Betonarme Yapılarda Donatı Korozyonu ve Su Yalıtımı

Betonarme Yapılarda Donatı Korozyonu ve Su Yalıtımı: Nedenler, Etkiler ve Mühendislik Çözümleri

1. Giriş

Betonarme yapılar, modern inşaat mühendisliğinde en yaygın kullanılan taşıyıcı sistemlerden biri olmasına rağmen, çevresel koşullara ve uzun süreli kullanıma bağlı olarak çeşitli hasar mekanizmalarına maruz kalmaktadır. Bu hasar mekanizmaları arasında en yaygın olanlardan biri, donatı korozyonu dur. Korozyon, beton içindeki çelik donatıların kimyasal reaksiyonlar nedeniyle zamanla zayıflaması ve taşıyıcılık özelliklerini kaybetmesi sürecidir.

Beton, genellikle içindeki donatıyı alkali ortamı sayesinde korozyona karşı korur. Ancak, su, oksijen, klor iyonları veya sülfat bileşikleri gibi dış etkenlerin beton içerisine nüfuz etmesi, bu koruyucu tabakanın bozulmasına yol açarak donatıların korozyona uğramasına neden olur. Özellikle zeminle doğrudan temas eden temel sistemlerinde ve açık hava koşullarına maruz kalan betonarme elemanlarda, korozyon riski daha yüksektir.

Bu çalışmada, betonarme yapılarda donatı korozyonunun nedenleri, etkileri ve su yalıtımıyla ilgili alınabilecek mühendislik önlemleri detaylı bir şekilde ele alınacaktır. Betonun su geçirimsizliği nasıl sağlanır, temel sistemlerinde su yalıtımı nasıl yapılmalıdır ve korozyona karşı hangi yalıtım teknikleri kullanılmalıdır gibi sorulara yanıt aranacaktır.

2. Betonarme Donatılarında Korozyon: Mekanizma ve Nedenler

Donatı çeliğinde korozyon, kimyasal ve elektro-kimyasal reaksiyonlar sonucunda çeliğin oksitlenmesiyle meydana gelir. Beton içinde genellikle yüksek bir alkali ortam (pH >12) bulunduğundan, donatının yüzeyinde bir pasif koruyucu tabaka oluşur. Ancak, karbonatlaşma, klor iyonlarının penetrasyonu ve sülfat etkisi gibi dış faktörler, bu pasif koruyucu tabakanın bozulmasına neden olabilir.

2.1. Karbonatlaşma Etkisi

Karbonatlaşma, atmosferde bulunan karbondioksit (CO₂) gazının betonun gözenekleri aracılığıyla içeriye sızması ve kalsiyum hidroksit (Ca(OH)₂) ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonat (CaCO₃) oluşturması sürecidir. Bu kimyasal reaksiyon sonucunda betonun pH değeri düşer ve donatının korozyona karşı korunmasını sağlayan alkali ortam bozulur.

Karbonatlaşma özellikle çatlaklı beton elemanlarında, düşük kaliteli betonda ve ince kesitli yapı elemanlarında hızla ilerleyebilir. Karbonatlaşma derinliği arttıkça, donatının yüzeyi oksijen ve su ile daha fazla temas eder ve zamanla paslanmaya başlar.

2.2. Klor İyonlarının Etkisi

Deniz suyu, karla mücadelede kullanılan tuzlar ve endüstriyel atıklar gibi klor içeren bileşikler, betonarme yapılarda donatı korozyonuna neden olan başlıca unsurlardandır. Klor iyonları (Cl⁻), beton içerisine girerek donatının yüzeyine ulaşır ve pasif koruyucu tabakayı parçalar.

Bu tür korozyon noktasal (pitting) korozyon olarak adlandırılır ve donatı kesitinde ciddi kayıplara yol açabilir. Noktasal korozyon, genellikle gözle görülemeyen iç korozyon türleri arasında yer aldığından, yapısal hasar oluşana kadar fark edilmez.

2.3. Sülfat ve Asit Etkileri

Betonun sülfat içeren zemin ve sularda uzun süre maruz kalması durumunda, sülfat saldırısı meydana gelir. Sülfat iyonları, beton içindeki kalsiyum hidroksit (Ca(OH)₂) ile reaksiyona girerek genleşen bileşikler (etrenjit) oluşturur. Bu durum, betonun çatlamasına ve donatıların açığa çıkmasına neden olarak korozyonu hızlandırır.

Ayrıca, endüstriyel bölgelerdeki asit yağmurları ve kimyasal atık sular da betonun alkalinitesini düşürerek donatıları korozyona karşı savunmasız hale getirir.

3. Betonarme Yapılarda Korozyona Karşı Su Yalıtımı

Temel sistemlerinde korozyon riskini azaltmak için zemin suyu seviyesi, suyun basıncı ve yeraltı su rejimi dikkate alınarak uygun yalıtım çözümleri uygulanmalıdır.

Zemin Rutubetine Karşı Yalıtım: Zemin içerisindeki rutubetin beton içerisine sızmasını önlemek için temel yüzeyine bitümlü membranlar, polimer bazlı kaplamalar veya kristalize su yalıtım malzemeleri uygulanmalıdır.
Basınçsız Suya Karşı Yalıtım: Temellerin sızan suya karşı korunması için, çift kat polimer-bitüm kaplamalar veya PVC esaslı su yalıtım örtüleri kullanılmalıdır.
Basınçlı Suya Karşı Yalıtım: Yüksek yeraltı suyu seviyelerinde, temel sistemlerinde radye jeneral temel ve perde betonları su yalıtım malzemeleriyle korunmalı, ayrıca drenaj sistemleri ile suyun tahliyesi sağlanmalıdır.

3.2. Yapısal Elemanlarda Su Yalıtımı

Dış Cephe Koruması: Betonarme yapıların dış cephelerinde, silika bazlı geçirimsiz kaplamalar, epoksi reçineler ve su itici katkılar kullanılarak betonun su emmesi engellenmelidir.
Köprü ve Viyadüklerde Su Yalıtımı: Köprü ve viyadüklerde tuzlu su ve klor iyonlarına maruz kalmamak için yüksek mukavemetli bitümlü membranlar kullanılmalı, suyun betonarme elemanlara temas etmesi engellenmelidir.

3.3. Donatı Korozyonu nu Önleyici Diğer Yöntemler

Katodik Koruma: Korozyonun ilerlemesini durdurmak için anodik veya galvanik koruma yöntemleri uygulanabilir.
Pas Payı Artırma: TS 500 yönetmeliğine göre belirlenen pas payı kalınlıkları, çevresel koşullara göre optimize edilmelidir.
Klor İyonlarına Dayanıklı Beton Kullanımı: Mineral katkılı betonlar ve düşük su-çimento oranına sahip karışımlar kullanılarak betonun geçirimsizliği artırılabilir.

4. Sonuç ve Öneriler

Betonarme yapılarda donatı korozyonu, yapı güvenliğini doğrudan etkileyen kritik bir problemdir. Donatıların korozyona uğraması, taşıma kapasitesinin zamanla azalmasına ve yapı bütünlüğünün bozulmasına neden olabilir.

Bu çalışmada, korozyonun temel nedenleri ve su yalıtımıyla ilgili mühendislik çözümleri ele alınmıştır. Yapıların uzun ömürlü olması için aşağıdaki önlemler önerilmektedir:

Korozyona karşı su yalıtımı önlemleri alınmalı, temel ve cephe sistemlerinde su geçirimsiz kaplamalar uygulanmalıdır.
Beton karışımında yüksek kaliteli malzemeler ve mineral katkılar kullanılmalıdır.
Köprü, viyadük ve yeraltı yapılarında katodik koruma sistemleri gibi ileri düzey mühendislik çözümleri tercih edilmelidir.

Bu önlemler sayesinde, yapıların korozyona karşı direnci artırılarak hem ekonomik kayıplar önlenebilir hem de yapı güvenliği sağlanabilir.

Kaynakça

BTM A.Ş. Teknik Yayınları
TS 3128 – Binalarda Zemin Rutubetine Karşı Yalıtım Kuralları
TS 3647 – Su Yalıtım Malzemeleri Standartları
ACI 222R-96 – Report on Corrosion of Metals in Concrete

Erhan Baytak, Yüksek İnşaat Mühendisi, 2025