Farklı mineral ve tarımsal atık kaplamalı betonarme donatıların ve katkılı betonların korozyon performansının incelenmesi

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 466 - 481, 15.04.2021

Mustafa Eken

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.835653

Cited By: 1

Abstract

Bu çalışmanın amacı; Donatı çubuklarını korozyon oluşumuna karşı korumada Mısır sapı külü (M), buğday sapı külü (B), ayçiçeği sapı külü (A) ve çınar yaprağı külleri (Ç) ile mineral katkılar olarak adlandırılan kolemanit (K), diatomit (D), yüksek fırın cürufu (Y), zeolit (Z), uçucu kül (U) ve bazaltik pomza (P) katkılı kaplama malzemelerinin donatı korozyonuna karşı özelliklerinin incelenmesidir. Farklı katkılar kullanılarak tekli – ikili kombinasyonlarla beton örnekleri ve boya üretimi gerçekleştirilmiştir. Kaplama malzemesi olarak boya üretimi ve katkılı beton üretiminin gerçekleştirilebilmesi için laboratuvar ortamında elde edilen M, B, A ve Ç yaprağı küllerinin tekli karışımları çimento yerine kütlece %10-%20-%30 oranlarında ikili karışımları %10-%30-%50 oranlarında eklenmiştir. Mineral katkıların K, D, Y, Z, U ve BP tekli karışımları ince agrega yerine kütlece %10-%20-%30 oranlarında ikili karışımları ise %10-%30-%50 oranlarında eklenmiştir. Çelik donatı dış yüzeyleri farklı mineral ve tarımsal atık katkılı boya ile kaplanırken, yine aynı katkılar kullanılarak beton üretimi gerçekleştirilmiştir. Donatı korozyonunun incelenmesinde dış yüzeyi kaplanmış donatılar katkılı betonlara gömülerek %3.5’luk tuzlu su solüsyonunda bekletilmiş ve bu örneklere kütle kaybı yöntemi, galvanik hücre yöntemi ve hızlandırılmış korozyon deney yöntemleri uygulanmıştır. Çalışma sonuçları incelendiğinde donatı yüzeyi tarımsal atık katkılı M, B ve mineral katkılı K, U katkılı boyalarla kaplanan donatıların ve bu katkılarla üretilen beton örneklerin korozyona karşı göstermiş olduğu dirençler yüksek bulunmuştur. Farklı mineral katkılar ve tarımsal atıklar kullanılarak üretilen boya malzemesinin donatı korozyonunu önleyici kaplama malzemesi olarak kullanılması ve kullanılan tarımsal atıkların beton ve çimento sektöründe değerlendirilmesinde olumlu katkılar sağlayacaktır.

Keywords

Durabilite, Korozyon, Mineral katkılar, Tarımsal atıklar

Investigation of corrosion performance of different mineral and agricultural waste coated reinforced concrete reinforcements and additive concrete

Abstract

The aim of this study is; In protecting reinforcement bars against corrosion formation Corn stalk ash (M), wheat stalk ash (B), sunflower stalk ash (A) and sycamore leaf ash (C) and mineral additives called colemanite (K), diatomite (D), blast furnace Investigation of the properties of slag (Y), zeolite (Z), fly ash (U) and basaltic pumice (P) doped coating materials against reinforcement corrosion. Concrete samples and paint production were carried out with single and double combinations using different additives. As a coating material, for the production of paint and concrete with additives, the single mixtures of M, B, A and Ç leaf ashes obtained in the laboratory were added in the ratio of 10-% 20% -30% by mass, double mixes at the rate of 10-% 30-50% instead of cement. Single mixtures of mineral additives K, D, Y, Z, U and BP were added at the rate of 10-% 20% -30% by mass instead of fine aggregate, and double mixes at the rate of 10-% 30-50%, While the outer surfaces of the steel reinforcement were coated with paint with different mineral and agricultural waste additives, concrete was produced using the same additives. In the investigation of reinforcement corrosion, the outer surfaces of the coated reinforcements were embedded in concrete with additives and soaked in 3.5% saline solution and mass loss method, galvanic cell method and accelerated corrosion test methods were applied to these samples. When the results of the study were examined, the resistance of the reinforcement surfaces coated with agricultural waste additive M, B and mineral-added K, U-added paints and concrete samples produced with these additives against corrosion were found to be high. The use of paint material produced by using different mineral additives and agricultural wastes as a coating material to prevent reinforcement corrosion and the utilization of the used agricultural wastes in the concrete sector will provide positive contributions.

Keywords

Durability, Corrosion, Mineral additives, Agricultural waste

References

• Abouhussien, A. A. and Hassan, A. A. A. (2014). Experimental and empirical time to corrosion of reinforced concrete structures under different curing conditions. Advanced. Civil Engineering. 1 – 9. https:// doi.org / 10.1155 / 2014 / 595743
• Aksogan, O., Binici, H. and Ortlek., E. (2016). Durability of concrete made by partial replacement of fine aggregate by colemanite and barite and cement by ashes of corn stalk. wheat straw and sunflower stalk ashes Construction and Building Material,. 106. 253–263. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.102
• Badar, M. S., Patil, K., Bernal, A. S., Provis, L. J. and Allouche., N. E. (2014). Corrosion of steel bars induced by accelerated carbonation in low and high calcium fly ash geopolymer concretes. Construction and Building Materials, 61. 79–89.
• Baradan, B., Yazıcı, H. ve Ün., H. (2002). Betonarme Yapılarda Kalıcılık (Durabilite). 1. Baskı. Dokuz Eylül üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları, 282-298.
• Binici, H., Aksogan, O. and Durgun., M. Y. (2012). Corrosion of basaltic pumice. Colemanit, barite and blast furnace slag coated rebars in concretes. Construction and Building Materials, 37, 629–637. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2012.07.030
• Binici, H., Zengin, H., Zengin, G. and Yaşarer, F. (2008). The use of pumice as a coating for the reinforcement of steel against corrosion and concrete abrasions. Corrosion Science. 50. 2140–2148.
• Çil, İ. (2006). Betonarme donatısında elektriksel yöntemlerle korozyon ölçümü. DEU Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 8. 59-63.
• Coşgun, T. (2003). İstanbul’da deprem sonrası yapılan incelemelerde karşılaşılan korozyon hasarı üzerine bir inceleme. 5.Ulusal Beton Kongresi, İstanbul, Türkiye.
• Demirbaş, A., Öztürk, T. and Karataş, F. O. (2000). Long-term wear on outside walls of building sulphur dioxide corrosion. Cement Concrete Research. 31. 3–6.
• Doğan, M. (2000). Effects of İzmit and Düzce Earthquakes in Eskişehir. İTÜ.
• Dorum, A. ve Yıldız, K. (2011). Yüksek dayanımlı betonlarda pomza ve zeolitin kullanılabilirliği. İMO Teknik Dergi. 345. 5335 – 5340.
• Ergi, E., Bilgin. S. G., Zeybek, M. S. ve Asan., A. (2007). Endüstriyel Atık Katkılı Çimentoların Beton Dayanımı ve Donatı Korozyonuna Etkileri. 2. Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu. Ankara.
• Eskandari, H., Vaghefi, M. and Kowsaric., K. (2015). Investigation of Mechanical and Durability Properties of Concrete Influenced by Hybrid Nano Silica and Micro Zeolite Procedia. Materials Science, 11. 594 – 599. https://doi: 10.1016/j.mspro.2015.11.084
• Gerengi, H., Kurtay, M. and Durgun, H. (2015). The effect of zeolite and diatomite on the corrosion of reinforcement steel in 1 M HCl Solution. Results in Physics, 5. 148–153. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2015.05.003
• Khatri, R. P., Sirivivatnanon, V. and Heeley, P. (2004). Critical polarization resistance in service life determination. Cement and Concrete Research. 34. 829–837. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2003.09.019
• Küçük, B. (2000). Betonun Dayanım ve Durabilitesine Sağlayan Parametreler. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 6(1). 79-85.
• Maaddawy, T.A. and Soudki., K. A. 2003. Effectiveness of impressed current technique to simulate corrosion of steel reinforcement in concrete. Journal of Civil Engineering. 15(1). 41–47. https://doi.org/10.1061/(asce)0899-1561(2003)
• Najimi, M., Sobhani, J., Ahmadi, B. and Shekarchi., M. (2012). An experimental study on durability properties of concrete containing zeolite as a highly reactive natural pozzolan. Construction and Building Materials, 35. 1023–1033. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.038
• Oyedepo, O. J., Oluwajana., S. D. and Akande., S. P. (2014). Investigation of properties of concrete using sawdust as partial replacement for sand. Civil Environmental. Research, 6 (2). 35–42. https://doi.org/10.1016 / j.ijsbe. 2016. 06.003
• Pavlik, V. (1996). Corrosion of Hardened Cement Paste by Acetic and Nitric Acids. PART III: Influence of Water/Cement Ratio. Cement and Concrete Research, 26(3). 475-490. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(96)85035-6
• Pavlik, V. and Uncik., S. (1997). The rate of corrosion of hardened cement pastes and mortars with additive of silica fume ın acids. Cement and Concrete Research, 27(11). 1731-1745. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(97)82702
• Pavlik, V. (2000). Effect of carbonates on the corrosion rate of cement mortars in nitric acid. Cement and Concrete Research. 30. 481-489. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00201-5
• Sakr, K. (2005). Effect of cement type on the corrosion of reinforcing steel bars exposed to acidic media using electrochemical techniques. Cement and Concrete Research, 35. 1820-1826. https://doi.org/10.1016 / j. cemconres. 2004. 10. 015
• Sancak, E., ve Çoban., Ö. (2014). Olivin atıklarının betonda kullanımının betonarme donatısının korozyon özelliklerine etkisi. S.Ü. Müh. Bilim ve Teknik Dergisi. 2(4). https://doi.org/10.15317/Scitech.2014410339
• Sisman, C. B. and Gezer., E. (2011). Effects of rice husk ash on characteristics of the briquette produced for masonry units. Scientific Research and Essays. 6(4). 984-992. https://doi.org/10.5897/SRE10.1136
• Turkish Standards Institute. (2016). Design of Concrete Mixes.(TS 802) Ankara, Turkey.
• Uysal, M. (2006). CrN. Tin kaplanmış ve kaplanmamış AISI 304 paslanmaz çeliğinin korozyon özellikleri. Yüksek Lisans Tezi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Vesely, D., Kalendova., A. and Kalenda., P. A. (2010). Study of diatomite and calcined kaoline properties in anticorrosion protective coatings. Progress in Organic Coatings. 68. 173–179. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2010.02.007
• Yalçın, S. (1996). The Inhibitive Effect of Colemanite Added Cement on the Corrosion of Reinforcing Steels. M.Sc. Thesis. Gazi University. Institute of Science and Technology. Ankara
• Yalçın, H. ve Koç., T. (1999). Katodik Koruma, Palme Yayınları, 1(2). 269-287.
• Yalçın, S. (1996). Kolemanitli çimentoların betonarme demirlerinin korozyonu üzerine inhibitif etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Ensititüsü, Ankara.
• Yalciner, H. Eren., O. and Sensoy., S. (2012). An experimental study on the bond strength between reinforcement bars and concrete as a function of concrete cover. strength and corrosion level. Cement and Concrete Research. 42. 643–655. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.01.003
• Yeau, K. Y. and Kim., E. K. (2005). An experimental study on corrosion resistance of concrete with ground granulate blast - furnace slag. Cement and Concrete Research, 35. 1391 – 1399. https:// doi.org / 10. 1016 / j. cemconres. 2004. 11. 010
• Yıldız, K. and Uğur., O. L. (2009). Examinatıon of durablity of high performance concrete (hpc) that has been subjected to MgSO4 and NaCI corrosıon against freezing and thawing. Scientific Research and Essay 4 (9). 929-935.
• Yıldız, K.ve Demirel., C. (2014). MgSO4 etkisine maruz rijit yol kaplamalarında pomza ve zeolit katkılı betonun kullanılabilirliği. Politeknik Dergisi. 17(1). 23 – 29. https://doi.org/10.2339/2014.