Betonarme Yapılarda Korozyon Tamirat Yöntemleri

Betonarme yapılarda korozyonun tespit edilmesi için gerçekleştirilen pH ölçümü, hızlı klorür testleri, potansiyel ölçümü, korozyon hız ölçümü gibi çeşitli test yöntemleri yapının korozyon nedeni, boyutu ve hızı hakkında bilgi verir. Korozyonun nasıl onarılması gerektiği, hangi tamirat ve güçlendirme yöntemlerinin kullanılacağı gibi kararların alınmasında gerekli olan veriyi yapısal analizlere ek olarak bu test sonuçları sağlar.
Korozyonun nedeni doğru tespit edilemediyse tamirat yöntemleri de isabetli olmayacaktır. Örneğin, eğer karbonasyon kaynaklı bir korozyon varsa klasik onarım güçlendirme yöntemlerindeki gevşek betonun sökülmesi, açığa çıkarılan donatıların temizlenmesi ve tekrar tamir harçları ile kapatılması işe yarayabilirken klor kaynaklı bir korozyon varsa betonun üzerine çeşitli koruma ve kaplama yöntemleri uygulasanız da işe yaramaz, korozyon devam eder. Bu tür durumlarda katodik koruma sistemleri de dahil olmak üzere farklı uygulamalarla yapılara müdahale etmek gerekebilir.

Geleneksel Tamirat Yöntemi ve Riskleri
Betonarme yapılarda korozyonun giderilmesi için yapılan geleneksel müdahale yöntemi sırasıyla şu aşamalardan oluşuyor:
- Gevşek betonun kırılması
- Donatıların açığa çıkarılması
- Donatıların temizlenmesi
- Tekrar betonarmenin tamir edilmesi
Bu yöntemin basamakları günümüzde artık herkes tarafından kabul görmektedir ancak tartışılan nokta bu tamiratların ömrüdür. Çünkü eğer biz donatılarla ilgili pasivasyon işlemini tamamlayamazsak (betonarme gibi grift bir yapı içerisinde bunu tamamlamak oldukça zordur) korozyon devam eder.
Bu eksik tamirat yöntemleri, korozyonu devam ettirmekle kalmayabilir hatta hızlanmasına bile sebep olabilir. Betonun içerisinde, derinliklere uzanan donatıya müdahil olunamadığından korozyonun devam ettiği kısım ile tamirat yapılan bölgedeki donatının arasında bir potansiyel farkı oluşur. Halo effect olarak da adlandırılan bu potansiyel farkı korozyonu hızlandıran bir etki gösterir.

Geleneksel tamirat sistemlerinde gevşek beton kırıldıktan sonra donatıların korozyondan temizlenmesi için tel fırçalardan başlayarak yüksek basınçlı su jetlerine kadar uzanan birçok farklı mekanik yöntem kullanılır. Bu yöntemlerin neredeyse tamamında donatının 360 derece çevresini temizlemek her zaman için mümkün değildir. Betonu çok derinlere kadar kırabilsek, tamamını kumlayabilsek bile bu donatıların betonun içerisine gömüldüğü daha üst noktalara ulaşamayız.
Pas Dönüştürücüler
Bu durumu aşabilmek için SAVE Mühendislik olarak donatı pasivasyonu sağlayan belli kimyasallar, pas dönüştürücüler kullanmaktayız. Rust converter dediğimiz bu özel kimyasallar donatının üstündeki pasa penetre olurlar. Demir oksitle bir reaksiyona girer ve bu demir oksiti yüzeye bağlayarak sağlam, pasif film tabakasını tekrar oluştururlar.
Aşağıdaki görselde (Görsel 1) sol tarafına uygulama yapılmış, sağ tarafına ise uygulama yapılmamış bir örnek görülüyor. Uygulama yapılmayan yüzeyden demir oksitlerin döküldüğünü, hiçbir yüzey temizliği yapılmadan sadece rust converter uygulamasının yapıldığı bölgede ise yüzeyde hiçbir gevşek parça olmadığını söyleyebiliriz.
Bu tür kimyasalların avantajı birçok durumda tam olarak yapılamayan korozyon temizleme işleminin eksikliğini gidermesidir. Pas dönüştürücüler, korozyonun kendisini koruyucu bir film tabakası haline getirerek dayanımı artırırlar.

Katodik Koruma ve Elektrokimyasal Klorür Ekstraksiyonu
Klor atakları nedeniyle oluşan korozyon problemlerinde donatıyı geleneksel yöntemlerle temizlemek korozyonu durdurmak için yeterli olmayacaktır. Donatıları koruyan pasif film tabakasını bozan reaksiyonlarda katalizör olarak rol alan klorür iyonlarının ortamdaki varlığı sürdüğü sürece korozyon reaksiyonları devam eder.
Korozyon oluşabilmesi için dört tane ana öge vardır. Anot, katot, anot ve katotu birbirine bağlayan bir elektriksel bağlantı, anot ve katotun içinde bulunduğu bir elektrolit. Basitçe ifade edersek bu pil oluşumu sisteminde oksidasyon reaksiyonu ve bir elektron alışverişi olmaktadır. Elektron alışverişinde gerekli olan enerjiyi dışardan verirsek yani katodik koruma sistemleriyle içerideki donatıyı katot haline getirirsek, sistemi sonsuza kadar korozyona karşı koruyabiliriz. Galvanik anotlu ve dış akım kaynaklı olmak üzere iki tür katodik koruma sistemi mevcut olmakla birlikte dış akım kaynaklı sistemlerin yüksek işletme maliyetlerinden dolayı biz SAVE Mühendislik olarak daha sürdürülebilir olan galvanik sistem katodik korumaları uygulamaktayız.
Klor atakları nedeniyle ortaya çıkan korozyonda dışardan tekrar klorür iyonu girmese de beton içerisindeki mevcut klorürler, oksijen ile birlikte suyun bulunduğu ortamlarda donatıyı korozyona uğratmaya devam ederler. Betonarme içinde klorür iyonlarının bulunduğu ancak henüz korozyon hasarlarının oluşmadığı yapılarda elektrokimyasal olarak klorürün beton dışına çıkarılması işlemine Elektrokimyasal Klorür Ekstraksiyonu (ECE) denir. Klorür iyonları eksi elektron yüklü iyonlar olduğundan donatılar, eksi elektrik yükle yüklenirse dışarıdaki artı elektriğe betonun içerisinden geçen akımlar klorürü yavaş yavaş temizlemeye başlar.

Korozyon Sonucu Kaybedilen Donatıların Onarımı
Onarım ve güçlendirme ifadesi betonarmeyi eski geometrisine getirip, betondaki hasarların düzeltilmesi anlamına gelmektedir. Genel olarak biz hasara uğrayan, gevşek betonun tamirini onarım ve korozyon sonucunda kaybedilmiş donatıların tekrar yapıya ilave edilmesi işlemlerini de güçlendirme kapsamında değerlendiririz.
Güçlendirme uygulamalarında karbon plakalar, karbon elyaflar, çelik çekirdekli karbon kompozitler kullanmaktayız. Bu sistemlerle dışardan yapı elemanlarına yeni donatılar ilave ediyor oluyoruz.
Yapıdaki korozyona uğramış ancak temizlenmesi mümkün olamamış donatıların yeni donatılarla potansiyel farkı oluşturması ve bu nedenle korozyonu hızlandırması riskinin iyi değerlendirilmesi gerekmektedir. Yüzeyden yapıştırılan donatılar, bu riski yaratmadığı için korozyonlu yapıların onarımının ardından gerçekleştirilen güçlendirme uygulamalarında en büyük kozumuz haline gelmektedir.
Karbon plakaların korozyona maruz kalmayacak kompozit yapılar olması da yapıların korozyon güvenliği açısından önemlidir ancak göz önüne alınması gereken bir nokta daha olduğunu belirtmek gerekmektedir. Karbon kompozit plakalar elektrik iletkenliği olan yapılardır ve betonarmedeki donatılarla temas halinde olduklarında özellikle deniz yapılarında, elektrolit ortamların içerisinde korozyonu arttıracak etkilere de sebep olabilirler. Her ne kadar karbon kompozit plakalar kendileri korozyona maruz kalmasa da elektriksel olarak bir katot görevi görebileceğinden deniz yapılarındaki onarım ve güçlendirme uygulamalarında devreye nitelikli epoksi yapıştırıcıların da girdiği farklı bir durum değerlendirmesi yapılmalıdır.