Yapılarda Korozyon

Korozyon, metallerin çevreleri ile girdikleri bir elektrokimyasal reaksiyon sonucu aşınmaya ve bozunmaya uğramasıdır.

Korozyon mekanizmasının üç ana bileşeni anot reaksiyonu, katod reaksiyonu ve elektrolitdir. Bu olayının gerçekleşmesi için bu üç bileşenin aynı anda mevcut olması şarttır ve herhangi birinin ortadan kaldırılması sonucunda korozyon olayı duracaktır.

Korozyonun hızını etkileyen çevresel etkenler ise atmosferde ve deniz kenarı gibi ortamlarda bulunan nem, her zaman ortamda olan oksijen, sürekli dalgalanan sıcaklık değişimleri ve genelde endüstriyel alanlardan kaynaklanan asitlerdir. Karmaşık bir olay olan korozyon birkaç değişik aşamada gerçekleşir ve bunun genel sonucu pastır.

Yapılarımızdaki donatı çeliğinin korozyonuna ve bu korozyonun devamına sebep olan üç ana etken vardır. Bunlar:
1. Karbondioksit veya klorun sebep olduğu reaksiyonlar sonucu donatı etrafındaki koruyucu pasivasyon tabakasının bozulması,
2. Betonun kılcal gözenekleri içinde dağılmış ve elektrolit görevi gören su,
3. Betonun gözeneklerinden içeri giren oksijendir.

Çimentonun hidratasyonundan sonra, betonun pH değeri 12,5-13,5 arasındadır. Bu bazik ortam sonucu, donatı çeliğinin etrafındaki demir oksitler koruyucu bir tabaka oluşturur. Bu tabaka, çok yoğundur ve korozyonun çok yavaşlamasına sebep olarak, donatı çeliğini korozyondan korur. Betonarme yapılarda bu koruyucu tabaka, başlıca iki sebep yüzünden bozulur. Bunlar karbonasyon ve klor yüzünden oluşan bozunmalardır.

KARBONASYON SONUCU KOROZYON

Karbonasyon, asidik atmosfer gazlarının beton içerisine nüfuz etmesi sonucu oluşan kimyasal bir reaksiyondur. Gaz halinde beton içerisine giren karbondioksit, yine beton yapısı içinde mevcut olan su içinde çözünerek karbonik asiti oluşturur. Karbonik asit, diğer birçok asitten farklı olarak çimento pastasını bozmaz. Bunun yerine, sertleşmiş beton yapısı içinde bulunan, suda çözünebilir kalsiyum hidroksit veya serbest kireç ile reaksiyona girerek çözünmeyen kalsiyum karbonatı oluşturur. Bu reaksiyon sonucu, betonun koruyucu bazik ortamı bozulur ve pH değeri 9’un altına düşer. Betonun pH değeri 9’un altına düştüğünde, koruyucu pasivasyon tabakası bozulur ve korozyon başlar. Korozyonun sonucu pastır ve hacmi, yerini aldığı çeliğin yaklaşık 10 katıdır. Böylece genleşmeye ve betona çekme gerilmesi uygulamaya başlayan pas, betonun çekme mukavemeti aşıldığında pas payının donatı boyunca çatlayarak ayrılmasına yol açar.

KLORÜR SONUCU KOROZYON

İkinci korozyon tipi ise klorür sonucu oluşur. Klorür betona çeşitli yollarla girebilir. Deniz ortamlarında havada sprey halinde bulunan tuzlar ile, kışın buzlanma için kullanılan tuzlar yoluyla betona sızar. Ayrıca taze betona katılan bazı klorür içerikli katkılar ve betonun bileşenleri olan kum ve çimento yoluyla da girebilir. Özellikle deniz suyu ve yıkanmamış deniz agregasında klorür, bol miktarda bulunur. Klorür sonucu oluşan korozyon süreci de pasivasyon tabakasının bozulması ile başlar. Fakat karbonasyondan farklı olarak pasivasyon tabakasının bozulması pH ile ilgili değildir. Klorür bu reaksiyonda demir iyonları ile reaksiyona girer ve korozyonu başlatır. Daha sonra ortamdaki oksijen ile pas oluşur. Son oluşan pasta klor iyonları yoktur. Klorür reaksiyonu başlatmış ve son reaksiyonda tekrar ayrışmıştır. Oluşan pas, karbonasyondaki gibi hacimce genişler ve betonda çatlama ve donatıda kesit kaybına yol açar.

KOROZYON İNHİBİTÖRLERİ

İnhibitör, kimyasal bir reaksiyonun hızını yavaşlatan maddedir. Korozyon inhibitörü ise donatı çeliğindeki korozyonu etkili olarak yavaşlatan sıvı veya toz maddedir. Genel olarak üç inhibitör tipi vardır.

Birinci tip, anot inhibitörüdür ve tehlikeli olarak sınıflandırılır. Eğer gerekenden az uygulanırsa korozyon hızını tersine bir etki ile arttırır.

İkinci tip katodik inhibitördür ve güvenli olarak sınıflandırılır. Küçük dozajlarda etkilidir, ama anot inhibitörleri kadar etkili değildirler.

Üçüncü tip ise çok fonksiyonlu hibrid inhibitörlerdir ve ilk iki inhibitörün özeliklerini birleştirirler.

KOROZYON KONTROLÜ

Yeni yapılacak yapılarda, gelecekte oluşabilecek korozyonun kontrolü için alınması gereken bazı önlemler vardır.
Bunlar :
– Standartlara uygun, yeterli ve düzenli paspayının sağlanması,
– Geçirgenliği düşük, çatlaksız ve yüksek kaliteli beton kullanımı,
– Beton döküm ve bakım kurallarına ve standartlarına uyulması, kür malzemesi kullanılması,
– Betonda, katkı türü korozyon inhibitörlerinin kullanılması,
– Donatı çeliğinin kaliteli olması ve çelik üzerinde çeşitli metodlar yolu ile korunma sağlanması (epoksi kaplamalar, katodik koruma vb.),
– Betonun yerine göre uygun kaplama malzemeleri ile kaplanarak ve yalıtımının sağlanarak yapının korunmasıdır.

Korozyona uğramış veya risk altındaki mevcut yapılarda yapılması gerekenler ise:
– Karbonasyona uğramış veya bozunmuş betonların, yüksek performanslı alkali tamir harçları ile tamir edilmesi,
– Tamire ihtiyaç duyan veya korozyon riskli tüm betonlarda korozyon inhibitörlerinin kullanımı,
– Gerekli olan durumlarda katodik koruma veya klorür temizliği gibi elektrokimyasal metodların, tamir sistemleri ile birlikte kullanılması ve tüm yapıda koruyucu kaplamaların ve mastiklerin etkili ve bilinçli olarak kullanımıdır.