Corrosion of steel in concrete at various mouisture and chloride conditions. Licentiate work Johan Ahlström

Transkript

1 Corrosion of steel in concrete at various mouisture and chloride conditions. Licentiate work Johan Ahlström

2 Påträffade korrosionsskador i betongkonstruktioner Konstruktioner i kloridhaltiga miljöer. -Många rapporterade kloridtröskelvärden. Finns det ett kloridtröskelvärde? Korrosionsskador i vattenmättad betong. Varför?

3 Två möjliga korrosionsmekanismer 1: Armering som är ihopkopplad med mer ädelt material Galvanisk korrosion 2-3: Optimal fuktmiljö för korrosion.

4 Kloridtröskelvärden Många rapporterade kloridtröskelvärden i litteraturen, pga olika mätmetoder och miljöfaktorer. (0,02-3 -vikt% Cl per bindemedel)

5

6 Varför är fukten viktig? Elektrokemiska reaktioner sker på armeringsytan i närvaro av elektrolyt (Fukt) Katodisk reaktion på katodyta (syrgasreduktion) Anodisk reaktion på anodyta (Oxidation av metall) Betongens fukthalt påverkar korrosionsprocesser- Styr både syretillgång och elektrolyt vid armering

7 Definierad initieringsström: 10 µa/cm 2 (Vanligen används 0,1-0,2 µa/cm^2) Source: Karin Pettersson. CBI report 3:96

8 Betongens fukthalt påverkar korrosionsprocesser- Styr både syretillgång och elektrolyt vid armering Möjliga korrosionsförlopp vid varierande fukt och klorid miljö Low Hög resistivitet, mycket syrgas Incomplete passivity Moisture content Passivity Pitting corrosion Narrow moisture interval (saturated) High Low active corrosion Immunity Låg resistivitet, lite syrgas Chloride threshold level Chloride content

9 Delstudie 1. optimala fukttillstånd Försöksförlopp Exponera prover med olika kloridkoncentrationer i olika relativa fuktigheter Bryta prover vid konstanta förhållanden Vänta en viss period och bryta prover igen. Korrosion (Massförlust) Tid

10 Mättad saltlösning RF i exsickator NaCl 75% KCl 85% BaCl 2 91% KNO 3 94,7% K 2 SO 4 97% H 2 O 100%

11 Exponering av asymmetriska prover i olika RF-nivåer Exponering av prover i fuktcykler (75%-100%) Analys Korrosionshastighet Massförlust genom upprepad betning. RF-nivå i bruk Vattenmättnadsgrad

12 Vattenmättad betong 1: Armering som är ihopkopplad med mer ädelt material Galvanisk korrosion 2-3: Optimal fuktmiljö för korrosion.

13 Vattenmättad betong. När finns risk för galvanisk korrosion? Laboratorieförsök Polarisera armering till olika potentialer: -100 mv to -800 mv vs SCE Mäta korrosionshastighet över tid vid olika potentialer VCT: 0,6 Täckskikt: 6 cm

14 % Resultat laboratorieförsök [µa/cm^2] mv -200 mv -300 mv -400 mv -500 mv and lower Om armeringens polariseras i positiv riktning så ökar korrosionshastigheten Dygn 1% 0,6 Ökad risk för galvavanisk korrosion: 2%: över -300/-400 mv 1%: över -100/-200 mv i [µa/cm^2] 0,4 0,2 0-0, mv -200 mv -300 mv -400 mv -500 mv -600 mv -700 mv -800 mv -0,4 dygn

15 Fältförsök: Ringhals Bakgrund Offeranoder förbrukas i en snabb takt. Varför? Finns det en risk för galvanisk korrosion? Mätningar Mäta korrosionspotential och vattnets temperatur över tid. Normal korrosionspotential för: Rostfritt stål i havsvatten: ca -100 mv Armering i vattenmättad betong: ca -650 mv Aluminium i havsvatten: ca mv

16 Berg Betong Vänstra kanalen Rostfri pump Högra kanalen Rostfri pump Logger V-nära Luft Logger H-nära Offeranod Logger V-mitt Logger H-mitt Armering Armering Logger V-bort Logger H-bort Flöde av Havsvatten

17

18 Potential strömkurva: Logaritmiskt samband C B A: Aluminiums oxidationslinje B: Armerings reduktionslinje C: Armering + pump reduktionslinje A Log I

19 Slutsats Försök pågår för att undersöka samband mellan korrosion, klorider och fukt. Förhöjd galvanisk korrosionsrisk vid -100/-200 mv i betong med 1 vikt-% Cl per cementvikt och -300/-400 mv med 2 vikt-% Cl per cementvikt Hög förbrukning av offeranoder p.g.a. potentialskillnad mellan anod och armering+pump Uppmätta potentialer indikerar inte förhöjd korrosionshastighet på armering i anslutning till pumpar.

20 Tack! Finansiering Elforsk, SBUF, Handledning Johan Tidblad (KIMAB), Lars Wadsö (LTH)