Yüksek fırın cürufu ve korozyon inhibitörü kullanımının beton içerisindeki donatı korozyonuna ve beton özeliklerine etkileri
Effects of blast furnace slag and corrosion inhibitor on corrosion of reinforcement embedded in concrete and concrete properties
Yazar: AHMET RAİF BOĞA
Danışman: PROF. DR. İLKER BEKİR TOPÇU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Korozyon = Corrosion ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags

Özet:
Bu çalışmada, yüksek fırın cürufu ve korozyon inhibitörü kullanımının beton özeliklerine ve beton içerisindeki donatının korozyon performansına etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışmada yüksek fırın cürufu, kalsiyum nitrit bazlı korozyon inhibitörü ve her ikisinin de kullanıldığı donatılı ve donatısız beton numuneleri üretilmiştir. Mineral katkı olarak kullanılan öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu, CEM I 42.5 R çimentosu yerine ağırlıkça % 0, 25 ve 50 oranında kullanılmıştır. Kimyasal katkı olarak kullanılan kalsiyum nitrit bazlı korozyon inhibitörü de beton karışımlarında 10 ve 20 lt/m3 olarak kullanılmıştır. Hem yüksek fırın cürufu (YFC) hem de korozyon inhibitörünün kullanıldığı seriler % 25 YFC ve 10 lt/m3 kalsiyum nitrit, % 25 YFC ve 20 lt/m3 kalsiyum nitrit, % 50 YFC ve 10 lt/m3 kalsiyum nitrit, % 50 YFC ve 20 lt/m3 kalsiyum nitrit serilerinden oluşmaktadır. Donatılı ve donatısız beton olarak üretilen bütün numunelere, kontrolsüz bağıl nem ve sıcaklıktaki ortam (Hava kürü-K1) ve standart kür ortamı (Su kürü-K2) olmak üzere iki farklı şekilde kür uygulanarak üretimden itibaren 28., 56. ve 90. günlerde ilgili deneyler yapılmıştır. Üretilen numunelerin fiziksel özeliklerini belirlemek amacıyla birim ağırlık ve ultrases geçiş süresi deneyleri, mekanik özeliklerini belirlemek amacıyla ise basınç, yarmada-çekme ve yüzey sertliği deneyleri yapılmıştır. Üretilen numunelerin dayanıklılık özeliklerini belirlemek amacıyla da hızlı klorür geçirimliliği, elektriksel direnç, kılcal su emme, yarı hücre potansiyeli, hızlandırılmış korozyon ve Cl- iyonu miktarı belirleme deneyleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda hava kürü yerine su kürünün yapılması ve kür sürelerinin artması ile üretilen betonların fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özeliklerinin önemli şekilde iyileştiği görülmüştür. Çimento yerine yüksek fırın cürufunun kullanıldığı serilerde betonların dayanıklılık özeliklerinin önemli ölçüde geliştiği gözlemlenmiştir. Korozyon inhibitörlerinin kullanılması durumunda kesinlikle su kürü yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Hem YFC'nin hem de korozyon inhibitörlerinin kullanılması durumunda her iki katkının da olumlu şekilde çalıştığı ve betonların fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özeliklerini geliştirdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of the usages of blast furnace slag (BFS) and corrosion inhibitor on both concrete properties and the corrosion performance of reinforced concrete are experimentally investigated. Reinforced and unreinforced concrete specimens containing BFS or calcium nitrite-based corrosion inhibitor or both of them together are produced. Ground granulated BFS at the ratios of 0, 25 and 50 % replacing CEM I 42.4 R cement by weight, are used as mineral admixtures whereas, calcium nitrite-based corrosion inhibitor is used at the ratios of 10 and 20 lt/m3 in concrete mixtures as chemical admixture. Different series are produced including both mineral and chemical admixtures at different ratios such as 25 % BFS and 10 lt/m3 calcium nitrite, 25 % BFS and 20 lt/m3 calcium nitrite, 50 % BFS and 10 lt/m3 calcium nitrite, 50 % BFS and 20 lt/m3 calcium nitrite. Related tests are performed at the ages of 7, 28 and 90 days by exposing all concrete and reinforced concrete specimens to two different curing types. First type was in an uncontrolled relative humidity and temperature environment (air curing-K1) whereas, second was in a standard curing environment (water curing-K2). To determine the physical properties of the produced specimens, unit weight and ultrasonic pulse velocity tests are performed. Moreover, to determine the mechanical properties of the produced specimens, compressive, splitting-tensile and Schmidt hardness tests are performed. Finally, to determine the durability properties of the produced specimens the rapid chloride ion permeability, electrical resistivity, sorptivity, half cell potential, accelerated corrosion and chloride concentration tests are conducted. It is observed in this study that, performing water curing instead of air curing and increasing the cure time significantly improves the physical, mechanical and durability properties of produced concrete. Furthermore, it is observed that, the usage of blast furnace slag replacing cement considerably increases the durability of the concrete. It is obtained that, when corrosion inhibitor is used, water curing definitely has to be performed. It is also obtained that, the usage of both BFS and corrosion inhibitor improves the mechanical, physical and durability properties of the concretes.