Farklı oranlarda zeolitik tüf katkısının beton özellikleri ve betonarme çeliği korozyonuna etkilerinin araştırılması
Investigation of effect of zeolitic tuff addition on concrete properties and corrosion of reinforced concrete steel
Yazar: SANİYE TABAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OSMAN ŞİMŞEK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Yapı malzemeleri = Building materials ; Yapı çeliği = Structural steel

Özet:
Bu çalışmada, zeolitik tüf (ZT) katkısının beton özellikleri ve betonarme çeliği korozyonu üzerine etkileri incelendi. Balıkesir ili Bigadiç ilçesinde yüzeylenen kayaçlardan alınan zeolitik tüf (ZT) örneğinin puzolan olarak kullanılabilirliği araştırıldı. ZT katkısı, CEM I çimentosuyla ağırlıkça %0, %10, %20, %30 ve %40 oranlarında yer değiştirilmek üzere kullanılarak, içme suyu ile üretilen çeşitli numuneler içme ve deniz suyunda olgunlaştırıldı. Çimento hamurlarının standard kıvam, priz süresi, hacim genleşmesi; çimento harçlarının eğilme ve basınç dayanım özelikleri araştırıldı. Harç deneyleri için 40×40×160 mm boyutlarında harç prizma numuneleri; beton basınç dayanımı ve hızlı klor iyon geçirimlilik deneyleri için 100×200 mm boyutlarında silindir beton numuneler; su işleme derinliği, ultrasonik ses hızı deneyleri için 200×200×120 mm boyutlarında beton prizma numuneler ve korozyon ölçümleri için 50×100 mm boyutlarında silindir betonarme numuneler üretildi. ZT katkılı betonarme numuneler üzerinde farklı elektrokimyasal ölçüm yöntemleri kullanılarak donatı korozyonu incelendi. Betonarme çeliğinin elektrokimyasal korozyon parametrelerinin belirlenmesinde üç elektrotlu ölçüm yöntemi kullanıldı. Korozyon deneyleri sonrası beton-çelik ara yüzeyi ile beton mikro yapı özellikleri taramalı elektron mikroskop (SEM) kullanılarak incelendi.%10, %20, %30, %40 ZT katkılı beton numunelerin 360 günlük basınç dayanım değerlerinin kontrol numunelerinden sırasıyla %18,3, %14,0, %8,8 ve %5,3 oranında daha yüksek olduğu görülmektedir. Yüksek silis bileşimine sahip ZT katkısı puzolanik etki ile jelleşme reaksiyonunun sürekli olarak devam etmesini ve beton boşluklarının azalmasını sağlamaktadır. ZT yer değiştirme oranı arttıkça betonarme numunelerin polarizasyon dirençleri artmakta ve korozyon akımları azalmaktadır. Betonarme çeliği yüzeyinde iyon geçişini engelleyen ZT tabakası lokalize korozyon riskini azaltmaktadır. Sonuç olarak, %30 ZT katkılı betonun özellikle deniz suyunun gel-git etkisi (ıslanma-kuruma) durumunda, betonarme çeliğine lokalize korozyona karşı en iyi koruma sağladığı görülmektedir.

Abstract:
In this study, effect of zeolitic tuff (ZT) addition on concrete properties and corosion of reinforced concrete steel were investigated. The usability of zeolitic tuff sample that was obtained from rocks belonging to Balikesir Bigadiç region as pozzolan was investigated. ZT was replaced with Portland cement (CEM I) in ratio of % 0, % 10, % 20, % 30 and % 40 by weight and different of samples were prepared with tap water and cured in tap water and in sea water. Standard consistency, setting time, volume expansion of cements pastes; compressive and flexural strength of cement mortar were investigated. The 40x40x160 mm mortar prism specimens for mortar tests; 100×200 mm concrete cylinder specimens for concrete compressive strenght and accelerated chloride ion penetration; 200×200×120 mm concrete prism specimens for depth of penetration water and ultrasonic pulse velocity; 50×100 mm specimens of cylinder reinforced concrete for corrosion measurement were prepared. The corrosion of reinforcement on the reinforced concrete added ZT specimens was investigated by different electrochemical measurement methods. The reinforced concrete bar for determination parameter of electrochemical corrosion used three electrode method. After the corrosion tests, the steel-concrete interface and concrete micro structure using scanning electron microscope (SEM) was investigated. Concrete compressive strenght value of 360 days of concrete with ZT addition in ratio of %10, %20, %30, %40 were higher %18,3, %14,0, %8,8 ve %5,3 than control samples was observed. ZT addition with high silica composition provide by pozzolonic effect thanks to reactions of cement gel carry and porosity decrease of concrete. As the ZT addition increased, polarisation resistance of reinforced concrete increased and corrosion current decreased. The risk of localized corrosion was decreased by the layer of ZT that was blocked ion transition on the reinforced concrete steel surface. Consequently the reinforced concrete steel was protected well than localized corrosion by concrete with ZT addition in ratio of %30 especially in the effect of splash sea water environment.