Agresif Kür Ortamının Beton-Donatı Aderansına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Betondaki çelik donatının klorür kaynaklı korozyona uğraması sonucu betonarme yapıda meydana gelen hasar, yapının uzun vadeli dayanıklılığı için ciddi bir endişe kaynağıdır. Beton içerisindeki bu çelik donatıyı korozyona karşı korumak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada korunma yöntemi olarak korozyon inhibitörü kullanılmıştır. Kullanılan korozyon inhibitörünün donatı korozyonuna ve beton-donatı aderansına etkisi araştırılmıştır. Çalışmada 15 cm boyutlarında donatılı küp beton numuneleri üretilmiştir. Beton karışımında çimentonun ağırlıkça %1’i oranında kalsiyum nitrat esaslı korozyon inhibitörünün kullanıldığı numunelere, deniz suyu baz alınarak hazırlanan tuzlu su kürü çözeltisinde 7, 28, 90 ve 180 gün olmak üzere toplamda dört farklı kür süresi uygulanmıştır. Üretilen numunelerin korozyon aktivitelerini öğrenmek amacıyla yarı hücre potansiyeli ve aderans dayanımlarını belirlemek için de çekme-çıkarma deneyi uygulanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda inhibitör kullanılan numunelerdeki korozyon olasılığı inhibitör kullanılmayan numunelere göre daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca inhibitör kullanılan numunelerdeki aderans dayanımlarının daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Korozyon
• Aderans
• İnhibitör
• Yarı Hücre Potansiyeli

An Investigation of the Effect of Aggressive Curing Environment on Concrete-Steel Adherence

Abstract

Damage to in reinforced concrete structure caused by chloride-induced steel reinforcement corrosion in concrete is a serious source of concern for the structure long-term durability. Various methods have been developed to protect this steel in concrete against corrosion. In this study, corrosion inhibitor was used as a protection method. The effect of the corrosion inhibitor used on steel corrosion and concrete-steel adherence was investigated. In the study, reinforced cube samples of 15 cm dimensions were produced. A total of four different curing periods, 7, 28, 90 and 180 days, were applied to the samples in which 1% of the cement by weight calcium nitrate-based corrosion inhibitor was used in the concrete mixture, in the saltwater curing solution prepared based on seawater. In order to learn the corrosion activities of the produced samples, half-cell potential and pull-out test was applied to determine the adherence strength. As a consequence of the experimental tests, it was observed that the corrosion probability in the samples using inhibitor is lower than the samples without inhibitor. In addition, it was concluded that the adherence strength of the samples using inhibitor was higher.

Keywords

• Corrosion
• Adherence
• Inhibitor
• Half Cell Potential

References

1. Abosrra, L. R. (2010). Corrosion of steel reinforcement in concrete. Corrosion of mild steel bars in concrete and its effect on steel-concrete bond strength, Doktora tezi, Bradford Üniversitesi.
2. Al-Sibahy, A., ve Sabhan, M. (2020). Corrosion effects on the bond behaviour of steel bars in self-compacting concrete. Construction and Building Materials, 250, 118568.
3. Amiri, A. S. (2020). A Comparison Between Ultrasonic Guided Wave Leakage and A Comparison Between Ultrasonic Guided Wave Leakage and Half-Cell Potential Methods in Detection of Corrosion in Half-Cell Potential Methods in Detection of Corrosion in Reinforced Concrete Structure, Doktora tezi, Nebraska Üniversitesi.
4. Angst, U. M., Geiker, M. R., Michel, A., Gehlen, C., Wong, H., Isgor, O. B., Elsener, B., Hansson, C. M., François, R., Hornbostel, K., Polder, R., Alonso, M. C., Sanchez, M., Correia, M. J., Criado, M., Sagüés, A., ve Buenfeld, N. (2017). The steel–concrete interface. Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 50(2).
5. Assouli, B., Ballivy, G., ve Rivard, P. (2008). Influence of environmental parameters on application of standard ASTM C876-91: Half cell potential measurements. Corrosion Engineering Science and Technology, 43(1), 93–96.
6. Aydın, Ö. (2012). Beton yapılarda donatı korozyonunun önlenmesine yönelik tedbirlerin araştırılması. Doktora tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi.
7. Boğa, A. R. (2005). Uçucu küllü betonarme elemanlarda donatı korozyonunun hızlandırılmış yöntemlerle araştırılması. Yüksek lisans tezi, Osmangazi Üniversitesi.
8. Boğa, A. R. (2010). Yüksek fırın cürufu ve korozyon inhibitörü kullanımının beton içerisindeki donatı korozyonuna ve beton özeliklerine etkileri. Doktora tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi.

9. Kepler, J. L., ve Locke, C. E. (2000). Evaluation of Corrosion Protection Methods for Reinforced Concrete Highway Structures. Corrosion, 58, 231.
10. Khatua, S. (2017). Effect of accelerated corrosion on the bond strength of corrosion resistant reinforcing bars embedded in concrete. Yüksek lisans tezi, Akron Üniversitesi.
11. Lee, H.-S., Saraswathy, V., Kwon, S.-J., ve Karthick, S. (2018). Corrosion Inhibitors for Reinforced Concrete: A Review. In Corrosion Inhibitors, Principles and Recent Applications. InTech.
12. Lee, H. S., Noguchi, T., ve Tomosawa, F. (2002). Evaluation of the bond properties between concrete and reinforcement as a function of the degree of reinforcement corrosion. In Cement and Concrete Research (Vol. 32, Issue 8).
13. Li, Z., Jin, Z., Wang, P., ve Zhao, T. (2021). Corrosion mechanism of reinforced bars inside concrete and relevant monitoring or detection apparatus: A review. Construction and Building Materials, 279.
14. Ožbolt, J., Oršanić, F., ve Balabanić, G. (2014). Modeling pull-out resistance of corroded reinforcement in concrete: Coupled three-dimensional finite element model. Cement and Concrete Composites, 46, 41–55.
15. Pan, C., Chen, N., He, J., Liu, S., Chen, K., Wang, P., ve Xu, P. (2020). Effects of corrosion inhibitor and functional components on the electrochemical and mechanical properties of concrete subject to chloride environment. Construction and Building Materials, 260.
16. Prasanna Chinthala, S. (2018). Study of corrosion inhibitors for reinforcement corrosion of low carbon steel in simulated pore solution. Yüksek lisans tezi, Akron Üniversitesi.
17. Reichling, K., Raupach, M., Broomfield, J., Gulikers, J., L’Hostis, V., Kessler, S., Osterminski, K., Pepenar, I., Schneck, U., Sergi, G., ve Taché, G. (2013). Full surface inspection methods regarding reinforcement corrosion of concrete structures. Materials and Corrosion, 64(2), 116–127.
18. Sæther, I. (2011). Bond deterioration of corroded steel bars in concrete. Structure and Infrastructure Engineering, 7(6), 415–429.
19. Saraswathy, V., ve Song, H. W. (2007). Improving the durability of concrete by using inhibitors. Building and Environment, 42(1), 464–472.
20. Sassine, E., Laurens, S., François, R., ve Ringot, E. (2018). A critical discussion on rebar electrical continuity and usual interpretation thresholds in the field of half-cell potential measurements in steel reinforced concrete. Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 51(4).
21. Söylev, T. A., ve Richardson, M. G. (2008). Corrosion inhibitors for steel in concrete: State-of-the-art report. Construction and Building Materials, 22(4), 609–622.
22. Taban, S. (2010). Farklı oranlarda zeolitik tüf katkısının beton özellikleri ve betonarme çeliği korozyonuna etkilerinin araştırılması. Doktora tezi, Gazi Üniversitesi.
23. Tondolo, F. (2015). Bond behaviour with reinforcement corrosion. Construction and Building Materials, 93, 926–932. Topçu, İ. B., ve Boğa, A. R. (2008). Betonarmede donatı ve beton arasındaki aderansa korozyonun etkisi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Müh.Mim.Fak.Dergisi, 21(1), 23–38.
24. Topçu, İ. B., ve Uzunömeroğlu, A. (2020). Properties of corrosion inhibitors on reinforced concrete. Journal of Structural Engineering ve Applied Mechanics, 3(2), 93–109.
25. Tsiotsias, K., ve Pantazopoulou, S. J. (2021). Analytical Investigation on the Effect of Test Setup on Bond Strength. CivilEng, 2(1), 14–34.
26. Tunç, E. T. (2020). Yüksek performanslı hafif betonlarda aderans özelliklerinin belirlenmesi. Doktora tezi, Fırat Üniversitesi. Volpi-León, V., López-Léon, L. D., Hernández-ávila, J., Baltazar-Zamora, M. A., Olguín-Coca, F. J., ve López-León, A. L. (2017). Corrosion study in reinforced concrete made with mine waste as mineral additive. International Journal of Electrochemical Science, 12(1), 22–31.
27. Yavuz, R. , Günaydın, O. ve Güçlüer, K. (2019). Donatılı Betonda Korozyon ve Aderansın Araştırılması . Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , Özel Sayı , 12-18
28. Yavuz, R. (2021). Donatılı betonda korozyon ve aderansın araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Adıyaman Üniversitesi. Yiğiter, H. (2008). Betonarme donatısında klorid korozyonu gelişiminin elektrokimyasal yöntemlerle belirlenmesi. Doktora tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi.
29. Zhang, W. (2021). Effect of top-casting defects and transverse cracks on the corrosion behavior of steel in reinforced concrete exposed to chloride environment. Doktora tezi, Chongqing Üniversitesi.
30. Zou, Z. H., Wu, J., Wang, Z., ve Wang, Z. (2016). Relationship between half-cell potential and corrosion level of rebar in concrete. Corrosion Engineering Science and Technology, 51(8), 588–595.