Προστασία οπλισμένου σκυροδέματος με χρώματα

Abstract

The aim of the thesis was the protection of reinforced concrete by coatings and specifically the protection of lightweight concrete with pumice, a Greek lightweight aggregate. Six parameters that influence reinforcing steel corrosion and protection from outside factors that affect negatively the integrity of steel or concrete were evaluated. These parameters were type of cement, organic and inorganic coatings, type of reinforcing steel, aggregate gradation, addition of alkali-silica reaction inhibitor and corrosion inhibitors. Reinforced specimens were exposed in three different corrosive environments: accelerated corrosion in salt-spray chamber, medium-term corrosion in partial immersion in 3.5% wt. NaCl solution and long-term corrosion in atmospheric exposure. The influence on steel and mortars of the above mentioned parameters was evaluated by time evolution of corrosion potential and determination of mass loss of steels, measurement of carbonation depth in pumice mortars and measurement of chloride diffusion rate through mortars. Also porosity and mean diameter of mortar pores and corrosion rate by the linear polarization technique and electrochemical impedance spectroscopy were measured and visual inspection in thin sections of mortars and macroscopic examination by fiber optic microscope of steel, of corrosion products and of pumice mortars were performed. The following observations resulted from the experimental measurements: Reinforced lightweight mortar specimens with cement type CEM I 32.5 were less corroded than specimens with CEM II/B-M 32.5. Uncoated specimens were corroded to a greater extent, whereas all coatings appeared to be protective against corrosion of reinforcing steel. The acrylic dispersion coating presented the best protection level. Steel type S220 was less susceptible to corrosion than steel types S400 and S500s. The best corrosion resistance was present in specimens with the fine lightweight aggregate than in lightweight concrete specimens with medium and coarse pumice. The addition of LiF alone reduced corrosion of steel, whereas the addition of LiF and NaNO2 further reduced corrosion. Finally an inorganic silicate coating was used along with three different corrosion inhibitors that were either added to mortar or impregnated to the mortar surface. The addition of inhibitors inside the mass of the mortar always produced less corrosion than the impregnations and the inhibitor N-N’-dimethylaminoethanol gave the best results.

Το αντικείμενο της διδακτορική διατριβής ήταν η προστασία του οπλισμένου σκυροδέματος με χρώματα και πιο συγκεκριμένα η προστασία του ελαφροβαρούς σκυροδέματος με χρήση κίσσηρης. Εκτιμήθηκαν έξι παράμετροι που επιδρούν στη διάβρωση και την προστασία του χάλυβα οπλισμού μέσα στο σκυρόδεμα από τους εξωτερικούς παράγοντες που επιδρούν αρνητικά στην ακεραιότητα των χαλύβων και του κονιάματος. Αυτοί οι παράγοντες ήταν το είδος τσιμέντου, οι οργανικές και ανόργανες επικαλύψεις, το είδος χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος, η κοκκομετρία του αδρανούς, η προσθήκη αναστολέα αλκαλοπυριτικής αντίδρασης και οι αναστολείς διάβρωσης είτε ως πρόσθετο είτε ως εμποτισμός. Δοκίμια εκτέθηκαν σε τρία διαφορετικά διαβρωτικά περιβάλλοντα: θάλαμο αλατoνέφωσης, μερική εμβάπτιση σε διάλυμα 3,5% κ.β. NaCl και ατμοσφαιρική έκθεση. Η επίδραση στον χάλυβα και το κονίαμα όλων των ανωτέρω παραγόντων εκτιμήθηκε με χρονική εξέλιξη του δυναμικού διάβρωσης και σταθμικό προσδιορισμό της απώλειας μάζας των οπλισμών, μέτρηση του βάθους ενανθράκωσης και του ρυθμού διείσδυσης χλωριόντων στο κονίαμα. Επίσης μετρήθηκαν το πορώδες και η μέση διάμετρος των πόρων του κισσηροδέματος, η ταχύτητα διάβρωσης μέσω της τεχνικής γραμμικής πόλωσης και έγιναν μετρήσεις ηλεκτροχημικής φασματοσκοπίας σύνθετης αντίστασης, οπτικός έλεγχος σε λεπτές τομές κονιαμάτων και μακροσκοπική εξέταση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο οπτικών ινών των χαλύβων, των προϊόντων διάβρωσης των χαλύβων και των κισσηροκονιαμάτων. Από τις πειραματικές μετρήσεις προέκυψαν τα ακόλουθα αποτελέσματα: Τα δοκίμια οπλισμένου κισσηροκονιάματος με τσιμέντο CEM I 32.5 παρουσίασαν μικρότερη διάβρωση από τα δοκίμια με CEM II/B-M 32.5. Όλες οι επικαλύψεις παρουσίασαν προστατευτική επίδραση έναντι της διάβρωσης των χαλύβδινων οπλισμών, ενώ οι επικαλύψεις ακρυλικής διασποράς επέδειξαν την καλύτερη συμπεριφορά. Η ποιότητα ΧΟΣ S220 παρουσίασε τη μικρότερη απώλεια μάζας σε σχέση με τις ποιότητες S400 και S500s. Την καλύτερη συμπεριφορά ως προς τη διάβρωση εμφάνισε το κισσηροκονίαμα σε σχέση με τα κισσηροδέματα. Η προσθήκη LiF μείωσε τη διάβρωση των οπλισμών, ενώ η προσθήκη LiF και NaNO2 μείωσε περαιτέρω τη διάβρωση των οπλισμών. Τέλος στην περίπτωση δοκιμίων κισσηροκονιάματος που περιείχαν τους τρεις αναστολείς διάβρωσης και επικάλυψη υδρυάλου προέκυψε ότι η χρήση των αναστολέων διάβρωσης ως προσθέτων προσέφερε μεγαλύτερη προστασία και τα καλύτερα αποτελέσματα προέκυψαν από τη χρήση της N-N'-διμεθυλοαμινοαιθανόλης.