Επίδραση πρόσθετων-προσμικτών στην διάβρωση του χάλυβα οπλισμού του σκυροδέματος

Abstract

The object of this thesis is the experimental study and investigation methods of protection of steel reinforcement. The methods of protection tested were : Corrosion inhibitors (for admixture and sprayed inhibitor) and the cathodic protection -sacrificial anodes. It is done comprehensive review for the word concrete and cement and it is developed in detail the factors that affect the properties and their ways of preparation. The study of protection, applied in three different types of essays, including essays reinforcements encased in concrete. In the first category has been added to the composition of the concrete as a corrosion inhibitor admixture in two different strengths (0,1 g/100g cement and 0,4 g/100g cement) . In the second category is added to the outer surface of the concrete as a corrosion inhibitor sprayed at two different concentrations (0,1 g/100g cement 0,4 g/100g cement). The third category in the manufacture of essays added in sacrificial anode Zn in two ways. Firstly, connected with the two rebars of the four rebars of essay with iron wire, so as to ensure contact between the sacrificial anode Zn and rebars. Secondly, connected with the two rebars with Sheet zinc. Examined the cathodic protection with sacrificial Zn anode positioned inside the specimen. For comparison, we studied the corrosion of steel encased in mortar without corrosion inhibitor and without any admixture. The protective ability of these methods of protection compared to the unprotected steel was evaluated by the following methods: Measuring linear polarization resistance, corrosion potential versus time, mass loss, measurement of chloride ( in concrete), the resistance of materials to impact and measuring electrochemical mass loss. From this thesis resulted in the following conclusions: The best protection for essays reinforcement provides the team with the sacrificial anode Zn in water environment . The dynamic of this group remain at prices below -350mV for more than one year stay of specimens in a corrosive environment. Also, the results for the group containing sacrificial anode sheet Zn are well, which is glued with special glue onto the rebar. The category of inhibitor additive for content 0,4 g/100g creates protection up to 26.6% compared with the reference. Also the content 0,1 g/100g cement protects up 16.6%. The category of sprayed inhibitor caused less protection than the three above, but protected up to 13.1% for 0,4 g/100g cement content and the content of 0,1 g/100g cement protected 10.09% based on the loss mass.

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η πειραματική μελέτη και διερεύνηση μεθόδων προστασίας του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος (ΧΟΣ). Οι μέθοδοι προστασίας που εξετάστηκαν ήταν: Αναστολείς διάβρωσης (για πρόσμικτο και ψεκαζόμενο αναστολέα) και η καθοδική προστασία θυσιαζόμενων ανόδων. Έγινε συνολική ανασκόπηση για τον όρο σκυρόδεμα και τσιμέντο και αναπτύχθηκαν αναλυτικά οι πρώτες ύλες, τα είδη, οι ιδιότητες, οι παράγοντες που τα επηρεάζουν και οι τρόποι παρασκεής τους. Αναλύονται οι παράγοντες που επιδρούν στη διάβρωση του οπλισμένου σκυροδέματος, η ανθεκτικότητα τους σκυροδέματος στο περιβάλλον, καθώς και οι μέθοδοι προστασίας του. Η μελέτη προστασίας εφαρμόστηκε σε τρείς διαφορετικές κατηγορίες δοκιμίων, οι οποίες περιλαμβάνουν δοκίμια οπλισμών εγκιβωτισμένα στο σκυρόδεμα. Στην πρώτη κατηγορία έχει προστεθεί στην σύσταση του σκυροδέματος αναστολέας διάβρωσης ως πρόσμικτο σε δύο διαφορετικές περιεκτικότητες (0,1g/100g τσιμέντου και 0,4g/100g τσιμέντου, της ποσότητας του νερού που προστέθηκε). Στην δεύτερη κατηγορία έχει προστεθεί στην εξωτερική επιφάνεια του σκυροδέματος αναστολέας διάβρωσης ως ψεκαζόμενος σε δύο διαφορετικές περιεκτικότητες (0,1g/100g τσιμέντου και 0,4g/100g τσιμέντου, της ποσότητας του νερού που προστέθηκε). Η Τρίτη κατηγορία κατά τον εγκιβωτισμό των δοκιμίων στο σκυρόδεμα προστέθηκε θυσιαζόμενη άνοδο Ψευδαργύρου με δύο τρόπους. Πρώτον, ενώθηκε με τους δύο οπλισμούς από τους τέσσερεις του δοκιμίου, με σύρμα σιδήρου, έτσι ώστε να εξασφαλισθεί η επαφή ανάμεσα στην θυσιαζόμενη άνοδο και τους οπλισμούς. Δεύτερον, ενώθηκαν οι δύο οπλισμοί με φύλλο Ψευδαργύρου. Εξετάστηκε η καθοδική προστασία με θυσιαζόμενη άνοδο Zn τοποθετημένη στο εσωτερικό του δοκιμίου. Για λόγους σύγκρισης μελετήθηκε η διάβρωση των χαλύβων εγκιβωτισμένων σε κονίαμα χωρίς αναστολέα διάβρωσης και χωρίς κανένα πρόσμικτο. Η προστατευτική ικανότητα των παραπάνω μεθόδων προστασίας σε σύγκριση με τον χάλυβα χωρίς προστασία εκτιμήθηκε με τις ακόλουθες μεθόδους:Μέτρηση αντίστασης γραμμικής πόλωσης (στον οπλισμό), δυναμικό διάβρωσης συναρτήσει του χρόνου (στον οπλισμό), απώλεια μάζας (στον οπλισμό), μέτρηση χλωριόντων (στο σκυρόδεμα), έλεγχος της αντοχής των υλικών σε κρούση και μέτρηση ηλεκτροχημικής απώλειας μάζας. Από την διατριβή αυτή προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα: Την καλύτερη προστασία στα δοκίμια οπλισμών παρέχει η ομάδα με την θυσιαζόμενη άνοδο Zn σε περιβάλλον νερού. Τα δυναμικά της ομάδας αυτής παραμένουν σε τιμές κάτω από -350mV για περισσότερο από ένα χρόνο παραμονής των δοκιμίων σε διαβρωτικό περιβάλλον. Επίσης, καλά είναι τα αποτελέσματα και για την ομάδα που περιέχει θυσιαζόμενη άνοδο φύλλου Zn, η οποία είναι κολλημένη με ειδική κόλλα πάνω στον οπλισμό. Η ομάδα του πρόσμικτου αναστολέα για την περιεκτικότητα 0,4g/100g τσιμέντου, δημιουργεί προστασία έως και 26,6% σε σχέση με την ομάδα του μάρτυρα. Επίσης και η περιεκτικότητα 0,1g/100g τσιμέντου προστατεύει αλλά σε ποσοστό 16,6%. Η ομάδα του ψεκαζόμενου αναστολέα προκάλεσε την μικρότερη προστασία από τις τρείς παραπάνω αλλά προστάτεψε σε ποσοστό έως 13,1% για την περιεκτικότητα 0,4g/100g τσιμέντου και για την περιεκτικότητα 0,1g/100g τσιμέντου προστάτεψε 10,09% βασιζόμενοι στην βαρυμετρική απώλεια μάζας.