KOROZYON NEDİR?
Korozyon, doğadan elde edilen demir, çelik ürünlerinin belli bir süreç içerisinde tekrar doğaya dönmesidir. Oksitler halinde çıkarılan de mir cevheri yüksek fırınlarda enerji sarf edilerek demir haline getirilmekte, ancak çeşitli nedenler ile korozyona uğrayarak tekrar oksitlenmekte (paslanmakta) ve kullanılmayacak hale dönmektedir. Başka bir açıklama da demirin elektron kaybederek doğal metalik potansiyelini kaybetmesidir. Demir, oksijen ve su ile birleşerek pas (demir oksitleri) meydana getirmekte, kendinden beklenen fiziki özelliklerini (çekme, eğme, basma, basınç) kaybetmektedir.
BETON İÇERİSİNDEKİ ÇELİĞİN KOROZYONU NEDİR?
Beton, içerisinde bulunan (OH)- iyonları nedeni ile pH derecesi 13 civarında olan bir karışımdır. Bu ortamdaki demirin üstünde siyah renk Fe(OH) ve Fe(OH) birleşikleri koruyucu film olarak meydana gelir. Bu koruyucu film, betonarme demirinin elektrolit ile temasının kesilmesine ve korozyon reaksiyonunun durmasına neden olur. Bu nedenle demir ve beton yapı elemanı olarak en uyumlu malzeme çiftidir.
Ancak iki durumda bu uygunluk ortadan kalkar:
1-Klor iyonlarının etkisi,
2-Karbonasyon
Klor iyonları; yeraltındaki tuzlu sular veya deniz kenarındaki tuzlu atmosfer nedeni ile beton içerisine nüfus ederek betonarme demirin üzerinde meydana gelmiş koruyucu filmi yırtar. Her yırtılan bölge anodik bölge gibi, yırtılmamış demir bölgesini korumaya çalışır ve betonarme demiri üzerinde klor iyonlarının etki ettiği bölgelerde süratli bir korozyon başlar. Beton elektrolitik olarak davranır. Islak ve kuru oluşu korozyon hızına etki eder. Klor tuzu konsantrasyonu 600 ppm gibi bir değerin üstüne ulaştığında betonarme çeliği için korozyon riski başlar. Beton içerisindeki çelik dışarıdan gelecek klor iyonlarından dolayı korozyona uğrayacağı gibi, agregada veya beton suyunda mevcut tuzlardan da etkilenebilir. Özellikle ön gerilimli betonarme yapılarda korozyon fevkalade önem kazanmaktadır. Beton içindeki çelik korozyona uğramış ise beton ile bağı (aderansı) da azalmaktadır.
Reaksiyondan da görüleceği üzere klorür iyonları serbest kalarak ikinci bir reaksiyonu tetikler ve katalizör vazifesi görerek paslanmayı ilerletir. Pas ürünleri demirle betonun yapışmasını (aderans) engeller.
Aderansı azalmış böyle bir yapı sistemi, depremde kolaylıkla yıkılabilir. Beton içindeki çeliğin korozyonunda çelik hacminin 7–8 misli daha fazla hacimde korozyon ürünleri meydana gelir. Bu hacim genleşmesi beton yapıya içeriden dışarıya doğru basınç yaparak çatlatır ve ilk aşamada betonların dökülmesine neden olur.
Bu durumda betonarme yapıya özellik kazandıran OH iyonları kaybolacağından 13 olan pH değeri de 7–8 seviyesine düşecek ve bütün başta anlatılmaya çalışılan faydalı koruyucu özellikler ortadan kalkacak ve betonarme demiri korozyona maruz kalacaktır. O halde, brüt betonda ağaç kalıbın damarlarını göstermek sevdasına betonu boyasız, kaplamasız bırakmayalım ve en azından şeffaf bir boya ile kaplayalım. Betonun geçirgenliğini asgariye indirelim.
KOROZYON KAYIPLARIMIZ
Ülkemizde yapılan ayrıntılı araştırmalardan elde edilen verilere göre doğrudan korozyon kaybı milli gelirin %4.5’u olarak tespit edilmiştir. Milli geliri 800 Milyar Dolar/yıl olarak kabul edersek bu değer 36 milyar dolara yakın direkt bir malzeme kaybı olarak ifade edilebilir (*). Bu kayba üretim, işçilik, yenileme kayıpları da eklenirse, kayıp çok büyümektedir.
Bu kayıplardan daha önemlisi, acaba korozyon nedeni ile canlarımız da kaybolmuş mudur? Depremdeki korozyonun etkisi ne olmuştur? Düşünmeliyiz ve araştırmalıyız. Ülkemizde yapıların çelik donatının korozyona karşı korunması düşünülmemektedir. Sadece pas payı mesafesini arttırmakla bu soruna çözüm bulunamaz.
DİĞER ÜLKELER NE YAPIYOR?
Avusturalya
FIDIC toplantısında bazı arkadaşlarımızın görme fırsatı bulduğu Sydney Opera binası, modern mimarinin iddialı ve en görkemli yapıtlarından biridir. Avusturalyalılar bu yapının gelecek kuşaklara bırakacakları en değerli eser olduğunu vurguluyorlar. Yapı, denizin üstünde ve denizle iç içe olduğuna göre, korozyon yönünden nasıl emin olup da bunu söyleyebiliyorlar diye inceledim. Gördüm ki; fevkalade ciddi koruma projesi ile denizaltı ve üstündeki çıplak çelik veya beton içindeki çelik otomatik kontrollü sistemlerle katodik koruma altına alınmıştır. Ne diyelim, darısı bizdeki tesislerin başına.
Amerika Birleşik Devletleri
(FHWA) Federal Otoyollar İdaresi; viyadük, köprü gibi yapıların betonarme çeliklerini katodik olarak korumakta ve bir yazısında “buzlanmaya karşı tuzlama yapılan tesislerde klorür etkisine ve korozyona karşı yegâne rehabilitasyon tekniği katodik korumadır” demektedir. Darısı bizim köprülere…
İsviçre
Önemli tesislerin projeleri, özel bir korozyon mühendislik bürosunun tasvibinden ve önerilerinden sonra tatbik edilmektedir. Bizde de yapılmalıdır. Diğer ülkeleri tam olarak bilmiyoruz ama mutlaka tedbirler alınmaktadır.
Korozyon Derneğimizin teşebbüsleri sonucunda 2012 senesindeki Avrupa Korozyon Federasyonu (EUROCORR)’un yıllık korozyon kongresinin İstanbul’da yapılması sağlanmıştır. Bu etkinliğin yapılabilmesi için birliğimizden de destek yazısı alınmıştır. Her iki yılda bir, ülkemizde değişik üniversitelerin desteği ile birlikte uluslararası korozyon sempozyumları yapılmakta ve değişik konulardaki araştırmalar tartışılmaktadır. Bu önemli etkinlik 2008 yılında İzmir’de ve 2010 yılında da Eskişehir’de Dokuz Eylül Üniversitesi ve Eskişehir Osmangazi Üniversitesi’nin katkıları ile düzenlenmiştir. Son sempozyumda “Hava Araçlarında Korozyon” ve “Betonarme Yapılarda Korozyonun Deprem Hasarlarına Etkisi” konuları düzenlenen panellerle tartışılarak değerlendirilmiştir.
KOROZYONA KARŞI BİZ NE YAPMALIYIZ?
Korozyon, bütün mühendislik disiplinlerini ilgilendiren bir konudur. Deprem sonu verileri korozyon yönünden de değerlendirilmelidir. Yıkılan ve yıkılmayan binaların betonunun içindeki klor konsantrasyonu, betonarme demirlerinin korozyon durumu incelenmeli ve potansiyel haritaları çıkartılmalıdır.
Şu ana kadar ülkemizde toprak altındaki çelik boruların, çelik depolama tanklarının, iskele ve kazık ayaklarının ve çok az da olsa betonarme iskelelerini ve büyük bina temellerinin (İzmit Merkez Bankası) korozyona karşı katodik korumaları yapılmıştır. Fakat her betonarme ve toprak altındaki çelik yapıların projelendirilmesinde mutlaka katodik korumanın yer alması gerekir. Bütün proje ve müşavirlik firmalarının ve kamu kuruluşlarının bu hususa dikkatlerini çekmek isterim. Hem canlarımızı korumak hem de milli gelirden önemli bir kaybımızı önlemek açısından çok faydalı bir iş yapacağımıza inanıyorum.
(*) Sn. Prof. Dr. Ali Fuat Çakır’ın Tübitak Araştırması.
Bu yazı Onur Üyemiz Sayın Oktay AKAT’ın tm-dergi 20.sayısında yer alan aynı başlıklı yazısından uyarlanmıştır.
