Korozyon Nedir? Nasıl Oluşur?

İçindekiler

Korozyon Nedir?

Korozyon genel olarak malzeme biliminin ilgilendiği bir konudur. İnşaat sektöründe yapılarda kullanılan inşaat demirinin zamanla kimyasal olarak etkilenmesi, korozyon konusunu inşaat sektöründe de ön plana çıkartır.

Korozyon özetle en genel anlamda, malzemelerin çevre etkisiyle bozularak kullanılamaz hale gelmesidir. Ancak bu terim daha çok metal veya alaşımlarının bulundukları ortam ile kimyasal reaksiyonlara girerek metalik özelliklerinin kaybetmesi olayı için kullanılır.

Korozyon Nedir? Nasıl Oluşur? — Şekil-1: Betonarme yapılarda korozyon.

Korozyon; metallerin, bunduğu ortam şartlarında kimyasal veya elektro kimyasal reaksiyonlar sonucunda bozulmasıdır. Türkçe’de aşınma, çürüme, paslanma, bozulma ve yenim gibi sözcükler ile aynı anlama gelir. İnşaat sektöründe ise donatının paslanarak mukavemetini yitirmesi durumudur.

Bu durum betonarme yapıları olumsuz etkiler. Genel olarak yapılarda oluşabilecek yapısal hasarların başlıca sebepleri korozyon, deprem ve imalat hatalarından dolayı oluşmaktadır. Betonarme yapılarda beton izindeki donatı korozyona uğraması sonucu yapı çeliği genleşerek etrafındaki beton kılıfı çatlatabilir hatta yer yer beton kılıfı tamamen dökebilir. Bununla birlikte aynı zamanda yapı çeliğinde yapısal deformasyonla kütle kayıpları meydana gelmekte ve sonuç olarak yapının taşıyıcılığı zamanla düşmektedir.

Betonarme yapılarda, beton ile kaplı çeliğin etrafında oluşan yüksek alkali zar donatıyı korozyondan oldukça etkili ve başarılı bir şekilde korumaktadır. Bu betonarme kılıf yapısı bozulmadığı sürece çelikte korozyon oluşmaz veya kılcal olarak bulunabilecek mevcut korozyonlar da ilerleyemez.

Korozyon Nasıl Meydana Gelir?

Türkiye’de halk dilinde paslanma olarak bilinen korozyon, elektro kimyasal etkilerin sonucunda malzemelerde oluşan kütle kaybıdır. Betonarme yapılarda beton ilk döküldüğünde, donatıyı sararak paslanmaya karşı koruyucu bir kılıf görevi görür. Beton içindeki yüksek alkali ortamı, donatı çeliğine sıkıca yapışır ve bir film oluşturarak korozyonun önüne geçecek bir kaplama oluşturur.

Ancak zamanla yapısal titreşim, deprem sarsıntıları gibi etmenler, mekanik yorgunluk ve dış ortam şartlarından dolayı betonda mikroskopik çatlaklar oluşturabilir. Bu çatlaklar giderek büyüyerek rutubet, dış ortamdaki korozif madde ve gazlar, CO2, havadaki baca ve egzos gazlarının beton kılıfın içine sızmasına neden olur. Bu sızıntılardan dolayı ve oksijenin korozif etkisi gibi nedenlerle yapı çeliği yani donatı zaman içerisinde paslanır. Paslanan donatıların kesit alanı azalır ve mukavemetleri düşer. Betonu oluşturan bileşenler de zaman zaman korozyon için tepkimeye yol açabilir.

Bu gibi iç korozyon olayları da donatının paslanmasına neden olabilir. Oluşan paslanma, demirin hacmini artırarak, betonda çatlamalara neden olabilir. Korozyon özellikle rutubetin etkili olduğu dış cephelerde, çatı altlarında, bodrum katlarında, köprü, viyadük, baraj gibi su yapılarında, denize yakın yerlerde, baca ve ekzos gazlarının yoğun olduğu yerlerde, endüstriyel kirlenmenin yaşandığı bölgelerde ve tuzlu deniz kumunun kullanıldığı yapılarda görülür.

Korozyonun Kimyasal Açıdan İncelenmesi

Beton oluşurken kalsiyumsilikatlar suyun yardımı ile etkileşime girerek betona dayanımını veren kalsiyum silikat hidrat (C-S-H) ve dayanıma etkisi olmayana kalsiyum hidroksiti (CH) oluştururlar. Kalsiyum hidroksit korozyonu önlemek için çok oldukça önemli bir bileşendir. Çünkü bazik yapısı nedeni ile yapısal donatıyı korozyondan korur. Öyle ki kalsiyum hidroksit sayesinde betonun pH’ı 12 seviyelerinde oluşur. Yine de koruyucu özellik havadaki karbondioksitin zaman içerisinde kalsiyum hidroksit ile tepkimeye girerek karbonatlaşması sonucu değişir. Azalan kalsiyum hidroksit ile beraber betonun pH değeri giderek düşer ve sonucunda donatıyı koruyamayacak hale gelebilir.

Burada betonun gaz geçirgenliği de yüksek önem içerir. Örneğin 10 N/mm2 dayanıma sahip bir beton 30 yılsonunda yaklaşık 3 cm derinliğe kadar gaz geçirebilirken ki çoğu betonarme yapıda bu derinlik pas payına denk gelmektedir. Bu rakam 35 N/mm2 dayanıma sahip betonarme yapıda ise 1 cm civarındadır.

Karbonatlaşmanın bir diğer etkisi ise yüzey sertliğini arttırmasıdır. Bu durum bir tahribatsız muayene çeşidi olan Schmidt çekici sonuçlarını etkilenmesine neden olabilir.

Bir diğer önemli korozyon sebebi ise klor iyonlarıdır. Klor oranı çimento kütlesinin binde 2’sini geçmesi ile birlikte korozyonu etkileyici ve hızlandırıcı etkiler gösterebilir. Bu yüzden klor iyonları altında kalacak betonarme yapılarda yüksek dozlu çimentolu betonların kullanılması gerekmektedir. Klor iyonları korozyon oluşumu sırasında etkili olmakla beraber, bu tepkime sonucu etkileşimden çıkarlar. Bir katalizör gibi çalıştığı için zamanla klor iyonu azalmayarak korozyon oluşumuna sebep vermeye devam eder. Deniz yapılarında oluşan korozyonu sebebi genel olarak klor iyonlarıdır.

Korozyonun Ekonomik Maliyetleri

Yapılan araştırmalar sonucunda dünyamızın yıllık korozyon kaybının 4.4 trilyon dolar civarında, Türkiye’nin ise 45.6 milyar dolar civarında olduğu tespit edilmiştir. ABD’de çeliğin korozyonundan kaynaklanan yıllık kayıp 70 milyar dolara yakın bir değerdedir. Bu durum sadece ekonomiyi değil, sağlığı da tehdit ediyor. Dünyada 14 milyon ton üretimi olan demir çelik korozyona uğrayarak, en başta insan olmak üzere pek çok canlını yaşamını tehlikeye atıyor.