TR2021014589A2 - İnşaat çeliği için korozyon önleyici inorganik kaplama ve ilgili üretim ve uygulama yöntemi - Google Patents

Abstract

Buluş özellikle, inşaat çeliklerinin, korozyon direncini arttırmak ve gömülü olduğu beton ile olan bağlanmasını güçlendirmek üzere, ana fazı frit olan yüksek örtücülüğe ve çeliğe yüksek oranda yapışma özelliğine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kat içeren inorganik kaplama, bahsedilen kaplamanın üretim ve uygulama yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME Insaat çeligi için korozyon önleyici inorganik kaplama ve ilgili üretim ve uygulama yöntemi Teknik Alan Bulus, modern betonarme yapilarda, beton içerisine gömülü halde kullanilan ve kullanim alanlarina bagli olarak farkli korozif etkenlere maruz kalan insaat çeliklerine uygulanan inorganik kaplama, bahsedilen kaplamanin üretim ve uygulama yöntemi ile ilgilidir. Bulus özellikle, insaat çeliklerinin, korozyon direncini arttirmak ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmek üzere, ana fazi frit olan yüksek örtücülüge ve çelige yüksek oranda yapisma özelligine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kat içeren inorganik kaplama, bahsedilen kaplamanin üretim ve uygulama yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Donati çeligi, betonarme çeligi veya beton çeligi seklinde de adlandirilan insaat çelikleri, günümüz modern betonarme yapilarinin olmazsa olmaz malzemesidir. Çubuk formda olan bu çelik türleri, yüzeyindeki desenlere bagli olarak nervürlü veya profilli çelik olarak siniflandirilmaktadir. Yüzeyi çikintili olan çelikler nervürlü, girintili olanlar profilli çelik olarak adlandirilmakta olup, nervürlü çeliklerin yüzeyindeki desenler çeligin betona daha iyi kenetlenmesini saglarken, profilli çelikler ise daha çok döseme, tünel kaplamasi, beton yol gibi büyük yüzeyli betonarme yapilarda kullanilmaktadir. Genel olarak insaat çelikleri beton içine gömülü olup, hava ile direkt temas halinde bulunmamaktadir. Fakat yer hareketleri, kazalar, mekanik veya kimyasal asindiricilar betonda çatlak, kiriga neden olmaktadir ve bu hasarlar insaat çeliklerini korozyona açik hale getirmektedir. Insaat çelikleri kullanim alanlarina bagli olarak farkli korozif etkenlere maruz kalmaktadir. Köprü ve viyadüklerde kullanilan çelikler beton içerisinde olusan kiriklar ve kopmalardan kaynakli olusan bosluklardan sizan tuzlu su, yagmur suyu, nem gibi korozif ürünlerle temas etmektedir. Jeotermal enerji santrallerindeki insaat çelikleri, kükürt orani yüksek sicak suya veya buharina maruz kalmakta iken, atik su geri kazanim tesislerindeki insaat çelikleri ise çesitli agrasif asit ve bazik çözeltilere maruz kalmaktadir. Her nerede kullanilirsa kullanilsin, çelikle temas eden korozif ürünler, çeligin mekanik özelliklerinin zayiflamasina neden olmaktadir. Ayrica çelik üzerinde oksit tabakasi olusturarak betonla çeligin ayrilmasina neden olmaktadir. Bunun sonucunda beton yapidan koparak ayrilmaktadir. Insaat çelikleri, kimyasal yapilari geregi esasen korozyon dayanimlari düsük malzemelerdir. Çeliklere korozyon direnci diger adiyla paslanmazlik özelligi saglayan Ni, Cr gibi elementler çelik üretim maliyetini artirmakta ve ayrica çeligin sekil alinabilirligini de düsürmektedir. Teknigin bilinen durumunda, çogunlukla metallerin yüzey özelliklerini korumak ve/ veya iyilestirmek için kullanilan vitröz emaye (bilinen diger adiyla porselen emaye), inorganik kaplama çesididir. Kaplandiklari altlik metalinin asit dayanimini, korozyon dayanimini, yüksek sicaklik dayanimini iyilestirmek ve ayrica renk, parlaklik gibi estetik özellikleri gelistirmek üzere kullanilmaktadir. Cam-seramik yapida olan vitröz emaye, amorf haldeki ön baslatici camin, metal üzerine uygulandiktan sonra isil islem uygulanmasi ile elde edilmektedir. Vitröz emaye, frit ve degirmen katkilarindan olusmaktadir. Frit, kaplamanin son ürün özelliklerini belirleyen camsi yapidaki malzeme olup, hammaddelerin bir araya getirilip 1200-1400 °C 'de ergitilmesi ve daha sonrasinda su içerisinde veya soguk metaller arasinda hizli soklama seklinde ani sogutulmasiyla elde edilen, görünüs itibariyle granül ve/veya pul seklinde olan camsi bilesimdir. Fritin oksidik yapisi, son ürün özelliklerine göre belirlenmekte, belirlenen fritin ergitmede kullanilacak hammaddeleri hesaplanmaktadir. SIOz, 8203, AI203, olusmakta olup, hammadde seçimi sirasinda maliyet, performans, saflik gibi birçok parametre gözden geçirilmekte ve en uygun hammaddeler seçilmektedir. Vitröz emayeler frit ve degirmen katkilarindan olusur. Son ürün özelliklerine etki eden degirmen katkilari kil, quartz, pigment gibi ürünlerden olusmaktadir ve ürünün uygulama parametrelerine göre belirlenmektedir. Degirmen katkilari ayrica, yogunluk, pH, zeta potansiyeli gibi emaye süspansiyonu özelliklerini vei'veya kaplamanin renk, desen, parlaklik, yüzey gerilimi, yapismazlik gibi parametrelerini de kontrol etmektedir. Tüm bunlarin yani sira, emaye kaplamalar sahip oldugu inorganik yapi sayesinde asit ve bazik asindiricilara karsi dayanima sahiptir. Ayrica içerigindeki Ni ve C0 oksitleri sayesinde metal ile fiziksel baglanma haricinde kimyasal bir baglanma saglamaktadir. Bilinen teknikte insaat çeliklerine korozyon dayanimi kazandirmak için pek çok yöntem kullanilmaktadir. En yaygin olani siyah oksit kaplamadir. Diger yaygin yöntemler ise epoksi kaplama, galvaniz kaplamadir. Bahsedilen bu yöntemlerin yani sira, polimerik boyalar ile de koruma saglanmaktadir. Fakat tüm bu kaplama çesitleri, çeligin maruz kaldigi korozif ortamlara dayanimini saglamamaktadir. Siyah oksit kaplama ve galvaniz kaplama düsük korozyon direnci gösterirken, epoksi kaplama ve polimerik boya düsük korozyon direncinin yani sira çelikten kolay siyrilmaktadir. Paslanmaz çelik katkilari ise hem üretim maliyetini artirmaktadir hem de sekillenebilirlikte düsüse neden olmaktadir. Bahsedilen kaplamalarin bir diger dezavantaji ise, çelik ve beton arasindaki mekanik tutunmayi azaltmasidir. basvuruda çelik donatilar için düsük sicaklikta sinterlenmis bir korozyon önleyici kaplama ve kaplama yöntemi açiklanmaktadir. Bulusa konu kaplama, agirlikça %30-50 nano-silika, agirlikça %2-14 yapisma maddesi içermektedir. Bulusun tercih edilen yapilanmasinda koyulastirici olarak hidroksietilselüloz veya hidroksimetilselüloz veya bunlarin bir kombinasyonu, yapisma ajani olarak manganez dioksit veya ferrosoferrik oksit veya bunlarin bir kombinasyonu ve akici ajan olarak da sodyum metasilikat nonahidrat ve boraks grubundan en az biri kullanilmaktadir. sirsiz çelik çubuklara kiyasla betona olan bagin gücünü arttirmak üzere, takviye çelik çubuklara uygulanan kaplama malzemesi açiklanmaktadir. Ilk olarak düsük erime sicakligina sahip bir cam frite atese dayanikli mineral tipi malzeme eklenerek karistirilmaktadir. Elde edilen sir takviye çelik çubuklara kaplanarak pisirilmektedir. Bulusun tercih edilen yapilanmasinda, çelik çubuklar, ticari toz haline getirilmis cam frit ve mika, cam cürufu, portland çimentosu klinkerleri ve benzerleri gibi bir veya daha fazla atese dayanikli malzeme parçaciklari içeren bir kaplama (sir) ile kaplanmaktadir. Bir baska tercih edilen yapilanmada, frit ve atese dayanikli malzeme, su gibi bir sivi tasiyici içinde süspanse edilmektedir. Basvuruda ortaya koyulan alkaliye dayanikli emaye birlesimi agirlikça %42,02 SIO2, %18,41 Mevcut teknikte genel olarak, mevcut korozyon önleyici kaplama teknolojileri, sert asindirici ortamlar altinda beton yapidaki insaat çeliklerinin korozyona karsi koruma gerekliliklerini karsilayamadigi görülmektedir. Bu nedenle, düsük maliyetin yani sira, korozyona dayanikliligi arttirmak üzere farkli oksidik kompozisyon ve kristal yapi ile olusturulan kaplamalara ve kaplama uygulama yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadir. Sonuç olarak yukarida bahsedilen olumsuzluklardan ve eksikliklerden dolayi, ilgili teknik alanda bir yenilik yapma ihtiyaci ortaya çikmistir. Bulusun Amaci Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren, insaat çeligi için korozyon önleyici inorganik kaplama ve ilgili üretim ve uygulama yöntemi ile ilgilidir. Bulusun amaci, modern betonarme yapilarda, beton içerisine gömülü halde kullanilan insaat çeliklerinin kullanim alanlarina bagli olarak maruz kaldiklari korozif etkenlere dayanimini saglamaktir. Bulusun amaci, insaat çeliklerinin gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmektir. Bulusun amaci, ana fazi frit olan yüksek örtücülüge ve çelige yüksek oranda yapisma özelligine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kattan olusan inorganik kaplama ortaya koymaktir. Bulusun amaci, astar kat ve üst kati da yüksek derecede korozyon direncine sahip bir inorganik kaplama elde etmektir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, modern betonarme yapilarda, beton içerisine gömülü halde kullanilan ve kullanim alanlarina bagli olarak farkli korozif etkenlere maruz kalan insaat çeliklerine uygulanan inorganik kaplama olup, özelligi; insaat çeliklerinin, korozyon direncini arttirmak ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmek üzere, ana fazi frit olan yüksek örtücülüge ve çelige yüksek oranda yapisma özelligine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kat içermektedir. Bulusun amaçlarini gerçeklestirmek üzere inorganik kaplama, agirlikça %85-90 oraninda frit, agirlikça %5-10 oraninda kil ve agirlikça %5-10 oraninda boraks içeren astar kat, agirlikça -30 oraninda beyaz çimento içeren üst kat içermektedir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, a. astar kati elde etmek üzere; oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesinin hazirlanarak harman olusturulmasi, b. olusturulan harmanin 1200-1400 "C sicaklikta ergitilmesi, c. ergiyigin hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilmesi, d. elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil ve boraksin eklenerek ögütülmesi, e. üst kati elde etmek üzere; oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesinin hazirlanarak harman olusturulmasi, f. olusturulan harmanin 1200-1400 °C sicaklikta ergitilmesi, g. ergiyigin hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilmesi, h. elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil ve boraksin eklenerek ögütülmesi islem adimlarini içeren inorganik kaplamanin üretim ve uygulama yöntemi olup, özelligi; insaat çeliklerinin, korozyon direncini arttirmak ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmek üzere, 0 h islem adiminda beyaz çimento eklenmesi, 0 h islem adimindan sonra insaat çeligi yüzeyine astar katin sulu sprey yöntemi ile uygulanmasi ve 850 "Cide 10 dakika süreyle pisirilmesi, i astar kat uygulanan insaat çeligi yüzeyine üst katin sulu sprey yöntemi ile uygulanmasi ve 850 °C`de 10 dakika süreyle pisirilmesi, Bulusun amaçlarini gerçeklestirmek üzere inorganik kaplamanin uygulandigi insaat çeligi 50- 75 mikron astar kat, 50-75 mikron üst kat kaplama kalinligina sahiptir. Bulusun amaçlarini gerçeklestirmek üzere pisirim sonrasinda inorganik kaplama, frit cam yapisinin yani sira fluorine mica (KLiNi ve fluorapatite (Ca5(PO4)3F) kristal fazlari içermektedir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulus konusu insaat çeligi için korozyon önleyici inorganik kaplama ve ilgili üretim ve uygulama yöntemi, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus, modern betonarme yapilarda, beton içerisine gömülü halde kullanilan ve kullanim alanlarina bagli olarak farkli korozif etkenlere maruz kalan insaat çeliklerine uygulanan inorganik kaplama, bahsedilen kaplamanin üretim ve uygulama yöntemi ile ilgilidir. Bulusun özelligi; uygulandigi insaat çeliklerinin, korozyon direncinin arttirilmasini ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasinin güçlendirilmesini saglayan bir inorganik kaplamanin elde edilmesidir. Bulusa konu inorganik kaplama, ana fazi frit olan yüksek örtücülüge ve çelige yüksek oranda yapisma özelligine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kat içermektedir. Her iki katin da korozyon direnci yüksek Buiusa konu inorganik kapiamayi olusturan astar kat formüiasuonu; Içerik Agirlikça Kullanilabilir Miktar (%) Boraks 5-10 Buiusa konu inorganik kapiamavi olusturan Üst kat formüiasuonu; Içerik Agirlikça Kullanilabilir Miktar (%) Beyaz çimento 20-30 Boraks 2,5-5 Her iki katta degirmen katkisi olarak kullanilan kil, sulu uygulamada kullanilacak süspansiyonda yüzdürücü olarak görev almaktayken, boraks sulu uygulamada kullanilacak süspansiyonda elektrolit olarak görev almaktadir. Üst kat formülasyonunda beyaz çimento inorganik kaplamanin beton etkilesimini arttirmak üzere kullanilmaktadir. Her iki katta da kullanilan frit formüiasvonu Içerik Agirlikça Kullanilabilir Miktar (%) Na20 10-1 1 K2O 2-3 Fe203 2-3 Cr203 0,5-1 P205 0.5-1 AI203 2,5-3,5 8203 13-14 Üst katta kut/anilan beyaz Çimentonun kompozisyonu; Içerik Agirlikça Kullanilabilir Miktar (%) AI203 4-5 Na20 1-2 Buiusa konu inorganik kapiamanin üretim ve uygulama yöntemi.' Astar kati elde etmek üzere; . Oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesi hazirlanarak harman olusturulur, o Olusturulan harman 1200-1400 °C sicaklikta ergitilir, o Ergiyik hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilir, 0 Elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil ve boraks eklenerek ögütülür, Üst kati elde etmek üzere; 0 Oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesi hazirlanarak harman olusturulur, o Olusturulan harman 1200-1400 °C sicaklikta ergitilir, o Ergiyik hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilir, 0 Elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil, boraks ve beyaz çimento eklenerek ögütülür. o Astar kat insaat çeligi yüzeyine sulu sprey yöntemi ile uygulanir, 0 Uygulama yapilan çelik, firinda 850°C sicaklikta 10 dakika süreyle pisirilir, o Astar kat uygulanan insaat çeligi yüzeyine üst kat sprey yöntemi ile uygulanir, 0 Uygulama yapilan çelik kutu firinda 850°C sicaklikta 10 dakika süreyle pisirilir, Bulusa konu inorganik kaplamanin uygulanmasi 202f pisirim seklinde olup, her kat için 1c1f pisirim uygulanmaktadir. Astar kat ve üst katin üretim yönteminde bahsedilen ögütme isleminde boyutlari 1,5-5 cm arasinda degisen alümina veya alümina-Zirkon bilyeler kullanilmaktadir. Degirmen büyüklügü, hizi ve yükü ile bilye büyüklügü ve yükü, hazirlanan degirmen ortaminda optimum boyutu yakalayabilmek için gerekli olan degirmen çevrim süresini belirleyebilmek adina önemli parametrelerdir. Uygulamalar sonucunda insaat çeligi üzerinde 50-75 mikron astar kat ve 50-75 mikron üst kat kaplama kalinligi elde edilmistir. Astar kat ve üst kat uygulamasinin ardindan yapilan pisirim sonrasinda inorganik kaplama içeriginde, frit cam yapisinin yani sira kristal fazlarda bulunmaktadir. Bahsedilen kristal fazlar, fluorine mica (KLiNi28i4O10F2), calcium fluoride (CaFz) ve fluorapatite (Ca5(PO4)3F) seklindedir. Bulusa konu inorganik kaplama, TS 708 standartinda belirtilen B42OC kalitede, 12 mm çapa sahip çelige uygulanmistir. TR TR TR TR

Claims (2)

1.ISTEMLER 1. Modern betonarme yapilarda, beton içerisine gömülü halde kullanilan ve kullanim alanlarina bagli olarak farkli korozif etkenlere maruz kalan insaat çeliklerine uygulanan inorganik kaplama olup, özelligi; insaat çeliklerinin, korozyon direncini arttirmak ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmek üzere, ana fazi frit olan yüksek örtücülüge ve çelige yüksek oranda yapisma özelligine sahip astar kat ile ana faz olarak frit ve beyaz çimento içeren betona benzer bir kompozisyona sahip üst kat içermesidir.

2. Istem 1'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen astar katin frit, kil ve boraks içermesidir. 3. istem 2'ye uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen astar katin agirlikça %85- 90 oraninda frit, agirlikça %5-10 oraninda kil ve agirlikça %5-10 oraninda boraks içermesidir. 4. istem 1'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen üst katin frit, kil, boraks ve beyaz çimento içermesidir. 5. Istem 4'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen üst katin agirlikça %65-75 oraninda frit, agirlikça %2,5-5 oraninda kil, agirlikça %2,5-5 oraninda boraks ve agirlikça 6. Istem 4'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen beyaz çimentonun agirlikça içermesidir. 7. istem 4'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen beyaz çimentonun agirlikça 8. Istem 2 veya 4'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen fritin agirlikça %10- oraninda SIOz, agirlikça %2-3 oraninda TIOz, agirlikça %2-3 oraninda Zr02 ve agirlikça %2-3 oraninda F içermesidir. 9. Istem 2 veya 4'e uygun inorganik kaplama olup, özelligi; bahsedilen fritin agirlikça %2-3 oraninda CaO, agirlikça %1-2 oraninda MgO, agirlikça %0,5-1 oraninda BaO, agirlikça P205 ve agirlikça %0,5-1 oraninda M003 içermesidir. a) astar kati elde etmek üzere; oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesinin hazirlanarak harman olusturulmasi, b) olusturulan harmanin 1200-1400 °C sicaklikta ergitilmesi, c) ergiyigin hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilmesi, d) elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil ve boraksin eklenerek ögütülmesi, e) üst kati elde etmek üzere; oksidik yapiyi olusturacak olan frit reçetesinin hazirlanarak harman olusturulmasi, f) olusturulan harmanin 1200-1400 °C sicaklikta ergitilmesi, g) ergiyigin hizli sogutma kulelerinde sogutularak frit haline getirilmesi, h) elde edilen frite degirmen katkisi olarak kil ve boraksin eklenerek ögütülmesi islem adimlarini içeren inorganik kaplamanin üretim ve uygulama yöntemi olup, özelligi; insaat çeliklerinin, korozyon direncini arttirmak ve gömülü oldugu beton ile olan baglanmasini güçlendirmek üzere, 0 h islem adiminda beyaz çimento eklenmesi. - h islem adimindan sonra insaat çeligi yüzeyine astar katin sulu sprey yöntemi ile uygulanmasi ve 850 ”C”de 10 dakika süreyle pisirilmesi, - astar kat uygulanan insaat çeligi yüzeyine üst katin sulu sprey yöntemi ile uygulanmasi ve 850 °C`de 10 dakika süreyle pisirilmesi, islem adimini içermesidir. mikron üst kat kaplama kalinligina sahip olmasidir. 12. Istem 10'a uygun yöntem olup, özelligi; pisirim sonrasinda inorganik kaplamanin frit cam yapisinin yani sira fluorine mica (KLiNizSi4O1oF2), calcium fluoride (CaFz) ve fluorapatite (Ca5(PO4)3F) kristal fazlar içermesidir. 13. istem 10'a uygun yöntem olup, özelligi; kullanilan insaat çeliginin TS 708 standardinda belirtilen B420C kalitede, 12 mm çapa sahip olmasidir. TR TR TR TR