Investigation of the short term corrosion behaviour on mortar produced with boron modified active belite cement

Year 2015, Volume: 19 Issue: 1, 89 - 98, 01.04.2015

Emre Sancak

https://doi.org/10.16984/saufenbilder.90673

Abstract

This study is included the initial findings of comprehensive research project on mechanical properties of mortar with boron modified active belite cement (BAB) and resistance effectivity against corrosion of steel reinforcing bar embedded BAB cement mortar. The compressive and flexural strength tests conducted to determine the mechanical properties of mortar specimens having dimension of 40x40x160 mm in the investigation. Besides, the electrochemical tests applied on the cylindrical specimens having dimension of φ50x100 mm at the ending of exposed to 5% NaCl solution for 60 days. Five specimens were produced for every test on two trial groups. According to the findings, as the mortar specimens with BAB cement have compressive strength of 14.5 MPa, those of mortar included CEM I 42.5 is 26.8 MPa in average. It found that the mean compressive strength values of mortars with BAB cement or CEM I 42.5 were 55.2 and 50.0 MPa at the age of 28 days, with respectively. At the ending of electrochemical test duration, the reinforcing steel bar embedded mortar specimens produced with two types cement exhibited similar results each other. Corrosion current of mortar specimens with BAB cement or CEM I 42.5 cement have mean values of 3.06 µA/cm2 and 3.87 µA/cm2 , corrosion rates of those were 1,41 mpy and 1,79 mpy, polarisation resistance values were 1,45 kOhm and 1,35 kOhm, with respectively. At the ending of 60 days, Ecor mean values optained from mortar specimens with BAB cement or CEM I 42.5 cement were -311 and -304 mV, with respectively. In general, according to the results, there was no superiority of CEM I 42.5 cement mortar from BAB cement mortar from the point of view of effectivity of resistance against rebar corrosion at the ending of exposed to 5% NaCl solution for 60 days.According to the findings, as the mortar specimens with BAB cement have compressive strength of 14.5 MPa, those of mortar included CEM I 42.5 is 26.8 MPa in average. It found that the mean compressive strength values of mortars with BAB cement or CEM I 42.5 were 55.2 and 50.0 MPa at the age of 28 days, with respectively.  At the ending of electrochemical test duration, the reinforcing steel bar embedded mortar specimens produced with two types cement exhibited similar results each other. Corrosion current of mortar specimens with BAB cement or CEM I 42.5 cement have mean values of 3.06 µA/cm² and 3.87 µA/cm², corrosion rates of those were 1,41 mpy and 1,79 mpy, polarisation  resistance values were 1,45 kOhm and 1,35 kOhm, with respectively. At the ending of 60 days, Ecor mean values optained from mortar specimens with BAB cement or CEM I 42.5 cement were -311 and -304 mV, with respectively. In general, according to the results, there was no superiority of CEM I 42.5 cement mortar from BAB cement mortar from the point of view of effectivity of resistance against rebar corrosion at the ending of exposed to 5% NaCl solution for 60 days.

Keywords

BAB cement, mechanical properties, reinforcement corrosion, electrochemical tests

Borlu aktif belit (bab) çimentosu ile üretilen harçlarda kısa süreli donatı korozyonu davranışının araştırılması

Abstract

Bu çalışma, kapsamlı bir araştırma projesi ile borlu aktif belit çimentolu (BAB-TS 13353) harçların mekanik özellikleri ve içerisine gömülü betonarme çeliğinin korozyona karşı korunması etkinliğinin belirlenmesi amacı ile CEM I 42.5 içeren harçlarla karşılaştırılmalı olarak elde edilen ilk bulguları içermektedir. Araştırmada mekanik özelliklerin belirlenmesine yönelik 40x40x160 mm harç çubuğu numuneleri üzerinde 7. ve 28. günlük kür süreçleri sonunda basınç ve eğilme dayanımı testleri uygulanmıştır. Ayrıca φ50x100 mm lik silindirik donatılı harç örnekleri üzerinde korozyon deneyleri için %5 NaCl içeren çözeltiye 60 gün maruz bırakıldıktan sonra elektrokimyasal testler uygulanmıştır. Her deney için iki seride de 5’er numune üretilmiştir. Elde edilen bulgulara göre BAB çimentolu harç örneklerinin basınç dayanımları 7. Günde 14.5 MPa iken CEM I 42.5 içerenlerde ortalama 26.8 MPa bulunmuştur. 28 günlük basınç deneyleri sonucunda BAB çimentolu harçlarda ortalama 55.2 MPa, CEM I çimentoluda ise 50.0 MPa değerleri bulunmuştur. Elektrokimyasal testler sonucunda iki çimento türü ile üretilen betonarme çelik donatılı harç örneklerinin birbirlerine yakın sonuçlar verdikleri görülmüştür. BAB içeren harçlarda 3.06 µA/cm2 korozyon akımı meydana gelirken CEM I 42.5 örneklerinde ortalama 3.87 µA/cm2 olmuştur. Korozyon hızları aynı sıra ile 1,41 mpy ve 1,79 mpy olduğu görülmüştür. Rp değerleri de aynı sıra ile 1,45 kOhm ve 1,35 kOhm olarak hesaplanmıştır. 60 gün sonundaki Ecor değerleri ise sırası ile -311 ve -304 mV olarak belirlenmiştir. Buna göre, genel olarak, 60 günlük %5 NaCl çözeltisinde korozyona maruz bırakılması sonucunda CEM I 42.5 çimentosunun çelik donatıyı korozyona karşı koruma etkinliği bakımından, BAB ile üretilen harç örneklerinden bir üstünlüğü yoktur.

Keywords

BAB çimentosu, mekanik özellikler, donatı korozyonu, elektrokimyasal testler

References

• [1] B. Baradan, H. Yazıcı ve H. Ün, Betonarme Yapılarda Kalıcılık (Durabilite), Yayın No: 298,., İzmir: D.E.Ü. Müh. Fak. Yayınları, (2003), p. 282s.
• [2] A. Sağlık, O. Sümer, E. Tunç ve F. Kocabeyler, «Borlu aktif belit çimentosu ve DSİ projelerinde uygulanabilirliği,» DSİ Teknik Bülteni, no. No.105, pp. 1-26, 2009.
• [3] İ. Ustabaş, «Kolemanit ve Üleksitin Çimentoda Kullanılabilirliğinin Araştırılması,» %1 içinde Hazır Beton Kongresi, BETON2011, İstanbul, 2011.
• [4] S. Yalçın, Kolemanitli Çimentoların Betonarme Demirlerinin korozyonu Üzerine İnhibitif Etkisi, Ankara: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., 1996, p. 65.
• [5] S. Zeybek, A. Asan, E. Ergi ve G. Bilgin, «Endüstriyel Atık Katkılı Çimentoların Beton Dayanımı ve Donatı Korozyonuna Etkileri,» %1 içinde TMMOB Kimya Mühendisleri Odası ve TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, 2.Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyum ve Sergisi, Ankara, 2007.
• [6] M. Zeybek, Borlu Çimentolar, Y.Lisans tezi, Manisa: Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1996, p. 59 s..
• [7] E. Erdoğmuş, Çimentoya bor katkısı, uçucu kül, yüksek fırın cürufu ilavesiyle özelliklerinin incelenmesi, İstanbul: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,, 2006.
• [8] M. Davraz, «The effect of boron compound on the properties of cementitious composites,» Science and Engineering of Composite Materials, cilt 17, no. 1, pp. 1-17, 2010.
• [9] TSE, «13353 Borlu Aktif Belit (Bab) Çimentosu - Tarifler, Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri, 06 Mart.,» Türk Standartları Enstitüsü,, Ankara, 2008.
• [10] TSE, «196-1 Çimento deney metotları - Bölüm 1: Dayanım tayini,,» Türk Standartları Enstitüsü,, Ankara, 26 Mart 2009.
• [11] TSE, «708 Çelik-Betonarme için- Donatı çeliği,,» Türk Standartları Enstitüsü,, Ankara, 13 Nisan 2010.
• [12] Yalçın H. ve Koç T., Betonarme Demirlerin Korozyonu ve Önlenmesi, Ankara: CMS Yayıncılık Bilişim Hiz., I.Baskı, ISBN:975- 92264-1-3, 2004.