Διάβρωση οπλισμού τσιμεντοκονιάματος με οργανικές επικαλύψεις σε εναλλασσόμενο διαβρωτικό περιβάλλον

Abstract

Η προστασία του οπλισμού του σκυροδέματος από τη διάβρωση επιτακτική ανάγκη τόσο για νέες όσο και για υφιστάμενες κατασκευές και ο πλέον συνηθισμένος και οικονομικός τρόπος είναι η χρήση οργανικών επικαλύψεων στην εξωτερική επιφάνεια του σκυροδέματος. Εκτός από τις συμβατικές ακρυλικές διασπορές με αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα, οι ακρυλικές διασπορές νανοτεχνολογίας αποτελούν νέα συστήματα επικαλύψεων τα οποία έχουν ήδη αρχίσει να χρησιμοποιούνται εκτενώς εξαιτίας των ιδιαίτερων ιδιοτήτων τους που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων προστατευτική επίδραση σε επιθετικά περιβάλλοντα, αντιμικροβιακές ιδιότητες, ανακλαστική ικανότητα στο φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας, αντοχή σε συχνό πλύσιμο. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται βιομηχανικά χρώματα ειδικών εφαρμογών και ακρυλικές διασπορές τόσο συμβατικές όσο και νανοτεχνολογίας με σκοπό την αξιολόγηση του βαθμού προστασίας που προσφέρουν στον οπλισμό όταν το σκυρόδεμα εκτίθεται σε εναλλασσόμενους κύκλους ύγρανσης –ξήρανσης. Οι διαβρωτικές συνθήκες επιτεύχθηκαν με παραμονή των δοκιμίων σε δ/μα NaCl 3,5% κ.β για διάστημα 24h και έπειτα ξήρανσής τους στον αέρα για 24h. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν οι παρακάτω οργανικές επικαλύψεις: • Εποξειδικό χρώμα • Χρώμα πολυουρεθάνης • Ακρυλική διασπορά • Ακρυλική διασπορά με ελαστομερικές ρητίνες • Ακρυλική διασπορά νανοτεχνολογίας • Σιλοξανική ακρυλική διασπορά νανοτεχνολογίας Για την αποτίμηση της διάβρωσης πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές μετρήσεις που περιλαμβάνουν: α) Μέτρηση του ελεύθερου δυναμικού διάβρωσης, β) Μέτρηση του ρεύματος διάβρωσης με την τεχνική της γραμμικής πόλωσης και γ) Μέτρηση της αντίστασης του σκυροδέματος με Φασματοσκοπία εμπέδησης. Προσδιορίστηκε επίσης η απώλεια μάζας των οπλισμών με θραύση των δοκιμίων μετά την ολοκλήρωση της πειραματικής διαδικασίας. Από τα μέχρι τώρα αποτελέσματα φαίνεται ότι οι εξεταζόμενες επικαλύψεις μπορούν επιτυχώς να προστατεύσουν τον οπλισμό του σκυροδέματος όταν αυτό εκτίθεται σε περιβάλλον χλωριόντων, αλλά σε διαφορετικό βαθμό, γεγονός που οφείλεται στις ιδιότητες και στη σύσταση της κάθε επικάλυψης.

Steel reinforcement protection from corrosion is an urgent need for both new and pre-existing structures. Organic coatings applied on concrete’s surface are one of the most widely used methods for rebars’ corrosion control due to their economic cost and their effectiveness. Apart from conventional acrylic emulsions with proven efficacy, nanotechnology acrylic coatings are new systems which are already used extensively because of the particular properties which include a protective effect in aggressive environments, antimicrobial properties, reflecting ability of the solar spectrum radiation, resistance to frequent washing. In the present study a cumulative in depth comparison of industrial coatings and acrylic dispersions both conventional and nanotechnology-based is performed, to assess the degree of protection offered to steel reinforcement when the concrete is exposed to dry-wet cycles. The corrosive conditions achieved with the immersion of the specimens in 3.5 wt% NaCl solution for a period of 24h and then drying them in air for 24h. Specifically the following organic coatings were used: • Epoxy paint • Polyurethane paint • Acrylic emulsions • Elastomeric paint • Nanotechnology acrylic coating • Nanotechnology silane/siloxane coating The performance against corrosion by chloride ions is evaluated via electrochemical techniques such as: a) Half-cell potential measurements, b) Linear Polarization Technique and c) Electrochemical Impedance Spectroscopy. The mass loss of steel reinforcement was also determined with the breakage of the samples after the completion of the experimental procedure. Finally, pull-off test of coatings was performed and before and after the exposure of the specimens in the corrosive environment. From the results, it appears that the tested coatings can successfully protect the reinforcement of concrete when exposed to chloride environment, but to varying degrees, due to the properties and composition of each coating.