Προστασία του χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος από την ατμοσφαιρική διάβρωση με χρήση αναστολέων διάβρωσης

Abstract

The aim of the present study is to evaluate the effectiveness of alkanolamine as an inhibitor to slow down or prevent atmospheric corrosion of the reinforcing steel rebars. Initially, investigated inhibition properties of alkanolamine as water based solutions in different concentrations. Further tests were conducted by using alkanolamine as thin film coatings. In both cases, organic agents are absorbed on steel surfaces by spraying methods. The anticorrosive capability of organic inhibitors was evaluated at predetermined exposure times by mass loss measurements of the steel substrate, by linear polarization curves, pull-out tests and with visual examination of the degree of rusting. Furthermore, corresponding tests were conducted on bended rebars according to Greek relevant regulations. For a 3-month exposure period, average weight loss measurements revealed anticorrosive effectiveness of solution inhibitors. Furthermore, pull-out tests showed that bonding was not negatively affected by the inhibitors. Also, thin film organic inhibitors examined. Coatings were based on alkyd resins (MC), iron oxide transformers (XG) and silicon resins (SA). For environmental reasons, emulsions were preferred against coatings with organic solvent. The water sprayed resins used diluted in 25% and 50% concentrations, for manufacturing cost minimizing, without protection degrading. Visual inspection of rectilinear rebars with MC_50% coating showed that there is efficient protection for almost a year period. Corresponding tests on bended rebars showed that the protection does not exceed 4 months. Anticorrosive protection of organic inhibitors tested also, on embedded rebars, in highly corrosive conditions, such as solution with 3,5% NaCl and accelerated carbonation room. Mass loss and electrochemical measurements were taken in both experiments. In every batch of samples, several unprotected rebars used as a reference point. The results of embedded rebars experiments showed that MC and SA coatings provide anticorrosive protection. SA appears to be more effective than MC. According to pull-out tests for MC, the corresponding resistance was not affected. Overall measurements and visual inspections led to the conclusion that anticorrosive protection can be achieved by using coatings based on alkyd resins, either for embedded or not embedded reinforced steel. Silicon based inhibitors could be further improved through research, in order to extend the duration of their protection.

Το θέμα της διδακτορικής αυτής διατριβής είναι η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας αναστολέων διάβρωσης στο να προσφέρουν προστασία στον ΧΟΣ από την ατμοσφαιρική διάβρωση. Αρχικά εξετάστηκαν απλά διαλύματα αναστολέων διάβρωσης ως και στην συνέχεια έγινε προσπάθεια προστασίας του ΧΟΣ, με επικαλύψεις μικρού σχετικά πάχους. Οι αναστολείς διάβρωσης που περιέχονται στα διαλύματα και στις επικαλύψεις, ανήκουν στην ομάδα των αμινοαλκοολών. Ο τρόπος εναπόθεσής τους στην επιφάνεια του ΧΟΣ, που χρησιμοποιήθηκε σ’ όλες τις περιπτώσεις, ήταν ο ψεκασμός. Η προστατευτική δράση και η ανθεκτικότητα του κάθε αναστολέα μελετήθηκε και εκτιμήθηκε σε ευθύγραμμο ΧΟΣ με οπτική επιθεώρηση, με προσδιορισμό απώλειας μάζας και με ηλεκτροχημικές μετρήσεις κατόπιν έκθεσης πολλών σειρών δοκιμίων στην ατμόσφαιρα για ποικίλα χρονικά διαστήματα. Ακόμα εξετάστηκε η συμπεριφορά των επικαλύψεων στο σημείο της κάμψης σε διαμορφωμένους χάλυβες, η αντοχή τους σε περιβάλλον πλούσιο σε χλωριόντα και η συνάφεια με την μέθοδο της εξόλκευσης. Οι μετρήσεις του σταθμικού προσδιορισμού της απώλειας μάζας για τρίμηνη έκθεση στην ατμόσφαιρα, έδειξε ότι μπορούν να προσφέρουν προστασία στον ΧΟΣ. Επίσης, έγινε προσπάθεια προστασίας του ΧΟΣ με επικαλύψεις μικρού σχετικά πάχους. Έγιναν δοκιμές με επικαλύψεις βασιζόμενες στις αλκυδικές ρητίνες (MC), με μετατροπείς οξειδίων σιδήρου (XG) και με ρητίνες σιλικόνης (SA). Χρησιμοποιήθηκαν γαλακτώματα και όχι επιστρώματα που χρησιμοποιούν οργανικούς διαλύτες, για λόγους προστασίας του περιβάλλοντος. Από την οπτική επιθεώρηση προέκυψε ότι η επικάλυψη MC_50% έχει την δυνατότητα να προστατεύσει τον ευθύγραμμο ΧΟΣ για χρονικό διάστημα μέχρι και ενός έτους και τα κεκαμμένα δοκίμια μέχρι 4 μήνες. Τέλος, μελετήθηκε η πιθανή αντιδιαβρωτική δράση των αναστολέων υπό τη μορφή προστατευτικών επιστρώματων του Χ.Ο.Σ. μέσα σε κονίαμα, σε περιβάλλον χλωριόντων και σε συνθήκες επιταχυνόμενης ενανθράκωσης. Και στις δύο περιπτώσεις ακολούθησαν μετρήσεις απώλειας μάζας του ΧΟΣ και ηλεκτροχημικές. Συνεπώς, συμπεραίνουμε ότι η προστασία με επικαλύψεις, οι οποίες βασίζονται σε αλκυδικές ρητίνες είναι ικανές να προστατεύσουν μέσα και έξω από το σκυρόδεμα, χωρίς να επιδρούν στην συνάφεια χάλυβα/σκυροδέματος. Από τις υπόλοιπες επικαλύψεις που δοκιμάστηκαν συμπεραίνουμε ότι είναι δυνατή η συνέχιση της βελτίωσης των ιδιοτήτων των επικαλύψεων με βάση τις ρητίνες σιλικόνης, ώστε να καταστούν ικανές να προσφέρουν στον χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος ικανοποιητική προστασία για εύλογο χρονικό διάστημα.