Korozyon ve yüksek sıcaklık durumunun betonarme çeliklerinin fiziko-mekanik özelliklerine etkisi
The effect of corrosion and high temperature on the physico-mechanical properties of reinforced concrete steels
Yazar: GÖKHAN KÜRKLÜ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ ERGÜN ; YRD. DOÇ. DR. M. SERHAT BAŞPINAR
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme çelik = Reinforced concrete steel ; Korozyon = Corrosion ; Tempcore yöntemi = Tempcore method ; Yüksek sıcaklık = High temperature

Özet:
Bu çalışmada betonarme elemanlar üzerinde yüksek sıcaklık ve korozyon durumlarının etkileri incelenmiştir. Bunun için üç farklı basınç dayanımına sahip beton üretilmiştir. Çelik olarak S220a, S420a ve S500a sınıfı betonarme çelikleri kullanılmıştır. Çubuk çapı olarak 12, 16 ve 20 mm seçilmiştir. Korozyonun etkisini belirlemek için üç farklı durum dikkate alınmıştır. Korozyonsuz normal durum, sabit süreli korozyon ve beton çatlağı oluşana kadar korozyon durumlarıdır. Betonarme numuneler üzerinde hızlandırılmış korozyon düzeneği kullanılarak korozyon akımı ve korozyon süresi belirlenmiştir. Ayrıca bu numuneler üzerinde korozyon potansiyeli, korozyon hızı, aderans dayanımı, SEM ve EDS çalışmaları yapılmıştır. Yüksek sıcaklık durumu olarak 100, 200, 400, 600, 800 ve bazı deneyler için 1000 °C sıcaklıklar dikkate alınmıştır. Beton numuneler üzerinde, basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı testleri gerçekleştirilmiş, ultrases hızı ölçümü, birim hacim ağırlık, porozite, su emme, ağırlık kaybı, dinamik elastisite modülü ve paspayına bağlı ısı geçişi değerleri belirlenmiştir. Çelik numuneler üzerinde ise çekme deneyi, darbe tokluk deneyi gerçekleştirilmiş, tufal kalınlığı ölçümü, mikro sertlik deneyi ve mikro yapı incelemeleri yapılmıştır. Bunun yanında farklı sıcaklık durumlarında aderans dayanımları ölçümleri belirlenmiştir.Deney sonuçlarına göre beton dayanımındaki artışlar, hem normal durumda hem de yüksek sıcaklık ve korozyon durumda aderans dayanımını artırmıştır. Korozyon oluşumu S220a sınıfı düz çubuklarda korozyonsuz duruma göre aderans dayanımını artırırken S420a ve S500a sınıfı nervürlü çubuklarda ise azalma sergilemiştir. Yüksek sıcaklık etkisi altında 100 °C de aderans dayanımlarında bir miktar artış gözlense de tüm seriler sıcaklık artışlarından olumsuz şekilde etkilenmişlerdir. Aynı yüzey geometrisine sahip S420a ve S500a sınıfı çeliklerde korozyon ve yüksek sıcaklık etkileri altında mikro yapı etkili olmuştur.Bu tez çalışmasının sonuçlarına göre normal koşullar altında fiziko-mekanik özellikler açısından S500a önerilirken, korozyon ve yüksek sıcaklık durumlarında dengeli bir değişim sergilediğinden S420a sınıfı çelik önerilmektedir.

Abstract:
The main objective of this study was to investigate the reinforced concrete components under high temperature exposure and corrosion condition. For this reason, concrete samples, which have three different compression strength, were produced. S220a, S420a and S500a reinforced concrete steels were used. 12, 16 and 20 mm bar diameter were chosen. Three different corrosion condition; noncorrosive, corrosion with constant period and corrosion until concrete crack formed, were chosen to determine the corrosion effect. Corrosion current and period of reinforced concrete samples were considered with accelerated corrosion mechanism. Furthermore, corrosion potential, corrosion rate, bond strength, SEM and EDX studies were performed on the samples. 100, 200, 400, 600, 800 and 1000 °C temperatures for were selected for high temperature conditions. Compressive, tension strengths under bending, ultrasonic sound velocity, bulk density, porosity, water absorption, loss on ignition, dynamic elasticity modulus and heat transfer measurements depending on the bar cover were carried out. Pull out test, impact toughness, oxide layer measurement, micro hardness and investigation of micro structure were performed on steel samples. In addition, a measuring of bond strength was carried out for all of the temperature conditions.Higher bond strengths were measured with increase in the concrete strength in normal condition and also in high temperature and corrosion conditions. Formation of corrosion products increased the bond strength of S220a class non-ribbed steel as compared to normal condition, on the other hand decrease in the bond strength was measured in S420a and S500a ribbed steels. All of the sample series were affected negatively from increasing of temperature; nevertheless bond strengths of the samples were increased slightly at 100 oC. It was concluded that, the differences in the micro structures of S420a and S500a steels which were the some surface structure, the main reason for the difference in the bond strengths under high temperature and corrosion condition.According to the results of this study, S500a is recommended in terms of physico-mechanical properties under normal conditions. S420a steel is recommended because exhibit balanced exchange in corrosion and high temperature conditions.