4.7 Betonun Kılıf ( membran) İçerisine Alınması
4.7.3 Polimer örtüler
Su geçirimsizlik özelliğinin ve uygulama kolaylığının yanı sıra boyutsal kararlılığı, yaşlanmaya karşı direnci, ısı etkilerine direnci, mekanik mukavemeti gibi nedenlerde bu malzemeye geniş bir kullanım alanı sağlamıştır.
Bu yalıtım malzemeleri, plastik endüstrisindeki gelişmeye bağlı olarak gelişen plastik pestillerin derzlerinin yapıştırılarak veya sıcak mala ile kaynaklanarak tek parça halinde serilmesi ile uygulanırlar.
Polimer örtülerin en çok kullanılanları PVC (polivinilklorür), EPDM (etilen proplen dien terpolimer) ve Poli-izobütilendir.
109
Farklı boyutlarda bulunan plastik pestillerin kalınlıkları genel olarak 1,5-2 mm arasında değişir.
Sıcaklık dayanımları yüksektir, sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile iyi performans gösterirler.
Ultraviyole ve ozondan etkilenmezler.
Eskimez, çürümez, yüksek kimyasal dayanım gösterirler.
Benzin, benzol, mazot, gibi maddelere karşı dayanıklı değildirler.
Uygulamaları kolaydır ve uygulamada hava koşullarından etkilenmezler.
Bu tür malzemelerle yapılan yalıtımlarda uygulama miktarı ve ustalık önemlidir.
Polimer örtülerin bazıları şu şekilde özetlenebilir:
PVC örtüler: Bu örtüler yumuşatılmış polivinilklorürden yapılır ve 1m eninde ve 10-25 m boyunda rulolar halinde bulunurlar. Kalınlıkları 0,5–0,8–1,0–2,0 mm arasındadır. Sıcaklık dayanımları yüksek olmakla birlikte uygulama limitleri -20°C ile +80°C arasındadır.
EPDM örtüler; Sentetik kauçuk olarak bilinen bu örtüler 1,7-15 m en ve 15-60 m boy ebatlarında bulunur. 1,15 mm kalınlığındaki EPDM 'nin ağırlığı metrekarede 1,40 kg'dır. Elastikiyeti %400'dür.
Poli-izobütilen örtüler: Bu tür malzemelerin kalınlıkları 1-1, 5-2 mm arasındadır. 1 m eninde 10-20 m boyunda bulunurlar. Uygulamadaki limitleri -30°C ile+70°C arasındadır [89].
110
BÖLÜM 5
DENEYSEL ÇALIŞMA
Korozyon, su ve oksijenin bulunduğu ortamda, metallerin çevreleri ile girdikleri bir elektrokimyasal reaksiyon sonucu bozunmaya uğrayarak niteliklerini kaybetmesidir. Betonun alkali ortamında, çelik donatılar üzerinde oluşan pasif tabakanın çözünmesine yol açan klorür iyonlarının katalizör görevi yaparak, demirin hızla iyonlaşmasını sağladığı ve tehlikeli lokal hasarlara sebebiyet veren korozyon türü ise klorür korozyonu olarak adlandırılmaktadır.Betonarme yapılarda kullanılan çelik donatılardaki korozyon gelişimi, yapılardan beklenen emniyet ve servis ömrü ile ilgili gereksinimleri büyük ölçüde etkilemektedir. Klorür etkileri gibi agresif şartlara maruz kalan betonarme elemanlar kısa sürede kullanım dışı kalabilmektedir. Betonarme sistemlerde çelik donatı korozyon sonucu kesit ve düktilite kaybına uğramaktadır. Oluşan reaksiyon ürünleri nedeniyle betonda meydana gelen genleşme etkisi önceleri pas payı tabakasının çatlamasına, ilerleyen aşamalarda ise tamamen dökülerek betonarme yapıların servis ömrünü tamamlayamadan kullanım dışı kalmasına sebep olmaktadır.
Zararlı dış ortam koşullarında korozyon gelişimini tamamen durdurmak mümkün olmasa da, başlangıç zamanını geciktirmek veya gelişim hızını yapının servis ömrü boyunca kabul edilebilir limitlerin altına düşürmek için bir çok yöntem denenebilir. Korozyona karşı daha dayanımlı betonarme ürünler geliştirmek amacı ile yaptığımız çalışmada, beton harç karışımına silis dumanı, organik ve inorganik esaslı ticari karışım inhibitörü katılması, beton dış yüzeyine silan-siloksan bileşimli emülsiyonlar, özel amino alkol esaslı karışım inhibitörleri sürülmesi ve çelik donatıların sıcak daldırma çinko kaplama, epoksi reçine esaslı kaplama ve inhibitör içeren kaplamalarla kaplanması yöntemleri denenerek, kullanılan katkı malzemelerinin betonarme
111
numunelerde donatı korozyonunu engellemedeki etkinlikleri değerlendirilmiştir ve eski yapılardan çıkarılmış kısmen korozyonlu çelik donatılar kullanılarak betonarme numuneler üretilip bu numunelere dış akım kaynaklı ve galvanik anotlu katodik koruma prosesleri uygulanarak katodik koruma proseslerinin yapılardaki korozyonu engellemedeki etkinlikleri değerlendirilmiştir.
Ayrıca katkı malzemelerinden, beton harç karışımına katılanların, betonun basma dayanımlarına ve yarmada çekme dayanımlarına olan etkileri 28 günlük kür süresi sonunda değerlendirilmiştir. Bununla birlikte betonarme numunelerde çelik donatı yüzeyine yapılan kaplamaların, betonarme numunelerin aderans dayanımlarına olan etkileri 28 günlük kür sonunda ve 90 günlük hızlandırılmış korozyon deneyleri sonunda belirlenmiştir.
Katkı malzemelerinin etkinliklerini değerlendirmede kullanılan betonarme numuneler, beton içine çelik donatılar dikilerek silindir lolipop şeklinde 70x140 mm ölçülerinde dökülmüştür. Her bir korozyon önlem katkı malzemesi için toplam yedi farklı numune grubu ve bunlara ait kontrol numune grupları üretilmiştir. Farklı katkı malzemeleri ile üretilen numunelerden üçer tane üretilerek test sonuç değerlerinin ortalamaları alınmıştır.
Birinci grup numunelerde Tecno Silica ticari isimli silis dumanı, beton harç karışımına katılmıştır. İkinci grup numunelerde Sika Ferrogard-901 ticari isimli nitrojen içeren organik ve inorganik esaslı karışım inhibitörü beton harç karışımına katılmıştır.
Üçüncü grup numunelerde Sika Gard -703 W ticari isimli silan ve siloksan bileşimli emülsiyon betonun dış yüzeyine sürülmüştür. Dördüncü grup numunelerde Sika Ferro Gard -903 ticari isimli özel amino alkol esaslı organik ve inorganik karışım inhibitörü betonun dış yüzeyine sürülmüştür.
Beşinci grup numunelerde Tecno bond 650 ticari isimli epoksi reçine esaslı, iki bileşenli solventli epoksi kaplama malzemesi çelik donatının dış yüzeyine sürülmüştür. Altıncı grup numunelerde çelik donatılar sıcak daldırma galvaniz yöntemi ile çinko kaplanmıştır. Yedinci grup numunelerde Sika Monotop 610 ticari isimli çimento esaslı, silis dumanı ve korozyon inhibitörü içeren, polimer modifiyeli kaplama malzemesi çelik donatının dış yüzeyine sürülmüştür. Geri kalan gruplar ise önlemsiz yani katkı malzemesi içermeyen kontrol numuneleri olarak üretilmişlerdir.
112
Numuneler 50 gr Cl-/litre konsantrasyondaki tuzlu su çözeltisi içinde 3 ay süre ile bekletilerek hızlandırılmış korozyona uğratılmıştır. Üç ay süresince düzenli olarak yarı hücre potansiyel ölçümleri, korozyon akım yoğunluğu ölçümleri yapılmıştır. Korozyon akım yoğunluğu ölçümlerinde Gecor 8 cihazı kullanılmıştır. Üç aylık hızlandırılmış korozyona tabi tutulan lolipop numuneler deneyin sonunda kırılarak donatıları çıkarılmış ve yüzeyleri temizlendikten sonra Olympus optik mikroskobunda X 200 büyütmede mikro yapıları incelenmiştir.
Katodik koruma prosesleri için eski betonarme yapıları temsilen kullanılmış durumda olan Ø14’lük nervürlü donatı çelikleri kullanılarak 200x200x200 mm ölçülerinde küp şeklinde betonarme numuneler üretilmiştir.
Ayrıca bu çalışmanın sonunda, betonarme numunelerde kullanılan korozyon önleyici malzemelerin ve uygulanan katodik koruma proseslerinin ekonomik değerlendirmeleri yapılmıştır ve aynı sınıfa giren tüm korozyon önlem malzemelerinin ve korozyondan koruma proseslerinin kendi aralarında karşılaştırması yapılarak, eski ve yeni betonarme yapıları korozyondan koruyacak en uygun önlem malzemeleri ve prosesler tespit edilmiştir.
5.1 Kullanılan Malzemeler
5.1.1 Çimento
Deneysel Çalışmalarda Aslan Çimento Fabrikasının (OYAK A.Ş. ) üretmiş olduğu TS EN 197-1 standartlı CEM I 42.5 R Portland Çimentosu kullanılmıştır.[90] Bu çimentoya ait fabrikadan elde edilen kimyasal ve fiziksel analiz sonuçları Çizelge 5.1’de gösterilmiştir.
113
Çizelge 5.1 Çimentonun kimyasal ve fiziksel özelikleri
Kimyasal Bileşim, % Çimento Tipi
CEM I 42. 5 R S. CaO (%) 0,90 SO3 (%) 3,25 MgO (%) 1,53 Çöz. Kalıntı (%) 0,29 Klorür (%) 0,02 K2O (%) 0,71 Na2O (%) 0,12 Kızdırma Kaybı (%) 3,71 C3S (%) 64,33 C2S (%) 5,88 C3A (%) 8,50 Fiziksel Özelikler Özgül Ağırlık (g/cm3 ) 3,12 Blaine (cm2/g) 3400,00
Priz Başı (dak) 185,00
Priz Başı (Sonu) 217,50
Su/Çimento (%) 29,75
Genleşme (mm) 0,50
Basınç Dayanımları, MPa
Dayanım 2 Gün (Mpa) 28,23
Dayanım 7 Gün (Mpa) 47,67
114 5.1.2 Çelik Donatılar
Korozyon ölçümleri için kullanılacak olan TS 708’e uygun III-a B420, Ø10 nervürlü betonarme çeliği, EFESAN Demir Çelik AŞ. ’den temin edilmiştir.[91]
Bu çelik donatılara ait fabrikadan elde edilen kimyasal analiz sonuçları Çizelge 5.2’de gösterilmiştir.
Çizelge 5.2 Deneylerde kullanılan betonarme çeliğin kimyasal ve fiziksel özellikleri
Element C Mn Si P S Mo V Cu Ti N Fe (%) 0,20 0,85 0,16 0,030 0,033 0,03 0,003 0, 50 0,01 0,011 98,173 Akma Mukavemeti >420 Mpa Çekme Mukavemeti >550 Mpa Uzama (%) 20,30
Dış akım kaynaklı ve galvanik anotlu katodik koruma prosesleri için Ø14 nervürlü betonarme çeliği kullanılmıştır.
5.1.3 Sanayi Tuzu
Deneysel çalışmalarda Kartal Birlik Tuz Ltd. Şti’ nin üretmiş olduğu aşağıdaki fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip sanayi tuzu kullanılmıştır.
115
Çizelge 5.3 Sanayi tuzunun fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziksel ve Kimyasal Özellikler
Sodyum Klorür (NaCl) Min. %98.4
Nem Max. %0,01
Sertlik (Kıvam) Max. 20 AS
Ca Max. %0,2
Mg Max. %0,05
Asitte Çözünmeme Max. %0,1
Suda Çözünmeme Max. %0,2
Alkalileşmiş Suda Çözünürlük
Max. %0,3
Sülfat (SO4) Max. %0,2
pH Max. 8,5-9
Demir Max. 4-6 mg/kg
Tane Boyut Dağılımı
0-3 mm %95
4-5 mm %5