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�