Epoksi Kaplamalı Donatı

Epoksi kaplamalı donatı, betonarme yapıdaki donatıda daha iyi korozyondan koruma ihtiyacına cevap olarak 1970’lerin başında geliştirilmiştir [40].

Epoksi kaplama, donatıda korozyonu başlatan ve sürdüren kloridleri ve diğer kimyasal ajanları tutan ve engelleyen bir bariyer sistemi olarak dizayn edilmiştir. Aynı zamanda çelik ve beton ara yüzeyinde fiziksel bir bariyer sağlar [53].

Epoksi reçineler beton içinde uzun dönem iyi dayanıklılığa sahip ve solventlere, kimyasallara ve suya dirençli termoset plastiklerdir. Araştırmalar birkaç kötü ortam şartlarında dahi oksijen ve klor iyonlarının yeterli kalınlıktaki (177 um) kaliteli

68

kaplamadan difüzyon hızının son derece düşük olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte epoksi esaslı kaplamalar su geçirmez değildir. Epoksi kaplamaların iki tür fonksiyonundan birincisi bir bariyer gibi davranarak oksijen ve klor iyonlarının çelik yüzeyine ulaşmasını engellemesi ve ikincisi çeliğin birbirine yakın olan bölgeleri arasındaki elektriksel direnci arttırmasıdır. Epoksi kaplamalı donatının performansı betonun kalitesinin arttırılması ve yeterli pas payının kullanımı ile yükseltilir. Epoksi kaplamanın çelik donatıya yapışma özelliği nem dolayısı ile azalır. Bunun donatının korozyonunun esas nedeni olup olmadığı halen tartışma konusudur. Epoksi kaplamalı donatının performansı, üzerindeki kusurların sayısıyla bağlantılıdır. Bu hatalar donatının elektriksel direncini direkt olarak etkilemektedir. Epoksi kaplamalı olarak kullanılan donatılarda görülen pek çok sorun betonun nemli, sürekli ıslak olduğu ya da ortamın sıcaklıklarının yüksek olduğu yerlerde tespit edilmiştir [40].

Normal çelikte korozyon, eşik konsantrasyonu aşıldığı zaman, tüm bölgelerde başlar iken epoksi kaplamalı donatıda korozyon, sadece klor iyon konsantrasyonu eşik değerinin aşıldığı ve kusurlu olan bölgelerde başlar [53].

Kaplamadaki kusurlar genel olarak kaplamanın uygulanması esnasında, depolanması, ambalajlanması, taşınması ve betonun yerleştirilmesi esnasında oluşmaktadır. Epoksi kaplamalı donatıda korozyon kusurlu bölgelerde çatlak korozyonu şeklinde başlar [53]. Epoksi kaplamalı donatı sistemleri, çelik donatıyı koruyan füzyon reaksiyonu ile yapıştırılmış toz epoksi kaplamalar içerirler. Bu tip bir kaplamaların, klor iyonlarına karşı çok düşük bir geçirgenliği olduğu bilinir ve elektro kimyasal olarak aktif değildir. Kaplama kalınlığı, uygulama sırasında kritiktir çünkü kaplama, filmin eksikliklerini azaltacak kadar düşük bir minimum kalınlığa sahip olmalıdır, fakat düzgün küre engel olacak kadar kalın olmamalıdır [22].

Epoksi kaplamaları, donatı çeliğine bir fabrikasyon sürecinde uygulanırlar [22]. Öncelikle çelik çubuk kum püskürtülerek pas ve diğer pisliklerden temizlenir [40]. Çubuk, bir indüksiyon ocağında 232°C de sıcaklıkta ısıtılır ve çubuk, üzerine ince epoksi tozu püskürten bir kaplama ünitesinden geçer. Toz, sıcak çubuk üzerinde erir, fakat işlemden çıkmadan önce kürlenir ve çeliğe su verilir. Aderans mukavemeti, esneklik, akma özellikleri ve minimum korozyon koruma gereksinmeleri üzerine laboratuvar testleri, optimum kalınlığın 0,125-0,225 mm olduğunu göstermişlerdir. Üst limit olarak kalınlık 0,3 mm olarak belirtilmiştir. Epoksi kaplama metodunun birçok

69

avantajı ve dezavantajları vardır. En önemli avantajı, korozyon korumasına karşı düşük maliyetli bir yaklaşım olmasıdır. Eğer iyi kalitede donatılar, beton içine yerleştirilirlerse, su yalıtım membranlarına ve diğer yüzey kaplamalarına nazaran daha önemsiz bir bakım gereksinimi vardır. Sonuç olarak çelik donatı olarak füzyon reaksiyonu ile yapıştırılmış epoksi kaplamalarının kullanılması pratikte yüksek seviyelerde klor iyonları içeren donatı çeliğinin bozulma hızını ciddi anlamda düşürse de, tam bir koruma sağlamazlar. Kaplamadaki kesiklerde veya fabrikasyon esnasında eğilme sonucu çatlaklarda, çelik korozyonu başlayabilir [22].

Saravanan ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada, yeni geliştirilen epoksi esaslı ve polyanilin içeren kaplama sistemi, donatı çeliğini korozyondan korumak için sunulmuştur. Donatı çeliğininin epoksi-polyanilin sistemi ile kaplanması sonucu korozyon direnç özellikleri elektrokimyasal empedans spektroskopisi, potansiyel-zaman çalışmaları, katodik soyulma testi, anodik polarizasyon çalışmaları, tuz sprey testi ve elektrokimyasal direnç testleri ile değerlendirilmiştir. Epoksi polyanilin kaplama sisteminin korozyon direnci, kaplamalı donatılı betonarmelere hızlandırılmış zaman çatlak çalışmaları yapılarak da değerlendirilmiştir. Elektrokimyasal empedans çalışmaları kaplamanın başlangıçtaki direncinin düştüğünü fakat sonra polyanilin pigmentlerinin pasive edici yeteneğine bağlı olarak arttığını açığa çıkarmıştır. Farklı tekniklerin sonuçları esas alındığında polyanilin pigmentli epoksi kaplamanın çevre etkisindeki donatılı beton numuneleri korozyondan korumada etkili olduğu bulunmuştur [54].

Selvaraj ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, dünyada özellikle deniz çevreleri ve endüstriyel kirliliğin olduğu bölgelerde betonarme yapılardaki en önemli problemlerden birinin donatı çeliği korozyonu olduğunu vurgulamışlardır. Kötü koşullardaki bu yapıların içindeki donatıların uygun bir koruyucu kaplama ile kaplanması ile dayanımlarının geliştirildiği tespit edilmiştir. Akrilik polyol aromatik izosiyanat, polyester polyol aromatik izosiyanat, akrilik reçine gibi farklı tipteki reçineler; epoksi, silikon, polyamid içeren geleneksel portland çimentosu veya uçucu kül gibi genişleticiler; çinko fosfat ve titanyum dioksit gibi ana pigmentler esaslı birkaç polimerik kaplamanın, betondaki donatının üzerindeki performansı mekanik dayanım testleri ve hızlandırılmış korozyon testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. 16 çeşit formülasyondan dört tanesinde etkili ve dayanıklı kaplama olarak iyi performans tespit edilmiştir. 16 çeşit kaplamayı içeren dört çeşit kaplama sisteminin performans

70

değerlendirmesine göre iki paket sistem esaslı kaplamalardan epoksi–silikon-poliamid reçineleri diğer üçlü kullanılan reçine sistemlerinden daha iyi performans göstermiştir. Akrilik reçine gibi tek paket sistemleri iyi bir donatı kaplayıcı olarak kullanılamamaktadır. Akrilik polyol aromatik izosiyanat, polyester polyol aromatik izosiyanat gibi diğer iki paket sistemleri donatı kaplaması olarak orta performans sergilemiştir. Kaplamalarda iyi yapışma performansı sağlanabilmektedir. Bu çalışmada kullanılan kaplamalar arasında sadece A1, B2, D2 ve D4 kaplamaları iyi performans göstermiştir ve performans sıralaması D4>A1>B2>D2 olarak tespit edilmiştir. D4; epoksi-silikon-poliamid reçine ile çinko fosfat ve uçucu kül pigmentlerinden oluşur. A1; Akrilik polyol aromatik izosiyanat reçineleri ve çinko fosfat ve titanyum dioksit ve geleneksel portland çimentosu pigmentlerinden oluşur. B2; polyester polyol aromatik izosiyanat reçineleri ve çinko fosfat, titanyum dioksit ve uçucu kül pigmentlerinden oluşur. D2; epoksi-silikon-poliamid reçine ile çinko fosfat, titanyum dioksit ve uçucu kül pigmentlerinden oluşur [55].

Venkatesan ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, Mannar’ın Gulf bölgesindeki doğal deniz ortamına maruz, 28 günlük basma dayanımı 40 Mpa olan betondaki çıplak imalat donatı çeliğinin korozyon davranışı üzerine çalışmışlardır. Çalışma üç farklı seviyede maruziyete sahip betonarme numunelerin 1 yıllık sonuçlarını raporlamaktadır. Açık devre potansiyel ölçümleri periyodik olarak yapılarak üç farklı tipte korozyondan koruma amaçlı çimento polimer kompozit (CPCC), içe işleyen polimer ağ kaplama (IPN) ve epoksi kaplama (EC) olarak isimlendirilen donatı kaplamalarının performansı değerlendirilmiştir ve sonuçlar tartışılmıştır [56].

Atmosferik seviyede, CPCC kaplamalı donatı 362 günlük deniz ortamına maruziyet sonrası empedans metoduna göre daha düşük korozyon hızı göstererek nispeten iyi performans sergilemiştir. Bu metoda göre sonuçlar CPCC > IP ağ > epoksi > control olarak tespit edilmiştir. Sonuçlar lineer polarizasyon metodu ve açık devre potansiyeli tekniklerinde de benzer eğilim göstermiştir. Gözle inceleme kaplamalı donatılarda maruziyet esnasında çimento polimer kompozit (CPCC), içe işleyen polimer ağ kaplama(IPN) ve epoksi kaplamanın (EC) tam koruma sağladığını göstermektedir [56]. Yüksek gelgit seviyesinde, CPCC kaplamalı donatı 362 günlük deniz ortamına maruziyet sonrası empedans metoduna göre daha düşük korozyon hızı göstererek nispeten iyi performans sergilemiştir. Bu metoda göre sonuçlar CPCC> epoksi> IP ağ> control olarak tespit edilmiştir. Sonuçlar lineer polarizasyon metodu ve açık devre

71

potansiyeli tekniklerinde de benzer eğilim göstermiştir. Kaplamasız imalat çeliği donatının 362 günlük doğal deniz ortamına maruziyet sonrası ağırlık kaybı metoduna göre korozyon hızı 0,0087 mm/yıl’dır. Gözle inceleme, çimento polimer kompozit (CPCC), içe işleyen polimer ağ (IPN) ve epoksi (EC) kaplamalı donatıların maruziyet sırasında hasara uğramadığını meydana çıkarmıştır [56].

Deniz tabanı seviyesinde, CPCC kaplamalı donatı 362 günlük deniz ortamına maruziyet sonrası empedans metoduna göre daha düşük korozyon hızı göstererek nispeten iyi performans sergilemiştir. Bu metoda göre sonuçlar CPCC> epoksi> IP ağ> control olarak tespit edilmiştir. Sonuçlar lineer polarizasyon metodu ve açık devre potansiyeli tekniklerinde de benzer eğilim göstermiştir. Kaplamasız imalat çeliği donatının 362 günlük doğal deniz ortamına maruziyet sonrası ağırlık kaybı metoduna göre daha yüksek korozyon hızına (0,0090 mm/yıl) sahip olduğu tespit edilmiştir. Gözle inceleme çimento polimer kompozit (CPCC), içe işleyen polimer ağ (IPN) ve epoksi (EC) kaplamalı donatıların maruziyet sırasında hasara uğramadığını meydana çıkarmıştır [56].