Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

13
1 / 13 Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος Εισαγωγή § Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) στο περιβάλλον αυξήθηκε κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα κατά 50%. Το CO 2 είναι υποπροϊόν, πλήν των άλλων, και της παραγωγής των δύο βασικών δομικών υλικών: σκυροδέματος και χάλυβα. § Ο περιορισμός της χρήσης αυτών των υλικών με τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των κατασκευών θα μπορούσε να είναι μια σημαντική συνεισφορά της οικοδομικής βιομηχανίας προς τη μείωση του προβλήματος. Ορισμός Ως ανθεκτικότητα ορίζεται η ικανότητα του υλικού (κατασκευή) να αντιστέκεται στις περιβαλλοντικές επιδράσεις (φυσικές και χημικές), χωρίς να χάνει τις ιδιότητες αντοχής και λειτουργίας κάτω ενός ανεκτού ορίου. Προβλήματα σκυροδέματος του 20ου αιώνα § Τα μεγαλύτερα προβλήματα του σκυροδέματος του 20ου αιώνα σχετίζονται με την ανθεκτικότητά του. § Προβλήματα ρηγμάτωσης σε μικρής ηλικίας σκυροδέματα λόγω της χρήσης τσιμέντων υψηλής πρώιμης αντοχής που απαιτεί η αυξημένη ταχύτητα κατασκευής. Η αυξημένη αυτή αντοχή επιτυγχάνεται με τη χρήση πιο λεπτόκοκκου τσιμέντου με αυξημένα ποσοστά C 3 S. § Είναι γενικά παραδεκτό ότι τα προβλήματα της έλλειψης ανθεκτικότητας δεν οφείλονται μόνο στο σχεδιασμό ή το υλικό αλλά και σε κατασκευαστικές πρακτικές: συμπύκνωση, συντήρηση, επικάλυψη οπλισμών, αρμοί κ.λ.π.

Transcript of Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

Page 1: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

1 / 13

Ανθεκτικότητα Οπλισµένου Σκυροδέµατος

Εισαγωγή

§ Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στο περιβάλλον αυξήθηκε κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα κατά 50%. Το CO2 είναι υποπροϊόν, πλήν των άλλων, και της παραγωγής των δύο βασικών δοµικών υλικών: σκυροδέματος και χάλυβα.

§ Ο περιορισµός της χρήσης αυτών των υλικών µε τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των κατασκευών θα µπορούσε να είναι µια σηµαντική συνεισφορά της οικοδοµικής βιοµηχανίας προς τη µείωση του προβλήματος.

Ορισµός

Ως ανθεκτικότητα ορίζεται η ικανότητα του υλικού (κατασκευή) να αντιστέκεται στις περιβαλλοντικές επιδράσεις (φυσικές και χηµικές), χωρίς να χάνει τις ιδιότητες αντοχής και λειτουργίας κάτω ενός ανεκτού ορίου.

Προβλήµατα σκυροδέµατος του 20ου αιώνα

§ Τα µεγαλύτερα προβλήµατα του σκυροδέµατος του 20ου αιώνα σχετίζονται με την ανθεκτικότητά του.

§ Προβλήµατα ρηγµάτωσης σε μικρής ηλικίας σκυροδέµατα λόγω της χρήσης τσιµέντων υψηλής πρώιμης αντοχής που απαιτεί η αυξηµένη ταχύτητα κατασκευής. Η αυξηµένη αυτή αντοχή επιτυγχάνεται µε τη χρήση πιο λεπτόκοκκου τσιµέντου µε αυξηµένα ποσοστά C3S.

§ Είναι γενικά παραδεκτό ότι τα προβλήµατα της έλλειψης ανθεκτικότητας δεν οφείλονται µόνο στο σχεδιασµό ή το υλικό αλλά και σε κατασκευαστικές πρακτικές: συµπύκνωση, συντήρηση, επικάλυψη οπλισµών, αρμοί κ.λ.π.

Page 2: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

2 / 13

§ Με τα καινούργια τσιµέντα ήταν δυνατόν να επιτευχθεί η ίδια αντοχή µε µικρότερη ποσότητα τσιµέντου και µεγαλύτερο λόγο Ν/Τ. Το νέο σκυρόδεµα όμως έχει µεγα-λύτερη διαπερατότητα, µικρότερη ανθεκτικότητα σε διαβρωτικό περιβάλλον και είναι επίσης πιο επιρρεπές σε ρηγµάτωση.

§ Σοβαρά προβλήµατα ρηγµατώσεων παρατηρήθηκαν σε σκυροδέµατα με πολύ χαµηλό λόγο Ν/Τ (0.3).

§ Σε έκθεση του 1996 αναφέρεται ότι από 200.000 νέες γέφυρες που κατασκευάστηκαν στις Η.Π.Α. και Καναδά οι 100.000 παρουσίασαν ρηγµατώσεις στις πλάκες του καταστρώµατος (HPC) λόγω θερµικής συστολής. Οι ρωγµές ήταν σε όλο το πάχος των πλακών και εµφανίζονταν ανά 1,0 - 3,0 m. Η ανάπτυξη των ρωγµών αύξησε την διαπερατότητα του σκυροδέµατος και επιτάχυνε τη διάβρωση του οπλισµού.

§ Η τάση για ρηγµάτωση µεγαλώνει µε τη χρήση πυριτικής παιπάλης.

§ Η αυτοσυστολή (autogenous shrinkage) οφείλεται στην αποµάκρυνση νερού από τους τριχοειδείς πόρους του σκυροδέµατος για την ενυδάτωση του τσιµέντου. Για τα συνήθη σκυροδέµατα είναι µικρή και αγνοείται. Μεγαλώνει πολύ και μπορεί να εξισωθεί µε τη συστολή ξήρανσης για πολύ χαµηλούς λόγους Ν/Τ, υψηλά ποσοστά τσιµέντου, λεπτόκοκκα τσιµέντα (υψηλής αντοχής τσιμέντα).

Ιδέες για το σκυρόδεµα στον 21ο αιώνα

§ Η θεωρία ότι όσο πιο υψηλή είναι η αντοχή του σκυροδέµατος τόσο πιο ανθεκτικό είναι, δεν αντιστοιχεί µε την πρακτική εµπειρία.

§ Χρήση χοντρόκοκκου τσιµέντου, χαµηλής περιεκτικότητας C3S ή ανάµιξη του τσιµέντου µε µεγάλες ποσότητες ιπτάµενης τέφρας ή σκωρίας υψικαµίνων - Ενσωμάτωση ινών

§ Έλεγχος ρυθµού εξάτµισης, συµπύκνωση, αγωγή (curing)

Παράγοντες που επηρεάζουν το σκυρόδεµα

§ Σχεδιασµός

- Χαµηλός Λόγος Ν/Τ

- Ελάχιστη περιεκτικότητα τσιµέντου

§ Φάση κατασκευής

- Συµπύκνωση

- Επικάλυψη οΟπλισµού

- Αγωγή του σκυροδέματος (curing)

§ Επιθεώρηση και συντήρηση κατασκευών

Βασικοί Παράγοντες Ανθεκτικότητας

Οι βασικοί παράγοντες που καθορίζουν την ανθεκτικότητα των κατασκευών είναι:

§ Οι περιβαλλοντικές συνθήκες (διαθέσιμη υγρασία, παρουσία διαβρωτικών ουσιών στο νερό, θερμοκρασία)

§ Η διαπερατότητα του σκυροδέµατος

§ Η δυνατότητα εκδήλωσης συγκεκριµένων φυσικών ή χηµικών δράσεων

Page 3: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

3 / 13

Διαθέσιµη Υγρασία

§ Όλοι οι µηχανισµοί φθοράς απαιτούν νερό.

§ Το σκυρόδεµα συγκρατεί υγρασία µε µεγαλύτερη ευκολία από ότι την χάνει. Η µέση υγρασία του σκυροδέµατος είναι µεγαλύτερη από την υγρασία της ατµόσφαιρας.

§ Ο κορεσµός του σκυροδέµατος µπορεί να γίνει πολύ γρήγορα µε την βροχή λόγω της τριχοειδούς απορρόφησης. Αυτό µπορεί να γίνει και µε υγροποίηση των υδρατμών στην επιφάνεια του σκυροδέµατος.

§ Ο κίνδυνος φθοράς από κάποια επίδραση γίνεται µέγιστος για διαφορετικά κάθε φορά όρια υγρασίας.

Διαβρωτικές Ουσίες στο Νερό

§ Τέτοιες ουσίες µπορεί να είναι διαλυµένες στο νερό: διοξείδιο του άνθρακα, οξυγόνο, άλατα χλωρίου, οξέα, θειικά άλατα, αλκάλια ή ιόντα µαγνησίου.

§ Η διάχυση π.χ. των χλωριόντων στο σκυρόδεµα γίνεται από το λεπτό υδάτινο στρώµα που δηµιουργείται στα τοιχώµατα των πόρων ή µέσα από πόρους γεµάτους µε νερό. Έτσι η διάχυση των χλωριόντων µειώνεται όταν µειώνεται η ποσότητα υγρασίας στο σκυρόδεµα.

Θερµοκρασία

§ Αύξηση της θερµοκρασίας επιταχύνει τις χηµικές αντιδράσεις (π.χ. διάβρωσης).

§ Στις περισσότερες περιπτώσεις, αύξηση της θερµοκρασίας κατά 10°C διπλασιάζει την ταχύτητα της αντίδρασης.

Διαπερατότητα Σκυροδέµατος

Σκυρόδεµα µε χαµηλή διαπερατότητα έχει µεγάλη ανθεκτικότητα σε φυσικές και χηµικές επιδράσεις. Η διαπερατότητα εξαρτάται από πολλές παραµέτρους:

- Σύσταση του τσιµέντου

- Λόγος Ν/Τ

Page 4: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

4 / 13

- Πορώδες

- Συµπύκνωση

- Συντήρηση

- Ύπαρξη Ρωγµών

Λόγος Ν/Τ

Όταν ο λόγος Ν/Τ ξεπερνά την τιµή 0.6 η διαπερατότητα του σκυροδέµατος αυξάνεται δυσανάλογα επειδή αυξάνει το µέγεθος και ο αριθµός των τριχοειδών πόρων.

Συµπύκνωση

§ Η συµπύκνωση αποσκοπεί στην µείωση των κενών του αέρα στο σκυρόδεµα.

§ Με τη δόνηση, ο αέρας και το νερό µεταφέρονται προς την επιφάνεια, µειώνοντας έτσι το πορώδες.

Συντήρηση

§ Ενυδάτωση του τσιµέντου για ανάπτυξη της επιθυµητής τελικής αντοχής.

§ Προστασία από απότοµες αλλαγές θερµοκρασίας.

§ Ο ελάχιστος χρόνος συντήρησης του σκυροδέµατος χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις ανθεκτικότητας είναι 7 ημέρες.

§ Η συντήρηση πρέπει να αρχίσει αµέσως µετά τη σκυροδέτηση και να µην διακοπεί.

Page 5: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

5 / 13

Φυσικές και Χηµικές Επιδράσεις

§ Μηχανικές: επιβαλλόµενα φορτία και επιβαλλόµενες παραµορφώσεις (διαφορική καθίζηση, συστολή ξήρανσης, σεισμός)

§ Φυσικές: µηχανική φθορά (απότριψη, υδροφθορά, σπηλαίωση), ακραίες θερµοκρασίες (παγετός, πυρκαγιά)

§ Χηµικές-Βιολογικές: οξέα, άλατα, βάσεις, βακτήρια

Page 6: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

6 / 13

Ανθεκτικότητα Σιδηροπλισµών

§ Η αλκαλικότητα (pH από 9-12,8) του σκυροδέµατος εξαιτίας του υδροξειδίου του ασβεστίου προσφέρει "παθητική" προστασία στο χάλυβα. Στην καθαρή επιφάνεια του χάλυβα σχηµατίζεται ένα πολύ λεπτό και σφικτά προσκολληµένο στρώµα οξειδίων του σιδήρου.

§ Όσο υπάρχει το προστατευτικό στρώµα δεν θα συµβεί διάβρωση ακόµα και αν υπάρχουν οι ευνοϊκές συνθήκες. Είναι επίσης δυνατόν να έχει καταστραφεί το στρώµα οξειδίων, αλλά ο χάλυβας να µη διαβρώνεται επειδή οι περιβαλλοντικές συνθήκες δεν είναι ευνοϊκές, π.χ. σε σκυρόδεµα βυθισµένο σε νερό (λόγω ανεπάρκειας οξυγόνου) ή σε σκυρόδεµα στο εσωτερικό κτηρίων (λόγω έλλειψης υγρασίας).

Διάβρωση Χάλυβα

Διάβρωση του χάλυβα συµβαίνει σε διάφορες περιπτώσεις, όπως:

- Το σκυρόδεµα είναι κακής ποιότητας και παύει να παρέχει παθητική προστασία στο χάλυβα

- Το περιβάλλον δεν είναι το αναµενόµενο ή άλλαξε κατά τη διάρκεια χρήσεως της κατασκευής

- Ο χάλυβας έρχεται σε επαφή µε υλικά που δεν παρουσιάζουν αλκαλικότητα όπως έδαφος, ξύλο, νερό, υγροµονωτικά υλικά κ.λ.π.

- Ο χάλυβας έχει κατασκευαστικές ατέλειες ή είναι εξαιρετικά ευαίσθητος ή έρχεται σε επαφή µε άλλα µέταλλα

Μορφές Διάβρωσης

§ Γενική ή οµοιόµορφη διάβρωση. Τοπική διάβρωση

- Διάβρωση κατά βελονισµό (pitting)

- Μικρορρηγµατώδης διάβρωση (crevice)

- Διάβρωση µεταξύ των κόκκων (intergranular)

§ Διάβρωση λόγω ανάπτυξης εξωτερικής διαφοράς δυναµικού

- Γαλβανική δράση (galvanic)

- Ηλεκτρολυτική διάβρωση (electrolytic)

§ Διάβρωση υπό µηχανική τάση (stress-corrosion)

Page 7: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

7 / 13

Γενική ή οµοιόµορφη διάβρωση

§ Η επιφάνεια του µετάλλου καλύπτεται σχεδόν οµοιόµορφα από τα προϊόντα της διάβρωσης.

§ Συµβαίνει όταν η αλκαλικότητα του σκυροδέµατος έχει χαθεί σε ευρεία περιοχή. Το προστατευτικό στρώµα θα καταστραφεί και θα αρχίσει η διάβρωση.

§ Αιτίες µείωσης του pH σε ευρεία περιοχή του σκυροδέµατος είναι:

- Απόπλυση του Ca(OH)2 από το σκυρόδεµα λόγω επίδρασης µαλακού νερού

- Ενανθράκωση του σκυροδέµατος

- Επίδραση ανθρακικών ή θειικών αλάτων (έχει παρατηρηθεί χωρίς όµως να έχει ακόµα τεκµηριωθεί πλήρως)

Ενανθράκωση σκυροδέµατος

§ Η ενανθράκωση του σκυροδέµατος προκαλείται από τη χηµική αντίδραση του οξειδίου του άνθρακα το οποίο υπάρχει στην ατµόσφαιρα µε το υδροξείδιο του ασβεστίου του σκυροδέµατος:

Ca(OH)2+CO2-CaCO3+H2O

§ Για την πραγµατοποίηση της αντίδρασης απαιτούνται µικρές ποσότητες νερού. Το µεγαλύτερο ποσοστό ενανθράκωσης παρατηρείται σε αέρα µε σχετική υγρασία 50 έως 70%. Το ξηρό σκυρόδεµα δεν ενανθρακώνεται λόγω απουσίας υγρασίας και το κορεσµένο λόγω µη διάχυσης του αερίου CO2 στους πόρους του σκυροδέµατος.

§ Το νερό που παράγεται από την αντίδραση διαχέεται προς το εσωτερικό του σκυροδέµατος και η ενανθράκωση συνεχίζεται σε µεγαλύτερα βάθη.

§ Το pH µειώνεται και παίρνει τιµή περίπου 8,3 στο πλήρως ενανθρακωµένο σκυρόδεµα.

§ Το βάθος ενανθράκωσης του σκυροδέµατος κατά το πρώτο έτος της ζωής της κατασκευής ποικίλει από 0.5 έως 19.5 mm.

§ Για µικρό λόγο Ν/Τ το βάθος ενανθράκωσης το πρώτο έτος είναι συνήθως µεταξύ 1 έως 2 mm

§ Για καλό σχετικά σκυρόδεµα από τσιµέντο Portland (CEM I), το βάθος ενανθράκωσης είναι 5 έως 8 mm µετά από 10 έτη και 10 έως 15 mm σε 50 έτη

§ Παράµετροι που επηρεάζουν την ενανθράκωση

- Συνθήκες περιβάλλοντος

- Ποιότητα και πάχος επικάλυψης

- Είδος τσιµέντου: τσιµέντα που περιέχουν ποζολάνες ενανθρακώνονται γρηγορότερα από το τσιµέντο Ρortland. Η µείωση της αλκαλικότητας εξηγείται από την δέσµευση ελεύθερου Ca(OH)2 από την ποζολανική δράση

Page 8: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

8 / 13

Επίδραση Υγρασίας στο Βάθος Ενανθράκωσης

Επίδραση Σκωρίας Υψικαμίνων

Page 9: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

9 / 13

Μηχανισµός Διάβρωσης του Χάλυβα

§ Η διάβρωση του χάλυβα είναι ένα σύνθετο χηµικό και ηλεκροχηµικό φαινόµενο. Η "ευστάθεια" του χάλυβα µέσα στο σκυρόδεµα εξαρτάται από το ηλεκτρικό δυναµικό, από το pH και από τη θερµοκρασία του σκυροδέµατος.

§ Για να γίνει ηλεκτρόλυση, η άνοδος και κάθοδος πρέπει να συνδέονται µεταξύ τους ηλεκτρικά και ηλεκτρολυτικά. Η ράβδος του χάλυβα προσφέρει την ηλεκτρική σύνδεση, ενώ το νερό των πόρων του σκυροδέµατος δρα ως ηλεκτρολύτης.

§ Το τµήµα του χάλυβα όπου έχει καταστραφεί το προστατευτικό στρώµα οξειδίου συµπεριφέρεται ως άνοδος. Τα άτοµα του σιδήρου µετατρέπονται σε ιόντα, ενώ ελευθερώνονται ηλεκτρόνια:

Fe→Fe+++2e-

§ Το δυναµικό του αδιάβρωτου σιδήρου, µε κλίµακα αναφοράς την κλίµακα υδρογόνου είναι ίσο µε ΕΑ=-440mVH. Στην άνοδο, το δυναµικό µικραίνει σηµαντικά. Λόγω της διαφοράς δυναµικού, τα ηλεκτρόνια τα οποία ελευθερώνονται στην άνοδο µεταφέρονται προς την κάθοδο

§ Ως κάθοδος συµπεριφέρεται η περιοχή του χάλυβα όπου υπάρχει νερό και οξυγόνο, χωρίς να είναι απαραίτητο να έχει καταστραφεί το λεπτό στρώµα των οξειδίων. Σε αυτή την περιοχή ενώνονται τα ηλεκτρόνια µε το νερό και το οξυγόνο, παράγονται δε ιόντα υδροξυλίου:

2e-+1/2 O2+H2O→2(OH)-

§ Το δυναµικό αυξάνεται και γίνεται ίσο µε Εκ=+401 mVH

§ Αν τα ιόντα του υδροξυλίου κινηθούν µέσα στο νερό των πόρων από την κάθοδο προς την άνοδο, θα ενωθούν µε το ιόντα του σιδήρου και θα σχηµατίσουν σκουριά:

3Fe+++8(OH)-→Fe3O4+8e-+4H2O

Διάβρωση Σιδηροπλισμού

§ Με την προηγούµενη αντίδραση µπορεί να σχηµατισθούν διάφορα οξείδια του σιδήρου π.χ FeO, Fe2O3. Στο σκυρόδεµα συνήθως σχηµατίζονται FeO ή Fe3O4 λόγω της πίεσης που ασκεί το σκυρόδεµα.

§ Ανάλογα µε το σχηµατιζόµενο οξείδιο, το χρώµα της σκουριάς ποικίλει σε κόκκινο-καφέ-πράσινο-μαύρο

Page 10: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

10 / 13

§ Όσο νερό συντίθεται στην κάθοδο τόσο αποδίδεται µε το σχηµατισµό της σκουριάς. Μόνο οξυγόνο καταναλώνεται κατά τη διάβρωση του χάλυβα: για το σχηµατισµό Fe3O4 απαιτείται 1,5 lt Ο2 ανα 1 gr σιδήρου.

§ Η άνοδος και η κάθοδος µπορεί να είναι γειτονικές ή αποµακρυσµένες.

Διάβρωση κατά βελονισµό

§ Οφείλεται αποκλειστικά στην επίδραση χλωριόντων που µπορούν να βρεθούν στο σκυρόδεµα είτε εξαρχής είτε να διεισδύσουν από το περιβάλλον αργότερα.

§ Η διείσδυση γίνεται µέσω πόρων εξ ολοκλήρου ή µερικώς γεµάτων µε νερό. Ιδιαίτερα επικίνδυνη είναι η εναλλασσόµενη διαβροχή και ξήρανση της επιφάνειας του σκυροδέµατος από νερό το οποίο περιέχει χλωριούχα άλατα.

§ Από τα χλωριόντα που υπάρχουν στο σκυρόδεµα, µια ποσότητα δεσµεύεται χηµικά από τον τσιµεντοπολτό, ενώ τα υπόλοιπα χλωριόντα παραµένουν ελεύθερα. Η διάβρωση του χάλυβα προκαλείται από τα ελεύθερα χλωριόντα.

§ Το τσιµέντο µπορεί να δεσµεύσει ποσότητα χλωριόντων µέχρι 0,4% κ.β. τσιµέντου. Σχηµατίζεται έτσι άλας Friedell [3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O] το οποίο είναι αβλαβές για τον οπλισµό.

§ Με την παρουσία θειικών αλάτων ή µετά από ενανθράκωση του σκυροδέµατος, το άλας Friedell διασπάται ελευθερώνοντας τα χλωριόντα. Έτσι µετά την ενανθράκωση, ο κίνδυνος διαβρώσεων των σιδηροπλισµών αυξάνεται, ακόµα και αν το σκυρόδεµα περιέχει µικρές ποσότητες χλωριόντων.

Δεσμευμένα Χλωριόντα

Μηχανισµός Διάβρωσης λόγω Χλωριόντων

Ο µηχανισµός αυτός δεν έχει διασαφηνισθεί πλήρως.

Page 11: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

11 / 13

Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση του χάλυβα από χλωριόντα

§ Ποιότητα και πάχος επικάλυψης

§ Περιεκτικότητα του σκυροδέµατος σε τσιµέντο-πρόσθετα: Το C3A δεσµεύει χηµικά µια ποσότητα χλωριόντων.

§ Είδος και συγκέντρωση χλωριούχων αλάτων: το CaCl2 προκαλεί µεγαλύτερη διάβρωση από ότι το NaCl. Η διαφορά συγκέντρωσης χλωριόντων είναι που έχει σηµασία για τη διάβρωση του χάλυβα και όχι η περιεκτικότητα του σκυροδέµατος σε χλωριόντα κατά απόλυτη τιµή. Η διαφορά συγκέντρωσης των χλωριόντων προκαλεί ανάπτυξη διαφοράς δυναµικού.

§ Περιβάλλον

Επίδραση Ν/Τ στην Διείσδυση Χλωριόντων

Page 12: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

12 / 13

Επίδραση NaCl στη Ταχύτητα Διάβρωσης του Χάλυβα

Μικρορρηγµατώδης διάβρωση

Είναι ανάλογη µε τη διάβρωση κατά βελονισµό. Η διαφορά είναι ότι αρχίζει σε µικρορωγµές και µικροκοιλότητες στην επιφάνεια του χάλυβα και όχι σε «υγιή» επιφάνεια.

Διάβρωση µεταξύ Κόκκων

Εµφανίζεται µέσα στο µέταλλο και όχι στην επιφάνεια του. Συµβαίνει κυρίως σε κράµατα όταν υπάρχει διαφορά δυναµικού. Με µικρές ποσότητες άνθρακα (µικρότερη από 0,05%) η διάβρωση αυτή αποφεύγεται.

Ηλεκτρολυτική Διάβρωση

Είναι αποτέλεσµα άµεσης εφαρµογής ρεύµατος στην κατασκευή από κάποια εξωτερική πηγή. Προστασία:

- Σκυρόδεµα πολύ καλής ποιότητας χωρίς χλωριόντα

- Ηλεκτρική µόνωση (π.χ. διάφραγµα πολυαιθυλενίου) µεταξύ της πηγής του ηλεκτρικού ρεύµατος και της κατασκευής.

Διάβρωση υπό Μηχανική Τάση

§ Εµφανίζεται σε χάλυβες υψηλής αντοχής υπό τάσεις µεγαλύτερες από 0.8fpV. Δεν δηµιουργείται σκουριά και δεν παρατηρείται απώλεια της διατοµής λόγω διάβρωσης.

§ Ο µηχανισµός είναι πολύπλοκος και δεν έχει αποσαφηνισθεί πλήρως.

§ Οφείλεται στον συνδυασµό διαβρωτικού περιβάλλοντος και στην ανάπτυξη πρόσθετης διαφοράς δυναµικού.

§ Η διάβρωση του χάλυβα υπό µηχανική τάση µπορεί να συνοδεύεται από ψαθυροποίηση του χάλυβα λόγω εκλύσεως υδρογόνου.

§ Τα χλωριόντα επιταχύνουν πολύ τη διάβρωση όλων σχεδόν των χαλύβων εκτός από τους χάλυβες οι οποίοι περιέχουν µεγάλες ποσότητες νικελίου.

Page 13: Ανθεκτικότητα Οπλισμένου Σκυροδέματος

13 / 13

Αποτέλεσμα Διάβρωσης

§ Ρηγµάτωση

§ Απώλεια Υλικού (διατοµής)

§ Προστασία

- Μείωση διαπερατότητας

- Αναστολείς διάβρωσης

- Επικάλυψη

- Αύξηση ανθεκτικότητας οπλισµού σε διάβρωση

- Ανοξείδωτος Χάλυβας

Συμπεράσματα

§ Ο σχεδιασµός πρέπει να στοχεύει όχι µόνο στην αντοχή αλλά και στην ανθεκτικότητα.

§ Μελέτη των δυνατοτήτων των διαθεσίμων υλικών για ανθεκτικό σκυρόδεµα.