Betonarme yapılarda korozyon tespit yöntemleri

Betonarme oldukça güvenilir bir yapı malzemesidir. Kuralına uygun üretildiği ve uygulandığında yük paylaşımı ve enerji sönümleme özellikleri bakımından, deprem dayanımı yüksek yapılar inşa etmek için ideal olan betonarme, kendi kendisini koruyan alkali yapısıyla da donatı korozyonuna karşı oldukça dayanıklıdır. Ancak örneklerini sıkça gördüğümüz, standartlara uygun olmayan betonarme, çok kırılgan ve korozif bir ortam olarak da karşımıza çıkabilir.
Bu nedenle korozyon hasarları, betonarme yapıların deprem dayanımı kapsamında üzerinde durulması gereken önemli konulardan biridir.
Korozyon Hasarlarının Sebebi Nedir?
Betonun içindeki donatının normal şartlarda paslanması beklenmez. Betonun alkali yapısı, donatı etrafında doğal bir pasif film tabakası oluşturur ve donatıyı mükemmel bir şekilde korozyona karşı korur. Bu pasif film tabakası, en güvenilir korumalardan bir tanesidir. Kazınsa bile kendisini tamir eden bu pasif film tabakasını bozarak korozyona sebep olan iki ana etken vardır; karbonatlaşma ve klor atakları. Karbonatlaşma reaksiyonu atmosferdeki karbondioksit gazının betonun içerisine difüzyonla girmesi ve içeride çimentonun hidrotasyonu sonucu açığa çıkan kalsiyum ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonatları oluşturmasıdır. Oluşan kalsiyum karbonatlar asidik bir yapıdadır ve betonun pH’ını aşağıya çeker, koruyucu film tabakası bozulur, korozyon başlar. Betonun içerisindeki donatının korozyonunda ikinci ve çok daha önemli bir etki de klor ataklarıdır. Pasif film tabakasını bozan bir dizi reaksiyonda klorür iyonları katalizör görevi görür. Klorür iyonları betonun içerisine girdiğinde ve belli bir konsantrasyona ulaştığında, sürekli reaksiyona girip çıkarak ortamda bulunmaya devam eder, harcanmaz. Hidrojenle birleşen klorür, hidroklorik asit oluşturarak çatlak korozyonuna sebep olduğu gibi genel olarak pasif film tabakasını bozan bir reaksiyonda harcanmadan yer aldığı için betonun içerisindeki donatının çok hızlı bir şekilde korozyona maruz kalmasına sebep olur.

Korozyona Karşı En Büyük Koruyucu: Kompakt, Sağlam bir Beton ve Yeterli Pas Payı
Gerek karbonasyonda gerekse klor ataklarında dışarıdan betonun içerisine giren, penetre olan etkilerden bahsediyoruz. Dolayısıyla korozyona karşı en büyük koruyucumuz kompakt sağlam bir beton ve doğru pas payıdır. Bu koşullar sağlandığı sürece yapılarımızın korozyon açısından çok riskli noktalara gelmeyeceğini söylemek mümkün.
Korozyon Tespit Yöntemleri
Sebebi doğru tespit edilmeyen korozyon kalıcı bir şekilde onarılamaz. Hatta korozyonun nedeni doğru tespit edilmeden, oluşan elektrokimyasal mekanizmayı düzeltmeden yapılan onarım çalışmaları, korozyonu hızlandırabilir.
Korozyon tespit yöntemlerinden en önemlisi saha incelemesi ve detaylı gözlemdir. Korozyon konusunda uzmanlaşmış ve yetkin profesyoneller için sahada korozyonun nedeni, boyutu ve hızı ile ilgili pek çok belirti vardır.
Yapıdaki Çatlakların Yönü Nedeni Hakkında Bilgi Verir
Donatı korozyonu, donatının hacmini yer yer 10 katına kadar artırabilir ve bu nedenle hızlı bir şekilde betonun çatlamasına sebep olabilir. Çatladıktan sonra atmosferik etkilere direkt olarak maruz kalan donatı, daha hızlı bir şekilde korozyona uğrayarak yapıda ağır bir hasara sebep olabilir.
Yapıdaki tüm çatlaklar aslında sebepleri konusunda bilgi verir. Basit anlamıyla şunu söyleyebiliriz: Yapıdaki çatlaklar donatılara paralelse yüksek ihtimalle korozyon nedeniyle oluşmuştur. Çünkü bir depremin yapıda tam yatay ya da dikey çatlaklar oluşturabilme ihtimali neredeyse imkansızdır. Çatlakların oluşma şekline, doğrultusuna ve genel anlamda formasyonuna bakarak sebebi hakkında bilgi sahibi olunabilir.

Ön Germeli Yapılarda Korozyon Ölçümleri Düzenli Olarak Yapılmalı
Yapıda korozyon nedeniyle oluşan bozulma, donatıların erimesiyle yavaş yavaş gerçekleşir. Ancak ön germeli yapılarda ortaya çıkan korozyonun yapının taşıyıcı sistemini hasara uğratması çok daha hızlı veya ani gerçekleşebilir. Bu tip yapılarda gözle görünen bir korozyon belirtisi olmasa dahi bize korozyonun ihtimali ve zamanı ile ilgili bir görü kazandıran potansiyel ölçümleri yapılmalı ve durum kontrol altında tutulmalıdır.
Aşağıda sıralanan test yöntemleri yapının korozyon nedeninin yanı sıra korozyonun boyutu ve hızı hakkında da bilgi verir. Korozyonun giderilmesi için öncelikle gevşek ve hasarlı betonun tamamının temizlenmesi gerekir, tamirat sırasında kırım derinliğinin ne kadar olacağı, ne tür malzemelerin kullanılması gerektiği gibi kararlar alınırken test verileri değerlendirilir.
1.pH Ölçümü
pH ölçümü korozyon tespitinde güvenilir ve özellikle derinliğe göre değişimi de gözlemlendiğinde pek çok bilgi veren bir test yöntemidir. Yapıda karbonasyonun olup olmadığına ve derecesine dair bir tablo ortaya koyar. pH ölçümleri, betonun üzerine sürülen bir baz indikatörü ile ortaya çıkan renk değişimi gözlemlenerek ve karşılaştırılarak sahada çok hızlıca yapılır.
2. Hızlı Klorür Testleri
Betonun içerisindeki klorür iyonlarının ölçümü için Hızlı Klorür Testleri yapıyoruz. Betondan her bir santim aralıkla alınan toz numunelerinin asit çözeltisinde çözündürülmesi ve referans çözeltilerle karşılaştırılması şeklinde bir yöntem izlenerek analiz yapılır. Numunelerin içerisindeki klorür iyonlarının tespitiyle beraber betonun içerisindeki klorür iyonlarının çimentoya ağırlıkça oranını buluruz. Literatüre göre klorür iyonlarının çimentoya ağırlıkça oranı 0,0005’i geçtikten sonra korozyon başlar. 0,01’ın üzerindeyken ise artık durdurulamayan bir korozyon olması kaçınılmaz hale gelir. Genellikle deniz yapılarında yapmış olduğumuz ölçümlerde betona ağırlıkça %0,5 civarındaki bir oranın yapıda çok ağır bir korozyona sebep olduğunu tespit ettiğimizi söyleyebilirim.
3. Potansiyel Ölçümü
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. Bu dört öge ile ortaya bir pil oluşumu çıkar. Betonarmedeki bu pil yapısında oluşan akımı, kolay bir şekilde voltmetre yardımıyla ölçebilmekteyiz. Bir referans elektroda karşı yapılan potansiyel farkı ölçümleri ile betonun içerisindeki korozif akımların varlığını, ne seviyede olduğunu görebiliyoruz.

4. Korozyon Hız Ölçümü
Save Mühendislik olarak daha detaylı bir analiz için Corrosion Rate Ölçümü, Korozyon Hız Ölçümü yapıyoruz. Çünkü korozyon her ne kadar bir pil oluşumu olsa da sadece donatıyla ilgili değil, donatının etrafını kaplayan betonun özellikleriyle de ilgilidir. Korozyon hızı ölçümlerinde yine donatıyla referans elektrodu arasındaki potansiyel farkı ölçülüyor ancak farklı olarak donatılara belirli aralıklarla elektrik akımı yüklenerek bir polarizasyon sağlanıyor ve bu polarizasyonun boşalma hızı ölçümlenerek donatının etrafındaki pas payının özellikleri modelleniyor.
Betonarme çok gözenekli, çok iletken, suya doygun ise bu korozyon hızını çok arttıran bir etkiyken çok kuru, çatlaksız, sağlam ve kalın bir pas payı altında korozyon hızı neredeyse durmaya yakın bir seviyeye gerileyebiliyor. Korozyon hızı ölçümlerimizde referans elektrotlara ek olarak, donatılardaki polarizasyonun ölçümü donatıyı koruyan pas payının da özelliklerini modellemek açısından bize ışık tutuyor.