Korozyon, metal veya alaşımlarının kimyasal etkilerle aşınarak bozulmasıdır. Demirin paslanması bunun en bilinen örneklerindendir. Halk dilinde paslanma olarak bilinen korozyon, maddenin fiziksel ve kimyasal olarak aşınması; ardından da buna bağlı olarak kütle kaybetmesidir. Metal parçalarının yüzeyleri rutubetli ortamlarda ve açık havada, bir oksit tabakası ile kaplanır. Alaşımsız çeliklerden yapılmış olan yapı parçaları, bu şartlar altında bir süre sonra pas benekleri ile kaplanır.
Korozyon Nasıl Meydana Gelir?
Beton, döküldüğünde içinde bulunan donatıya sıkıca yapışarak çeliği dış ortamdan korur. Zaman içerisinde betonun yapısında oluşan çatlaklar, pas payının (Kolon, perde, kiriş, döşeme ve temel gibi betonarme yapı elemanlarında en dışta bulunan donatının dış yüzeyi ile beton dış yüzeyi arasındaki kalınlık mesafesidir.) yetersiz oluşu veya zarar görmesi sonucu çelik, dış ortamdan etkilenmeye başlar. Bu çatlaklara nüfuz eden CO2, rutubet, endüstriyel bölgelerde havadaki kimyasallar ve korozif maddeler çelik donatıda korozyon oluşumuna imkan sağlar. Korozyona açık hale gelen donatı paslanıp mukavemetini yitirmeye ve betonla arasındaki aderansı (betonla çelik çubuk arasında kenetlenmeyi sağlayan kayma gerilmeleri) kaybetmeye başlar.
Paslanma etkisiyle hacmi artan demir, betonda çatlamalara neden olabilir. Özellikle rutubetin etkili olduğu dış cephelerde, çatı altlarında, bodrum katlarında, köprü, viyadük, baraj gibi su yapılarında etkili olmakla beraber denize yakın yerlerde ve endüstriyel kirlenmenin yüksek olduğu bölgelerdeki yapılarda görülür.
Betonarme yapılarda korozyon oluşumunu açıklayan aşağıdaki videolar ise, görsel olarak da oldukça destekleyici içeriklere sahipler.
Klorür İyonu Etkisi
Betonarme donatılarında korozyona etki eden en önemli faktörlerden biri klorür iyonudur. Klorür iyonu betona iki yolla katılarak etki eder:
- Beton yapımı sırasında klorür katılımıyla:
Beton prizini hızlandırmak amacıyla, içerisinde yüksek oranlarda klorür iyonu içeren katkı maddeleri kullanılmaktadır. Çimento ağırlığının %2’si oranında kalsiyum klorür, çimento hidratasyonunu büyük ölçüde hızlandırmaktadır. Ülkemizde de sıklıkla yapıldığı gibi, tatlı suya göre tuzlu suya erişimin daha kolay olduğu yerlerde beton karışım suyu olarak deniz suyu kullanılmaktadır. Genellikle denizden çıkarılan çakıl ve kumlar yıkanmadan kullanıldığı için beton içerisine oldukça yüksek oranlarda klorür iyonu girişine neden olmaktadır.
2.Beton bünyesine çevreden klorür iyonu difüzyonu ile:
Deniz suyu ile doğrudan temas, deniz suyunun rüzgar etkisiyle taşınması vb. etkilerle suda çözünmüş tuz iyonları beton boşluklarında difüze olur. Betonda çatlaklar oluşmasa da bu etki gözlenebilmektedir. Çözeltideki NaCl konsantrasyonun artmasıyla korozyon hızı da artmaktadır. Bu artış konsantrasyonun 75 g NaCl/1kg değerine ulaşmasıyla maksimuma ulaşır ve sonra azalan bir davranış sergiler. Bunun sebebi ise tuz yoğunluğunun artmasıyla beraber oksijen çözünürlüğünün azalması, dolayısıyla oksijenin korozyonda sınırlayıcı faktör olarak süreci yavaşlatmasıdır.
Korozyon Nasıl Önlenir?
Beton ve çeliğin standartlara uygun kullanımı ve bakımı, korozyon inhibitörlerinin kullanılması, pas payının standartlara uygun olarak tasarlanması ve mümkün olduğu ölçüde küçük çaplı donatı kullanımını tercih etmek korozyondan korunmada çok önemli teknik detaylardır. Ayrıca su ile alakalı olarak da drenajın iyi yapılması, su yalıtımının sağlanması ve epoksi gibi koruyucu kaplamalar kullanılması alınabilecek tedbirlerin başında gelmektedir.
Onarım Aşamaları
Betonarme yapıdaki demirlerin korozyonu nedeniyle çatlamış olan betonun etkili bir tamir yöntemi yoktur. Fakat, henüz çatlama aşamasına varmamış hafif ölçüde korozyonun olduğu durumlarda bazı tamir yöntemleri uygulanabilmektedir.
1) Korozyona uğramış donatıların etrafındaki parçalar alınır.
2) Donatı üzerinde oluşan korozyon katmanı kaldırılır.
3) Korozyondan dolayı donatıda herhangi bir kesit kaybı veya azalma varsa donatı takviyesi yapılır.
4) Basınçlı hava kullanılarak tozlar ve kırılmış parçacıklar temizlenir.
5) Temizlenmiş yüzeye astar sürülür.
6) Astar üzerine kenetlemeyi arttırabilmek için epoksi tabakası uygulanır.
7) Çatlak oluşmuş ise epoksi enjeksiyonu uygulanır.
8) Donatı etrafındaki boşluklar tek bileşenli silis dumanı içeren polimer ile modifiye edilmiş çimento esaslı bir harçla doldurulur.
9) Harç üzerine son olarak donatıyı korozyona karşı korumak için tek bileşenli solvent içeren akrilik reçine esaslı bir kaplama malzemesi sürülür.
Aşağıdaki videodan da yerinde yapılan bir onarım sürecisini izleyebilirsiniz.
Sonuç
Ekonomik ve sosyal nedenlerden dolayı önem kazanan bir sorun olarak donatı korozyonu oldukça ciddiye alınması gereken bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu konuda birçok araştırma yürütülmektedir ancak korozyonun hasar tespiti ve onarımı oldukça zahmetli ve pahalı bir süreçtir. Ayrıca buna ek olarak kesin bir onarım da sağlamamaktadır. Bunların önüne geçebilmek ve hasar riskini en aza indirebilmek amacıyla ulusal ve uluslararası teknik dokümanlardan en iyi şekilde yararlanılmalıdır. Bunların yeterli olamayacağı da göz önünde bulundurularak tasarım aşamasından başlayarak tüm bu etmenler dikkate alınmalı ve üretimde yer alacak malzemeler ile ortam koşulları arasındaki ilişkinin göz ardı edilmemesi gerekmektedir.