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 ....................