Betonarmede Donatı Korozyonu Neden Oluşur?
Beton, yüksek alkali ortamı sayesinde içindeki çelik donatı çevresinde koruyucu bir pasif film oluşturur ve normal koşullarda donatıyı korozyondan korur. Ancak bu koruyucu ortam iki temel mekanizma ile bozulabilir: klorür iyonlarının donatı düzeyine ulaşması ve karbonatlaşma.
Deniz suyu, tuzlu ortam ya da buz çözücü tuzlardan kaynaklanan klorür iyonları beton örtüsünü geçerek donatı yüzeyindeki pasif filmi bölgesel olarak bozar ve çukurcuk (pitting) korozyonunu başlatır. Karbonatlaşmada ise atmosferdeki karbondioksit betonun alkalinitesini zamanla düşürür; pH gerileyince pasif film tüm yüzeyde kararsız hale gelir.
Korozyona uğrayan çelik hacimce genleşir. Bu genleşme beton içinde çekme gerilmeleri oluşturarak çatlamaya, beton örtüsünün kabarmasına (delaminasyon) ve dökülmesine yol açar. Sonuçta hem taşıyıcı kesit hem de yapının servis ömrü olumsuz etkilenir.
ISO 12696 Kapsamı
ISO 12696 (Türkiye’de TS EN ISO 12696 olarak uygulanan) standardı, çimento esaslı beton içindeki çeliğin katodik korumasına ilişkin performans gereklerini tanımlar. Standart hem yeni hem de mevcut yapıları kapsar; karbon çeliği donatı ve ön germeli (öngerilmeli) donatı için geçerlidir.
Standart, betonarme yapı elemanlarının atmosfere açık, gömülü, suya daldırılmış ve gelgit (tidal) bölgelerinde bulunan kısımlarını kapsar. Bu yönüyle köprüler, viyadükler, liman ve iskele yapıları, otoparklar, su tankları ve deniz kenarındaki binalar gibi geniş bir betonarme yapı yelpazesine uygulanabilir.
Bu sayfa yalnızca beton içindeki çelik donatının katodik korumasına odaklanmaktadır. Toprağa gömülü çelik boru hattı katodik koruması ayrı bir konudur ve ilgili sayfamızda ele alınmaktadır.
Betonda Katodik Koruma Prensibi
Katodik koruma, korunacak çelik donatının potansiyelini değiştirerek korozyon hızını kontrol altına alan elektrokimyasal bir yöntemdir. Donatıya dışarıdan bir katodik akım uygulanır; böylece çeliğin anodik (metalin çözünmesine yol açan) reaksiyonları baskılanır.
Betonarme yapılarda yaygın olarak empresli (dış kaynaklı) akım katodik koruması, uluslararası kısaltmasıyla ICCP yaklaşımı kullanılır. Bu sistemde bir doğru akım kaynağından beslenen anot sistemi beton yüzeyine ya da beton içine yerleştirilir ve koruyucu akım donatıya dağıtılır. ICCP, akımın kontrol edilebilir olması nedeniyle klorürle kirlenmiş ve büyük yüzeyli yapılarda tercih edilir.
Alternatif olarak, harici güç kaynağı gerektirmeyen galvanik (kurban anot) sistemler de belirli uygulamalarda kullanılabilir; ancak akım kapasitesi ve kontrol açısından ICCP’den ayrışırlar.
ICCP Anot Sistemleri
Anot sistemi, koruyucu akımı beton üzerinden donatıya ileten bileşendir ve seçimi yapının geometrisine, maruz kalma koşullarına ve estetik gereksinimlere göre yapılır. ISO 12696 çerçevesinde çeşitli anot türleri kullanılabilir.
- Karışık metal oksit kaplı aktif titanyum ağ (mesh) veya şerit: beton kaplama ya da harç tabakası içine gömülerek yaygın yüzeylerde akımı dengeli dağıtır.
- İletken kaplamalar: karbon içeren iletken boya ya da kaplama, akım dağıtıcı iletkenlerle birlikte beton yüzeyine uygulanır.
- Termal sprey çinko: hazırlanmış beton yüzeyine püskürtme yöntemiyle uygulanan çinko esaslı anot tabakası.
- Nokta (discrete) anotlar: beton içine açılan deliklere yerleştirilen ayrık anot elemanları, özellikle onarım bölgelerinde kullanılır.
Koruma Kriterleri ve İzleme
Katodik korumanın yeterliliği, mutlak potansiyelin tek bir sabit değere getirilmesiyle değil, potansiyel kayması (depolarizasyon/decay) esasına göre değerlendirilir. Uygulanan koruma akımı kesildikten sonra donatı potansiyelinde belirli bir süre içinde gözlenen kayma miktarı, korumanın yeterli olup olmadığına dair kavramsal bir ölçüttür.
Bu yaklaşımda uygulamada yaygın olarak anılan kavram, akım kesildikten sonra belirli bir süre içinde gözlenen yaklaşık 100 mV mertebesindeki potansiyel kaymasıdır (100 mV decay kriteri). Bu değer kavramsal bir referanstır; belirli bir yapı için geçerli kriterler, koşullar ve sınırlamalar standardın ilgili maddelerine ve yetkili mühendis değerlendirmesine göre belirlenir.
Değerlendirme, betona gömülü referans elektrotlar aracılığıyla yapılır. Bu elektrotlar donatı potansiyelinin izlenmesini ve depolarizasyon ölçümlerinin alınmasını sağlar. Sistemin devreye alınması, akım ayarları ve kalıcı izleme (monitoring), korumanın zaman içinde etkin kalması için standardın öngördüğü uygulama adımlarıdır.
Hangi Yapılarda Uygulanır?
Beton içindeki çeliğin katodik koruması, korozyon riskinin yüksek olduğu ve yapının servis ömrünün kritik olduğu betonarme yapılarda gündeme gelir.
- Deniz kenarı ve deniz üstü köprü ve viyadükler
- Buz çözücü tuza maruz kalan otoyol yapıları ve çok katlı otoparklar
- Liman, iskele, rıhtım ve deniz yapıları
- Su tankları, arıtma yapıları ve benzeri su ile temas eden betonarme yapılar
- Kıyı bölgelerdeki bina ve altyapı elemanları
Katodik Önleme ve Katodik Koruma Ayrımı
ISO 12696 çerçevesinde iki farklı amaç ayırt edilir. Katodik koruma (cathodic protection), genellikle korozyonun halihazırda başladığı mevcut yapılarda korozyon hızını kontrol altına almak için uygulanır.
Katodik önleme (cathodic prevention) ise ileride klorür kirlenmesine maruz kalması beklenen yeni yapılarda, korozyonun başlamasını geciktirmek ve servis ömrünü uzatmak amacıyla, tipik olarak inşaat aşamasında öngörülür. Bir yapıya uygun yaklaşımın seçimi; maruz kalma koşulları, donatı durumu ve tasarım hedefleri dikkate alınarak yetkili mühendis tarafından değerlendirilmesi gereken bir mühendislik kararıdır.
AES’in Konumu ve Akreditasyon Kapsamı
AES (aesinn.com), TÜRKAK tarafından akredite edilmiş A tipi elektrik muayene kuruluşudur. AES’in akreditasyon kapsamı yalnızca “6.1 Elektrik Tesisatı” muayene alanını içerir.
Betonarme yapılarda katodik koruma, elektrokimya, korozyon ve yapı mühendisliğinin kesişiminde uzmanlık gerektiren bir alandır. AES bu alana yönelik teknik bilgilendirme sunar; ancak bu içerik AES’in akreditasyon kapsamı dışındaki konularda bir uygunluk beyanı niteliği taşımaz.
Bilgilendirme Notu
AES bu kapsamda akredite muayene/belgelendirme kuruluşu DEĞİLDİR.
Bu sayfadaki içerik bilgilendirme amaçlıdır ve yetkili mühendis teknik değerlendirmesi çerçevesindedir. Belirli bir yapıya ilişkin katodik koruma tasarımı, kriter seçimi ve uygulaması, ilgili standartlar ve saha koşulları dikkate alınarak yetkili mühendis tarafından ele alınmalıdır.
İlgili Hizmetler
Sık Sorulan Sorular
ISO 12696 hangi yapıları kapsar?
Standart, çimento esaslı beton içindeki çeliğin katodik korumasını, hem yeni hem mevcut yapılarda kapsar. Köprü, viyadük, liman, otopark, su tankı ve bina gibi betonarme yapıların atmosfere açık, gömülü, suya daldırılmış ve gelgit bölgelerindeki elemanları için geçerlidir. Toprağa gömülü çelik boru hattı katodik koruması ise ayrı bir konudur.
Betonarmede donatı korozyonu neden oluşur?
Betonun donatıyı koruyan alkali ortamı, klorür iyonlarının donatı düzeyine ulaşması veya karbonatlaşma ile bozulur. Bu durumda çeliğin pasif filmi kararsızlaşır, korozyon başlar ve genleşen çelik betonda çatlama, kabarma ve dökülmeye yol açar.
ICCP nedir ve betonda nasıl çalışır?
ICCP, empresli (dış kaynaklı) akım katodik korumasıdır. Bir doğru akım kaynağından beslenen anot sistemi beton yüzeyine veya içine yerleştirilir; donatıya uygulanan koruyucu akım, çeliğin korozyona yol açan anodik reaksiyonlarını baskılayarak korozyon hızını kontrol altına alır.
100 mV decay kriteri ne anlama gelir?
Betonda korumanın yeterliliği mutlak bir potansiyel değeri yerine potansiyel kayması esasına göre değerlendirilir. Uygulama pratiğinde koruma akımı kesildikten sonra belirli bir sürede gözlenen yaklaşık 100 mV mertebesindeki kayma kavramsal bir referans olarak anılır. Belirli bir yapı için geçerli kriterler standardın ilgili maddelerine ve yetkili mühendis değerlendirmesine göre belirlenir.
Katodik koruma ile katodik önleme arasındaki fark nedir?
Katodik koruma genellikle korozyonun başladığı mevcut yapılarda korozyon hızını kontrol etmek için uygulanır. Katodik önleme ise ileride klorür kirlenmesi beklenen yeni yapılarda, korozyonun başlamasını geciktirmek amacıyla tipik olarak inşaat aşamasında öngörülür.
AES betonarme katodik koruma kapsamında muayene veya belgelendirme yapıyor mu?
Hayır. AES’in TÜRKAK akreditasyon kapsamı yalnızca 6.1 Elektrik Tesisatı alanını içerir. AES bu kapsamda akredite muayene/belgelendirme kuruluşu değildir; bu içerik bilgilendirme amaçlıdır ve yetkili mühendis teknik değerlendirmesi çerçevesindedir.