlenir.
• Beton içine oksijen diffüzlenme hızı betonun porozitesine ve rutubet derecesine bağlıdır. Bu açıdanbakıldığında, sağlam ve geçirimsiz özellikte kaliteli bir beton yapılarak betonarme demirlerininkorozyonunun büyük ölçüde azaltılabileceği anlaşılır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ6
BETONDAKİ KOROZYON
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
7/140
BETONARME DEMİRLERİNİN KOROZYONUN OLUŞNEDENLERİ
• Beton içindeki demir aynen sulu çözeltiler içindekine benzer şekilde korozyona uğrar. Anot
bölgesinde demir iyon haline geçer. Demir iyonları alkali ortamda demir hidroksit halinde çökelir• Fe = Fe2 + + 2e-
• Fe2 + + 2 OH- = Fe(OH)2• Beton pH değeri yüksek olduğu için beton içinde katotta hidrojen çıkışı olmaz . Katot reaksiyonu
ancak oksijen redüksiyonu şeklinde yürüyebilir.• ½ O2 + H2O + 2 e
- = 2 OH-
• Bu reaksiyonlardan açıkça anlaşılacağı üzere betonarme demirlerinin korozyonu için oksijene vesuya mutlaka ihtiyaç vardır.
• Yani kuru haldeki beton içinde betonarme demirleri korozyona uğramaz. Yeterli oksijenbulunmaması halinde de korozyon olayı yürümez. Ancak poröz bir malzeme olan beton içineoksijen kolaylıkla girebilir. Beton içine oksijen girişi iki yolla olabilir.
• Birincisi oksijen ile doymuş haldeki su beton içine penetre olurken oksijeni betonarme demirlerinekadar beraberinde taşır. Bu olay peryodik olarak ıslanan ve kuruyan betonlarda etkili olarak yürür.Veya hava doğrudan beton çatlak ve boşlukları içine dolarak oksijeni taşır. Eğer beton boşlukları suile dolu değilse bu olay çok hızlı olarak gerçekleşir. Aksi halde oksijenin beton boşlukları içindekisuda çözünerek oradan betonarme demirlerine kadar çözelti içinde difüzlenmesi gerekir. Oksijeninçözelti içindeki difüzlenme hızı çok düşük olduğundan, bu yolla oksijen transferi son derece yavaştır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ7
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
8/140
Her iki halde de oksijenin betonarme demirleri yüzeyine kadar penetre olması büyük ölçüde betonyapısına ve porozitesine bağlıdır. Beton boşluk suyu içinde çözünmüş olan oksijenin diffüzyonkatsayısı çok küçüktür.
Diğer taraftan betonun su ile doygunluk yüzdesi ve beton yapımı sırasında kullanılan su/çimentooranı da oksijen diffüzyon hızını etkiler. Şekil-6.1
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ8
Şekilde su ile doygun halde bulunan değişiksu/çimento oranındaki beton ve harçlar içindeoksijen difüzyonunun beton kalınlığına göredeğişimi görülmektedir. Su/çimento oranıarttıkça betonun porozitesi artmakta ve bunaparalel olarak oksijen difüzyon hızında da artışolmaktadır.
Örneğin, su/çimento oranı 0,40 dan 0.60’ açıkarılacak olursa oksijen difüzyon hızındayaklaşık iki kat artış olmaktadır. Bu durumdabetonarme demirlerinin korozyon hızında da ikikata varan bir artış olması beklenebilir.
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
9/140
Beton içine oksijen difüzyon hızı yalnız su/çimento oranına değil, betonun rutubet derecesine(beton boşluklarının su ile doluluk derecesine) de bağlıdır. Beton kuru halde iken beton içindekiboşluklar hava ile doludur.
Bu durumda atmosferden katot yüzeyine gaz halinde oksijen transferi son derece kolaydır. Betonboşluklarının su ile dolu olması halinde, oksijen önce boşluk suyu içinde çözünecek ve daha sonraçözelti içinde difüzlenerek betonarme demirlerine ulaşacaktır.
Beton rutubet derecesinden kaynaklanan bu olay korozyon açısından büyük önem taşır. Yukardabelirtildiği üzere, betonarme demirlerinin korozyonu için hem oksijene ve hem de suya ihtiyaçvardır.
Beton kuru halde iken su eksikliğinden, beton su ile tam doymuş halde iken de oksijen eksikliğindenbetonarme demirlerinin korozyonu son derece yavaştır. En şiddetli korozyon olayı , peryodik olarakıslanan ve kuruyan betonlarda görülür.
Atmosferde bulunan betonların büyük bir kısmı kuru halde bulunur. Bu durumdaki betonlar içindekibetonarme demirleri pasif haldedir. Diğer taraftan sürekli su altında kalan betonlarda da korozyonhızı son derece düşüktür.
Bu durum su içinde çözünmüş halde olan oksijenin beton içinden difüzlenerek demir yüzeyinekadar taşınmasının güçlüğünden ileri gelir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ 9
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
10/140
• Su içinde bulunan çözünmüş oksijen konsantrasyonu korozyon açısından büyük önem taşır.Oksijenin sudaki çözünürlüğü oldukça küçüktür ve sıcaklık arttıkca azalır. Oksijenin tuzlu sulariçindeki çözünürlüğü de saf suya göre daha azdır. Tuz konsantrasyonu arttıkca su içinde çözünmüşhaldeki oksijen konsantrasyonu gittikce azalır. Bu nedenle yüksek konsantrasyondaki tuzlu sulariçinde korozyon hızının artık artmadığı görülür. Tuz konsantrasyonu ile korozyon hızı arasındakibağıntı Şekil-6.2 de görülmektedir
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ 10
Şekilden görüldüğü üzere, başlangıçta çözelti içindekituz konsantrasyonu arttıkça klorür iyonu etkisi ilekorozyon hızında da artış olmaktadır. Ancak tuzkonsantrasyonu belli bir değere eriştikten sonra (75 gtuz / kg çözelti) korozyon hızında azalmagörülmektedir. Bu durum tuz konsantrasyonununartışı ile birlikte su içinde çözünmüş olarak bulunan
oksijen konsantrasyonunun azalmasından ilerigelmektedir.
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
11/140
BETONARME DEMİRLERİNİN PASİFLEŞMESİ VEPASİFLİĞİN BOZULUŞU
Portland çimentosu ile yapılmış bir betonunboşluklarında bulunan su doygun kireç çözeltisihalinde olup, içinde bulunan az miktardaki sodyumve potasyum hidroksitlerinin de etkisi ile yüksekalkali özelliktedir .
Taze betonun pH derecesi 12,5 - 13,2 arasındadır.
Eğer yüksek fırın cürufu veya uçucu kül gibi puzolankatkılı çimentolar kullanılmış ise, beton pH değeri 12ye kadar düşer. Her iki halde de, eğer klorür iyonuyoksa beton içindeki çelik pasif halde bulunur.
Beton pH derecesi ile korozyon arasındaki ilişki en iyiPourbaix Diyagramları ile açıklanabilir. Klorüriçermiyen ve atmosferde bulunan bir beton içindeki
demirin aktif veya pasif halde bulunduğu bölgelerŞekil-6.3 de verilen potansiyel-pH diyagramındagörülmektedir.
Diyagramda pH derecesinin 10 < pH < 13 olduğubölgelerde betonarme demirlerinin potansiyeldeğerine bağlı olarak ya bağışıklık, ya da pasifleşmebölgesinde olduğu görülmektedir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ11
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
12/140
• Beton içinde klorür iyonu bulunması halinde durum biraz farklıdır. Klorürlü ortamlarda demirçok dar bir potansiyel aralığında pasif halde bulunur. Şekil-6.4’ de, içinde % 3,5 oranındaklorür iyonu bulunan bir beton için potansiyel - pH diyagramı görülmektedir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ12
Şekilden görüldüğü üzere, klorür iyonlarının etkisi ilekorozyon bölgesi genişlemiştir. Diğer taraftan,potansiyelin yüksek olduğu bölgelerde pasiflikbozulmuş ve çukur tipi korozyon başlamıştır. Pasifolan bölge içinde de pasif tabakanın koruyucuözelliği yeterli değildir.
Şekil -6.4 Demir -su-klorür (% 3,5 Cl - ) çözeltisiiçin potansiyel - pH diyagramı
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
13/140
Pasif bölgenin klorür iyonu etkisi ile ne derecedaraldığı, betonarme demirlerinin korürsüzbetonlar içinde ve % 3,5 klorür içeren betonlariçinde çizilen anodik polarizasyon eğrilerinden(E-log i) anlaşılabilir. Şekil-6.5.
• Şekilden görüleceği üzere klorür içermeyen birbeton içindeki betonarme demirleri yaklaşık
olarak - 300 mV (SHE) de pasifleşmeyebaşlamakta ve pasif bölge + 500 mVpotansiyele kadar devam etmektedir.
• Şekil-6.5 (a). Buna karşılık, İçinde % 3,5oranında klorür bulunan bir beton içindekibetonarme demirlerinde pasifleşme yine - 300mV civarında başlamakla birlikte, çelik çok dar
bir bölgede pasif olarak kalmakta ve yaklaşık -100 mV civarında pasiflik bozularak klorüretkisi ile çukur tipi korozyon olayıbaşlamaktadır.Şekil-6.5 (b)
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ13
Şekil -6.5 Beton içindeki çeliğin anodik polarizasyon eğrileri
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
14/140
Yukarda açıklanmış olduğu üzere, yüksek alkali özelliği nedeniyle normal betonlar içindebetonarme demirleri pasif halde bulunur.
Fakat herhangi bir nedenle beton pH derecesi düşerse pasiflik bozulur. Beton pHderecesinin düşmesine neden olan en önemli olay karbonasyon olayıdır.
Karbonasyon, çevre atmosferden beton içine giren karbon dioksitin (veya SOx ,NOx gibidiğer asit anidridi gazların) beton boşluklarında bulunan serbest kireç ile reaksiyona girmesi
ile oluşur. Bu reaksiyon sonucu beton boşluk suyu içinde çözünmüş kireç konsantrasyonuazalır ve beton pH derecesi 9 ‘a kadar düşebilir.
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
• Karbonasyon olayı beton yüzeylerinde başlar ve zamanla parabolik olarak azalan bir hızlabeton derinliklerine doğru ilerler.
• Penetrasyon hızı her şeyden önce betonun fiziksel özelliklerine bağlıdır. Yüksek kaliteli vedüşük poroziteli betonlarda karbonasyon etkisi çok azdır. Çevre atmosfer koşulları dakarbonasyon olayında etkili olur . Sıcak ve kuru ortamlarda (düşük relatif rutubetliatmosferde) bulunan betonlarda karbonasyon olayı daha etkilidir.
• Ancak penetrasyon hızı en kötü koşullarda bile ortalama 1 mm/yıl’ dan daha azdır.Betonarme demirlerinin üzerinde bulunan beton tabakasının (pas payı) ortalama 5 cmolduğu göz önüne alınacak olursa, kirli olmayan atmosferlerde karbonasyon olayınınpratik açıdan önemli bir sorun yaratmadığı ortaya çıkar.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ14
PASİFLİĞİN KARBONASYON ETKİSİ İLE BOZULMASI
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
15/140
• Beton içine klorür başlıca iki yoldan girer. Bunlardan birincisi ve önlenebilir olanı, betonkarışımı hazırlanırken kullanılan kum, çakıl, karışım suyu ve çeşitli katkı maddeleri ilegiren klorür bileşikleridir. İkincisi ve pratikte daha sık rastlananı beton sertleştikten sonraçevreden beton içine difüzlenen klorür iyonlarıdır. Betonarme demirlerinin korozyonuüzerine başlangıçta ve sonradan giren bu klorürlerin etkisi farklıdır. Başlangıçta betoniçine giren klorür iyonlarının bir kısmı, çimento hidratasyon reaksiyonu sırasında çimentoklinker bileşiklerinden tri kalsiyum alüminat ile reaksiyona girerek suda çözünmeyen bir
bileşik olan tri kalsiyum alümino klorürü (Friedel tuzu) (3 CaO. Al2O3 .CaCl2 .n H2O)oluşturur. Böylece klorür iyonunun bir kısmı bağlanmış olur. Bu bağlı klorürün pasifliğibozucu etkisi yoktur. Korozyon üzerine beton boşluk suyu içinde çözünmüş halde bulunanklorür iyonları etkili olur.
• Beton içinde bulunan klorür iyonlarının pasifliği bozucu etkisi aşağıdaki şekildeaçıklanmaktadır: Klorür iyonu elektronegativitesi yüksek bir iyondur. Bu nedenle metalyüzeyinde oksijen ve hidroksit iyonlarından daha sağlam şekilde adsorbe edilir. Adsorbe
olan bu klorür iyonları korozyon sonucu oluşan demir iyonları ile birleşerek demir klorürhalinde çözeltiye geçer. Böylece metal yüzeyinde Fe(OH)2 çökelmesi ve pasif filminoluşması önlenmiş olur. Bu bölgede korozyon olayı artık oto katalitik olarak devam eder.Çünkü çözelti içine giren demir klorür su ve oksijenle birleşerek pası oluştururken, klorüriyonu yeniden çözelti içine karışır. Aşağıda verilen reaksiyonlardan açıkca görüldüğü üzereklorür iyonu doğrudan korozyon yaratmaz. Ancak bir katalizör gibi korozyon olayının hızınıartırıcı olarak rol oynar.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ15
PASİFLİĞİN KLORÜR İYONU ETKİSİ İLE BOZULMASI
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
16/140
Fe = Fe2+ + 2 e-
Fe + 2 Cl - = FeCl23FeCl2 + ½ O2 + 3H2O = Fe3O4 + 6 H
+ + Cl –
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ16
• Klorür iyonunun çukur korozyonu oluşturması yukarıdaki
zincirleme reaksiyonların dar bir bölgede yürümesisonucu ortaya çıkar. Klorür iyonu ile kirlenmiş betonlariçinde çukur korozyonu olayına sıkça rastlanır. Çevredenbeton içine difüzlenen klorür iyonları pasif haldebulunan betonarme demirleri üzerindeki pasif tabakayıbozarak korozyona neden olabilir. Klorür iyonu su içindeçözünmüş olarak beton kılcal çatlaklarından veya
boşluklarından ilerleyerek belli bir süre içinde yüzeye enyakın olan betonarme demirine ulaşır. Burada metalyüzeylerinde bulunan pasif tabakayı geçerek metalyüzeyinde adsorblanır. Şekil-6.6
• Betonarme demirlerinin potansiyeli pasif halde iken -0,200 Volt’ dan daha pozitiftir. Klorür iyonlarınınadsorbsiyonu ile betonarme demirlerinin potansiyelindenegatif yönde artış olur. Böylece yüzeye yakın olanbetonarme demirleri anot olurken alt kısımda kalan veklorür iyonlarının erişemediği demirler katot olur.Metalik bağlantı yoluyla anottan katoda doğru birelektron akımı başlar. Bu iki betonarme demiri arasındabir korozyon hücresi oluşur. Şekil-6.7
Şekil -6.6 Klorür iyonlarının betonarmedemiri yüzeyinde adsorbsiyonu
Şekil -6.7 Klorür iyonu etkisiyle demiryüzeyinde korozyon hücresinin oluşması
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
17/140
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ17
• Klorürsüz bir ortamda meydana gelenkorozyon olayında anot bölgesinde çözünendemir iyonları demir hidroksit halinde metalyüzeyinde çökeldiği halde, ortamda klorürbulunması halinde çökelme ve metalinpasifleşmesi söz konusu olmaz. Aksine
olarak, anot reaksiyonu ile çıkan hidrojeniyonları pH’ı düşürür ve korozyon hızlanarakdevam eder. Korozyon hızı katot bölgesineoksijen difüzyon hızının kontrolüne girer vekatotta oksijen redüksiyon reaksiyonu içinharcanan elektronlara eşdeğer miktardademir çözeltiye geçer. Böylece daha az
oksijen alan bölgelerde şiddetli bir korozyonolayı başlamış olur. Şekil-6.8
Şekil -6.8 Betonarme demirlerinde oluşananodik ve katodik bölgeler
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
18/140
• Portland çimentosu ile yapılan betonlarda, çimento içine su katılınca klinker mineralojikbileşikleri su ile reaksiyona girerek kısa sürede hidroliz olurlar. Portland çimentosuklinkerinin temel bileşenleri olan trikalsiyum silikat (C3S) ve dikalsiyum silikatın (C2S) suiçindeki hidratasyon reaksiyonları şöyledir:
• 2 (3CaO.SiO2) + 6 H2O = 3CaO.2 SiO2). 3H2O + 3 Ca(OH)2
• 2 (2CaO.SiO2) + 4H2O = 3 CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2• Bu reaksiyonlar sonucu açığa çıkan kalsiyum hidroksit beton boşluk suyu içinde çözünerek
doygun çözelti haline gelir ve taze betonun pH derecesini 12 ye kadar çıkarır. Ayrıcaçimento klinkeri içinde az miktarda bulunan alkali oksitlerinin (Na2O ve K2O) deçözünmesi ile beton pH derecesi 13,2 ‘ ye kadar yükselebilir. Değişik çimento cinslerindeklinker bileşiminin farklı olması nedeniyle beton pH derecesi 12-13 arasında değişebilir.Kalsiyum hidroksit beton boşluk suyu içinde doygun halde bulunduğundan, betonun
rutubet yüzdesinin değişmesi beton pH değerini değiştirmez. Ancak beton yaşlandıkça pHdeğeri gittikçe azalır. Bunun başlıca nedeni karbonasyon olayıdır. Beton pH’ının zamanlaazalmasının diğer bir nedeni de beton boşluk suyunda çözünmüş halde bulunan alkalioksitlerinin yıkanmak suretiyle beton dışına taşınmasıdır. Ancak bu yolla yalnız alkalioksitleri uzaklaşacağından beton pH derecesi 11’in altına düşmez ve korozyon açısındanbir sorun ortaya çıkmaz.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ18
KOROZYON HIZINA ETKİ YAPAN FAKTÖRLERPH IN ETKİSİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
19/140
• Portland çimento klinkeri içinde ham madde cinsine bağlı olarak değişik oranlarda tri kalsiyumalüminat (C3A) bulunur. Bu bileşenin hidratasyon reaksiyonu hızı diğer klinker bileşiklerine göre çok
yüksektir. Bu nedenle eğer klinker içine hiç alçı taşı katılmaz ise çimento piriz süresi çok kısalır. Alçıtaşı ile klinker içinde bulunan tri kalsiyum alüminat arasında aşağıdaki kimyasal reaksiyon meydanagelir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ19
ÇİMENTO CİNSİNİN ETKİSİ
Bu reaksiyon ile oluşan tri kalsiyum sülfoalüminat bileşiği(Candlot tuzu) az çözünen bir tuzdur. Bu tuz çimentonunhidrolizi sırasında klinker partiküllerinin yüzeyindeçökelerek geçirimsiz bir kabuk oluşturur ve böylece
çimento hidratasyon reaksiyonunun yavaşlamasına nedenolur. Beton içinde bulunan kalsiyum klorür de kalsiyumsülfata benzer şekilde tri kalsiyum alüminat ile reaksiyonagirerek tri kalsiyum alümino klorür oluşturur. Bu tuz dasuda az çözünür. Ancak reaksiyon hızı kalsiyum sülfattaolduğu kadar hızlı değildir. Kalsiyum sülfat ve kalsiyumklorür ile çimento içinde bulunan tri kalsiyum alüminat
arasındaki kimyasal reaksiyonların hızı Şekil-6.9 dagörülmektedir.
Şekil -6.9 Çimento klinker bileşiği tri kalsiyum
alüminatın kimyasal reaksiyon hızı
(a) kalsiyum sülfat ile, (b) kalsiyum klorür ile
Klorür iyonlarının tri kalsiyum alüminat ile çözünmeyen bir tuz oluşturması beton içindeki serbestklorür iyonlarının azalmasına neden olacağından, betonarme demirlerinin korozyonu açısındanyararlıdır. Ancak bu reaksiyon beton içine başlangıçta giren klorürler için geçerlidir. Beton bünyesinesonradan diffüzlenen klorür iyonlarının hidratasyon reaksiyonunu tamamlamış tri kalsiyumalüminat tarafından bağlanması söz konusu olmaz.
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
20/140
• Sertleşmiş bir beton bünyesine çevreden klorür penetrasyonu hızı, betonun fiziksel yapısı iledoğrudan ilgilidir. Betonun porozitesi ve permeabilitesi ne derece az ise, beton içine çevreden
penetre olabilen klorür miktarı da o derece az olur. Beton permeabilitesi, başta su/çimento oranıolmak üzere, beton yapımında kullanılan agrega granülometrisine, çimento dozajına, betonun kalıpiçinde sıkıştırılmasına ve dökümden sonraki ilk günlerde uygulanan kür koşullarına bağlıdır. Şekil-6.10'da su / çimento oranının (w/c), beton içine klorür penetrasyonu üzerine etkisi görülmektedir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ20
KLORÜR İYONU ETKİSİ
Şekilden görüldüğü üzere, su/çimento oranı 0,60 olanbetonlarda ayni derinliğe klorür penetrasyonu, su /
çimento oranı 0,40 olan betonlara göre bir kaç katdaha fazladır. Örneğin, 50 mm derinlikte beton içindebulunan klorür konsantrasyonu, su/çimento oranı0,40 iken % 0,01 olduğu halde, su/çimento oranı 0,60olduğunda yaklaşık % 0,10 ‘a çıkmaktadır. O haldesu/çimento oranı mümkün olduğunca düşük betonyapılarak klorür iyonlarının zararlı etkisi önemli ölçüde
azaltılabilir.
Pratikte betonarme demirlerinin korozyonunun başlaması için geçen süre de büyük önem taşır.Demirler beton içinde mümkün olduğunca derine (en az 5 cm) konularak korozyonun etkisiazaltılmaya çalışılır. Ancak bir çok halde betonarme demirleri üzerinde bulunan beton tabakasıkalınlığını (pas payını) çok fazla artırabilmek mümkün olmaz..
Şekil -6.10 Su/çimento oranının klorür penetrasyonu üzerine etkisi
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
21/140
• Şekil-.6.11’de tuzlu su içinde bekletilen değişik su/çimento oranındaki betonlarda korozyonolayının başlaması için geçen süre görülmektedir
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ21
Şekilden görüldüğü üzere, klorür iyonu üstelbir fonksiyonla gittikçe azalan bir şekildebeton içine penetre olmaktadır. Örneğinsu/çimento oranı 0,60 olan bir beton tuzlu suiçinde bekletildiğinde, korozyon olayı 50 mm
derinlikte yaklaşık olarak 80 günde başladığıhalde, 75 mm derinlikteki betonarmedemirlerinde korozyon olayının başlaması içinen az 380 gün geçmesi gerekmektedir
Bu süreler betonun sürekli olarak su altında bulunması hali içindir. Zaman zaman ıslanan vekuruyan betonlarda korozyon olayı çok kısa süre içinde başlayabilir.
Şekil -6.11 Su / çimento oranının korozyonun başlamasüresi üzerine etkisi
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
22/140
OKSİJEN DİFFÜZYONU
• Eğer beton kuru halde ise, bu durumda beton içindebulunan boşluklar hava ile doludur ve metalyüzeylerine oksijen taşınması çok kolaydır. Beton
boşluklarının su ile dolu olması halinde oksijeninçeliğe ulaşması için su içinde çözünmesi ve çözeltiiçinde difüzyon yoluyla hareket etmesi gerekir.Oksijenin hem su içindeki çözünürlüğü az, hem deçözelti içinde difüzlenme hızı çok küçüktür. Bunedenle beton içine oksijen difüzlenme hızı, betonboşluklarının su ile dolu veya boş oluşuna göre çok
farklıdır. Her iki halde de korozyon hızı beklenendendaha azdır. Betonarme demirlerinin korozyonu içinhem suyun hem de oksijenin bulunması gerekir.
Atmosferdeki oksijenin beton içinde bulunan demir yüzeyine kadar ulaşması iki basamaktagerçekleşir. Önce oksijen beton boşluklarına girerek orada bulunan beton boşluk suyu içindeçözünür. Daha sonra difüzyon yoluyla çözelti içinde hareket ederek metal yüzeyine ulaşır. Şekil-6.12
Şekil -6.12 Betonarme demirlerine atmosferdenoksijen difüzlenmesi
Su ile doymuş haldeki betonlarda oksijen yetersizliği, kuru haldeki betonlarda da suyetersizliğinden korozyon hızında yavaşlama olur. Betonarme demirlerinin korozyonu betonboşluklarının yarıya kadar su ile dolu olması halinde, ya da zaman zaman ıslanıp kuruyanbetonlarda maksimum değere ulaşır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ22
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
23/140
BETON KALİTESİ
Beton kalitesi artırılarak betonarme demirlerinin korozyon hızı azaltılabilir. Betonunpermeabilitesi ve porozitesini azaltmak üzere her şeyden önce iyi bir agrega ve uygun birgranülometri seçilmelidir. Bunun dışında aşağıdaki önlemlerin de alınması gerekir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ23
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
24/140
ÇİMENTO CİNSİ VE DOZAJI
Çimento dozajı artırıldığında beton yoğunluğu artar ve porozitesi azalır. Kullanılan çimento cinside önemlidir. Puzolanlı çimentolar, beton boşluklarında bulunan serbest kireci silikat bileşiklerihalinde bağlıyarak beton boşluklarını doldurur. Böylece beton permeabilitesinde azalmameydana gelir. Ancak puzolanların bu etkisi uzun süre içinde ortaya çıkar. Diğer taraftanpuzolanlar serbest kireci bağlıyarak beton pH derecesinin düşmesine neden olur. Bu ise,korozyon hızını artırıcı yönde etki gösterir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ24
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
25/140
SU / ÇİMENTO ORANI
Beton karışımı içine bazı özel katkı maddeleri katılarak su/çimento oranı düşürülebilir. Böylecebeton içindeki boşluklar minimuma indirilmiş olur. Çimentonun hidratasyonu için kimyasalolarak gerekli su miktarı % 30 dan daha azdır. Pratikte su/çimento oranı genellikle % 40-50arasında alınır. Fazla su betonun boşluklu olmasına neden olur. Ayrıca beton karışımı içine havakatkı maddesi (AEA) katılarak beton içindeki boşlukların birbirinden bağımsız kapalı hücrelerhalinde oluşması sağlanabilir. Böylece beton porozitesinin zararlı etkileri azaltılmış olur.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ25
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
26/140
BETON DÖKÜMÜ VE KÜRÜ
Beton kalıplara yerleştirilirken, vibrasyon yapılarak tam olarak kalıp içine yerleşmesisağlanmalıdır.Dökümden sonraki ilk günlerde, betonun içinde bulunduğu ortamın sıcaklığı verelatif rutubeti beton kalitesi açısından büyük önem taşır. Dökümden sonra sıcak ve kuruortamlarda bekletilen betonlar uygun şekilde kristalleşemediklerinden boşluk yüzdelerinde artışmeydana gelir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ26
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
27/140
BETON RUTUBETİ
Elektro kimyasal açıdan bakıldığında, beton rutubetininkorozyon üzerine iki şekilde etki yaptığı görülür. Herşeyden önce su korozyon hücrelerinin elektroliti olarakgereklidir. Rutubetin ikinci etkisi, betonun elektrikseldirencini azaltıcı, yani iletkenliğini artırıcı olarak roloynamasıdır. İyonik iletkenliğin yüksekliği korozyonhücrelerinin gelişmesini kolaylaştırır. Beton rutubeti
(doygunluk yüzdesi) ile betonun özgül elektriksel direnciarasındaki bağıntı Şekil-6.13 de görülmektedir.
Şekilde su/çimento oranı 0,40 dan 0,70’e kadar olanbetonların su ile doygunluk derecesine bağlı olarakrezistivite değerleri verilmektedir. Betonun su iledoygunluk derecesi arttıkca rezistivitesinin azalmaktaolduğu görülmektedir. Doygun rutubetli bir betonun
rezistivitesi 7000 Ohm.cm civarında olduğu halde, budeğer kuru halde bulunan bir betonda 106 Ohm.cm ‘yekadar çıkmaktadır. Beton rezistivitesi 50000 Ohm.cm dendaha yüksek olması halinde korozyon hızı pratik olarakönemsiz dereceye düşer. Bu koşullarda beton içinde klorürbulunması halinde bile betonarme demirlerinde etkili birkorozyon meydana gelmez.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ27
Şekil-6.13 Beton özgül elektrik direncininrutubet derecesine göre değişimi
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
28/140
KOROZYONA KARŞI ALINACAK ÖNLEMLER
Betonarme demirlerinin korozyonuna neden olan bileşenler beton içine dışardan gelir. O haldeporozitesi ve permeabilitesi düşük bir beton yapılarak betonarme demirlerinin korozyonu büyükölçüde azaltılabilir. Veya beton çevresinden izole edilerek zararlı bileşenlerin özellikle klorür veoksijenin beton içine difüzyonu tam olarak önlenebilir. Bu amaçla beton yüzeyleri geçirimsiz birmalzeme ile kaplanır veya boyanır. Beton permeabilitesini azaltmak veya beton yüzeylerinigeçirimsiz hale getirmek amacıyla pratikte çeşitli yöntemler uygulanmaktadır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ28
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
29/140
BETON PERMEABİLİTESİNİN AZALTILMASI
Düzgün bir granülometri ve düşük bir su/çimento oranı seçilerek beton permeabilitesiazaltılabilir. Döküm sırasında iyi vibrasyon yapılarak ve dökümden sonraki ilk günlerde kürkoşulları ayarlanarak betonun geçirimsiz olması sağlanabilir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ29
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
30/140
BETON YÜZEYLERİNİN POLİMER VEYA PLASTİK İLEKAPLANMASI
Beton sertleştikten sonra yüzeylerine monomer halinde bir plastik madde sürülerek oradapolimerleşmesi sağlanır. Bu yolla tam geçirimsiz bir tabaka elde edilebilir. Plastik maddeninbeton yüzeyine sıkıca yapışmasını sağlamak için kaplamanın uygulanmasından önce vakumyapılarak beton boşlukları içinde bulunan su, buhar halinde uzaklaştırılır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ30
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
31/140
PORTLAND ÇİMENTOSU ŞERBETİ İLE KAPLAMA
Beton sertleştikten bir kaç gün sonra, beton yüzeyleri bir çimento şerbeti ile kaplanır. Çimentoşerbeti tam geçirimsiz olmamakla beraber beton içine klorür difüzyon hızını büyük ölçülerdeazaltır. Şekil-6.15 de yedi yıl deniz suyu ile dolu olan bir beton havuzun çimento şerbeti ilekaplamalı ve kaplamasız durumdaki betonlarında klorür konsantrasyonun mesafeye göredeğişimi görülmektedir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ31
Şekil -6.15 Beton içine klorür difüzyon hızının mesafeye göre değişimi(a) Kaplamalı betonda klorür difüzyonu (b) Kaplamasız betonda klorür difüzyonu
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
32/140
PAS PAYININ ARTIRILMASI
Betonarme demirleri üzerindeki beton tabakası kalınlığı (pas payı) ne kadar fazla olursabetonarme demirleri korozyondan o derece iyi korunmuş olur.
Betonarme demirleri genellikle yüzeyden 5,0 - 7,5 cm derine konur.
Su altında bulunan bir beton içine difüzlenen klorür konsantrasyonu yüzeyden itibaren mesafeyebağlı olarak azalır.
Eğer beton atmosferde bulunuyor ise, yüzeye yakın olan bölgede yağmur suları ile yıkanmaolacağından bu bölgede klorür konsantrasyonu düşüktür.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ32
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
33/140
ZARARLI KLORÜR LİMİTİ Beton içinde ne miktarda klorür bulunması halinde betonarme demirlerinde korozyon olayının
başlıyacağı tartışmalı bir konudur. Bu konuda literatürde farklı değerler bulunmaktadır. AmerikaBirleşik Devletleri Karayolları Laboratuvarlarında yapılan geniş kapsamlı araştırmalarda, betoniçerisinde % 0,20 ‘den fazla klorür bulunması halinde betonarme demirlerinin korozyonauğrayacağı ortaya konulmuştur. Bu klorür beton içinde bulunan toplam klorürdür. Bunun yaklaşıkolarak % 75’ ini suda çözünebilen klorür tuzları oluşturmaktadır. Yukarda verilmiş olan değerlernormal betonlar içindir. Ön gerilmeli betonarme demirleri klorür etkisine normal betonlardandaha duyarlıdır. Ön gerilmeli betonlar için maksimum klorür limiti % 0,08 olarak verilmektedir.
Standartlarda verilmiş olan bu limit değerler çoğu zaman garanti sağlamaz. Çünkü difüzyonyoluyla beton bünyesine giren klorür iyonları beton içinde üniform biçimde dağılmaz.Yüzeydenderine doğru parabolik bir azalma gözlenir. Diğer taraftan beton yapısındaki farklılıklar nedeniyleklorür konsantrasyonu da yer yer farklılık gösterir. Bu farklılık iki betonarme demiri arasındakonsantrasyon pili oluşmasına ve bunun sonucu olarak korozyon hızının artmasına neden olur.Yüzeye yakın olan betonarme demirleri rutubetli ve klorürlü halde iken, daha derinde olan demirkuru ve klorürsüz durumda olabilir. Bazı halde de beton içinde yukarıda verilen limit değerlerin
çok üzerinde klorür iyonu bulunmasına rağmen betonarme demirlerinin korozyona uğramadığıgörülür. Tam olarak kuru olan betonlarda klorür etkili olmaz. Korozyon olayının yürümesi içinmutlaka suya ve oksijene ihtiyaç vardır. Yine ayni nedenle sürekli deniz suyu içinde bulunanbetonlarda da oksijen yetersizliği sonucu korozyon hızı çok düşüktür. Bu nedenle betonarmedemirlerinin korozyonuna yalnızca klorür konsantrasyonu ile karar verilmesi doğru olmaz.Betonarme demirlerinin korozyonu konusunda karar verilirken aşağıdaki hususlarındabelirlenmesi gerekir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ33
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
34/140
Beton içindeki klorür iyonunun bağlı olduğu
katyon, Klorürün beton içine pirizden önce veya beton
sertleştikten sonra girmiş olduğu,
Beton içinde klorürden başka örneğin sülfat gibiiyonların da bulunup bulunmadığı,
Beton içinde bazı bölgelerde klorür konsantrasyon
farkının bulunup bulunmadığı, Beton rutubeti ve pH derecesi.
Daha önce açıklandığı üzere, beton pH derecesidüşük olduğu zaman klorür iyonlarının betonarmedemirleri üzerine zararlı etkisinde artış olmaktadır.Bu nedenle yalnız klorür konsantrasyonu için limitdeğer vermek yerine Cl-/ OH-molar oranı
için limit verilmesinin daha doğru olacağı ilerisürülmektedir. Yapılan deneyler betonarmedemirlerinin korozyon hızının Cl- / OH-oranına bağlı olarak değiştiğini açıkca ortayakoymaktadır. Şekil -6.16
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ34
Şekil -6. 16 Betonarme demirlerinin korozyon hızıile beton boşluk suyu içindeki [ Cl - ] / [ OH- ] oranıarasındaki bağıntı
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
35/140
BETONARME DEMİRLERİNİN KATODİK KORUMASI
Beton içinde ne derece klorür bulunursa bulunsun, katodik koruma uygulanarak betonarmedemirlerinin korozyonu tam olarak önlenebilir. Yeraltı ve su içinde bulunan beton yapılara olduğukadar, atmosfer içindeki beton yapılara da katodik koruma uygulanabilir. Köprüler, iskeleler,otoparklar, tuzlu su taşıyan havuzlar ve ön gerilmeli beton borular gibi betonarme yapılarakatodik koruma uygulanarak korozyon önlenebilmektedir. Betonarme demirlerine katodikkoruma uygulanmasının, boru hatlarına yapılan katodik koruma uygulamasına göre bazı farklarıvardır. Bunlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir.
Betonarme demirleri kalıplara yerleştirilirken bağlantı noktaları kaynaklı değilse direnç oluşabilir.Bu direnç düşük voltajlı akımı taşımakta zorluk yaratır. Bu nedenle elektriksel bağlantıların yeterliolup olmadığı katodik koruma uygulanmadan önce deneysel olarak belirlenmelidir. Bağlantıkontrolü doğrudan direnç ölçülerek yapılabildiği gibi, beton yüzeyinden yapılan potansiyelölçümleri ile de belirlenebilir. Ayni noktadan ölçülen iki ayrı betonarme demirinin potansiyelleriarasında 5 mV dan daha fazla fark bulunmaması halinde bağlantıların yeterli olduğuna kararverilir.
Betonun rezistivitesi özellikle kuru halde iken çok yüksektir. Atmosferde bulunan betonların bazıbölgeleri kuru halde, bazı bölgeleri de rutubetli olabilir. Bu durum katodik koruma akımihtiyacının belirlenmesini güçleştirir. Ayrıca bazı bölgelerin aşırı korunmasına neden olabilir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ35
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
36/140
Normal betonlarda çeliğin aşırı koruma sınır değeri doygun bakır/bakır sülfat referanselektroduna göre -1150 mV , ön gerilimli betonlarda -950 mV dır. Bu nedenle bir anot ile çokdar bir bölge korunabilir ve çok sayıda anot kullanılması gerekir. Aşırı korumanın çeşitlisakıncaları vardır. Aşırı koruma sonucu katot bölgesinde hidrojen çıkışı olur. Bu ise betonarmedemirlerinde hidrojen kırılganlığına yol açabilir. Diğer taraftan katot bölgesinde hidroksiliyonlarının artışı alkali - agrega reaksiyonuna ve beton ile çelik arasındaki aderansın azalmasınaneden olabilir.
Yeraltı ve su altında bulunan beton yapılara uygulanan katodik korumalarda anotlar betondışında olabilir. Atmosfer içinde bulunan betonlarda ise anotların beton içine konulmasızorunludur. Bu durum pratikte çeşitli zorluklar yaratır.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ36
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
37/140
KORUMA KRİTERİ Betonarme demirlerine her iki katodik koruma sistemi de uygulanabilir. Beton rezistivitesi çok
yüksek olduğundan ( genellikle 3000 -20000 Ohm.cm) atmosferde bulunan betonlarda zorunluolarak dış akım kaynaklı katodik koruma sistemi uygulanır. Yeraltında rutubetli ortamda ve deniziçinde bulunan betonlarda galvanik anotlu katodik koruma da uygulanabilir. Her iki halde debetonarme demirlerindeki anodik reaksiyon tam olarak durur. Betonarme demirlerinde yalnızcaoksijen redüksiyonu reaksiyonu yürür.
O2 + 2H2O + 4 e- = 4 OH-
Dış akım uygulanarak anottan katoda elektron pompalanmış olur. Akım ihtiyacı katot
bölgesindeki oksijen redüksiyon hızına bağlıdır. Katot bölgesine oksijen difüzyonu önlenerek(örneğin beton yüzeyleri boyanarak) katodik koruma akım ihtiyacı azaltılabilir. Beton içindeklorür iyonları bulunması katodik koruma için hiç bir engel oluşturmaz. Ancak klorür iyonlarınınfazlalığı demir yüzeylerini aktif hale getireceğinden katodik koruma akım ihtiyacını artırıcı roloynar.Klorür iyonları zamanla anot yüzeyine taşınarak orada adsorbe olur. Şekil- 6.17
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ37
Şekilden görüldüğü üzere, katodik koruma devresindenakım geçtikce betonarme demirleri çevresinde
hidroksil iyonları oluşur. Bu iyonlar pH’ ı artırarakpasifleşmeyi kolaylaştırıcı etki yapar. Ancak betonarmedemirleri yüzeyi ile beton ara yüzeyinde oluşan buhidroksil iyonlarının alkali - agrega reaksiyonunuhızlandırıcı etki yapması beklenebilir.
Şekil -6.17 Betonarme demirlerinin katodik korunması
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
38/140
ÖN GERİLİMLİ BETON BORULARIN KATODİKKORUNMASI
Ön gerilimli beton borular çelik sactan yapılmış bir silindirin dış yüzeyleri belli kalınlıkta harç ilekaplanarak üretilmektedir. Betonun buhar kürü yapılarak sertleştirilmesinden sonra dışyüzeylere gerdirilmiş çelik tel sarılmaktadır. Daha sonra çelik tellerin üst kısmı yeniden betonharcı ile kaplanmaktadır.
Ön gerilimli beton boruların normal betonlardan farkı, bu borularda bulunan çelik tellerinsürekli olarak gerilim altında olmasıdır. Bu nedenle ön gerilimli betonlarda stres korozyonu da
söz konusudur. Stres etkisi nedeniyle dış yüzeye yakın bulunan çelik teller klorür etkisine dahaduyarlıdır. İç kısımda bulunan çelik gövde klorür ve oksijen difüzyonu etkisinden uzakkaldığından ve stres de söz konusu olmadığından bu bölgede pasif halin bozulması söz konusudeğildir.
Ön gerilimli beton borularda korozyon olayı dış yüze yakın olan gerdirilmiş çelik tellerdegörülmektedir. Çevreden beton içine giren klorür iyonları ilk olarak bu teller ile karşılaşmaktadır.Bu açıdan bakıldığında bu boruların dış yüzeylerinin uygun bir malzeme ile kaplanması suretiylekorozyonu önlemenin mümkün olacağı düşünülebilir. Ancak tuzlu ve düşük rezistiviteli zeminleriçinde bulunan ön gerilmeli beton borularda yalnızca kaplama yapılmasının yeterli olmıyacağı,kaplamanın bozuk olduğu bölgelerden beton içine zamanla girecek olan klorür iyonlarının zararlıetkisini önlemek için ayrıca katodik koruma uygulanmasının da gerekli olduğu ilerisürülmektedir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ38
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
39/140
Yeraltında bulunan bir ön gerilimli beton boruya hem galvanik anotlarla , hem de dış akımkaynaklı olarak katodik koruma uygulanabilir. Katodik koruma sistem seçiminde ekonomikfaktörler yanında, ön gerilimli beton borular için çok önemli olan aşırı korumanın da göz önünealınması gerekir. Daha önce açıklandığı üzere,beton içinde bulunan ön gerilimli bir çelik tel içinaşırı koruma limit değeri doygun bakır/bakır sülfat referans elektroduna göre -1150 mV dur. Budeğerin aşılması halinde çelik üzerinde hidrojen çıkışı başlayacak, hidrojen kırılganlığı ve streskorozyonu söz konusu olacaktır. Bu açıdan bakıldığında dış akım kaynaklı katodik koruma
sistemlerinin uygulanmasında çok dikkatli olunması gerektiği ortaya çıkar. Beton içinde çıplakhalde bulunan çelik tellerin attenuation sabiti çok yüksektir. Böyle olunca dış akım kaynaklıkatodik koruma sistemlerinde akım uygulanan noktalarda aşırı koruma tehlikesini önlemek içinbir noktadan korunabilen boru uzunluğunun çok küçültülmesi gerekir. Aksi halde akımuygulanan noktalarda aşırı koruma meydana gelir. Hatta galvanik anot olarak mağnezyumanotların özellikle HP mağnezyum anotların kullanılmasının da anoda yakın bölgelerde aşırıkoruma meydana getirmesi muhtemeldir. Çinko anotların potansiyeli maksimum -1100 mV
olduğundan galvanik anot olarak çinko anotlar kullanılabilir.
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ39
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
40/140
BETON İÇİNDE ÇATLAMA
40EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
41/140
41EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
42/140
BETONARME DEMİRİNİN KOROZYONUNDANKAYNAKLANAN BETON KIRILMALARI
42EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
43/140
BETON İÇİNE DİFFÜZE EDEN KLOR İYONLARININKOROZYON MEKANİZMASI
43EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
44/140
BETON İÇİNDE DIŞ AKIM KAYNAKLI KATODİKKORUMANUN ŞEMATİK UYGULAMASI (UYGULAMA
IZGARA TİPİ ANOTLARLA YAPILMIŞTIR )
44EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
45/140
BETON İÇİNDE ALIŞILMIŞ ÇATLAMA
45EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
46/140
46EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
47/140
BETON İÇİNDE KATODİK KORUMA UYGULAMASI
47EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
48/140
48EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
49/140
KÖPRÜ BETON AYAKLARINDA BETON TAHRİBATIVE KOROZYON BETON İÇİNDE KATODİK KORUMA
UYGULAMASI
49EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
50/140
DENİZ İÇİNDEKİ BETON AYAKLARDA TAMİR
50EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
51/140
DENİZ İÇİNDEKİ BETON AYAKLARDA KATODİKKORUMA
51EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
52/140
DENİZ İÇİNDEKİ BETON AYAKLARDA KATODİKKORUMA
52EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
53/140
53EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
54/140
54EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
55/140
55EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
56/140
56EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
57/140
57EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
58/140
58EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
59/140
59EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
60/140
60EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
61/140
BETONARME AYAKLARDA BAKIM VE ONARIMİŞLERİ
61EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
62/140
62EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
63/140
BETON İÇİNDE KLORÜN TEMİZLENMESİ
63EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
64/140
64EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
65/140
65EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
66/140
66EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
67/140
67EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
68/140
68EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
69/140
69EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
70/140
70EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
71/140
71EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
72/140
72EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
73/140
73EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
74/140
74EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
75/140
75EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
76/140
76EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
77/140
77EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
78/140
78EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
79/140
79EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
80/140
80EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
81/140
81EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
82/140
82EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
83/140
83EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
84/140
84EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
Ö İ İ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
85/140
BETON YAPISI VE ÖZELLİKLERİ
• Bütün yapı malzemelerinde olduğu gibi, betonda da aranılan en önemli özellik yüksek bir
mekanik mukavemete sahip olması ve bu mukavemetini zamanla kaybetmemesidir.• Bilindiği gibi beton doğal bir malzeme olmayıp, çoğu zaman şantiyelerde arazi
koşullarında üretilen yapay bir malzemedir.
• Beton mukavemetini oluşturan esas unsur, bu malzemeyi oluşturan çimentonunhidratasyon reaksiyonu sonucu oluşan silikat ve alüminat hidratlarıdır.
• Bu bileşikler bazı kimyasal etkilere karşı dayanıksızdır. Bu özellikleri betonun bir çokfiziksel ve kimyasal etkilerden zarar görmesine neden olur. Hatta bu zararlı etkilerin
sürekli olması halinde, yalnız mekanik mukavemeti azalmakla kalmayıp, yapı kısa süredeişe yaramaz bir hale gelebilir. Bu durum, betonlarda yüksek bir mekanik mukavemetyanında, çevre etkilerine karşı yeterli derecede kimyasal mukavemetinin de bulunmasıgerektiğini ortaya koyar.
• Betonun mekanik mukavemet bakımından ilginç bir özelliği, çekme veya eğilmemukavemetlerinin, basınç mukavemetine göre çok küçük olmasıdır.
• Betonun bu dezavantajını gidermek üzere, betonarme demiri kullanılması yoluna
gidilmiştir.• Betonun bu çeşitli mekanik mukavemetleri arasındaki bağıntılar henüz tam olarak
açıklığa kavuşturulamamıştır. Fakat kaba bir fikir vermek üzere, betonun basınçmukavemetinin yüksek olması halinde, diğer meka-nik mukavemetlerinin de yeterderecede yüksek bir değere haiz olduğu söylenebilir.
• Yukarıda sözü edilen üç cins mukavemet üzerine etki yapan en önemli ortak faktörbetonun kompasitesidir.
85EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
86/140
• Kompasite beton içinde bulunan katı maddelerin kapladığı hacmin betonun kapladığı gerçekhacme oranıdır.
• Beton bünyesi içinde bulunan su ve hava tarafından doldurulan boşluk hacminin, betonuntoplam hacmine oranı da porozite olarak tanımlanır.
• Bir betonun kompasite ve porozitesinin toplamı daima (1) e eşittir.
• Yani 1 m3 betonu oluşturan çimento, kum ve çakılın kaplamış olduğu hacimlerin toplamı 0,80m3 den büyüktür.
• Kompasitenin betonun mekanik mukavemeti üzerine bir çok bakımdan olumlu etkileri vardır.Önce, kompasitenin büyük olması halinde beton bünyesi içinde dolu hacim artmış
olacağından, betona uygulanan kuvvet daha geniş bir alana yayılır. Böylece betonunemniyetle kaldıracağı yük de artırılmış olur. Yine aynı nedenle boşluktan ileri gelen gerilmeyığılmalarının oluşumu önlenir. Bunlardan başka, kompasitenin büyük olması bağlayıcı maddeile ag-rega arasındaki aderansın kesiksiz ve kopuksuz olmasını sağlar. Bu da betonmukavemetini artıran önemli bir faktördür.
86EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
87/140
ÇİMENTO HİDRATASYONU
• Beton içinde bulunan agrega inert özelikte olduğuna göre, betonun özelliklerin çoğuçimento + su kimyasal reaksiyonu sonucu oluşan çimento hidrate bileşiklerine bağlı kalır.
• Bu reaksiyonlar ısı çıkararak kendiliğinden yürür.
• Hidratasyon reaksiyonları katı ve sıvı fazlarda yürüyen heterojen reaksiyonlardır.
• Bu nedenle reaksiyon hızı büyük ölçüde çimento inceliğine ve sıcaklığa bağlı kalır.
• Betonun fiziksel ve kimyasal bütün özelliklerini hidratasyon reaksiyonları belirler.
• Çimento + su karışımından oluşan çimento hamuru başlangıçta plastik bir kıvam gösterir.Ancak bir süre sonra sertleşerek mukavemet kazanır. Çimento hamurunun katılaşması,birbirini izleyen çözünme, jel oluşturma ve sertleşme olayları ile meydana gelir.
• Katılaşma tamamlandığı anda bile, çimento taneciklerin bir kısmının içinde henüz hidrateolmamış bileşikler bulunur. Buna karşılık katılan suyun bir kısmı da serbest halde jelboşlukları içinde kalır.
87EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
88/140
PRİZ OLAYI
• Çimentonun su ile karıştıktan sonra çözünerek plastik bir özellik kazanması olayınahidratasyon, oluşan hamurun plastiklik özelliğini kaybederek katılaşmasına da priz denir.Çimentonun priz başlama ve bitiş süreleri Vicat aleti ile deneysel olarak tayin edilebilir.
• Priz olayının fiziko kimyasal mekanizması şöyle açıklanabilir:
• Priz olayı çimentoyu oluşturan klinker bileşiklerinin, özellikle C3S’in çözünmesiyle başlar.Çözünme bir süre devam edince doygun bir çözelti mey-dana gelir.
• Bu doygun çözelti içinde klinker bileşikleri su ile reaksiyona girerek hidroliz olur. Böyleceoluşan hidratlaşmış bileşikler katı tanecikler üzerinde çökelir.
• Bu çökelme ile çimento partikülleri yüzeyinde ince bir tabaka oluşur. Çökelme sonucuçözeltinin doygunluğu kaybolur ve yeni bir çözünme olayının başlaması gerekir.
• Çözeltinin tekrar doygun hal almasıyla yeni bir çökelme olayı daha gerçekleşir. Böylecedevam eden çözünme ve çökelme olaylarının birbirini izlemesi sonunda oluşan hidratebileşikler, katı taneleri köprü şeklinde birbirine bağlayarak hamurun plastiklik özelliğinde birazalma meydana getirir ve bu şekilde priz başlamış olur.
• Çözünme ve çökelme olaylarının viskoz ortamda devam etmesi sonunda da katılaşma
gerçekleşir.• Pratikte prizin başlama ve bitiş süreleri büyük önem taşır.
• Bu süreler sıcaklığa, çimento mineralojik bileşimi ve inceliğine bağlı olarak değişir.
• Ancak çimento cinsine bağlı olarak standartlarda bu süreler sınırlandırılmıştır.
88EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
89/140
• Priz olayı klinker bileşiminde bulunan ve reaksiyon hızları yüksek olan C3A ve C3S in hidratasyon
reaksiyonları ile başlar. C3A’ nın hidratasyonunu geciktirmek amacıyla çimento içine yeterlimiktarda alçı taşı katılır ve C3A nın hidratasyon hızı düşürülür.
• Dolayısıyla priz süresi doğrudan C3S in hidratasyon reaksiyonu kontrolü altına girer. C2S inhidratasyonu ise çok yavaş olduğundan, prizin başlaması ve bitişi üzerinde etkili değildir.
• Sertleşme olayı çözünen trikalsiyum silikatın klinker katı partikülleri çevresinde koagüle olmasıile başlar. Bu koagülasyon kristalleşmenin başlaması için uygun bir ortam oluşturur. Prizinbaşlaması ile birlikte ani bir sıcaklık artışı görülür. Bu ısı çözünme sonucu oluşan reaksiyon
ısısından ileri gelir.• Çimento ile suyun karıştırılmasından sonra birkaç dakika içinde ortaya çıkan sertleşme olayı
“yalancı priz “ olarak arlandırılır. Yalancı priz sırasında ısı çıkışı olmaz. Yalancı prizden sonra,çimento hamuruna hiç su katılmadan harç karıştırılırsa, karışımın tekrar plastik hale geldiğigörülür.
• Yalancı prizin oluşum nedeni şöyle açıklanmaktadır: Alçıtaşı klinker ile birlikte öğütülürkenoluşan yüksek sıcaklıkta su kaybederek CaSO4.½H2O haline gelir. Böylece su ile karşılaştığında
aynen yapı alçısı gibi donma özelliği gösterir. Ancak bu sertleşme olayı sürekli olmayıp karıştırmaile son bulur.
89EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
ÇİMENTONUN HİDRATASYONU
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
90/140
ÇİMENTONUN HİDRATASYONU
• Çimentonun hidratasyonu ve pirizi sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar
aşağıdaki sıra ile gerçekleşir.• İlk olarak trikalsiyum alüminat aşağıdaki reaksiyon ile hidratasyon yapar.
• 3CaO.Al2O3+ 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O (2.1)
• Bu reaksiyon ekzotermik bir reaksiyon olup şiddetli ısı çıkışı olur.
• İkinci olarak trikalsiyum silikat reaksiyona girer.
• 2(3CaO.SiO2) + nH2O → 3CaO.SiO2.(n-3)H2O + 3Ca(OH)2 (2.2)
• Bu reaksiyon çimentonun ilk bir kaç gün içinde sertleşmesini sağlayan temel hidratasyon
reaksiyonudur.• Burada oluşan Ca(OH)2 doygun hale gelerek kristalleşir.
• Trikalsiyum silikat ise, jel halindedir.
• Diğer hidratasyon reaksiyonları da şöyledir.
2CaO.SiO2 + 4H2O → 2CaO.SiO2. 4H2O (2.3)
4CaO.Al2O3.Fe2O3 + nH2O → 3CaO. Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3 (2.4)
• Daha önce açıklandığı gibi, kIinkere az miktarda ilave edilen alçı taşının görevi prizbaşlangıcının sorumlusu olan trikalsiyum alüminatı geçici olarak tri kalsiyum sülfoalüminnat 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O halinde bağlayarak reaksiyon hızını yavaşlatmaktır.
90EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
91/140
• Çimentoya jips katılmadığı vakit trikalsiyum alüminat çok hızlı bir şekilde hidratasyonyaparak daha ilk dakikalarda küçük plaklar şek-linde kristalleri meydana getirmek suretiylepriz yapar. Büyük bir ısının açığa çıkmasıyla meydana gelen bu olaya “ani priz” (flashsetting) denilir. Betonun kısa bir zaman içinde priz yapmasının pratikte bir çok sakıncasıol-duğundan böyle bir durumun önlenmesi yoluna gidilir. Bu amaçla çimentoya bir miktaralçı taşı (CaSO4.2H2O) karıştırılarak prizin en az çimentonun su ile karşılaştığı andanitibaren bir saati aşan bir sü-re içinde başlaması ve en çok 5 -10 saat içinde tamamlanması
istenir.
91EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
ÇİMENTO HAMURUNUN PİRİZ VE KATILAŞMA
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
92/140
ÇİMENTO HAMURUNUN PİRİZ VE KATILAŞMASÜRELERİ
92EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
93/140
• Yukarıda açıklanmış olduğu gibi priz ve katılaşma sürecini dört devreye ayırmak kabildir.• Birinci devrede kuvvetli bir reaksiyon meydana gelerek daha çok kalsiyum hidroksit
kristalleri oluşmağa başlar.
• Bunu uyuyan devre denilen ve reak-siyonların çok azalmış olduğu bir devre izler.
• Bu devrenin sona ermesiyle klinker bileşikleri ile su arasında tekrar başlayan reaksiyonlarsonunda viskoelastik - plastik karakterde boşluklu bir cisim meydana gelir.
• Bunu da reaksiyon hızının gittikçe yavaşIadığı dördüncü ve katılaşma devresi izler.
93EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
94/140
ÇİMENTO HAMURUNUN ÖZELLİKLERİ
• Çimentoya karıştırılan suyun bir kısmı kimyasal reaksiyonlar için kullanılırken, kalan kısmıkolloidal bir çözelti oluşturur ve boşlukları doldurur.
• Başlangıçta kullanılan çimento ile suyun hacimleri toplamı, hidratasyon sonunda oluşanhidrate çimento hamuru toplamına eşittir.
• Suyun az bir kısmı kimyasal reaksiyonlar için kullanılır. Kimyasal olarak bağlanan suyunmiktarını tam olarak belirlemek mümkün değildir. Partikül yüzeylerinde adsorbe edilerek
bağlanan su ile kimyasal olarak bağlanan suyun birbirinden kesin şekilde ayrılması zordur.
94EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
95/140
KAPİLER BOŞLUKLARI
• Çimento hidratasyonu sırasında ürünler ile doldurulamayan boşluklar kapiler boşluğuolarak adlandırılır.
• Başlangıçta çimento kuru halde iken katı maddelerin kapladığı hacim, hidratasyonsonucu iki katından fazla artış gösterir. Yani çimento hidratasyon yaptıkça boşluk hacmigittikçe azalır. Bu durum çimento hamuru içinde bulunan boşluk hacminin hidratasyonderecesi ve su/çimento oranına bağlı olduğunu göstermektedir. Ancak, aynı yaşta olançimento hamurlarının hidratasyon derecesi uygulanan kür koşullarına ve çimentocinsine bağlı olarak değişir.
95EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
KAPİLER BOŞLUKLARININ DOLUŞ SÜRESİNİN
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
96/140
KAPİLER BOŞLUKLARININ DOLUŞ SÜRESİNİNORANINA GÖRE DEĞİŞİMİ
96
Su/çimento oranı Kapiler boşlukları doluş süresi
0,40 3 gün
0,45 7 gün
0,50 14 gün
0,60 6 ay
0,70 1 yıl
>0,70 Hiçbir zaman
EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
POROZİTESİNİN SU/ÇİMENTO ORANI VEİ İ Ö Ğİ İ İ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
97/140
HİDRATASYON DERECESİNE GÖRE DEĞİŞİMİ
su/ çimento oranı0,40 olan bir
betonun
porozitesi,
hidratasyon
derecesi % 25
iken0,45 olduğuhalde, % 100
hidratasyon
derecesinde
porozitesi 0,10’ a
düşmektedir.
Normal betonlardahacimsel porozite
yüzdesi 0,30-,45
arasında değişir.
97EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
98/140
• Jel Boşlukları
• Eğer karma suyu olarak gereğinden fazla su kullanılmış ise, bu suyun buharlaşması ile jel boşlukları oluşur. Bu şekilde oluşan boşluklar kesin olarak birbiri ile bağlantılıdır.Fakat kapiler boşluklarından daha küçük boyutludur. Çapları 15-20 oA kadardır. Yani sumoleküllerinin kalınlığına yakındır.
• Hidratasyonunu tamamlamış, su/çimento oranı 0,40 civarında olacak şekilde üretilmişbir çimento hamurunda tüm jel boşuklarının hacimle-rinin toplamı, çimento hamuruhaciminin yaklaşık % 25 ini oluşturur.
• Kılcal boşluk hacmi ise, tüm hacmin % 8’ i kadardır
98EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
KATI HACİM/TOPLAM HACİM ORANI İLE PERMEABİLİTEİ İ Ğİ İ İ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
99/140
KATSAYISI VE BASINÇ MUKAVEMETİNİN DEĞİŞİMİGÖRÜLMEKTEDİR.
Sertleşmiş çimento hamuru içinde bulunan jel boşlukları yaklaşık % 28 civarındadır. Yani jelhacminin yaklaşık üçte birini boşluklar oluşturur. Bu oran, kullanılan çimento cinsine,su/çimento oranına ve hidratasyon sırasında izlenen kür şekline bağlıdır.
99EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
ÇİMENTO HİDRATASYONU İÇİN GEREKLİ SU
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
100/140
ÇİMENTO HİDRATASYONU İÇİN GEREKLİ SU
• Hidratasyon reaksiyonları incelendiği zaman klinker içinde bulunan bileşiklerin her birinin farklıoranlarda suyu kimyasal olarak bağladığı görülür. Portland çimentosunun yaklaşık % 90-95 inioluşturan klinker bileşiklerinin hidratasyon yapmalarını sağlayan yaklaşık su miktarları kendiağırlıklarının yüzdesi olarak aşağıda gösterilmiştir:
• C3S için gerekli su : % 24
• C2S için gerekli su : % 21
• C3A için gerekli su : % 40
• C4AF için gerekli su : % 37• Bu değerler kullanılarak çimentoya katılacak su miktarı hesaplanabilir. Ancak bu değerler çok
güvenilir olmadığından bunların bağlı su miktarı hesabında esas alınması doğru değildir. Dahagüvenilir bir metot, hidratasyon yapmış çimentoda buharlaşmayan su miktarının saptanmasıdır.Belirli koşullar altında yapılan deneylerde bu tür su miktarının çimento ağırlığının % 23’ üne eşitalınabileceği anlaşılmıştır. Başka bir deyişle hidratasyon reaksiyonları sonunda meydana gelenhidrate bileşikleri için çimentonun ortalama % 23’ü oranında suya gereksinme vardır.
• Diğer taraftan yukarıda açıklanmış olduğu gibi, jel boşlukları da adsorpsiyon yoluyla önemlimiktarda su tutar. Bu nedenle hidratasyon için kullanılacak su miktarına adsorpsiyon suyunun daeklenmesi gerekir. Eğer bu yapılmaz ise, boşluk yüzeyleri önemli miktarda su tutmuşolacağından geri-ye hidratasyon için gerekli miktarda su kalmayacaktır. Bu nedenle jelboşluklarında yer alan su miktarı kadar suyun da katılması gerekmektedir. Hidrate çimentohamuru jel boşluklarını dolduran su miktarı aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.
100EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
101/140
• Hidratasyonunu tamamlamış ve boşluksuz haldeki çimento hacmi (V), anhidritçimentonun kapladığı dolu hacim ile hidratasyon için kullanılan suyun hacimlerinin
toplamından küçüktür.• Bu durum suyun bir kısmının hidratasyon reaksiyonları ile kimyasal yapıya girmesinden
ileri gelmektedir. Yapılan deneyler hidrate çimento hacminin, anhidrit çimento hacmi ilesuyun % 25,4 miktarında azalmış hacimlerinin toplamına eşit olabileceğini ortayakoymuştur.
• Buna göre hidrate çimento hacmi, kullanılan çimento yoğunluğu d = 3,15 g/cm3 alınarakaşağıdaki şekilde hesaplanabilir.
• V = (m/3,15) + m(0,23) (1 - 0,254)• V = m( 0,317 + 0,171)
• V = 0,489 m
Burada,
• V : Hidrate çimento hamuru boşluksuz hacmi, cm3
• m : Çimento kütlesi, g dır.
• Oysa çimento hamurunda toplam hacmin % 28’i oranında jel boşlukları vardır. Jel boşluk
hacmi VJ ile gösterilirse,• VJ / Vtoplam = 0,28
• VJ / (VJ + 0,489m) = 0,28
Buradan jel boşluk hacmi,
• VJ = 0, 19 m
101EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
102/140
• Jel boşluklarının tam olarak su ile dolu olduğu kabul edilir ve çimentonun hidratasyon
reaksiyonları için de % 23 oranında suya ihtiyacı olduğu göz önüne alınırsa, (m) g çimento içingerekli olan toplam su,
• msu = 0,23 m + 0,19 m = 0,42 m olacaktır.
• Böylece su/çimento oranı için teorik olarak msu/m = 0,42 değeri elde edilmiş olur. Buradan şuönemli sonuca varılabilir. Bir çimento hamurunda su/çimento oranı 0,42 değerinden daha azolmamalıdır. Su/çimento oranının bu değerden az olması halinde suyun önemli bir kısmıadsorpsiyon yolu ile jel taneleri tarafından jel boşlukların-da tutulmuş olacağından geriye
kalan su miktarı hidratasyonun tamamlanmasını sağlayamayacaktır.• Çimento hamuru içinde bulunan kılcal boşluk hacmi Vk, çimentonun, suyun ve jel boşluklarının
ayrı ayrı hacimleri toplamından, hidratasyonunu tamamlamış olan çimento hamuru hacmiçıkarılarak bulunabilir.
• (m/ 3,15)+ 0,23 m + 0,19 m = 0,738 m
• Vk = 0,738 m - 0,679 m = 0,059 m
• Bu bilgileri kullanarak hidratasyon yapmış çimento hamurunun yoğunluğu hesaplanabilir. (m) g
çimento için (0,23m) g su kullanıldığına göre çimen-to + su karışımının kütlesi (1,23m) g dır.Diğer taraftan hidrate çimento hacmi de (0,489m) cm3 dür. O halde hidrate çimento hamuruyoğunluğu,
• d = 1,23 m / 0,489 m = 2,51 g/cm3
• bulunur. Deneysel olarak hidratasyonunu tamamlamış çimento hamurlarının yoğunluğunun2,50 - 2,70 g/cm3 arasında değişmekte olduğu belirlenmiştir.
102EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
103/140
Hidratasyon Olayında Hacim Değişimi
• Doğal olarak hidrate olmuş bir çimento hamuru kuru çimentodan daha büyük bir hacim kaplar. Fakatkuru çimento + bağlı su hacimleri toplamı hidrate çimento hamuru hacminden daha büyüktür. Budurum kimyasal olarak bağlı suyun hacminin serbest haldeki suyun hacminden % 25,4 kadar daha azolmasından ileri gelir.
• Bunu Şekil-2.3 de görülen örnek üzerinde açıklıyalım: 100 g çimento içine su/çimento oranı 0,42 olacakşekilde 42 g su katalım. Başlangıçta kuru çimentonun kaplamış olduğu mutlak hacim, (100/3,15) = 31,8
ml dir. Henüz hidratasyon başlamadan su hacmi ile birlikte karışımın toplam hacmi, 31,8 + 42 = 73,8 mlolacaktır. Çimentonun hidratasyon sırasında % 23 oranında suyu bağladığını düşünelim. Hidratasyon ilebağlanmış suyun kütlesi, 100(0,23) = 23 g olacaktır. Kimyasal olarak bağlanmış olan bu suyun hacmi %25,4 oranında azalacaktır. O halde hidrate çimento hamuru içinde bulunan bağlı suyun hacmi,23(0,746) = 17,1 ml dir. Hidrate çimento hamurunun hacmi ise, 31,8 + 17,1 = 48,9 ml olacaktır.
EDOPEC ENERJİ PETROLMÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET
LİMİTED ŞİRKETİ 103
HİDRATASYON SIRASINDA HACİM DEĞİŞİMİNİN
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
104/140
DİYAGRAM İLE GÖSTERİLİŞİ (ÇİMENTO YOĞUNLUĞU=3,15 G/CM3 VE SU/ÇİMENTO = 0,42)
gösterilişi (Çimento yoğunluğu =3,15 g/cm3 ve su/çimento = 0,42)
104EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
105/140
• Çimento hamurunun 0,28 lik bir porozite göstermiş olduğu kabul edilirse, (bu değer çimentocinsine ve kür şekline göre değişir), çimento hamuru içinde bulunan jel suyu hacmi aşağıda
olduğu gibi hesaplanabilir.• 0,28 =
• Vsu = 19,0 ml
• Hidrate çimento hamurunun kapsamış olduğu hacim, hidratlaşmış çimento bileşikleri hacmi ileboşlukları dolduran jel suyu hacmi toplamından oluşur.
• Vtoplam = 48,9 + 19,0 = 67,9 ml
• Vtoplam = 48,9 + 19,0 = 67,9 ml
•
• O halde toplam hacim içinde bulunan kapiler boşlukları,
• Vkapiler = 73,8 - 67,9 = 5,9 ml olarak bulunur.
• Bu değerler yardımı ile hidrate çimento hamurunun yoğunluğu, (çimento + bağlı su) kütlesi,hidrate çimento hacmine oranlanarak bulunabilir.
• Çimento + bağlı su kütlesi = 100 + 23 = 123 g
• Hidrate çimento hacmi = 48,9 ml• Hidrate çimento yoğunluğu = 123/48,9
• Hidrate çimento yoğunluğu = 2,51 g/cm3
• Bu değer ortalama deneysel sonuçlara çok yakındır.
105EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
106/140
BETON PERMEABİLİTESİ
• Su/çimento Oranının Permeabiliteye Etkisi• Su/çimento oranının betonun permeabilitesi üzerine etkisi ŞekiI - 2.5’ de görülmektedir. Su/çimento
oranı arttıkça permeabilite katsayısında da artış olmaktadır. Özellikle su/çimento oranının 0,60 danfazla olması halinde permeabilite katsayısında şiddetli artış meydana gelmektedir. Şekilden görüldüğüüzere, beton karışımında kullanılan su/çimento oranı 0,50 den 0,60 a çıkarılmakla, betonunpermeabilite katsayısı 5 kat, 0,60 a çıkarılmakla 25 kat artış göstermektedir.
106EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
SU/ÇİMENTO ORANI İLE PERMEABİLİTE
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
107/140
ÇKATSAYISI ARASINDAKİ BAĞINTI
107EDOPEC ENERJİ PETROL MÜHENDİSLİK SANAYİİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ
8/17/2019 Edo Ppp Coe Cor Int Xxx 016 647 844 Rev a Beton Ici Korozyon Ve Katodik Koruma
108/140
• Şekilden görüldüğü üzere, su/çimento oranının 0,45 den düşük olması halinde su/çimentooranının permeabilite katsayısı üzerine etkisi önemsizdir. Su/çimento oranının 0,45 olması
halinde permeabilite katsayısı K = 5.10-12 cm/s iken, 0,60 olduğu zaman bu değer yaklaşık 5kat artarak 25.10-12 cm/s olmaktadır. Su/çimento oranı 0,60 dan daha fazla olması halindepermeabilite katsayısında büyük artışlar meydana gelmekte ve su/çimento w/c= 0,70olduğunda K = 110.10-12 ‘a yükselmektedir.
• Permeabilite, beton içinden suyun akış hızını belirleyen bir özelliktir.
• Bu hız Darcy kanununa göre,
• betonun kalınlığına,
• yüzey alanına,
• iki yüz arasındaki basınç farkına ve
• permeabilite katsayısına bağlıdır.
• Permeabilite katsayısı söz konusu betonun boşluk yüzdesi ve kalitesi ile ilgili bir katsayı olup,(cm/s) olarak ifade edilir.
• Taze bir çimento hamurunun dökümden sonraki günlerde permeabilite katsayısı 10-4 - 10-6
cm/s civarındadır.• Hidratasyon devam ettikçe beton içinde bulunan boşluklar dolar ve permeabilite katsayısı dagittikçe azalır.. Örneğin boşluk yüzdesi % 40 dan % 30’a düştüğü zaman, permeabilitekatsayısında yaklaşık 5 kat azalma meydana geldiği halde, boşluk yüzdesi % 30 dan % 20 yedüşmesi halinde permebilite katsayısındaki düşüş iki kat kadardır.
• Bu durum beton boşluklarının % 40 dan % 30 ‘a düşmesi halinde birbirleri ile olanilişkilerinin kesilmesinden ileri geldiği şeklinde açıklanabilir.
108EDOPEC ENERJİ PETROL M�
Recommended