DOKUZ EYLL NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

BETONARME DONATISINDA KLORD KOROZYONU GELMNN

ELEKTROKMYASAL YNTEMLERLE BELRLENMES

Hseyin YTER

Aralk, 2008 ZMR

BETONARME DONATISINDA KLORD KOROZYONU GELMNN

ELEKTROKMYASAL YNTEMLERLE BELRLENMES

Dokuz Eyll niversitesi Fen Bilimleri Enstits Doktora Tezi

naat Mhendislii Blm Yap Anabilim Dal

Hseyin YTER

Aralk, 2008 ZMR

ii

DOKTORA TEZ SINAV SONU FORMU

HSEYN YTER tarafndan PROF. DR. BLENT BARADAN ynetiminde

hazrlanan BETONARME DONATISINDA KLORD KOROZYONU

GELMNN ELEKTROKMYASAL YNTEMLERLE BELRLENMES

balkl tez tarafmzdan okunmu, kapsam ve nitelii asndan bir doktora tezi olarak

kabul edilmitir.

Prof. Dr. Blent BARADAN

Danman

Prof. Dr. Ahmet AKIR

Tez zleme Komitesi yesi Prof. Dr. Kambiz RAMYAR Tez zleme Komitesi yesi

Prof. Dr. Mustafa TOKYAY

Jri yesi

Prof. Dr. Akn ALTUN

Jri yesi

Prof. Dr. Cahit HELVACI

Mdr

Fen Bilimleri Enstits

iii

TEEKKR

Yazar;

stn bilgi ve snrsz tecrbeleri ile bu almann balangcndan

sonulandrlmasna kadar her aamada kendisine yol gsteren danman ve tez

yneticisi Sayn Prof. Dr. Blent BARADAN a,

tez izleme toplantlarnda deerli fikirleri ile almaya katk salayan Tez zleme

Komitesi yeleri Sayn Prof. Dr. Ahmet AKIRa ve Sayn Prof. Dr. Kambiz

RAMYARa,

deneysel almalarda ve tez yazm aamasnda yardmlarn esirgemeyen Sayn

Do. Dr. Seluk TRKELe, Sayn Yrd. Do. Dr. Halit YAZICIya, Sayn n. Yk.

Mh. Serdar AYDINa, Sayn Dr. Mert Ycel YARDIMCIya, Sayn n. Mh. Cem

PEKe, Sayn n Mh. Sercan Eren CANAZOLUna ve Yap Malzemesi

Laboratuvar alma arkadalarna,

aratrma projelerine destek vererek laboratuvar altyapsnn gelitirilmesini

salayan Trkiye Bilimsel ve Teknolojik Aratrma Kurumu (TBTAK)a,

deneysel almalara malzeme destei veren Akansa imento Sanayi ve Ticaret

A.., Bat Anadolu imento Sanayi A.., Denizli imento A.., Karimsa imento

San. ve Tic. A.., Dere Madencilik A.., Basf Yap Kimyasallar San. A.., Sika

Yap Kimyasallar A.., zmir Demir elik Sanayi A.., Erege Metal Demir elik

A..ne,

lm ve deerlendirmelerde byk destek veren Sayn Yrd. Do. Dr. Uur

MALAYOLUna,

her daim destei ile yannda olan n. Mh. zlem CEYHANa,

yaam boyunca daima onur duyaca ok deerli ailesine ve minik ye ADAya,

sonsuz teekkrlerini sunar.

Hseyin YTER

Aralk, 2008

iv

BETONARME DONATISINDA KLORD KOROZYONU GELMNN

ELEKTROKMYASAL YNTEMLERLE BELRLENMES

Z

Betonarme yap sistemi, ok farkl evresel etkiler altnda kullanlabilmesi ile

birlikte, beton ve donat asndan nemli dayankllk sorunlarn da beraberinde

getirmektedir. Gerek betonun bozulma srecinin, gerekse iindeki donatnn

korozyon srecinin doru bir ekilde deerlendirilmesi, yaplarn emniyetli servis

mrleri asndan byk nem arz etmektedir.

Bu tez almasnda zellikle beton bileenleri ve beton teknolojisi asndan

donat korozyonunda etkili faktrlerin ekli ve derecelerinin ortaya koyulmas

amalanmtr. lk aamada, donatlarda korozyon geliiminin izlenmesi iin

metalrji mhendislii ve korozyon mhendisliinin almalarnda kullanlan

elektrokimyasal yntemlerden polarizasyon teknii, betonarme sistemine

uygulanmtr. Betonun kalitesine ynelik su/imento oran, imento dozaj, gibi

nemli parametreler, sz konusu yntem ile deerlendirilmitir.

kinci aamada, normal ve yksek performansl betonlarda mineral katk (uucu

kl ve silis duman) kullanm, inhibitr kullanm ve epoksi yaltm gibi performans

arttrc uygulamalarn donat korozyonuna etkileri hzlandrlm srete

incelenmitir.

nc aamada, beton retiminde en yaygn olarak kullanlan uucu kl ile

zellikle deniz suyu etkisinde kullanlmas tavsiye edilen yksek frn crufunun

kullanm oranlarnn, donat korozyonu zerindeki etkileri incelenmitir. Bu aamada

ayrca, standart kr grm, buhar kr uygulanm ve kr yaplmam betonarme

elemanlardaki korozyon geliimleri de deneysel program erevesindedir. Bulgular,

havada ve suda bekleme koullar ile korozif sodyumklorr ortamnda slanma-

kuruma evrimlerinde tekrar saysna ve zamana gre karlatrmal olarak

sunulmutur.

v

Drdnc aamada, betonarme elemanlarda pas pay tabakasnn kalnlnn

donatlardaki korozyon geliimine etkisi deerlendirilmitir. Korozif ortamdaki

deiik pas pay tabakas kalnlklarna sahip rneklerden elektrokimyasal yntemle

tahmin edilen malzeme kayplar, gerek ktle kayplar ile karlatrlmtr.

Deneysel almalarda betonarme rneklerdeki donat eliklerinde dorudan

korozyon akm younluu deerlerinin belirlenmesinin yannda, rneklerde donat

korozyonu ile ilgili dolayl tekniklere de yer verilmitir. Betonarme donatlarndaki

elektrot potansiyeli deerleri, beton numunelerde hzl klor geirimlilii, klor

penetrasyon derinlii, karbonatlama derinlii, su emme, pH ve basn dayanm

verileri karlatrmal olarak sunulmutur.

Bu alma kapsamnda elde edilen sonularn, klorr etkisine maruz kalacak

betonarme elemanlarda, korozyon problemlerinin deerlendirilmesinde yararl

olaca dnlmektedir.

Anahtar Kelimeler: Klorid korozyonu, korozyon potansiyeli, korozyon akm

younluu, beton kalitesi, mineral katk, kr yntemi, pas pay tabakas.

vi

THE DETERMINATION OF CHLORIDE INDUCED CORROSION OF

REBARS BY ELECTROCHEMICAL METHODS

ABSTRACT

Reinforced concrete structures are exposed to important durability problems under

different environmental conditions. Evaluation of concrete degradation and rebar

corrosion has significant importance on the service life of the structure.

The aim of this research is to investigate the factors that influence the rebar

corrosion, especially from the viewpoint of concrete ingredients and concrete

production. Firstly, polarization technique which is widely used in the metallurgy

and corrosion engineering has been applied to reinforced concrete specimens. The

parameters affecting concrete quality, such as water/cement ratio and cement dosage,

have been evaluated by this method.

In the second stage, the effects of performance improving applications, such as

incorporation of mineral admixtures and corrosion inhibitors, insulation applications

with epoxy based materials, on the reinforcement corrosion process in normal and

high performance concrete have been investigated under accelerated corrosive

conditions.

The effects of replacement ratio of fly ash which is most widely used in concrete

production and blast furnace slag that is known for its durability against sea water,

have been examined in detail during the third stage. Corrosion potentials of standard

cured, steam cured and non-cured specimens were in the scope of this stage. Test

results have been comparatively presented with respect to time under different

exposure conditions.

vii

Finally, effect of concrete cover thickness on the corrosion behavior of rebars has

been investigated. A relationship in gravimetric mass loss values and estimated

values from polarization measurements has been established.

In addition to determination of corrosion current density values of steel, indirect

methods related with reinforcement corrosion have also been studied. Electrode

potentials of reinforcement bars and rapid chloride permeability, chloride penetration

depth, carbonation depth, water absorption, pH and compressive strength tests for

concrete specimens have been carried out.

The results obtained within the scope of this study are expected to assist

understanding of the corrosion problems of reinforced concrete structures that are

exposed to chloride contaminated environments.

Keywords: Chloride induced corrosion, corrosion potential, corrosion current

density, concrete quality, mineral admixture, curing method, concrete cover.

viii

NDEKLER

DOKTORA TEZ SINAV SONU FORMU ............................................................. ii

TEEKKR................................................................................................................iii

Z ............................................................................................................................... iv

ABSTRACT................................................................................................................ vi

BLM BR - GR................................................................................................ 1

BLM K - KOROZYON .................................................................................... 6

2.1 Korozyon Geliimi ............................................................................................. 6

2.2 Elektrot Potansiyeli ............................................................................................ 8

2.3 Korozyon Trleri.............................................................................................. 11

BLM - BETONARME DONATISININ KOROZYONU ........................ 15

3.1 Betonarme Elemanlarda Korozyon Hasarlar .................................................. 19

3.2 Donatda Korozyon Mekanizmalar ................................................................. 22

3.2.1 Atmosferik Korozyon................................................................................ 22

3.2.2 Elektrolitik Korozyon ....................