Επίδραση προσθέτων συνθέτων αναστολέων διάβρωσης στην ανθεκτικότητα του οπλισμένου σκυροδέματος

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η πειραματική μελέτη και διερεύνηση της προστατευτικής ικανότητας οργανικών επικαλύψεων και αναστολέων διάβρωσης με σκοπό την προστασία του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος (ΧΟΣ). Στο πρώτο μέρος εξετάσθηκε η χρησιμοποίηση μιας οργανικής επικάλυψης η οποία περιέχει αναστολείς διάβρωσης, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο στην επιφάνεια του οπλισμού όσο και του σκυροδέματος και αξιολογήθηκε η προστασία που μπορεί να προσφέρει από την διάβρωση σε περιβάλλον χλωριόντων. Στο δεύτερο μέρος, εξετάσθηκε η χρήση του νιτρικού ασβεστίου σαν αναστολέα διάβρωσης (είτε σαν πρόσμικτος είτε σαν ψεκαζόμενος) σε περιβάλλον χλωριόντων και αξιολογήθηκε η δυνατότητα προστασίας σε σύγκριση με δύο άλλους εμπορικούς αναστολείς διάβρωσης. Στη διδακτορική διατριβή, καταρχήν, έγινε αναφορά στον όρο σκυρόδεμα και τσιμέντο και αναπτύχθηκαν αναλυτικά οι πρώτες ύλες, τα είδη, οι ιδιότητες, οι παράγοντες που τα επηρεάζουν την ποιότητά τους και οι τρόποι παρασκευής τους. Επίσης, αναλύθηκαν οι παράγοντες που επιδρούν στη διάβρωση του οπλισμένου σκυροδέματος, η ανθεκτικότητα τους σκυροδέματος στο περιβάλλον, καθώς και οι μέθοδοι προστασίας του. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη χρήση οργανικών επικαλύψεων, καθώς και αναστολέων διάβρωσης ως τρόπος προστασίας του οπλισμού από τη διάβρωση. Στο πρώτο μέρος της διατριβής, η πειραματική διαδικασία περιελάμβανε κατασκευή οπλισμένων κυλινδρικών δοκιμίων τσιμεντοκονίας. Εφαρμόστηκε οργανική επικάλυψη είτε στην επιφάνεια του κονιάματος, είτε στην επιφάνεια του οπλισμού, είτε και στην επιφάνεια του κονιάματος και στην επιφάνεια του οπλισμού. Για λόγους σύγκρισης μελετήθηκε η διάβρωση των χαλύβων σε δοκίμια χωρίς οργανική επικάλυψη. Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε σε επιταχυνόμενες συνθήκες διάβρωσης (θάλαμος αλατονέφωσης), σε ελεγχόμενες συνθήκες σε εργαστηριακό περιβάλλον (μερική εμβάπτιση) και σε αστικό περιβάλλον (στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου). Η εκτίμηση της προστατευτικής ικανότητας που προσέφερε η οργανική επικάλυψη, εκτιμήθηκε με τις ακόλουθες μεθόδους: - Μέτρηση ηλεκτροχημικών παραμέτρων διάβρωσης (icorr, Rp) και δυναμικού Διάβρωσης (Ecorr) των οπλισμών συναρτήσει του χρόνου έκθεσης στο διαβρωτικό περιβάλλον, - Υπολογισμός της ποσοστιαίας απώλειας μάζας και της ηλεκτροχημικής απώλειας μάζας των οπλισμών. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής, κατασκευάστηκαν οπλισμένα κυβικά δοκίμια με αναλογία τσιμέντο:άμμος:νερό 1:3:0.5 και με αναλογία τσιμέντο:άμμος:νερό 1:3:0.65. Στη μια ομάδα δοκιμίων έχει προστεθεί στη σύσταση του τσιμεντοκονιάματος αναστολέας διάβρωσης ως πρόσμικτος σε δύο διαφορετικές περιεκτικότητες (4g/100g τσιμέντου και 8g/100g τσιμέντου, της ποσότητας του νερού που προστέθηκε), ενώ στις άλλες ομάδες δοκιμίων οπλισμών εγκιβωτισμένων στο σκυρόδεμα, έχουν προστεθεί στην εξωτερική επιφάνεια του σκυροδέματος, ως ψεκαζόμενοι, τέσσερις διαφορετικοί τύποι αναστολέων διάβρωσης, από τους οποίους οι δύο βασίζονται στο Νιτρικό Ασβέστιο και οι άλλοι δύο στη Διμεθυλ-αιθανόλ-αμίνη και στο Νιτρώδες Ασβέστιο. Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε σε ελεγχόμενες συνθήκες σε εργαστηριακό περιβάλλον (μερική εμβάπτιση σε 3.5% κ.β. NaCl). Η προστατευτική ικανότητα των παραπάνω μεθόδων προστασίας σε σύγκριση με τον χάλυβα χωρίς προστασία εκτιμήθηκε ηλεκτροχημικά με τον προσδιορισμό ηλεκτροχημικών παραμέτρων διάβρωσης. Συγκεκριμένα προσδιορίστηκε: - Το Δυναμικό διάβρωσης συναρτήσει του χρόνου (στον οπλισμό) - Η πυκνότητα του ρεύματος διάβρωσης icorr - H αντίσταση γραμμικής πόλωσης Rp - Η ηλεκτροχημική απώλεια μάζας (στον οπλισμό) Επιπρόσθετα έγινε σταθμικός προσδιορισμός της απώλειας μάζας των χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μακροσκοπική και μικροσκοπική παρατήρηση των διαβρωμένων τσιμεντοκονιαμάτων με τη χρησιμοποίηση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης. Από την διατριβή αυτή προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα: 1. Η οργανική επικάλυψη με αναστολέα διάβρωσης σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις προσδίδει προστασία στον οπλισμό και το σύστημα με εφαρμογή της οργανικής επικάλυψης με αναστολέα διάβρωσης (i και ii επικαλυπτικού) τόσο στην επιφάνεια του κονιάματος όσο και στην επιφάνεια του οπλισμού προσέφερε καλύτερη προστασία σε σχέση με τα άλλα δύο συστήματα (εφαρμογή της οργανικής επικάλυψης με αναστολέα διάβρωσης (i και ii επικαλυπτικού) μόνο στην επιφάνεια του κονιάματος, ή μόνο στην επιφάνεια του οπλισμού. 2. Οι αναστολείς που χρησιμοποιήθηκαν ως πρόσμικτοι στα δοκίμια με αναλογία τσιμέντου/αδρανών/νερό:1/3/0.5 είχαν καλύτερη προστατευτική δράση απ’ ότι οι αναστολείς που χρησιμοποιήθηκαν ως ψεκαζόμενοι, ενώ στα δοκίμια με αναλογία τσιμέντου/αδρανών/νερό:1/3/0.65 καλύτερη προστατευτική δράση είχαν οι αναστολείς που χρησιμοποιήθηκαν ως ψεκαζόμενοι των Ομάδων ΨΕΚ III και IV, των οποίων οι αναστολείς διάβρωσης βασίζονται στη Διμεθυλ-αιθανόλ-αμίνη και στο Νιτρώδες Ασβέστιο αντίστοιχα. 3. Σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις ο αναστολέας διάβρωσης που βασίζεται στο νιτρικό ασβέστιο προσέφερε προστασία είτε χρησιμοποιήθηκε ως πρόσμικτος είτε ως ψεκαζόμενος.