Katodiskt skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offerander av zink

Transkript

1 Kraftindustrins Betongdag 2014 Katodiskt skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offerander av zink Bror Sederholm, Swerea KIMAB & Anders Selander, CBI Betonginstitutet &

2 Två typer av katodiskt skydd Katodiskt skydd med påtryckt ström Katodiskt skydd med offeranod Sockelelement, Fredhällstunneln Zinksprutad kantbalk, Ölandsbron

3 Försök med katodiskt skydd med diskreta anodsystem år 2000 Ölandsbron Betongblock med kamstänger och delvis ingjutna Vfz-provstänger Flamsprutning av kantbalk med zink, Ölandsbron

4 Resultat efter två års provning av olika anodsystem - Ölandsbron Oskyddade Ti-stavanod (påtryckt ström) Ti-trådanod (påtryckt ström) Grafitdukanod (påtryckt ström) Termiskt sprutad zinkanod (galvaniskt)

5 Kolstålets jämna avfrätning i m 200 Resultat efter två års provning med olika anodsystem - Provstänger av kolstål ingjutna i kloridhaltiga betongblock - Ölandsbron ,4 ± 11, ,9 ± 4, ,8 ± 2,1 6,4 ± 1,7 9,3 ± 2,2 Utan katodiskt skydd Titantrådanod Titanstavanod Grafitdukanod Sprutad zinkanod (galvaniskt)

6 FoU-projekt Katodisk skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offeranoder av zink start Deltagare: Swerea KIMAB, CBI Betonginstitutet, Trafikverket och Elforsk Syfte Utvärdera långtidsegenskaperna hos termiskt sprutade zinkskikt på befintliga konstruktioner Definiera de parametrar som är viktiga för ett lyckat resultat och utifrån dessa, om möjligt, ta fram riktlinjer för användning av termiskt sprutade offeranoder av zink Ta fram en mätmetodik för bestämning av skyddsförmågan hos termiskt sprutade offeranoder av zink

7 Uttagning av betongkärnor med termisk sprutat zinkskikt, Ölandsbron

8 Vidhäftning: Efter 11 år med katodiskt skydd av kantbalk med termiskt sprutad zinkanod, Ölandsbron Tabell 1. Resultat vidhäftningsmätning kantbalken Ölandsbron Z1 3,35 MPa Z2 2,60 MPa Z3 3,05 MPa

9 Resultat Okulär inspektion av uttagna borrkärnor med zinkskikt från Forsmark efter 8 års exponering Ovanför vattenyta Skvalpzon Under vattenyta

10 Vidhäftning Termiskt sprutat zink - Forsmark Vidhäftning, 1,65 MPa Vidhäftning, 1,40 MPa Över vattenyta (2 meter över normalvattenyta) Vid normalvattenyta Vidhäftning, - Under vattenyta( +99,5 m, 0,5 m under normalvattenyta)

11 Resultat Etapp I Elforsk rapport 11:55 - Katodiskt skydd av betongkonstruktioner av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offeranoder av zink Erfarenhetsinsamling och fältundersökning med fokus på långtidsegenskaper (Bror Sederholm, Swerea KIMAB och Anders Selander, CBI Betonginstitutet) Det sprutade zinkskiktet har en god vidhäftning mot betongen. Skyddsförmågan bedömdes som god (skvalpzon och atmosfärszon). Zinkskiktet är relativt öppet för fukttransport, vilket medför att risken för frostsprängning bedöms vara liten. Goda möjligheter att använda termiskt sprutade offeranoder av zink för att förlänga livslängden och minska reparationsbehovet på befintliga konstruktioner

12 Etapp II Undersökning av skyddsförmågan hos termiskt sprutade zinkanodskikt Fältexponeringar (Ljusbågssprutade objekt, mätning av skyddsförmågan) Laboratorieförsök (kontrollerade försök på ljusbågsprutade betongblock med olika egenskaper)

13 Ljusbågssprutning Flamsprutning

14 Provobjekt fältundersökning Kantbalk till stödmur vid Essingeleden, Stockholm, (Kållereds blästring och målning AB) Kantbalk, ut- och insida brolåda, vägbro vid Hjalmar Brantingsmotet, Göteborg (Kållereds blästring och målning AB) Utrymme vid silgata 30 i intagsbyggnaden för Forsmark 1 och 2, (Flamsprutarna AB)

15 Kantbalk till stödmur vid Essingeleden Elektriskt kontakt via blottlagd armering Zinkskiktets tjocklek uppskattad till µm. Uppskattad zinkåtgång vid sprutning: 3 kg/m 2 Total sprutad yta: ca 400 m 2 Totalmängd zink: 1200 kg Beräknad zinktjocklek i µm (teoretiskt): 470 µm Tabell 1 Korrosionspotential 1. Kontrollmätning uppmätt av med skyddseffektivitet en referenselektrod av titan belagt med MMO Referns nr Korrosionspotential rel. titan Tillslagspotential Frånslagspotential (0 timmar, mv) Frånslagspotential (10 timmar mv) ΔE (10 tim) (mv) (mv) mv

16 Ljusbågssprutning av vägbro , Göteborg Lätt blästring av betongyta. Sprutad zinkskikt i elektriskt kontakt med påsvetsad kamstång av rostfritt med en varmförzinkat platta Zinkskiktets tjocklek uppmätt till µm (stickprov med tejp). Uppskattad zinkåtgång vid sprutning: 3 kg/m 2 Total sprutad yta: ca 60 m 2 Totalmängd zink: 180 kg Beräknad zinktjocklek i µm: ca 476 µm

17 Resultat 6 månaders drift Intagsbyggnaden för F1 och F2 Tabell 1. Kontrollmätning av skyddsförmågan hos termiskt sprutad zinkanod på betongvägg vid silgata 3 för Forsmark 1 och 2. Som referenselektrod har används ingjutna titanelektroder (MMO) Placering Provstång Provstång Provstång Depolarisation Skyddsgrad mv ihopkopplad med armering mv isärkopplad från armering mv efter 24 timmar mv Ovanför Dålig vattenyta Skvalpzon Mycket god Under Dålig vattenyta Baksida vägg Mycket god

18 Försöksuppställning - Laboratorieförsök Concrete Zn Reinforcment Ref. electrode RH-probe 32 provkroppar vct = 0.45 och 0.6 kloridjoner 1% resp. 3% RF 75%, 85% 97% och nedsänkt täckskikt 15 mm resp. 30 mm skyddad med Zn resp. oskyddad. Utvärdering (RF på ytan och vid armeringen) elektrokemisk potential korrosionshastighet

19 Ljusbågssprutning av provblock

20 Resultat hittills Mätning av skyddsförmåga på ingjutna provstänger enligt SS-EN (dvs 100 mv depolarisation efter 24 timmar) har uppnåtts i samtliga skyddade betongblock. I dagsläget finns inga synliga skador (sprickor) eller rostutfällningar på samtliga betongblock. Detta innebär att korrosionshastigheten är låg hos både oskyddade och skyddade provstänger av kolstål

21 Vi arbetar på vetenskaplig grund för att skapa industrinytta.