Deniz yapilari iÇİn beton teknolojiSİ 009-2010 GÜz hafta giRİŞ: İŞlenecek konular

HAFTA 4
BETON
Tüm betonlarda aranan 3 temel özellik (olmazsa olmazlar) vardır. Bunlar;

• 
  Sertleşmiş halde yeterli mekanik mukavemet (basınç muk, eğilme muk (yol ve havaalanları için))
  
• 
  Taze halde işlenebilme
  
• 
  Dürabilite
  

Sertleşmiş halde yeterli mekanik mukavemet
Burada bahsi geçen öncelikli olarak basınç mukavemetidir. Ancak yol, havaalanı gibi kullanım alanlarında eğilme mukavemeti de önemlidir. Basınç mukavemeti diğer beton özellikleri ile parallellik gösterir. Diğer bir deyişle, basınç mukavemeti yüksek olan bir beton aynı zamanda boşluksuz, geçirimsiz aşınmaya ve atmosfere dayanıklı bir betondur.
Beton gevrek bir malzemedir. Betonun çekme dayanımı çok düşük, basınç dayanımı yüksektir. (çekme mukavemetine çalışmaz.) Betonun basınç mukavemeti çekme mukavemetinin 10 katıdır. Bu nedenle beton yapı elemanları basınç gerilmelerine çalıştırılır. Çekme gerilmelerinde beton derhal çatlar ve kullanılmaz hale gelir. Zaten bu nedenle betonarme elemanlara ihtiyaç duyulur. Bu yüzden betonarme (Beton ve çelik çubuklarla üretilen kompozit malzeme) hesapları yapılırken, betonun çekme gerilmeleri altında çatladığı, işe yaramadığı, tüm çekme gerilmelerini çeliğin taşıdığı varsayılır. Ancak bazı yapılarda betonun çatlamadan iş görmesi istenir. (örneğin havaalanları). Bu tip yapılarda beton, eğilme dayanımı da kontrol edilerek denetlenir. Bunlar dışındaki yapılarda basınç dayanımının ölçülmesi yeterli olur.
Beton dayanımları çeliğinki gibi kesin bir malzeme sabiti değildir. Birçok değişkenin etkisi altındadır. Bu nedenle dayanım verilirken ve araştırılırken koşulların da belirtilmesi gereklidir.

Bunlardan bazıları: Betonun yaşı, saklama koşulları (su içinde, havada vs), numune boyutları (küp 20 cm, silindir 15x30 cm vs.), numune başlık durumu (düzgün, pürüzlü vs), vs.

Mekanik mukavemet nasıl ölçülür? Deneylerle. Deney şartları ve standartları önemlidir. Numunelerin hazırlanması, saklanması, şekli ve boyutları, deney yükleme hızları hep standartlarla belirlenmiştir. İnşaatlarda her 50 m³ beton üretimi için 1 grup numune test edilmelidir. Numuneler üretimden sonra 1 gün kalıpta beklerler. Daha sonra kirece doygun 20 ⁰C suya konurlar. 7. ve 28. günde basınç deneyleri yapılır. Deney sonuçlarının aritmetik ortalamaları ve standart sapmaları ) hesaplanır. Böylece üretilen betonun karakteristik mukavemeti (f_ck) bulunur.

Ortalama değerden 1.28 sigma çıkartmak, sonuçların % 90’ın ortalama değerden büyük olduğunu ifade eder. Bu katsayı % 95 için 1.65, % 99 için 2.00’dır.

28 günlük deney sonuçlarına göre ve karakteristik mukavemete göre betonlar sınıflandırılmıştır. (BS20, BS25, vs) Daha yüksek sınıfta olanlar özel üretimlerde kullanılır. Buradaki rakamlar N/m² cinsinden silindir numune basınç dayanımını gösterir.
Standart deney sonuçları yapıdaki betonu tam olarak temsil etmez. Yerine yerleştirilmemiş betonun yetersizliğinde kullanılabilir. Hukuki anlamda geçerlilikleri vardır.
Yapıdaki betonun mukavemeti hesaplamak için tahribatlı (karot almak gibi) ve tahribatsız deneyler (yüzey sertliğinin ölçümü, ultrasound ile geçiş hızının hesaplanması) gibi yöntemler vardır.
Betonun basınç mukavemetini neler etkiler?
1. Çimento türü ve dozajı (1 m³ betondaki çimento miktarı (kg cinsinden))



(Çimento dozajı) yukardaki formülle belirlenir. Formüldeki D maksium aggrega tane çapını göstermektedir. Ancak deniz yapıları için bu değer 350’nin altında olmamalıdır. Bu formül, agrega taneleri arasındaki görünen boşluğun çimento hamuru ile dolabilmesi şartından bulunmuştur.

2. Çimento/Su oranı (Çimento dozajı/ 1 m³ yerleşmiş betondaki su miktarı) Katkısız betonlardaki normal değer 0.5 cıvarındadır ancak bu katkı kullanımı ile 0.30’lara çekilebilir.

Bu oran basınç mukavemetini etkileyen en önemli faktördür.

3. Taze betonun kompasitesi: 1 m³ yerleşmiş betondaki katı ögelerin mutlak hacimlerinin toplamı (bu değer 0.8’den büyük olmalıdır)

İyi yerleşemeyen betonlarda boşluklar olur ve bu boşluklar mukavemeti düşüren bir faktördür. Suyun ve hava boşluğunun basınç mukavemetine zararlı etkisi kompasite ile ifade edilir.

Taze halde işlenebilme: Bu kavram, betonun aşağıdaki özelliklere sahip olması ile anlatılabilir:

Taze betonun min enerji ile karıştırılması

Boşluksuz yerleştirilmesi

Karışma/taşınma/yerleşme sırasında ayrışmaması.

Ayrışma (segregasyon): iri katı tanelerin taze betondan ayrışması

Ayrışmayan betonlara kohezyonlu beton denir. Eğer taze betonda su betondan ayrışıp, su betonun üstünde birikirse, buna terleme (bleeding) denir. Bu olay daha önceki haftalarda anlattığımız plastik erken rötre ile ilişkilidir. Bu durumda agregalar dibe çöker. Çimentolar yumaklanır. Plastik erken rötre buharlaşma hızı terleme hızından büyük olursa meydana gelir.

Kohezyonu yüksek, terlemesi sınırlı taze betona kararlı beton denir. Amaç da kararlı beton üretimidir.
İşlenebilmeyi tam olarak ölçmek olası değildir. Bunun yerine kıvam kavramı kullanılır. Her ne kadar kıvam işlenebilirliği tümüyle de tanımlamasa, deneylerle ölçülebilir. Kıvam, vizkoz bir sıvının niteliğini tanımlar.
Betonları kıvamlarına göre üçe ayırmak mümkündür. Kuru, plastik, akıcı. Kıvam için kullanılan iki deney vardır.

1. Slump deneyi (çökme ölçülür) akıcı ve plastik betonlarda kullanılır. Laboratuvar çalışmasında bu deney yapıldı. Abrams konisi kullanılarak, betonun çökmesi ölçülür.

2. VeBe deneyi kuru betonlarda kullanılır. Bu yöntemde beton vibrasyonla kalıba yerleştirilir ve burada da yerleşme süresi ölçülür. Süperakışkanlaştırıcı katkıların kullanımı ile vibrasyonla yerleştirme büyük ölçüde önemini yitirmiştir. Ancak elbette bu yöntemin de kendine özgü avantajları vardır.

	Çökme (cm)	VeBe (sn)	Yerleştirme Yönt.	Kullanım Alanı
Kuru	2-6	12-6	Vib.	Betonarme temel, döşeme, yol, baraj
Plastik	7-12	5-2	Vib., şişleme	Betonarme kiriş/kolon
Akıcı	>13	2-0	Kendiliğinden	Pompa, sualtı betonu

3. Dürabilite/Dayanıklılık: Betonun yıllarca dış etkilerden etkilenmeyerek mukavemetini ve özelliklerini korumasıdır. Bu dış etkiler nelerdir? (Fiziksel) Dalga, akıntı, sürüntü maddelerinin çarpması, donma-çözülme, ıslanma-kuruma, (Kimyasal) asit, tuz, kristalizasyon, alkali agrega reaksiyonu)

Bu etkilere baktığımızda dürabilitenin özellikle endüstri bölgelerinde deniz suyu civarında önem kazandığını görebiliriz. Dürabiliteyi artırmak için neler yapılabilir?
Çimento, agrega seçimine özen göstermek, çimento dozajına dikkat etmek (350 kg/m³), betonun dolu ve geçirimsiz olması

Diğer özellikler (kullanım amacına göre istenebilecek ek özellikler)
Geçirimsizlik: Dürabilite için önemlidir. Düşük veya yüksek su basınç gradyenleri altında veya kılcal geçirimsizlik olarak incelenir. Su yapılarında ana bir özelliktir.
Donma ve Çözülmeye dayanıklılık: Bu olayın sık yaşandığı bölgelerde önem kazanır. Agrega özellikleri önemlidir. Kılcal boşluklardaki bulunan su, donunca genleşir ve çeperlerine hidrolik bir basınç uygular. Aynı zamanda su donduğunda boşluk suyundaki tuz ve kireç konsantrasyonu değişir. Bu da osmotik basıncın artmasına neden olur. Betondaki donamayan su (çimento tarafından çimento tanecikleri üzerinde elektrostatik olarak tutulan su) ile buz arasında buhar basınç farkı olur. Bunun sonucu lokal büzülmeler olur.

Bunu önlemek aza indirgemek için ne yapılabilir? Agrega boyuları küçük tutulur (<12.5 mm) , fazla su emen, kılcal boşluklu agrega kullanımından kaçınılır. Hava sürükleyici kimyasal katkılar kullanılır. Böylece suyun ilerleme hızı ve dolayısıyla hidrolik basınç düşer.

Aşınma dayanımı: Dış ortamlarda aşındırıcı etkenler sonucu oluşan kesit ve malzeme kaybı. Görüldüğü yerler: havaalanları, yollar (abrazyon), liman yapıları (dalgalar akıntı sonucu) (erozyon), barajlar (sıkışmış hava kabarcıklarının yapıda patlamasıyla oluşan basınç – kavitasyon).

Önlemek için kullanılan agregalar sert olmalı, sertlikleri farklı agregalar kullanılmamalı, agregaların aşınma etkinliğini azaltmak için tane çapı 25 mm az olmalı.

Doğrusal termik genleşme: Farklı genleşme katsayılarına sahip agrega tanelerinin ve çimento hamurunun varlığı sonucu sıcaklık yükseldiğinde betonun yapısında farklı gerilmelere özellikle kayma ve çekme gerilmelerine yol açar. Bunun sonucu beton çatlar.

Örneğin yüksek sıcaklıkta (yangın), beton tahrip olur 300 ⁰C. Sadece genleşmeden ötürü değil aynı zamanda kimyasal ve polimorfik değişmeler oluşur. Yüksek sıcaklıkta geçirilen süre de bir faktördür. Ancak, alüminli çimentolar ve özel agregalar kullanılarak 1500 ⁰C dereceye dayanan beton üretilebilir.

Sünme ve rötre: Betonun zamana bağlı şekil değiştirmesi olarak tanımlanabilir. Nedeni çimentonun jel yapısıdır. Sünme ve rötrenin oluşma nedenleri farklıdır. Sünme yükleme sonucu oluşur. Tanım olarak sünme: sabit yük altında tutulan bir yapı malzemesi elemanının zamanla artan şekil değiştirmesidir. Rötrede dış yükler etkili değildir. Ancak pratikte ayrı ayrı hesaplanmaları mümkün değildir. Bu yüzden sünmeli rötre hesaplanır.
Kimyasal Dayanıklılık: Endüstri bölgelerinde, kimyasal ya da nükleer atıkların saklanması için kullanılan depolarda, deniz yapılarında önem kazanır. Kullanım amacına göre betonun ortamdaki zararlı maddelerle reaksiyona girmemesi ve özelliklerini devam ettirmesi istenir.
DENİZ YAPILARI İÇİN BETON TEKNOLOJİSİ

2009-2010 GÜZ
HAFTA 4
BETON KARIŞIM HESAPLARI
1 m³ yerleşmiş betonda içindeki malzeme miktarlarının kg cinsinden hesaplanması. Bu hesaplamalarda

Teorik, yarı-teorik bir yol izlenir.

Hesaplamalara başlamadan önce bazı önbilgiler gereklidir:

1. Malzemeye ait bilgiler

agrega özgül ve birim ağırlıkları, (yaklaşık 2.72 kg/dm³)

agrega granülometresi,

çimento özgül ağırlığı, (yaklaşık 3.10 kg/dm³)

çimento norm muk (ör. PÇ 325  f_c=325 MPa)

2. Üretilecek betona ait bilgiler

Proje beton basınç muk (f_cp) : Daima projede istenen beton basınç mukavemetinden daha yüksek bir değer elde edilmek istenir. Güvenli olması için. Aşağıdaki bağıntı ile ifade edilir:

Bu bağıntıyla, üretilen betonun % 90’ının proje basınç mukavemetini sağlayacağı öngörülür. Pratikte, üretilecek beton sınıfına göre bir artırım yapılır:

Beton Sınıfı	Δ
BS 12-16	4
BS 20-30	6
BS 30’dan büyük	8

taze betonun işlenebilme özellikleri (şantiye şartları, kullanılabilecek katkı, agrega büyüklüğü vs

betonun kullanım alanı (iskan, deniz yapısı, sanayi yapısı, baraj vs). Buna bağlı olarak dürabilite

amaç basınç muk. (mukavemet istatistiksel bir büyüklük)

Genel Yöntem:
Teorik Miktarlar hesaplanır (Örnek beton karışımı)

Bu değerlere uygun beton numuneler üretilir

Deneylerle kontrol edilir

Gerekli düzenlemeler yapılır

Örnek beton karışımın hesaplanması

1. 
   Referans eğrisine uyacak agrega karışımı hesaplanır: Referans eğrilerine uyacak granülometri hesaplanır. İncelik modülü ve karışım yüzdeleri bulunur (Ödev 1’deki gibi, örneğin k_k=3, kum % 25, ince agrega %35, iri agrega %40)
   

2. 
   1 m³ beton için gerekli su miktarı tahmini olarak hesaplanır.
   

Buradaki m katsayısı aşağıdaki tablodan, kullanılan agrega özelliklerine bağlı olarak seçilebilir

Beton Kıvamı	Dere kumu ve çakıl	Dere kumu ve mıcır	Kırma kum, deniz kumu ve mıcır
Kuru	28-30	33	37
Plastik	31-33	37	40
Akıcı	36-40	43	47

(Örneğin k_k=3 ve m= 40 için S=280 dm³)

3. 
   C/S oranı hesaplanması bunun için ampirik basınç muk. formüllerinden yararlanılır. Sıklıkla kullanılan üç tane formül vardır. Bolomey, Feret ve Graf formülleri. Bunlardan birincisini belirtelim.
   

Burada h: hava boşluğu (10-35 dm³, yani %1-3.5, sanki su ile dolumuş gibi denkleme katılır), C ve S ağırlık cinsinden su ve çimento, 30>K_B<10 N/mm² arasında değerler alır.

(Örneğin; ‘ten C çimento miktarı hesaplanır.

4. 
   Çimento dozajı (C) hesaplanır
   

Ancak bu değer betonarme yapılarda 300’den ve deniz yapılarında 350’den az olamaz. Yüksek olan değer seçilir.

5. 
   Agrega miktarı birim hacim denkleminden hesaplanır. Hava boşluğu tahminen önerilir.
   

1 m³ yerleşmiş betondaki agrega miktarlarının bulunması:

Birim hacim denklemi:

Adından da anlaşılacağı üzere buradaki büyüklükler hacim cinsindendir.Çimentonun hacmi özgül ağırlığına bölünerek bulunur. Suyun ağırlığı, hacmiyle aynı değerdedir. Hava boşluğu da hacim olarak katılır.

(örneğin )

Buradan toplam agrega hacmi bulunur. Agregaların özgül ağırlıklarını ve karışım oranlarını bildiğimize göre, her birinin ağırlık cinsinden miktarları da bulunmuş olur.

Örnek betonun üretimi

Teorik karışım değerleriyle üretilen betonun amaçları ne oranda gerçekleştirdiğini saptamak için örnek üretim gereklidir.

1 m³ beton için 50 dm³ beton üretilir; hava boşluğunun (h_g) gerçek değeri bulunur. Üretim yapılırken suyun hepsi birden konmaz. Böylece gerçek su miktarı bulunur. Taze betonun birim ağırlığı deneysel yolla bulunur, böylece gerçek karışım değerleri hesaplanır. Bu değerlere göre gerekli düzeltmeler yapılır. Nasıl yapılır?
Örnek betonun mukavemeti ve son düzeltmeler

Numuneler üzerinde mukavemet deneyleri yapılır. f_c,gerçek bulunur. Eğer bu mukavemet değeri amaç mukavemet değerinden küçükse, iyileştirme yapılır: Çimento dozajı artırılabilir. Agrega miktarları düzenlenebilir. Mukavemet formülündeki gerçek katsayı, gerçek su ve gerçek hava boşluğu miktarları kullanılarak çimento dozajı tekrar hesaplanır.

Beton Üretimi Kalite Kontrolü: çok önemlidir. Çünkü görüldüğü üzere bu olaya etki eden çok fazla parametre bulunmaktadır.
Bunun için çeşitli deneyler yapılır:
Mukavemet deneyleri. (Dökülen betonla aynı gün alınmış numunelerde)
7, 28. gün basınç deneyleri

ısıl işlem yapılarak süre azatılabilir

Yapı bittikten sonra yapılabilecek deneyler:
karot alma (tahribatlı)

tahribatsız deneyler (ultrasonik yöntem, Schmidt/Franck çekici)

Üretimin biriminin yeterli sayılması için:

1. 
   f_cm>f_cp+3 N/mm²
   
2. 
   f_cmin> f_cp -3 N/mm²
   

Yapı bittikten sonra da kabul/reddi için:

f_ckf_cp  f_ck=f_cm-1.28σf_cp
Hazır beton teknolojisi:

Santral

Tranmikserler (7-13 m³)

Uzaklık

Pompalama

Hazır beton nasıl ısmarlanmalı?

Beton sınıfı, işlenebilme (slump) max. dane boyutu, kullanılması istenen katkı, mineral katkı ilave durumu

HAFTA 6
Betonarme ve Öngerilmeli Beton
Nerelerde Kullanılır?

Betonarme nedir? Beton ve çelik çubuklarla üretilen bir kompozit malzemedir. İlk kullanışı tekne yapımında gerçekleşmiştir. Fransızca béton armé (silahlandırılmış beton) kelimesinden gelmiştir. İngilizcede reinforced concrete (güçlendirilmiş beton) olarak kullanılır.

Betonarme malzeme günümüzde birçok değişik yapıda kullanılır. Özellikle deniz yapılarında: iskele, rıhtım, dalgakıran, duba, sabit açık deniz platformları, balık üretim çiftlikleri bunlardan bazılarıdır.
Hem beton hem çelik taşıyıcıdır. Betonarmede beton basınç gerilmelerini, çelik çekme gerilmelerini taşır. Aslında betonarme betonun çekme dayanımının ihmal edilecek kadar düşük olmasıdır. Bir yapının betonarme sayılabilmesi için;

1- beton ve çelik arasında yapışma (aderans) bulunmalıdır.

2- her iki malzemenin de termik genleşme katsayıları aynı olmalıdır.
Betonun basınç mukavemeti yüksek, buna karşın çekme mukavemeti düşüktür. Buna karşılık, çeliğin çekme mukavemeti yüksektir ancak kolay paslanan bir malzemedir.
Betonarmenin üstünlükleri:

*. Tek bileşenli, sürekli (monolitik) çalışır.

*. Yapı üretiminde, üretimi durdurmak, kesintiler yapmak (imalat derzleri) mümkündür.

*. Bu parçalar birbirine iyi şekilde birleştirilebilir.

*. Kalifiye işçiye daha az (çelik konstrüksiyona oranlar) ihtiyaç vardır.

*. Üretim için gerekli olan malzemeler yerel olarak elde edilebilir.

*. Beton çeliği paslanmaya karşı korur.

*. Şoklara, darbelere dayanıklıdır.

*. Taşıyıcı elemanların adaptasyon becerisi vardır. (Çökme olduğunda yapı hemen göçmez)

*. Bakımı kolaydır.

Betonarmenin dezavantajları:

*.Öz ağırlıkları fazladır. Hammaddesinin heterojen yapısımukavemette büyük dağılımlara yol açar. Bu nedenle kalite kontrol çok önemlidir.

*. Yıkımı güçtür.

*. Onarımlarda güçlendirme işlemi zordur.

*. Çelik donatılar betona gömüldüğünden hataları bulmak zordur.

*. Betonun mukavemeti ancak 28 gün sonra ortaya çıkar.

Betonarmede kullanılan çeliklerin özellikleri: Kullanılan çelikler düşük karbonlu, yumuşak çeliklerdir. Daire kesitli olup, çapları 6-50 mm arasında olmaktadır. 36 m’den daha büyükk çaplı olanlar ise nadiren kulanılır. Beton ile arasındaki aderansı sağlamak için nervür adı verilen çıkıntılar bulunur. Bu alanda kullanılan çeliklerin sınıflandırılması karakteristik akma sınırına göre tanımlanır. BÇ I, BÇ II, BÇ III ve BÇ IV. Bunlara ait tablo ders kitabının 78. sayfasında bulunmaktadır.
Betonarme Yapı Elemanları: Bu elemanları 4 gruba ayırabiliriz: Döşeme, kiriş, kolon, temel. Bunların dışında istinat duvarları, perde duvarlar vs. de vardır.
Döşeme: Düzlemsel, yatay durumdaki plaklardır. Düzlemlerine dik gelen yükleri taşırlar. Bunlar genellikle yayılı yüklerdir. Kalınlıkları diğer boyutlarına göre çok küçüktür. Kenarlarından kirişlerin üsütne otururlar.
Kiriş: Eğilme mukavemetine çalışan çubuk elemanlardır. Çoğunlukla dikdörtgen kesitli olurlar. Döşeme ile beraber çalışırlar. Basınç bölgeleri daha geniş bir alana sahiptir. Bunlara tablalı kiriş denir.
Kirişlerin eğilmeye çalışmasında ve hesaplanmasında 2 kabul vardır.

1. Çekme gerilmelerini sadece donatı çelik taşır.

2. Kiriş çatlasa bile, yüklemeden önce düzlem olan kesitler, yüklemeden sonra da düzlem kalırlar.
Kesit hesapları bu iki kabule göre yapılır.
Kirişler için önemli bazı notlar:

*. Betonlamada önce donatılar kalıp içine tam yerleştirilmeli, plastik takozlar koyarak pas paylarının yeterli olduğu kesinleştirilmelidir. Kontrol edilmeden beton dökülmemelidir.

*.Kiriş tabanı min. 20 cm, kiriş yüksekliği min 30 cm olmalıdır.

*. Kirişlerin adaptasyon yeteneği vardır: Kiriş çatlasa bile hemen göçmez. Altından çıkmak mümkün olabilir.

Kolon: Düşük çubuk yapı elemanlarıdır. Kirişlerin mesnet reaksiyonlarını alt kolonlara ve temele iletirler. Yükleme durumuna göre basınca veya basınca ve eğilme momenti taşırlar. İçlerinde düşey donatılar ve bunları saran enine donatılar bulunur. Geometrik açıdan kısa veya narin olabilirler.Önce betonun basınç mukavemeti geçileceğinden göçme gevrektir. Anidir. Kolon kırıldığında, taşıdığı sistem çöker. Bu nedenle hayati önem taşırlar.

Yatay kuvvetlere maruz kalan yapılarda (deprem, deniz dalgaları vs) en büyük zorlama kolonlardadır.

Kolonlarla ilgili bazı notlar:

*. İskele ayağı gibi erozyona ve çarpmaya maruz kolonlar daire kesitli olmalıdır.

Temel: Kolonlarda, perdelerden gelen yükleri zemine aktarırlar.3 türü vardır: Tekil temeller (her kolon için ayrı temel), sürekli temeller ( aynı sıradaki temellerin birleştirilmesi), genel radye temeller( tüm temeller birleştirilip, bir plak oluşturulur).
Temellerle ilgili bazı notlar:

*. Zeminin tepkisini homojenleştirmek için alta kum serilir ve sıkıştırılır.

*. Temel derinleştikçe zeminin güvenlik gerilmesi artar. Türkiye için bu derinlik 60-150 cm.dir.

*. Beton yüksekten dökülmez.

HAFTA 7
Beton Deniz Yapılarında Korozyon ve Korunma Yöntemleri
Korozyon: beton ve/veya çelik donatının fiziko-kimyasal çevresel dış etkenler sonucunda niteliklerini kaybetmesi. Salt çeliğin korozyonu daha çok incelenmiş bir konudur. Ancak betonun korozyonu daha farklı bir süreçtir. Betonarmenin korozyonunda ise her iki malzeme de birbirinden etkilenir. Beton çatladığında, donatı daha çabuk paslanır. Donatı paslanmaya başladığında ise pas oluşumundan dolayı oluşan genleşmeden dolayı betonu patlatabilir.
Karmaşık bir problem olan korozyonun tek bir çözümü yoktur. Çözüm aranırken dikkat edilmesi gereken kriterler vardır: malzeme seçimi, üretim teknolojisi, ortamın kimyası (deniz suyu)
Konuyu incelerken önce betonun korozyonunu inceleyeceğiz. Zararlı su/havanın oluşturduğu kimyasal korozyonun şiddetini artıran bazı faktörler vardır: ıslanma-kuruma, donma-çözülme, erozyon, kavitasyon vb.
Kimyasal nedenler ötürü oluşan korozyonu incelerken zararlı suların etkilerinden ve alkali-silis reaksiyonundan bahsedeceğiz.
A. Zararlı suların etkileri:

1.,2.,3. grup korozyonlar:

1.grup korozyon: betonun yıkanarak boşluklu hale gelmesi, haliçler, tatlı su oranı yüksek bölgelerde görülür

2. grup korozyon: kimyasal tepkimeler vardır. Çimento sudaki kimyasal maddelerle reaksiyona girer.

3. grup korozyon: bu tepkimeler sonucu bir takım eriyikliği düşük tuzlar oluşur. Bu tuzlar betonun boşluklarında kristalleşir ve yapıyı içten patlatırlar (sülfat problemi)
Fiziksel etkiler gözönünde bulundurulduğunda ise korozyonu aşağıdaki gibi sınıflandırabiliriz.

1. Sürekli su seviyesinde (Mg, sülfat, etkileri)

2. Değişken su seviyesinde (ıslanma-kuruma, donma-çözülme)

3. Su seviyesinin üstünde kalan bölgelerde, bazen ıslanan (deniz atmosferi)

4. Suyun etkilerinde uzak, beton kütlesinin içinde kalan bölgeler olan korozyon
Bu iki tip sınıflandırmayı gözönünde bulundurarak, çeşitli suların beton üzerindeki korozif etkilerini inceleyelim:
1. Karbonik asitli sular: Tüm sular karbonik asit içerir. : Tüm sular karbonik asit içerir. Sudaki karbonik asit içeriği, kireçtaşını çözebilen sudaki CO₂ miktarı ile tanımlanır. Karbonik asit 2. grup korozyona yol açar. Deniz suyundaki pH 8’in altına düşerse, bu tip korozyon olabilir. Haliççlerde bu mümkün olmaktadır. Özetle, karbonik asit, betondaki karbonatlarla birleşerek (CaCO₃, MgCO₃) suda eriyen bikarbonat oluştururlar. Bu tersinir bir reaksiyondur. Sertliğin artıp, pH’ın düşmesiyle tersine dönüşebilir.
2. Magnezyum suları ile yüklü sular: Magnezyum katyonları varsa, 2. grup korozyon oluşmasında büyük rol oynar. Magnezyum katyonları, kalsiyum katyonlarının yerini alır (ion exchange). Magnezyum tuzlarının korozif etkisi daha şiddetli olur. Deniz suyunun magnezyum iyon konsantrasyonu diğer sulardan daha fazladır. (magnezyum sülfat, magnezyum klorür, magnezyum karbonat, magnezyum bikarbonat). Tuzdaki anyonların hangisi olduğu da önemlidir. Örneğin, anyon sülfat ise agresiflik artar.

Özetle, hidrate olmuş çimentodaki kalsiyum silikatlar, kalsiyum alüminatlar ve kalsiyum hidroksitler, magnezyum sülfat ve su ile reaksiyona girerler ve alçıtaşı, brüsit ve silis jeli alüminyum hidroksit oluştururlar. Alçıtaşı oluşumu hacim genişlemesine yol açar. Daha sonraki aşamada etrenjit tuzuna (hacmi daha da büyüktür) dönüşebilir.

Brüsit indirekt olarak korozyona karşı bir rol oynar. Suda erimez. Beton yüzeyini örterek bir anlamda zararlı suların betonun içine girmesini engeller. Çimento seçiminde iyon değişimi olayı göz önünde bulundurulmalıdır.
3. Sülfatlı sular korozyon açısından büyük önem taşır. Etkisi iki yönlüdür:

*. Sülfat iyonları hidrate kireç ile birleşerek alçıtaşı oluşturur.

*. Oluşan alçıtaşı sudaki kalsiyum sülfat ve trikalsiyum alüminatla birleşerek etrenjit oluşturur.

Sülfat iyonu konsantrasyonunun hangi değerden sonra önem kazandığına dair olan standartlar, ülkelere göre değişik standartlarla belirlenmiştir.

4. Deniz suları (Yukarıdaki üç şıkkı da içeren karmaşık bir sistem) Deniz suyunun korozif etkisi bu üç durumu da içine alır ve oldukça karmaşıktır. Bunlara ek olarak, sodyum klorürün kristalleşmesi sırasında oluşturduğu basınç problemi de vardır. İskele/rıhtım gibi yapılarda ( bir yüz ıslak, diğeri kuru), yapı hidrolik basınç gradyeni altındadır. Bu tip yapılardaki kristalleşme sırasında 550-650 atm basınç ortaya çıkabilmektedir. Beton boşluklarında oluşan bu basınç elbette hasara yol açar.
Öte yandan, deniz suyunun bazı özellikleri de agresifliği azatır. Tamamen su içinde olan bölgelerde, brüsit oluşumu, korozyonun ilerlemesini azaltır. Deniz suyundaki klor iyonları etrenjit ve jipsin çözünürlüğünü artırarak, kristalleşmeyi, dolayısıyla genleşmeyi önler.
Su seviyesi değişken olan bölgelerde hasar daha fazladır. Zararlı suların etkilerinden başka, fiziksel kuvvetler (dalga hareketler, erozyon, donma-çözülme), biyolojik korozyon da olayı etkiler.
B. Alkali-agrega reaksiyonu:
Alkali-agrega reaksiyonu veya diğer deyimiyle alkali-silis reaksiyonu (ASR) hasarı beton teknolojisinin önemli bir konusudur ve salt deniz betonlarıyla sınırlı değildir. Doğadaki kayaların bazılarının mineralojik yapısında aktif silis (SiO₂) bulunur. Kireçle ve diğer alkalilerle kimyasal reaksiyona giren silislere bu ad verilir. Portland çimentolarının minör bileşenleri sayılan sodyum, potasyum oksitler ve kalsiyum hidroksit agregaların aktif silisleri ile birleşerek sodyum, potasyum kalsiyum silikat jelleri oluştururlar. Bu jeller su adsorbe ederek genleşir, agregaları ve agrega-çimento geçiş bölgesini çatlatırlar. Bu çatlaklar tüm beton kütlesine yayılır ve betonun taşıma gücünü kaybetmesine sebep olurlar. ASR problemi beton teknolojisinde çok araştırılan fiziko-kimyasal nedenli önemli bir hasar sorunudur ve hala kesin açıklaması ve koruma çözümleri gerçekleştirilememiştir
ASR olayında 3 aşama vardır. Bunların ilki silisin ana maddeleri olan SiO₄ tetrahedralinin OH^- hidrosillerinin var olduğu ortamda çözünmesidir. Bu çözünmeye hız kazandıran faktörler ortamda bulunan ve hidroksilleri (OH^-) sağlayan alkali hidroksillerin (NaOH, KOH,vb.) katyon türleri (Na⁺,K⁺) yüksek sıcaklık (45⁰C~55⁰C) ve ortamın yüksek pH değeri (>10)’dir.

İkinci aşama jelin oluşumudur. Ca⁺⁺ iyonlarının varlığı bu oluşuma imkan sağlar, çimento fazı doğal olarak Ca⁺⁺ iyonunu sağlar. Jelin formülü için yapılan çalışmalarda K₂O.3CaO.9SiO₂.6H₂O gibi bir sonuca varanlar olmuştur. Böyle bir jel doğada yoktur. İlginç olan bu jel formülünde Na yerine K’nın varlığıdır. Yapılan araştırmalarda CaO/Na₂O oranının, jelin oluşmasında, bileşiminde genleşmesinde önemli olduğu görülmüştür. Bu oran azaldıkça jelin daha fazla genleşebildiği gözlenmiştir. Üçüncü aşama jelin su adsorbe ederek genleşmesidir. ASR’nin asıl etkinliği ve hasar oluşturması bu aşama sonunda ortaya çıkar.

Standard şartnamelerinde donatılı betonarme elemanlarda ve çelik lifli fibrobetonlarda çatlakların genişliği izin verilen sayıları ve genleşme gerilmelerinin değerleri düşürülür. Böylece ASR’nin taşıma gücü kaybına yol açmayacağı varsayılır.p Ancak bu durumda da çatlaklardan kütleye süzülecek deniz suyunun donatı paslanmasına yol açacağı unutulmamalıdır. Sıcak ve ıslak tropikal iklimlerde sıcaklık, rutubet ve deniz suyu tuzluluğu ASR hasarını önemli bir düzeye çıkarır. Salinitesi yüksek Akdeniz suyuna maruz beton kıyı yapılarında ASR olgusu dikkate alınmalıdır.

ASR problemine karşı alınan ilk önlem alkali oranı düşük çimento kullanmaktadır. Çimentoların alkali içeriği Na₂O ve K₂O yüzdeleri saptanarak hesaplanan “Na₂O+0.66 K₂O” ifadesi ile değerlendirilir. Düşük alkalili bir çimentoda bu değerin çimento bileşeninin %0.6’sından az olması gerektiği kabul edilir. Na ve K’nın çok farklı etkinlikleri vardır, bu nedenle hala uygulanan bu kural , ASR olayına yol açan çözünmüş Na⁺ ve K⁺ iyonlarını belirtmediğinden yetersizdir
Betonların biyolojik korozyonu:
Gözle görülen organizmalar: Betona zarar verebilecek bazı organizmalar; deniz yumuşakçaları ( kireçtaşını delerek 50 mm. Kadar betonun içine girebilirler), midyeler ve çürüyen yosunlar (ortamı asitleştirirler)
Mikroorganizmalar: Mikroorganizmaların yolaçtığı korozyon diğerine oranla daha belirgindir. Bunların yol açtığı korozyon üç aşamalı olarak meydana gelir:

Amonyak üretenler

Amonyağı nitrüre çevirenler

Nitrürü nitrata çevirenler

Genel olarak baktığımızda malzeme seçiminin ne kadar önemli olduğu ilk bakışta ortaya çıkmaktadır. ASR için alkalli içeriği az bir çimento seçimi, agrega seçiminde içeriğinde ASR’ye yol açmaması için aktif silis içermeyenlerin seçimi. Yine geçirimsiz bir beton üretmek de çok önemlidir. Çatlakları olmayan bir beton içine su sızmayacak ve korozyon başlamayacaktır. Korozyon ortaya çıktıktan sonra onu durdurmak neredeyse imkansız bir iştir.