際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

3

D
defrimk
1 of 6
Download to read offline
UDK 691.87:620.193 Primljeno 9. 3. 2004. Za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama Jure Franci邸kovi Kljune rijei J. Franci邸kovi Struni rad armiranobetonske Za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama konstrukcije, armatura, korozija, U radu se razmatra postupak za邸tite armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama za邸tita, primjenom inhibitora korozije na bazi amina (migracijskih korozijskih inhibitora) i antikorozijskih korozijski inhibitori, materijala sa sadr転ajem ovih inhibitora. Razmatra se sastav i kriteriji kvalitete antikorozijskih antikorozijski materijal materijala i sustava za za邸titu novih i sanaciju postojeih armiranobetonskih konstrukcija. Opisuje se tehnolo邸ki postupak pripreme i ugradnje ovih materijala te kvaliteta betonske podloge. Key words J. Franci邸kovi Professional paper reinforced-concrete Corrosion protection in reinforced-concrete structures structures, reinforcement, The procedure for protecting reinforcement against corrosion in reinforced-concrete structures using corrosion, corrosion inhibitors based on amines (migratory corrosion inhibitors) and anticorrosive materials protection, containing such inhibitors, is described in the paper. Quality criteria and composition of anticorrosive corrosion inhibitors, materials and systems for the protection of both new and existing reinforced-concrete structures are anticorrosive material considered. The technological procedure used for the preparation and placement of such materials, and the quality of concrete bedding, are also described. Mots cl辿s J. Franci邸kovi Ouvrage professionel ouvrages en b辿ton arm辿, Protection anticorrosion pour les ouvrages en b辿ton arm辿 ferraillage, Le proc辿d辿 anticorrosion pour les ouvrages en b辿ton arm辿, dans lequel on utilise les inhibiteurs de corrosion, corrosion se basant sur les amines (inhibiteurs de corrosion migratoires), et les mat辿riaux anti- protection, corrosifs contenant ces inhibiteurs, sont d辿crits dans l'ouvrage. Les crit竪res de qualit辿 et la composition inhibiteurs de corrosion, des mat辿riaux anti-corrosifs, ainsi que les syst竪mes pour la protection des ouvrages en b辿ton arm辿 tant mat辿riau anti-corrosif existants que nouveaux, sont consid辿r辿s. Le proc辿d辿 technologique utilis辿 pour la pr辿paration et la mise en oeuvre de ces mat辿riaux, et la qualit辿 de l'assise en b辿ton, sont 辿galement d辿crits. 仍ﾑ亠于亠 仍仂于舒 豫. 个舒仆亳从仂于亳 舒仍亠于舒 舒弍仂舒 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆亠 舒亳舒 舒仄舒 仂 从仂仂亰亳亳 于 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 从仂仆从亳 从仂仆从亳亳, 亟亠c 舒仄舒亳于舒亠 仗仂仂弍 亰舒亳 舒仄舒 仂 从仂仂亰亳亳 于 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 舒仄舒舒, 从仂仂亰亳, 从仂仆从亳 仗亳仄亠仆亠仆亳亠仄 仄亠仂亟舒 亳仆亞亳弍亳仂舒 从仂仂亰亳亳 仆舒 弍舒亰亠 舒仄亳仆舒 (仄亳亞舒亳仂仆仆 亰舒亳舒, 从仂仂亰亳仂仆仆亠 从仂仂亰亳亶仆 亳仆亞亳弍亳仂仂于) 亳 舒仆亳从仂仂亰亳亶仆 仄舒亠亳舒仍仂于 仂亟亠亢舒仆亳亠仄 亳 亳仆亞亳弍亳仂仂于. 亳仆亞亳弍亳仂, 舒仄舒亳于舒亠 仂舒于 亳 从亳亠亳亳 从舒亠于舒 舒仆亳从仂仂亰亳亶仆 仄舒亠亳舒仍仂于 亳 亳亠仄仄 仗仂 舒仆亳从仂仂亰亳仂仆仆亶 亰舒亳亠 仆仂于 亳 舒仆舒亳亳 亠于ﾑ亳 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 从仂仆从亳亶. 仗亳于舒亠 仄舒亠亳舒仍 亠仆仂仍仂亞亳亠从亳亶 仗仂仂弍 仗仂亟亞仂仂于从亳 亳 于仄仂仆亳仂于从亳 亳 仄舒亠亳舒仍仂于, 舒 舒从亢亠 从舒亠于仂 弍亠仂仆仆仂亞仂 仂仆仂于舒仆亳. Schl端sselworte J. Franci邸kovi Fachbericht Stahlbetonkonstruktionen, Korrosionsschutz der Bewehrung in Stahlbetonkonstruktionen Bewehrung, Im Artikel betrachtet man ein Verfahren des Korrosionsschutzes der Bewehrung in Stahlbetonkonstruk- Korrosoin, Schutz, tionen unter Anwendung von Korrosionsinhibitoren der Amin-Basis (Wanderkorrosionsinhibitoren) und Korrosionsinhibitoren, Antikorrosionsstoffen die solche Inhibitoren enthalten. Man betrachtet die Zusammensetzung und die Antikorrosionsstoff Qualit辰tskriterien der Antikorrosionsstoffe und der Systeme f端r den Schutz von neuen und die Sanierung von bestehenden Stahlbetonkonstruktionen. Beschrieben ist das technologische Verfahren der Vorbe- reitung und des Einbaus dieser Stoffe, sowie die Qualit辰t der Betonunterlage. Autor: Dr. sc. Jure Franci邸kovi, dipl. ing. chem., savjetnik tvrtke Longus d.o.o., Zagreb, Sachsova 4 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 743
Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi 1 Uvod 2.2 Korozija armature jest kemijska (ispravnije: elek- Prema statistikim pokazateljima o邸teenja armiranobe- trokemijska) reakcija oksidacije (hranje, korozija) tonskih konstrukcija uzrokavana korozijom armature armature (転eljeza) s kisikom u prisutnosti vlage pri ine vi邸e od 80% svih o邸teenja. Korozija armature i odreenoj temperaturi. 邸tete koje ona uzrokuje na armiranobetonskim konstruk- Ovisno o termodinamikim uvjetima i razlikama cijama ponajprije su gospodarsko pitanje i ine znatnu elektropotencijala izmeu sastavnica redox-sustava stavku u proraunu svake zemlje. elektrokemijski proces korozije mo転e se prikazati Do prije otprilike 30 godina mi邸ljenje strune javnosti sumarnom jednad転bom reakcije oksidacije/korozije: bilo je da su beton i armiranobetonske konstrukcije anodni proces: Fe Fe2+ + 2e- i 束vjeni損. Pojave o邸teenja i graevinske 邸tete upozorili katodni proces: O2 + 2 H2O + 4e- 4 OH- su da beton i armiranobetonske konstrukcije ipak nisu odnosno uz sudjelovanje klorida: 束vjeni損 - poela su sustavna istra転ivanja uzroka i me- Fe++ (odnosno Fe(OH)2) + 2Cl- FeCl2 hanizama procesa o邸teivanja. FeCl2 + H2O + OH- Fe(OH)2 + H+ + 2Cl- Rezultati istra転ivanja su novi naini i postupci te materi- jali za za邸titu i sanaciju armiranobetonskih konstrukcija 2Fe(OH)2 + 1/2 O2 Fe2O3 + 2H2O anoda - - koje imamo danas, a u funkciji su debljine za邸titnog slo- 1/2 O2 + H2O + 2e 2OH katoda ja betona te njihova fluido(ne)propusnost (za vodu, vodenu 2.3 Produkt korozije 転eljeza/Fe jest 転eljezni oksid/ paru, plinopropusnost/CO2, SO2/3, NxOy, O2, difuzija to- FexOy: 2 Fe+1 遜 O2+H2O+toplina 2 FeOH pivih soli posebice klorida itd.) te dodatna za邸tita povr- 1 vol oko 2,5 vol. 邸ine betona premazima, obinim i hidrofobnim impreg- nacijama, katodna za邸tita armature, povr邸inska za邸tita 束isti損 転eljezni oksid ima pribli転no 2,5 puta vei armature EP-smolama, primjena nehrajue armature i obujam od metalnog 転eljeza. armature iz drugih korozijski postojanih materijala itd. -Armatura nije isto 転eljezo ve njegova legura Istovremeno se istra転uju mehanizmi i procesi korozije - elik. armature te uloga i nain utjecaja agresivnih supstancija Produkti korozije su smjesa 転eljeznih oksida pri emu su kloridi nezaobilazni predmet istra転ivanja. ovisno o sastavu i koncentraciji reaktanata te o Danas je posve normalno da se u projektima i tro邸kovni- termodinamikim uvjetima pri kojima tee elek- cima radova nalaze i projekti za邸tite novih odnosno sa- trokemijska reakcija korozije; obujam nastalih nacije starih armiranobetonskih konstrukcija. korozijskih produkata je oko 3-12 puta vei od poetnog obujma armature/転eljeza. Pitanje za邸tite armature inhibitorima korozije danas je Pojava korozije na povr邸ini armature ne uzro- pribli転no takvo kao 邸to je bilo pitanje za邸tite armirano- kuje samo smanjivanje prionljivosti (adhezije) betonskih konstrukcija prije 30 i vi邸e godina. izmeu armature i betona i smanjivanje presje- Za邸tita armature od korozije, za邸tita novih i sanacija sta- ka armature, nego takoer zbog velikog pove- rih armiranobetonskih konstrukcija aminskim inhibitori- avanja obujma korozijskih produkata u odnosu ma korozije i antikorozijskim materijalima i sustavima na poetni obujam armature goleme pritiske sa sadr転ajem ovih inhibitora bitan je doprinos i veliki koji uzrokuju pojavu pukotina, odvajanja, raspu- iskorak u produ転etku trajnosti 転ivotnog vijeka tih kons- cavanja i lju邸tenja za邸titnog sloja betona povi邸e trukcija, a time istodobno znaajno smanjenje tro邸kova armature. odr転avanja i efikasnost iskori邸tavanja objekta. 2.4 Pasivni (za邸titni) sloj 転eljeznog oksida na povr邸ini Aminski inhibitori korozije i antikorozijski materijali i armature nastaje oksidacijom armature u alkalnom sustavi, tj. oni koji sadr転e aminske inhibitore za za邸titu mediju (pH > 9,5). armature od korozije, za邸titu novih i sanaciju starih armi- Pasivni sloj je veoma gust i fluidonepropustan za ranobetonskih konstrukcija, uspje邸no se primjenjuju u reaktante korozije (O2, H2O) i time 邸titi armaturu svijetu ve vi邸e od 20 godina. od korozije pri 束normalnom損/neagresivnom okoli- 邸u. Ova za邸tita funkcionira samo pri alkalnosti be- 2 Uvodni pojmovi i definicije tona pH > 9,5 i bez prisutnosti klorida (najvea kon- 2.1 Korozija je nenamjerno tro邸enje materijala uz- centracija Cl- treba biti manja od 0,4%) i drugih ag- rokovano prirodnim ili/i umjetnim utjecajima resivnih supstancija kao primjerice CO2, SO2,3, NxOy agresivnih supstancija okoli邸a na materijal pri itd., openito kiselih sastojaka okoli邸a koji uzroku- odreenim termodinamikim uvjetima. ju karbonatizaciju i smanjivanje alkaliteta betona 744 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748
J. Franci邸kovi Za邸tita armature od korozije ili ak kemijsku reakciju razgradnje ili/i fizikalnu na povr邸ini armature, sprjeavajui difuziju reakta- degradaciju betona. nata korozije (O2, H2O) do armature i time je 邸tite od oksidacijskih procesa za razliku od anodnih in- 2.5 Armirani beton je kompozitni materijal sastavljen hibitora na bazi nitrita i/ili kromata koji 邸tite arma- od dva osnovna sastojka - betona i armature. turu od korozije anodnom pasivizacijom tako 邸to Beton se sastoji od sljedeih osnovnih komponenata: sami sudjeluju u anodnom procesu, tj. oksidiraju ovrslog cementnog veziva (cementni kamen, umjesto osnovnog metala. cementni matriks) nastalog kemijskom reakci- Naprijed je navedeno da je korozija armature jom hidratacije cementa (mljevenog klinkera/spo- oksidacijski/korozijski proces kemijske/elektro- jeva Ca-silikata i -aluminata) s vodom tvorei kemijske reakcije 転eljeza (armature) i kisika u Ca-hidrosilikate i aluminate (cementni matriks) prisutnosti vlage pri odreenoj temperaturi. te vrlo va転ni Ca-hidroksid (vapno) Ca(OH)2 odgovornog za pH/alkalitet betona, vrlo reaktiv- Osim koncentracije reaktanata (Fe, O2, H2O) i nog sastojka koji reakcijom sa CO2 iz zraka pre- temperature brzina reakcije korozije armature lazi u CaCO3, tj. karbonatizira beton i tako sni- ovisi i o alkalnosti/pH-vrijednosti medija/porne zuje pH vrijednost betona ime omoguuje ko- vode u betonu: pri pH > 9,5 na povr邸ini armature roziju armature u betonu pri alkalitetu pH<9,5, formira se za reaktante korozije vrlo gusti nepropusni sloj 転eljeznog oksida, tzv. pasivni kamenog agregata definirane kvalitete i granu- sloj, koji 邸titi armaturu od korozije sprjeava- lometrijskog sastava koji daje 邸to gu邸e pako- jui difuziju reaktanata (O2, H2O) do armature vanje i ovo ali vrijedi samo za vrijednost pH>9,5. poroziteta odgovornog za mnoga svojstva beto- na: vodoupojnost, plinopropusnost, difuziju Ako i kada pH vrijednost betona padne ispod klorida, otpornost na atmosferilije, smrzavice i 9,5 primjerice karbonatizacijom betona reak- topive soli te druge agresivne utjecaje okoli邸a. cijom CO2 iz zraka i kalcijeva hidroksida/Ca(OH)2 u betonu, ili utjecajem kiselih komponenata Betonu se dodaju i razni drugi dodaci prije sve- okoli邸a na beton npr. oksida SO2/3, NxOy i sl. ga aditivi za reguliranje reolo邸kih svojstava mase slabi i razara se za邸titni pasivni sloj (uglavnom svje転eg betona i smanjivanje V/C-faktora, do- mje邸avina 転eljeznih oksida)- i zapoinje reakci- daci za postizanje ciljanih visokovrijednih svoj- ja oksidacije/korozije armature jer je otvoren stava ovrslog/otvrdnutog betona, npr. mikro- put reaktantima do armature. silika, polimerna i elina vlakanca i dodaci za sprjeavanje deformacija/stezanje betona, itd. U prisutnosti klorida (klor iona Cl- u vodenoj otopini) koncentracije > oko 0,4%, 束prirodni損 2.6 Aminski su inhibitori (migracijski korozijski in- pasivni sloj na povr邸ini armature biva razaran hibitori) kemijski spojevi na bazi amina (primjeri- kemijskom reakcijom klorida i oksida 転eljeza ce. aminokarboksilati, aminoalkoholi, i dr.) koji se takoer i kod pH > 9,5, ime reaktanti (O2, H2O) procesom kemijske adsorpcije, tzv. kemisorpcije, imaju direktan pristup armaturi i proces korozi- 損ve転u損/adsorbiraju na povr邸inu armature/転eljeza (i je zapoinje reaktanti veeg termodinamiko- drugih metala), tvorei na povr邸ini postojan i otpo- ga potencijala (Fe, O2, H2O) reakcijom oksida- ran mikrosloj debljine oko 20 袖m, rezistentan na cije prelaze u kemijski stabilniji spoj ni転ega termo- mnoge agresivne supstancije okoli邸a ponajprije na dinamikog potencijala (FexOy). utjecaj klorida u prirodi sveprisutnog a istodobno vrlo agresivnog na okside 転eljeza koje kemijski Kloridi ne reagiraju kemijski direktno sa 転elje- razara. zom/armaturom, tj. kloridi nisu oksidanti 転elje- za ve pri koncentraciji klorida > oko 0,4% na Aminski inhibitori korozije 邸tite armaturu od cement (otprilike 0,7 kg/m3 betona) kemijski korozije u oba oksidacijska podruja: katodnom i reagiraju s pasivnim slojem 転eljeznog oksida anodnom za razliku od nekih drugih tipova inhibi- razarajui ga i time omoguuju pristup reakta- tora korozije kao npr. nitrita, stoga se aminski inhi- nata korozije armaturi uzrokujui kemijsku re- bitori korozije oznaavaju i kao mije邸ani inhibitori akciju tj., koroziju armature. Naime, produkti korozije. kemijske reakcije klorida i Fe-oksida/pasivni Aminski inhibitori korozije na bazi aminskih spojeva topiv su sloj u vodi (FeCl2 odnosno Fe(OH)2) pripadaju grupi tzv. katodnih odnosno katodno-ano- te tako omoguuju napredovanje i ubrzavanje dnih inhibitora koji se adsorbiraju (kemisorpcijom) procesa korozije (vidi 2.2.). GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 745
Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi 3 Nain djelovanja i primjene aminskih inhibitora trukcija treba izvr邸iti cjelovitim za邸titnim sustavom, tj. ugraditi materijale za sve tri navedene faze, a ne samo par- 3.1 Nain djelovanja aminskih inhibitora cijalno, jer jedino puni za邸titni sustav dugotrajno i efikas- no 邸titi armaturu od korozije i armiranobetonsku konstruk- Aminski inhibitori korozije difundiraju u obliku tekue ciju od degradacije/o邸teenja. i parne faze kroz strukturu betona ukljuivo i najgu邸- e strukture betona, vrlo duboko u konstrukciju do 3.2 Naini primjene aminskih inhibitora armature s kojom fizikalno- kemijski reagiraju (ke- misorpcija) tvorei na njezinoj povr邸ini vrlo gust za Aminski inhibitori za za邸titu armature od korozije bilo agresivne supstancije i reaktante korozije nepropusni kod novih ili sanacije starih o邸teenih AB-konstrukcija i rezistentni mikrosloj debljine oko 20 袖m, 邸titei ar- primjenjuju se u naelu na dva naina: maturu od korozije. 1. direktnim dodavanjem aminskog inhibitora u beton, Aminski inhibitori difundiraju i kroz 束zdravi損 koro- cementni ili PC mort odnosno graevinske materija- zijski sloj na armaturi stupnja istoe otprilike Sa2 i le na bazi drugih veziva pri njihovu pripremanju bilo St3. Ovime se otvaraju osnove za nove kriterije kva- na gradili邸tu ili u pogonu i litete u pripremi podloge pri sanacijskim radovima: uklanja se samo degradirani od armature odvojeni 2. primjenom industrijski proizvedenih materijala (koji sloj za邸titnog betona, a armatura isti do navedenih ve sadr転e aminske inhibitore) za za邸titne i sanacijs- stupnjeva istoe. Povr邸inu korodirane armature gdje je ke radove armiranobetonskih konstrukcija, npr. repa- adhezija za邸titnog sloja betona i armature zadovolja- raturne mortove, mortove za zalijevanje i podlijeva- vajua, tj. 1,5 N/mm2 nije potrebno (kao do sada) nje, za邸titno-ukrasne premaze, hidrofobne impregna- otvarati i istiti do navedenog stupnja istoe, ve je cije, ljepila, itd. dovoljno oi邸enu povr邸inu betona samo impregni- Potrebno je jo邸 jednom naglasiti da je pouzdana i trajna rati odgovarajuim aminskim inhibitorom budui da za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim kon- inhibitor difundira i kroz 束zdravi損 sloj korozije do strukcijama osigurana samo kada svi slojevi graevins- armature gdje formira za邸titni sloj rezistentan na ko- kog sustava/konstrukcije sadr転e aminske inhibitore: roziju. beton osnovne armiranobetonske konstrukcije (kod Tako, primjerice, sanacijama armiranobetonskih kon- novih se konstrukcija aminski inhibitor dodaje pri strukcija kontaminiranih kloridima vrlo duboko ispod zamje邸ivanju betona, a kod sanacijskih radova oi邸- povr邸ine i iza armature - u ekstremnim sluajevima eni se beton impregnira aminskim inhibitorom), kontaminiranost kloridima je kroz cijeli presjek sloja reparaturni mortovi pri sanacijskim radovima betonske konstrukcije i vrlo visoke koncentracije klorida (>0,4%) vi邸e nije potrebno primjenjivati (do- te zavr邸ni povr邸inski premaz ili hidrofobnu impreg- sada邸nji) kriterij kojim se tra転i uklanjanje kloridima naciju za za邸titu novih i starih armiranobetonskih kon- kontaminiranog sloja betona sve do podloge betona strukcija od navla転ivanja, atmosferilija, smrzavica, koncentracije klorida <0,4% ili/i do sloja nekarbona- soli i drugih agresivnih utjecaja. tiziranog betona pH>9,5: uklanja se samo mehaniki degradirani sloj betona do meusobne adhezije i ad- 3.3 Kriteriji za邸tite armature od korozije hezije za armaturu 1,5 N/mm2, a zatim se: 1. Kriteriji za邸tite izra転eni jainom/gustoom korozijs- 1 oi邸ena i ohrapavljena podloga impregnira amin- ke struje I/袖A/cm2: skim inhibitorom Prema ASTM STP 1065 (Andrade): 2 reprofilira betonska povr邸ina i zatvara otvorena armatura reparaturnim mortom sa sadr転ajem amin- I = < 0,1 袖A/cm2 pasivizacija/nema korozije skog inhibitora te armature 3 zavr邸no povr邸inski obrauje za邸titno-ukrasnim I = 0,2 0,5 袖A/cm2 .mala do umjerena korozija premazom ili hidrofobnom impregnacijom oba armature sa sadr転ajem aminskog inhibitora, radi za邸tite I = 0,5 1,0 袖A/cm2 umjerena do pojaana armiranobetonske konstrukcije od navla転ivanja, korozija armature utjecaja atmosferilija, smrzavica, soli i drugih I = > 1,0 袖A/cm2. vrlo jaka korozija armature agresivnih supstancija okoli邸a. Bitno je istaknutida za邸titu armature od korozije i za邸titu Prema ASTM C 09 0384 i ASTM G 109: novih odnosno sanaciju starih armiranobetonskih kons- tijekom testa: I = < 10 袖A 746 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748
J. Franci邸kovi Za邸tita armature od korozije na kraju testa: I = < 2 袖A 3. pH: alkalno podruje [9], korodiranost armature na kraju testa u odnosu na 4. koncentracija klorida: bez ogranienja (neki kontrolni uzorak: < 15% autori navode najvi邸e 1% [9]), Prema Bavarian: stupnjevi o邸teenja korozijom 5. otvorenost strukture betonske povr邸ine: >50% Jaina korozijske struje Stupanj o邸teenja vidljivih zrnaca agregata, obuhvaenost zrnaca 袖A/cm2 korozijom: cementnim matriksom otprilike 2/3 obujma zrna, 6. stupanj istoe oi邸ene armature: min Sa2 < 0,5 ne oekuje se o邸teenje odnosno St3 (prema meunarodnim standardi- korozijom ma ISO 8501-1, SIS 05 59 00 1967, DIN 55 928- 0,5-2,7 o邸teenja korozijom mogua Teil 4, ASTM D 2200-67, SSPC VIS) ovisno o su za 10-15 godina metodi i邸enja: pjeskarenje, samarenje, hid- 2,7-27 o邸teenja korozijom oekuju rodinamiki, runo. se za 2-10 godina > 27 o邸teenja korozijom oekuju 4.2 Kriteriji kvalitete antikorozijskog sanacijsko- se za 2 godine i prije za邸titnog sustava/materijala slojeva povi邸e arma- ture: betona odnosno reparaturnog morta, za邸titno- 2 Kriteriji za邸tite izra転eni elelktropotencijalom korozi- ukrasnog premaza odnosno hidrofobne impregna- je E/mV: cije Prema ASTM C-876: 1. fluidonepropusnost: koeficijent plinopropusnosti E = > - 200 mV: > 95% vjerojatnosti da nema po- 1x10-16m2 (EN 993-4), jave korozije 2. difuzija klorida: < 1x10-12 m2/s (GF), E = od - 200 mV: 50% vjerojatnosti pojave korozi do 350 Mv je (nesigurno podruje) 3. koeficijent kapilarne vodoupojnosti: <10-1kg/m2h1/2 (HRN.U.M8.300), E = < - 350 mV > 90% vjerojatnosti da je koro- zija nastupila 4. alkalnost: pH > 9,5, 3. Kriteriji za邸tite na temelju polarizacijske otpornosti 5. antikorozijska za邸tita armature izra転ena jainom/- Rp/kcm (Broomfield, 1994., Andrade, 1999.): gustoom korozijske struje:- prema ASTM STP 1065: < 0,1 袖A/cm2. Rp = > 100 kcm: nije mogue utvrditi koroziju izmeu aktivnog i pasivnog 5 Tehnolo邸ki postupak ugradnje antikorozijskih podruja sanacijsko-za邸titnih sustava Rp = 50 100 kcm: mali stupanj korozije Rp = 10 50 kcm: srednji do visoki stupanj koro- 5.1 Antikorozijska za邸tita armature novih zije gdje je jo邸 aktivan elik armiranobetonskih konstrukcija: Rp = > 10 kcm: otpornost nije mogue kontro- 1. Dodavanje aminskih inhibitora zamje邸avanjem lirati uz pomo stupnja koro pri proizvodnji betona za armiranobetonske zije . konstrukcije. Debljina za邸titnog sloja betona povi邸e armature jest najmanje 2 cm. 4 Kriteriji kvalitete antikorozijskih sanacijsko- za邸titnih materijala i sustava: PS: Umjesto dodavanja inhibitora u beton tije- kom njegova spremanja za邸titu armature od ko- rozije novih armiranobetonskih konstrukcija 4.1 Kriteriji kvalitete oi邸ene betonske podloge i mo転e se izvesti naknadno nakon njezine izved- armature armiranobetonskih konstrukcija za be impregnacijom povr邸ine za邸titnog sloja ami- prihvat antikorozijskih sanacijsko - za邸titnih sustava: nskim inhibitorom. Po転eljno je da se impregna- 1. vlana vrstoa betonske podloge: 1,5 cija obavi na suhom i ovrslom betonu. N/mm2, 2. Obrada betonske povr邸ine za邸titno-ukrasnim 2. hrapavost povr邸ine - ovisno o debljini sloja re- premazom ili hidrofobnom impregnacijom sa paraturnog morta: ca 5mm za slojeve debljine sadr転ajem aminskog inhibitora radi dodatne za- ca 10-50 mm, a oko 1mm za slojeve debljine 2- 邸tite armature od korozije i sprjeavanja upija- 10 mm, nja atmosferskih oborina te time za邸tita betona GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 747
Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi armiranobetonskih konstrukcija od utjecaja vla- 6 Monitoring ge, atmosferilija, smrzavica, topivih soli i dru- gih utjecaja. Pri projektiranju armiranobetonskih konstrukcija, pose- bice znaajnijih objekata, nu転no je projektirati odr転ava- 5.2 Antikorozijska za邸tita armature pri sanaciji nje objekata tijekom njihova 転ivotnog vijeka takoer ugrad- postojeih/o邸teenih armiranobetonskih njom senzora u armiranobetonske konstrukcije putem ko- jih e se pratiti stanje korozijske za邸tite armature i stanje konstrukcija: sanacijskog/za邸titnog sustava te pravodobno poduzimati 1. Priprema betonske povr邸ine radi prihvata sloja mjere za邸tite i obnove korozijske za邸tite armature novom reparaturnog morta na nain i do kriterija kvali- impregnacijom s aminskim inhibitorom odnosno repara- tete kao u t.4.1. Eventualno injektiranje pukoti- turom o邸teenih elemenata sanacijskog odnosno za邸tit- na injekcijskom smolom. nog sustava. 2. Impregnacija cjelokupne betonske povr邸ine du- Na taj e se nain stjecati praktino iskustvo prijeko pot- binski oi邸ene uklanjanjem degradiranoga po- rebno za pravilno razumijevanje i tumaenje procesa vr邸inskog/za邸titnoga sloja betona ili samo povr- korozijske za邸tite armature aminskim inhibitorima i za 邸inski oi邸ene - aminskim inhibitorom. poduzimanje mjera za razvoj antikorozijskih materijala i 3. Reprofiliranje betonske povr邸ine ukljuivo i za- sustava sa sadr転ajem aminskih inhibitora, to vi邸e 邸to smo tvaranje otvorene i oi邸ene armature raparatur- mi ovdje na samom poetku primjene ove obeavajue nim mortom sa sadr転ajem aminskog inhibitora. tehnologije koja se u svijetu nedvojbeno dokazala i u praktinoj primjeni. 4. Zavr邸na obrada betonske povr邸ine za邸titno-uk- rasnim premazom sa sadr転ajem aminskog inhi- Ureajem GECOR-6 razvijenim u projektu Eureka/Eu- bitora ili hidrofobnom impregnacijom takoer rocare EU-401 mjeri se stupanj korozije in situ. Ovim se sa sadr転ajem ovoga inhibitora, radi dodatne za- ureajem mogu mjeriti sljedei parametri: 邸tite armature od korozije i sprjeavanja upija- nja atmosferskih oborina te time za邸tita betona jaina/gustoa korozijske struje I/袖A/cm2, armiranobetonskih konstrukcija od utjecaja vla- ge, atmosferilija, smrzavica i topivih soli. elektropotancijal korozije E/mV, Za邸titno-ukrasni premazi mogu biti tankoslojni polarizacijski otpor Rp/kcm, (debljine do otprilike 0,5 mm) ili debeloslojni (debljine sloja oko 2-3 mm), elastini, koji osim temperatura, T/oC, za邸tite od agresivnog okoli邸a premo邸tavaju i ti- me brtve mikropukotine (邸irine do otprilike 1 mm). relativna vla転nost, %RH. LITERATURA [1] Rosenfeld, I. L.: Corrosion Inhibitors, McGraw-Hill Inc., New [6] Haynes, M.: Use of migratory corrosion inhibitors, York, 1981. Construction Repair, July/August 1997. [2] Alonso, C.; Andrade, C.: Effect of Nitrite as a Corrosion Inhibitor in Contaminated and Chloride-free Carbonated [7] Broomfield, J.: The pros and cons of Corrosion Inhibitors, Mortars, American Concrete Institute Materials Journal, 1990. Construction Repair, July/August 1997. [3] Berke, N.: Corrosion Inhibitors in Concrete, Concrete International 7, 1991. [8] Bjegovi, D.; Mik邸i, B.; Ukrainczyk, V.: Za邸tita armature od korozije migracijskim inhibitorima, Graevinar 50 (1998) 4, [4] Bjegovi, D.: Projektiranje 転ivotnog vijeka armiranobetonskih 193-202. objekata na prometnicama, znanstveno-istra転ivaki projekt, ugovor br. 345-03-03-8044/94 izmeu Javnog poduzea [9] Bavarian, B.; Reiner, L.: Migrating Inhibitor Protection of Steel Hrvatske ceste i Odjela za materijale Graevinskog fakulteta Rebar in Concrete, Materials Performance, Feb. 2003., p.3-5 Sveuili邸ta u Zagrebu, listopad 1994., 137 stranica [5] Mik邸i, B.; Gelner, L.; Bjegovi, D.; Sipos, L.: Migratting [10] Yongmo, X.; Hailong, S.: Comparison of Amin- and Nitrite- Corrosion Inhibitors for Reinforced Concrete, Proceedings of Inhibitors in Carbonation-Induced Corrosion, China Building the 8th Europen Symposium on Concrete Inhibitors, University Materials Academy, Materials Performance, Jan. 2004., p.42-46 of Farrara, Italy, 1995. 748 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748

More Related Content

3

  • 1. UDK 691.87:620.193 Primljeno 9. 3. 2004. Za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama Jure Franci邸kovi Kljune rijei J. Franci邸kovi Struni rad armiranobetonske Za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama konstrukcije, armatura, korozija, U radu se razmatra postupak za邸tite armature od korozije u armiranobetonskim konstrukcijama za邸tita, primjenom inhibitora korozije na bazi amina (migracijskih korozijskih inhibitora) i antikorozijskih korozijski inhibitori, materijala sa sadr転ajem ovih inhibitora. Razmatra se sastav i kriteriji kvalitete antikorozijskih antikorozijski materijal materijala i sustava za za邸titu novih i sanaciju postojeih armiranobetonskih konstrukcija. Opisuje se tehnolo邸ki postupak pripreme i ugradnje ovih materijala te kvaliteta betonske podloge. Key words J. Franci邸kovi Professional paper reinforced-concrete Corrosion protection in reinforced-concrete structures structures, reinforcement, The procedure for protecting reinforcement against corrosion in reinforced-concrete structures using corrosion, corrosion inhibitors based on amines (migratory corrosion inhibitors) and anticorrosive materials protection, containing such inhibitors, is described in the paper. Quality criteria and composition of anticorrosive corrosion inhibitors, materials and systems for the protection of both new and existing reinforced-concrete structures are anticorrosive material considered. The technological procedure used for the preparation and placement of such materials, and the quality of concrete bedding, are also described. Mots cl辿s J. Franci邸kovi Ouvrage professionel ouvrages en b辿ton arm辿, Protection anticorrosion pour les ouvrages en b辿ton arm辿 ferraillage, Le proc辿d辿 anticorrosion pour les ouvrages en b辿ton arm辿, dans lequel on utilise les inhibiteurs de corrosion, corrosion se basant sur les amines (inhibiteurs de corrosion migratoires), et les mat辿riaux anti- protection, corrosifs contenant ces inhibiteurs, sont d辿crits dans l'ouvrage. Les crit竪res de qualit辿 et la composition inhibiteurs de corrosion, des mat辿riaux anti-corrosifs, ainsi que les syst竪mes pour la protection des ouvrages en b辿ton arm辿 tant mat辿riau anti-corrosif existants que nouveaux, sont consid辿r辿s. Le proc辿d辿 technologique utilis辿 pour la pr辿paration et la mise en oeuvre de ces mat辿riaux, et la qualit辿 de l'assise en b辿ton, sont 辿galement d辿crits. 仍ﾑ亠于亠 仍仂于舒 豫. 个舒仆亳从仂于亳 舒仍亠于舒 舒弍仂舒 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆亠 舒亳舒 舒仄舒 仂 从仂仂亰亳亳 于 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 从仂仆从亳 从仂仆从亳亳, 亟亠c 舒仄舒亳于舒亠 仗仂仂弍 亰舒亳 舒仄舒 仂 从仂仂亰亳亳 于 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 舒仄舒舒, 从仂仂亰亳, 从仂仆从亳 仗亳仄亠仆亠仆亳亠仄 仄亠仂亟舒 亳仆亞亳弍亳仂舒 从仂仂亰亳亳 仆舒 弍舒亰亠 舒仄亳仆舒 (仄亳亞舒亳仂仆仆 亰舒亳舒, 从仂仂亰亳仂仆仆亠 从仂仂亰亳亶仆 亳仆亞亳弍亳仂仂于) 亳 舒仆亳从仂仂亰亳亶仆 仄舒亠亳舒仍仂于 仂亟亠亢舒仆亳亠仄 亳 亳仆亞亳弍亳仂仂于. 亳仆亞亳弍亳仂, 舒仄舒亳于舒亠 仂舒于 亳 从亳亠亳亳 从舒亠于舒 舒仆亳从仂仂亰亳亶仆 仄舒亠亳舒仍仂于 亳 亳亠仄仄 仗仂 舒仆亳从仂仂亰亳仂仆仆亶 亰舒亳亠 仆仂于 亳 舒仆舒亳亳 亠于ﾑ亳 亢亠仍亠亰仂弍亠仂仆仆 从仂仆从亳亶. 仗亳于舒亠 仄舒亠亳舒仍 亠仆仂仍仂亞亳亠从亳亶 仗仂仂弍 仗仂亟亞仂仂于从亳 亳 于仄仂仆亳仂于从亳 亳 仄舒亠亳舒仍仂于, 舒 舒从亢亠 从舒亠于仂 弍亠仂仆仆仂亞仂 仂仆仂于舒仆亳. Schl端sselworte J. Franci邸kovi Fachbericht Stahlbetonkonstruktionen, Korrosionsschutz der Bewehrung in Stahlbetonkonstruktionen Bewehrung, Im Artikel betrachtet man ein Verfahren des Korrosionsschutzes der Bewehrung in Stahlbetonkonstruk- Korrosoin, Schutz, tionen unter Anwendung von Korrosionsinhibitoren der Amin-Basis (Wanderkorrosionsinhibitoren) und Korrosionsinhibitoren, Antikorrosionsstoffen die solche Inhibitoren enthalten. Man betrachtet die Zusammensetzung und die Antikorrosionsstoff Qualit辰tskriterien der Antikorrosionsstoffe und der Systeme f端r den Schutz von neuen und die Sanierung von bestehenden Stahlbetonkonstruktionen. Beschrieben ist das technologische Verfahren der Vorbe- reitung und des Einbaus dieser Stoffe, sowie die Qualit辰t der Betonunterlage. Autor: Dr. sc. Jure Franci邸kovi, dipl. ing. chem., savjetnik tvrtke Longus d.o.o., Zagreb, Sachsova 4 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 743
  • 2. Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi 1 Uvod 2.2 Korozija armature jest kemijska (ispravnije: elek- Prema statistikim pokazateljima o邸teenja armiranobe- trokemijska) reakcija oksidacije (hranje, korozija) tonskih konstrukcija uzrokavana korozijom armature armature (転eljeza) s kisikom u prisutnosti vlage pri ine vi邸e od 80% svih o邸teenja. Korozija armature i odreenoj temperaturi. 邸tete koje ona uzrokuje na armiranobetonskim konstruk- Ovisno o termodinamikim uvjetima i razlikama cijama ponajprije su gospodarsko pitanje i ine znatnu elektropotencijala izmeu sastavnica redox-sustava stavku u proraunu svake zemlje. elektrokemijski proces korozije mo転e se prikazati Do prije otprilike 30 godina mi邸ljenje strune javnosti sumarnom jednad転bom reakcije oksidacije/korozije: bilo je da su beton i armiranobetonske konstrukcije anodni proces: Fe Fe2+ + 2e- i 束vjeni損. Pojave o邸teenja i graevinske 邸tete upozorili katodni proces: O2 + 2 H2O + 4e- 4 OH- su da beton i armiranobetonske konstrukcije ipak nisu odnosno uz sudjelovanje klorida: 束vjeni損 - poela su sustavna istra転ivanja uzroka i me- Fe++ (odnosno Fe(OH)2) + 2Cl- FeCl2 hanizama procesa o邸teivanja. FeCl2 + H2O + OH- Fe(OH)2 + H+ + 2Cl- Rezultati istra転ivanja su novi naini i postupci te materi- jali za za邸titu i sanaciju armiranobetonskih konstrukcija 2Fe(OH)2 + 1/2 O2 Fe2O3 + 2H2O anoda - - koje imamo danas, a u funkciji su debljine za邸titnog slo- 1/2 O2 + H2O + 2e 2OH katoda ja betona te njihova fluido(ne)propusnost (za vodu, vodenu 2.3 Produkt korozije 転eljeza/Fe jest 転eljezni oksid/ paru, plinopropusnost/CO2, SO2/3, NxOy, O2, difuzija to- FexOy: 2 Fe+1 遜 O2+H2O+toplina 2 FeOH pivih soli posebice klorida itd.) te dodatna za邸tita povr- 1 vol oko 2,5 vol. 邸ine betona premazima, obinim i hidrofobnim impreg- nacijama, katodna za邸tita armature, povr邸inska za邸tita 束isti損 転eljezni oksid ima pribli転no 2,5 puta vei armature EP-smolama, primjena nehrajue armature i obujam od metalnog 転eljeza. armature iz drugih korozijski postojanih materijala itd. -Armatura nije isto 転eljezo ve njegova legura Istovremeno se istra転uju mehanizmi i procesi korozije - elik. armature te uloga i nain utjecaja agresivnih supstancija Produkti korozije su smjesa 転eljeznih oksida pri emu su kloridi nezaobilazni predmet istra転ivanja. ovisno o sastavu i koncentraciji reaktanata te o Danas je posve normalno da se u projektima i tro邸kovni- termodinamikim uvjetima pri kojima tee elek- cima radova nalaze i projekti za邸tite novih odnosno sa- trokemijska reakcija korozije; obujam nastalih nacije starih armiranobetonskih konstrukcija. korozijskih produkata je oko 3-12 puta vei od poetnog obujma armature/転eljeza. Pitanje za邸tite armature inhibitorima korozije danas je Pojava korozije na povr邸ini armature ne uzro- pribli転no takvo kao 邸to je bilo pitanje za邸tite armirano- kuje samo smanjivanje prionljivosti (adhezije) betonskih konstrukcija prije 30 i vi邸e godina. izmeu armature i betona i smanjivanje presje- Za邸tita armature od korozije, za邸tita novih i sanacija sta- ka armature, nego takoer zbog velikog pove- rih armiranobetonskih konstrukcija aminskim inhibitori- avanja obujma korozijskih produkata u odnosu ma korozije i antikorozijskim materijalima i sustavima na poetni obujam armature goleme pritiske sa sadr転ajem ovih inhibitora bitan je doprinos i veliki koji uzrokuju pojavu pukotina, odvajanja, raspu- iskorak u produ転etku trajnosti 転ivotnog vijeka tih kons- cavanja i lju邸tenja za邸titnog sloja betona povi邸e trukcija, a time istodobno znaajno smanjenje tro邸kova armature. odr転avanja i efikasnost iskori邸tavanja objekta. 2.4 Pasivni (za邸titni) sloj 転eljeznog oksida na povr邸ini Aminski inhibitori korozije i antikorozijski materijali i armature nastaje oksidacijom armature u alkalnom sustavi, tj. oni koji sadr転e aminske inhibitore za za邸titu mediju (pH > 9,5). armature od korozije, za邸titu novih i sanaciju starih armi- Pasivni sloj je veoma gust i fluidonepropustan za ranobetonskih konstrukcija, uspje邸no se primjenjuju u reaktante korozije (O2, H2O) i time 邸titi armaturu svijetu ve vi邸e od 20 godina. od korozije pri 束normalnom損/neagresivnom okoli- 邸u. Ova za邸tita funkcionira samo pri alkalnosti be- 2 Uvodni pojmovi i definicije tona pH > 9,5 i bez prisutnosti klorida (najvea kon- 2.1 Korozija je nenamjerno tro邸enje materijala uz- centracija Cl- treba biti manja od 0,4%) i drugih ag- rokovano prirodnim ili/i umjetnim utjecajima resivnih supstancija kao primjerice CO2, SO2,3, NxOy agresivnih supstancija okoli邸a na materijal pri itd., openito kiselih sastojaka okoli邸a koji uzroku- odreenim termodinamikim uvjetima. ju karbonatizaciju i smanjivanje alkaliteta betona 744 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748
  • 3. J. Franci邸kovi Za邸tita armature od korozije ili ak kemijsku reakciju razgradnje ili/i fizikalnu na povr邸ini armature, sprjeavajui difuziju reakta- degradaciju betona. nata korozije (O2, H2O) do armature i time je 邸tite od oksidacijskih procesa za razliku od anodnih in- 2.5 Armirani beton je kompozitni materijal sastavljen hibitora na bazi nitrita i/ili kromata koji 邸tite arma- od dva osnovna sastojka - betona i armature. turu od korozije anodnom pasivizacijom tako 邸to Beton se sastoji od sljedeih osnovnih komponenata: sami sudjeluju u anodnom procesu, tj. oksidiraju ovrslog cementnog veziva (cementni kamen, umjesto osnovnog metala. cementni matriks) nastalog kemijskom reakci- Naprijed je navedeno da je korozija armature jom hidratacije cementa (mljevenog klinkera/spo- oksidacijski/korozijski proces kemijske/elektro- jeva Ca-silikata i -aluminata) s vodom tvorei kemijske reakcije 転eljeza (armature) i kisika u Ca-hidrosilikate i aluminate (cementni matriks) prisutnosti vlage pri odreenoj temperaturi. te vrlo va転ni Ca-hidroksid (vapno) Ca(OH)2 odgovornog za pH/alkalitet betona, vrlo reaktiv- Osim koncentracije reaktanata (Fe, O2, H2O) i nog sastojka koji reakcijom sa CO2 iz zraka pre- temperature brzina reakcije korozije armature lazi u CaCO3, tj. karbonatizira beton i tako sni- ovisi i o alkalnosti/pH-vrijednosti medija/porne zuje pH vrijednost betona ime omoguuje ko- vode u betonu: pri pH > 9,5 na povr邸ini armature roziju armature u betonu pri alkalitetu pH<9,5, formira se za reaktante korozije vrlo gusti nepropusni sloj 転eljeznog oksida, tzv. pasivni kamenog agregata definirane kvalitete i granu- sloj, koji 邸titi armaturu od korozije sprjeava- lometrijskog sastava koji daje 邸to gu邸e pako- jui difuziju reaktanata (O2, H2O) do armature vanje i ovo ali vrijedi samo za vrijednost pH>9,5. poroziteta odgovornog za mnoga svojstva beto- na: vodoupojnost, plinopropusnost, difuziju Ako i kada pH vrijednost betona padne ispod klorida, otpornost na atmosferilije, smrzavice i 9,5 primjerice karbonatizacijom betona reak- topive soli te druge agresivne utjecaje okoli邸a. cijom CO2 iz zraka i kalcijeva hidroksida/Ca(OH)2 u betonu, ili utjecajem kiselih komponenata Betonu se dodaju i razni drugi dodaci prije sve- okoli邸a na beton npr. oksida SO2/3, NxOy i sl. ga aditivi za reguliranje reolo邸kih svojstava mase slabi i razara se za邸titni pasivni sloj (uglavnom svje転eg betona i smanjivanje V/C-faktora, do- mje邸avina 転eljeznih oksida)- i zapoinje reakci- daci za postizanje ciljanih visokovrijednih svoj- ja oksidacije/korozije armature jer je otvoren stava ovrslog/otvrdnutog betona, npr. mikro- put reaktantima do armature. silika, polimerna i elina vlakanca i dodaci za sprjeavanje deformacija/stezanje betona, itd. U prisutnosti klorida (klor iona Cl- u vodenoj otopini) koncentracije > oko 0,4%, 束prirodni損 2.6 Aminski su inhibitori (migracijski korozijski in- pasivni sloj na povr邸ini armature biva razaran hibitori) kemijski spojevi na bazi amina (primjeri- kemijskom reakcijom klorida i oksida 転eljeza ce. aminokarboksilati, aminoalkoholi, i dr.) koji se takoer i kod pH > 9,5, ime reaktanti (O2, H2O) procesom kemijske adsorpcije, tzv. kemisorpcije, imaju direktan pristup armaturi i proces korozi- 損ve転u損/adsorbiraju na povr邸inu armature/転eljeza (i je zapoinje reaktanti veeg termodinamiko- drugih metala), tvorei na povr邸ini postojan i otpo- ga potencijala (Fe, O2, H2O) reakcijom oksida- ran mikrosloj debljine oko 20 袖m, rezistentan na cije prelaze u kemijski stabilniji spoj ni転ega termo- mnoge agresivne supstancije okoli邸a ponajprije na dinamikog potencijala (FexOy). utjecaj klorida u prirodi sveprisutnog a istodobno vrlo agresivnog na okside 転eljeza koje kemijski Kloridi ne reagiraju kemijski direktno sa 転elje- razara. zom/armaturom, tj. kloridi nisu oksidanti 転elje- za ve pri koncentraciji klorida > oko 0,4% na Aminski inhibitori korozije 邸tite armaturu od cement (otprilike 0,7 kg/m3 betona) kemijski korozije u oba oksidacijska podruja: katodnom i reagiraju s pasivnim slojem 転eljeznog oksida anodnom za razliku od nekih drugih tipova inhibi- razarajui ga i time omoguuju pristup reakta- tora korozije kao npr. nitrita, stoga se aminski inhi- nata korozije armaturi uzrokujui kemijsku re- bitori korozije oznaavaju i kao mije邸ani inhibitori akciju tj., koroziju armature. Naime, produkti korozije. kemijske reakcije klorida i Fe-oksida/pasivni Aminski inhibitori korozije na bazi aminskih spojeva topiv su sloj u vodi (FeCl2 odnosno Fe(OH)2) pripadaju grupi tzv. katodnih odnosno katodno-ano- te tako omoguuju napredovanje i ubrzavanje dnih inhibitora koji se adsorbiraju (kemisorpcijom) procesa korozije (vidi 2.2.). GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 745
  • 4. Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi 3 Nain djelovanja i primjene aminskih inhibitora trukcija treba izvr邸iti cjelovitim za邸titnim sustavom, tj. ugraditi materijale za sve tri navedene faze, a ne samo par- 3.1 Nain djelovanja aminskih inhibitora cijalno, jer jedino puni za邸titni sustav dugotrajno i efikas- no 邸titi armaturu od korozije i armiranobetonsku konstruk- Aminski inhibitori korozije difundiraju u obliku tekue ciju od degradacije/o邸teenja. i parne faze kroz strukturu betona ukljuivo i najgu邸- e strukture betona, vrlo duboko u konstrukciju do 3.2 Naini primjene aminskih inhibitora armature s kojom fizikalno- kemijski reagiraju (ke- misorpcija) tvorei na njezinoj povr邸ini vrlo gust za Aminski inhibitori za za邸titu armature od korozije bilo agresivne supstancije i reaktante korozije nepropusni kod novih ili sanacije starih o邸teenih AB-konstrukcija i rezistentni mikrosloj debljine oko 20 袖m, 邸titei ar- primjenjuju se u naelu na dva naina: maturu od korozije. 1. direktnim dodavanjem aminskog inhibitora u beton, Aminski inhibitori difundiraju i kroz 束zdravi損 koro- cementni ili PC mort odnosno graevinske materija- zijski sloj na armaturi stupnja istoe otprilike Sa2 i le na bazi drugih veziva pri njihovu pripremanju bilo St3. Ovime se otvaraju osnove za nove kriterije kva- na gradili邸tu ili u pogonu i litete u pripremi podloge pri sanacijskim radovima: uklanja se samo degradirani od armature odvojeni 2. primjenom industrijski proizvedenih materijala (koji sloj za邸titnog betona, a armatura isti do navedenih ve sadr転e aminske inhibitore) za za邸titne i sanacijs- stupnjeva istoe. Povr邸inu korodirane armature gdje je ke radove armiranobetonskih konstrukcija, npr. repa- adhezija za邸titnog sloja betona i armature zadovolja- raturne mortove, mortove za zalijevanje i podlijeva- vajua, tj. 1,5 N/mm2 nije potrebno (kao do sada) nje, za邸titno-ukrasne premaze, hidrofobne impregna- otvarati i istiti do navedenog stupnja istoe, ve je cije, ljepila, itd. dovoljno oi邸enu povr邸inu betona samo impregni- Potrebno je jo邸 jednom naglasiti da je pouzdana i trajna rati odgovarajuim aminskim inhibitorom budui da za邸tita armature od korozije u armiranobetonskim kon- inhibitor difundira i kroz 束zdravi損 sloj korozije do strukcijama osigurana samo kada svi slojevi graevins- armature gdje formira za邸titni sloj rezistentan na ko- kog sustava/konstrukcije sadr転e aminske inhibitore: roziju. beton osnovne armiranobetonske konstrukcije (kod Tako, primjerice, sanacijama armiranobetonskih kon- novih se konstrukcija aminski inhibitor dodaje pri strukcija kontaminiranih kloridima vrlo duboko ispod zamje邸ivanju betona, a kod sanacijskih radova oi邸- povr邸ine i iza armature - u ekstremnim sluajevima eni se beton impregnira aminskim inhibitorom), kontaminiranost kloridima je kroz cijeli presjek sloja reparaturni mortovi pri sanacijskim radovima betonske konstrukcije i vrlo visoke koncentracije klorida (>0,4%) vi邸e nije potrebno primjenjivati (do- te zavr邸ni povr邸inski premaz ili hidrofobnu impreg- sada邸nji) kriterij kojim se tra転i uklanjanje kloridima naciju za za邸titu novih i starih armiranobetonskih kon- kontaminiranog sloja betona sve do podloge betona strukcija od navla転ivanja, atmosferilija, smrzavica, koncentracije klorida <0,4% ili/i do sloja nekarbona- soli i drugih agresivnih utjecaja. tiziranog betona pH>9,5: uklanja se samo mehaniki degradirani sloj betona do meusobne adhezije i ad- 3.3 Kriteriji za邸tite armature od korozije hezije za armaturu 1,5 N/mm2, a zatim se: 1. Kriteriji za邸tite izra転eni jainom/gustoom korozijs- 1 oi邸ena i ohrapavljena podloga impregnira amin- ke struje I/袖A/cm2: skim inhibitorom Prema ASTM STP 1065 (Andrade): 2 reprofilira betonska povr邸ina i zatvara otvorena armatura reparaturnim mortom sa sadr転ajem amin- I = < 0,1 袖A/cm2 pasivizacija/nema korozije skog inhibitora te armature 3 zavr邸no povr邸inski obrauje za邸titno-ukrasnim I = 0,2 0,5 袖A/cm2 .mala do umjerena korozija premazom ili hidrofobnom impregnacijom oba armature sa sadr転ajem aminskog inhibitora, radi za邸tite I = 0,5 1,0 袖A/cm2 umjerena do pojaana armiranobetonske konstrukcije od navla転ivanja, korozija armature utjecaja atmosferilija, smrzavica, soli i drugih I = > 1,0 袖A/cm2. vrlo jaka korozija armature agresivnih supstancija okoli邸a. Bitno je istaknutida za邸titu armature od korozije i za邸titu Prema ASTM C 09 0384 i ASTM G 109: novih odnosno sanaciju starih armiranobetonskih kons- tijekom testa: I = < 10 袖A 746 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748
  • 5. J. Franci邸kovi Za邸tita armature od korozije na kraju testa: I = < 2 袖A 3. pH: alkalno podruje [9], korodiranost armature na kraju testa u odnosu na 4. koncentracija klorida: bez ogranienja (neki kontrolni uzorak: < 15% autori navode najvi邸e 1% [9]), Prema Bavarian: stupnjevi o邸teenja korozijom 5. otvorenost strukture betonske povr邸ine: >50% Jaina korozijske struje Stupanj o邸teenja vidljivih zrnaca agregata, obuhvaenost zrnaca 袖A/cm2 korozijom: cementnim matriksom otprilike 2/3 obujma zrna, 6. stupanj istoe oi邸ene armature: min Sa2 < 0,5 ne oekuje se o邸teenje odnosno St3 (prema meunarodnim standardi- korozijom ma ISO 8501-1, SIS 05 59 00 1967, DIN 55 928- 0,5-2,7 o邸teenja korozijom mogua Teil 4, ASTM D 2200-67, SSPC VIS) ovisno o su za 10-15 godina metodi i邸enja: pjeskarenje, samarenje, hid- 2,7-27 o邸teenja korozijom oekuju rodinamiki, runo. se za 2-10 godina > 27 o邸teenja korozijom oekuju 4.2 Kriteriji kvalitete antikorozijskog sanacijsko- se za 2 godine i prije za邸titnog sustava/materijala slojeva povi邸e arma- ture: betona odnosno reparaturnog morta, za邸titno- 2 Kriteriji za邸tite izra転eni elelktropotencijalom korozi- ukrasnog premaza odnosno hidrofobne impregna- je E/mV: cije Prema ASTM C-876: 1. fluidonepropusnost: koeficijent plinopropusnosti E = > - 200 mV: > 95% vjerojatnosti da nema po- 1x10-16m2 (EN 993-4), jave korozije 2. difuzija klorida: < 1x10-12 m2/s (GF), E = od - 200 mV: 50% vjerojatnosti pojave korozi do 350 Mv je (nesigurno podruje) 3. koeficijent kapilarne vodoupojnosti: <10-1kg/m2h1/2 (HRN.U.M8.300), E = < - 350 mV > 90% vjerojatnosti da je koro- zija nastupila 4. alkalnost: pH > 9,5, 3. Kriteriji za邸tite na temelju polarizacijske otpornosti 5. antikorozijska za邸tita armature izra転ena jainom/- Rp/kcm (Broomfield, 1994., Andrade, 1999.): gustoom korozijske struje:- prema ASTM STP 1065: < 0,1 袖A/cm2. Rp = > 100 kcm: nije mogue utvrditi koroziju izmeu aktivnog i pasivnog 5 Tehnolo邸ki postupak ugradnje antikorozijskih podruja sanacijsko-za邸titnih sustava Rp = 50 100 kcm: mali stupanj korozije Rp = 10 50 kcm: srednji do visoki stupanj koro- 5.1 Antikorozijska za邸tita armature novih zije gdje je jo邸 aktivan elik armiranobetonskih konstrukcija: Rp = > 10 kcm: otpornost nije mogue kontro- 1. Dodavanje aminskih inhibitora zamje邸avanjem lirati uz pomo stupnja koro pri proizvodnji betona za armiranobetonske zije . konstrukcije. Debljina za邸titnog sloja betona povi邸e armature jest najmanje 2 cm. 4 Kriteriji kvalitete antikorozijskih sanacijsko- za邸titnih materijala i sustava: PS: Umjesto dodavanja inhibitora u beton tije- kom njegova spremanja za邸titu armature od ko- rozije novih armiranobetonskih konstrukcija 4.1 Kriteriji kvalitete oi邸ene betonske podloge i mo転e se izvesti naknadno nakon njezine izved- armature armiranobetonskih konstrukcija za be impregnacijom povr邸ine za邸titnog sloja ami- prihvat antikorozijskih sanacijsko - za邸titnih sustava: nskim inhibitorom. Po転eljno je da se impregna- 1. vlana vrstoa betonske podloge: 1,5 cija obavi na suhom i ovrslom betonu. N/mm2, 2. Obrada betonske povr邸ine za邸titno-ukrasnim 2. hrapavost povr邸ine - ovisno o debljini sloja re- premazom ili hidrofobnom impregnacijom sa paraturnog morta: ca 5mm za slojeve debljine sadr転ajem aminskog inhibitora radi dodatne za- ca 10-50 mm, a oko 1mm za slojeve debljine 2- 邸tite armature od korozije i sprjeavanja upija- 10 mm, nja atmosferskih oborina te time za邸tita betona GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748 747
  • 6. Za邸tita armature od korozije J. Franci邸kovi armiranobetonskih konstrukcija od utjecaja vla- 6 Monitoring ge, atmosferilija, smrzavica, topivih soli i dru- gih utjecaja. Pri projektiranju armiranobetonskih konstrukcija, pose- bice znaajnijih objekata, nu転no je projektirati odr転ava- 5.2 Antikorozijska za邸tita armature pri sanaciji nje objekata tijekom njihova 転ivotnog vijeka takoer ugrad- postojeih/o邸teenih armiranobetonskih njom senzora u armiranobetonske konstrukcije putem ko- jih e se pratiti stanje korozijske za邸tite armature i stanje konstrukcija: sanacijskog/za邸titnog sustava te pravodobno poduzimati 1. Priprema betonske povr邸ine radi prihvata sloja mjere za邸tite i obnove korozijske za邸tite armature novom reparaturnog morta na nain i do kriterija kvali- impregnacijom s aminskim inhibitorom odnosno repara- tete kao u t.4.1. Eventualno injektiranje pukoti- turom o邸teenih elemenata sanacijskog odnosno za邸tit- na injekcijskom smolom. nog sustava. 2. Impregnacija cjelokupne betonske povr邸ine du- Na taj e se nain stjecati praktino iskustvo prijeko pot- binski oi邸ene uklanjanjem degradiranoga po- rebno za pravilno razumijevanje i tumaenje procesa vr邸inskog/za邸titnoga sloja betona ili samo povr- korozijske za邸tite armature aminskim inhibitorima i za 邸inski oi邸ene - aminskim inhibitorom. poduzimanje mjera za razvoj antikorozijskih materijala i 3. Reprofiliranje betonske povr邸ine ukljuivo i za- sustava sa sadr転ajem aminskih inhibitora, to vi邸e 邸to smo tvaranje otvorene i oi邸ene armature raparatur- mi ovdje na samom poetku primjene ove obeavajue nim mortom sa sadr転ajem aminskog inhibitora. tehnologije koja se u svijetu nedvojbeno dokazala i u praktinoj primjeni. 4. Zavr邸na obrada betonske povr邸ine za邸titno-uk- rasnim premazom sa sadr転ajem aminskog inhi- Ureajem GECOR-6 razvijenim u projektu Eureka/Eu- bitora ili hidrofobnom impregnacijom takoer rocare EU-401 mjeri se stupanj korozije in situ. Ovim se sa sadr転ajem ovoga inhibitora, radi dodatne za- ureajem mogu mjeriti sljedei parametri: 邸tite armature od korozije i sprjeavanja upija- nja atmosferskih oborina te time za邸tita betona jaina/gustoa korozijske struje I/袖A/cm2, armiranobetonskih konstrukcija od utjecaja vla- ge, atmosferilija, smrzavica i topivih soli. elektropotancijal korozije E/mV, Za邸titno-ukrasni premazi mogu biti tankoslojni polarizacijski otpor Rp/kcm, (debljine do otprilike 0,5 mm) ili debeloslojni (debljine sloja oko 2-3 mm), elastini, koji osim temperatura, T/oC, za邸tite od agresivnog okoli邸a premo邸tavaju i ti- me brtve mikropukotine (邸irine do otprilike 1 mm). relativna vla転nost, %RH. LITERATURA [1] Rosenfeld, I. L.: Corrosion Inhibitors, McGraw-Hill Inc., New [6] Haynes, M.: Use of migratory corrosion inhibitors, York, 1981. Construction Repair, July/August 1997. [2] Alonso, C.; Andrade, C.: Effect of Nitrite as a Corrosion Inhibitor in Contaminated and Chloride-free Carbonated [7] Broomfield, J.: The pros and cons of Corrosion Inhibitors, Mortars, American Concrete Institute Materials Journal, 1990. Construction Repair, July/August 1997. [3] Berke, N.: Corrosion Inhibitors in Concrete, Concrete International 7, 1991. [8] Bjegovi, D.; Mik邸i, B.; Ukrainczyk, V.: Za邸tita armature od korozije migracijskim inhibitorima, Graevinar 50 (1998) 4, [4] Bjegovi, D.: Projektiranje 転ivotnog vijeka armiranobetonskih 193-202. objekata na prometnicama, znanstveno-istra転ivaki projekt, ugovor br. 345-03-03-8044/94 izmeu Javnog poduzea [9] Bavarian, B.; Reiner, L.: Migrating Inhibitor Protection of Steel Hrvatske ceste i Odjela za materijale Graevinskog fakulteta Rebar in Concrete, Materials Performance, Feb. 2003., p.3-5 Sveuili邸ta u Zagrebu, listopad 1994., 137 stranica [5] Mik邸i, B.; Gelner, L.; Bjegovi, D.; Sipos, L.: Migratting [10] Yongmo, X.; Hailong, S.: Comparison of Amin- and Nitrite- Corrosion Inhibitors for Reinforced Concrete, Proceedings of Inhibitors in Carbonation-Induced Corrosion, China Building the 8th Europen Symposium on Concrete Inhibitors, University Materials Academy, Materials Performance, Jan. 2004., p.42-46 of Farrara, Italy, 1995. 748 GRAEVINAR 56 (2004) 12, 743-748