Korrosjon av stålarmering i betong



Like dokumenter
Betongrehabilitering

Korrosjon. Øivind Husø

Nedbrytningsmekanismer, reparasjon og vedlikehold av betongkonstruksjoner

Nedre Berglia garasjer Vedlegg 4, armeringskorrosjon i betong s. 1/5

Studie av overføring av kjemisk energi til elektrisk energi og omvendt. Vi snakker om redoks reaksjoner

Informasjon og råd om galvanisert stål. (varmforzinket stål)

Den eksakte levetidsmodellen

Tilstedeværelse av vann / fuktighet og oksygen er en nødvendig forutsetning for korrosjon av stål

8. Ulike typer korrosjonsvern. Kapittel 10 Elektrokjemi. 1. Repetisjon av noen viktige begreper. 2. Elektrolytiske celler

Elektrokjemiske metoder ved reparasjon av betongkonstruksjoner. Jan-Magnus Østvik Statens vegvesen, Vegdirektoratet TMT, Tunnel og betongseksjonen

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

Bruk av vannglass som korrosjonsinhibitor

Figur s Figurer kapittel 9: Elektrokjemi. ytre krets. ioner. oksidasjon. reduksjon. indre krets

Kjemi og miljø. Elektrokjemi Dette kompendiet dekker følgende kapittel i Rystad & Lauritzen: 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 og 10.5

TORFINN HAVN: Materialteknologisk utvikling gjennom 40 år offshore Side 12

Hagaløkka IV Sameie. Teknisk notat Tilstandsundersøkelse av heishus. Oslo, 18. oktober 2018

FLERVALGSOPPGAVER REDOKS-/ELEKTORKJEMI

Elektrokjemi: Studie av overføring av kjemisk energi til elektrisk energi og omvendt.

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel eksamen 19/5-14

10.2 NEDBRYTING AV ARMERT BETONG Publikasjon nr. 31 \3\ gir en god oversikt over mulige skadeårsaker, og inneholder en nyttig referanseoversikt.

Elektrokjemi og armeringskorrosjon nasjonalt og internasjonalt. Øystein Vennesland NTNU

Kristiansand Kommune, Ingeniørvesenet. Hellemyr, betongteknologisk undersøkelse av høydebasseng. Utgave: 1 Dato:

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 4

Auditorieoppgave nr. 1 Svar 45 minutter

Katodisk beskyttelse av betong - rehabilitering av kaier på Statoil sitt anlegg på Kårstø. Norsk Betongforening - 9. oktober 2014

Hvordan unngå korrosjon på pulverlakkert aluminium i bygg? Astrid Bjørgum, SINTEF Materialer og kjemi

Vi skal her beskrive hva årsaken er og hvordan det kan unngås.

EKSAMEN I EMNE TMT4110 KJEMI. BOKMÅL (Nynorsk s. 5 7) Lørdag 12. juni 2010 Tid: 9:00 13:00

Erfaringar med bruk av vannglass

Godkjent prosjektansvarlig:

Ødegård og Lund AS Rødbergveien 59 B 0591 OSLO Telefon: , Telefax: e. mail: olbetong@online.no.

KOSMOS. 5: Elektroner på vandring Figur side Modell av et heliumatom. Elektron. Nøytron. p + Proton. Protoner

Densitop /Densiphalt. P-hus - Skansen Borettslag OSLO NYE P-HUS EKSISTERENDE P-HUS. P-hus Sandvika

Rust er et produkt av en kjemisk reaksjon mellom jern og oksygen i lufta. Dette kalles korrosjon, og skjer når metallet blir vått.

Prøveeksamen i Fysikk/kjemi Løsningsforslag Prøve 8

Naturfag 2, Na210R510

Kjemieksperimenter for mellomtrinnet. Ellen Andersson og Nina Aalberg Skolelaboratoriet, NTNU

Kapittel 4 Ulike kjemiske reaksjoner og støkiometri i løsninger

Korrosjonskontroll og vannglass - erfaringer og praktiske råd ved oppstart og drift

ORDINÆR EKSAMEN 3. juni Sensur faller innen 27. juni 2011.

Asplan Viak AS er engasjert av Mandal kommune Teknisk Forvaltning for å utarbeide tilstandsanalyse for Buhallene på Nedre Malmø i Mandal kommune.

FASIT til 2. UTTAKSPRØVE

Innhold. Forord... 11

STRØM I BÅT, del 9. Farlig med landstrøm om bord:

3. Balansering av redoksreaksjoner (halvreaksjons metoden)

ØDEGÅRD OG LUND AS Konsulenttjenester innen betongrehabilitering

Korrosjon i varme - og kjøleanlegg

Fasit oppdatert 10/9-03. Se opp for skrivefeil. Denne fasiten er ny!

9 SYRER OG BASER. Syre: HCl H (aq) + Cl (aq) Her er Cl syreresten til HCl. Arrhenius' definisjon begrenser oss til vannløsninger.

Nr Fliskledte svømmeanlegg vannkvalitet og materialvalg. Av Arne Nesje og Stein W. Østerhus, SINTEF teknologi og samfunn.

Universitetet i Oslo

Oppgave1 Langsvarsoppgave A.1. Oppgave2 Langsvarsoppgave A.2. Oppgave3 Langsvarsoppgave A.3. Oppgave4 Langsvarsoppgave A.4

Stokke Kommune. Betongkontroll høydebasseng Kihlås. Utgave: 1 Dato:

UTSATT EKSAMEN Sensur faller innen Resultatet blir tilgjengelig på studentweb første virkedag etter sensurfrist,

reduseres oksidasjon

Weber Betongrehabilitering

Natur og univers 3 Lærerens bok

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

PARTIKKELMODELLEN. Nøkler til naturfag. Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU. 27.Mars 2014

Definisjoner Brønsted, En syre er et stoff som kan spalte av protoner En base er et stoff som kan ta opp protoner

2) Vi tilsetter syrer fordi løsningen skal være sur (men ikke for sur), for å unngå porøs kobberdannelse.

Kapittel 2 Atom, molekyl og ion. 1. Moderne beskrivelse av atom - Enkel oppbygning - Grunnstoff og isotoper - Navn på grunnstoff

Katodisk korrosjonsbeskyttelse.

TALM1008 Fysikk og Kjemi Løsning kjemidel kont august 2013

Dosering av jern og CO2 -ett mol vannkjemi og litt erfaringer

Metallkorrosjon i prosessindustrien. IFEA-kurs desember 2011 Materialvalg for instrument og ventiler Håkon Leth-Olsen, INEOS Norge AS

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 6, HØST 2009

FLERVALGSOPPGAVER STØKIOMETRI

Korrosjonskontroll ved bruk av fellingsanlegg og Moldeprosessen spesielt

OPPSUMMERING MEDLEMSMØTE/EKSKURSJON

Kapittel 17 Mer om likevekter

Oppgave 23 V2008 Hvilket av følgende metaller er mest brukt som elektrode i knappecellebatterier?

Kjemien stemmer KJEMI 1

Fasit til 1. runde. for uttakning til den. 40. internasjonale kjemiolympiaden i Budapest, Ungarn, juli 2008

HANDBOK FOR NST INOX SYREBEIS PRODUKTER

Luft i betong. Frostskader og praktiske utfordringer. Hedda Vikan Vegdirektoratet, Tunnel- og betongsseksjonen

Kloridinntrenging i betong

Begreper og beskrivelser standarder 1504

Hovedkontor. Rescon Mapei AS Vallsetvegen Sagstua, Norway. Tel.: Fax: post@resconmapei.no

Eksamensoppgave i KJ2072 Naturmiljøkjemi

OPPGAVE 1. Løsningsforslag Kjemi 2 Vår 2015

Høye doseringer flygeaske og slagg i betong

Vann er en amfolytt, det kan både avgi og ta opp H +. I vann har vi derfor en. Denne egenprotolysen har et.

EKSAMEN TMT4112 KJEMI

Hydrogen er det minste grunnstoffet. Ved vanlig trykk og temperatur er det en gass. Den finnes ikke naturlig på jorden, men må syntetiseres.

2. Kjemisk likevekt Vi har kjemisk likevekt når reaksjonen mot høgre og venstre går like fort i en reversibel reaksjon.

Filmgalvanisering på vei- og jernbanebroer

Kapittel 12. Brannkjemi Brannfirkanten

10 JERN - KARBON LEGERINGER, LIKEVEKTSTRUKTURER (Ferrous Alloys) 10.1 Generelt

!"#"$%&# '&()*"$$+,-,$"(+.&%+/0)1**2%+30##$"$$1#4+ &4+5",/-$$"*,"+03+5"$&#4

ca 4% av bruttonasjonalproduktet (Batelle Institute 1975).

Kan flyveaske benyttes til å fange CO 2?

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2012 Løsninger

Valg av stål i varme og fuktige miljøer Svømmehaller

TOPPEN BORETTSLAG BALKONGER VURDERING AV BYGNINGSTEKNISK VEDLIKEHOLD AV EKSISTERENDE BALKONGER, PÅ KORT OG LANG SIKT

Transkript:

Korrosjon av stålarmering i betong Crash-kurs i korrosjon - Korrosjon for dummies Roar Myrdal Teknisk Direktør Normet Construction Chemicals (hovedstilling) Professor II NTNU (bistilling) SVV Teknologidagene 2012 Trondheim, 10.10.12 normet.com 1

Et globalt kjempeproblem! 2

Hva er korrosjon? Ordet kommer fra latin: Corrodere = gnage i stykker Definisjon av begrepet korrosjon: Angrep eller tæring på et materiale forårsaket av kjemiske og/eller fysiske reaksjoner mellom materialet og stoffer i omgivelsene, slik at materialet brytes ned Korrosjons av stål ser vi overalt 3

Hva er stål? Metall bestående hovedsakelig av jern To hovedklasser: Vanlig stål, ofte kalt karbonstål Jern og litt karbon (ca 2% eller lavere) Rustfrie og syrefaste stål Jern og legeringselementer som krom, nikkel og andre Tusen typer! Når stål korroderer sier vi at stålet ruster Fra det urgermanske ordet ruda (rød/rødbrun) 4

Vanlig karbonstål ruster lett! 5

Hva med armeringsstål? Hmm, kan dette gå bra? 6

Nei, det går ikke alltid bra 7

Noen ganger kan det føre til kollaps! 8

De gamle romere visste hva det kom av! Plinius den eldre (23 79 e.kr) Rusting av jern er en straff fra gudene fordi dette metallet tillater seg selv å bli brukt til å lage sverd og til andre krigsformål Vi vet bedre: Naturen gjør alt hva den kan for å bringe foredlet jern (stål) tilbake til sin naturlige tilstand, nemlig rust 9

Edle og uedle metaller Noen metaller er edle, finnes i ren form i naturen Andre er uedle, kunstig framstilt av stoffer vi finner i jordskorpa, for eksempel jernmalm 10

Stål (jern) er et uedelt metall Energi Stål/ jern Foredling Nedbrytning Jernmalm Rust Naturen vil hele tiden forsøke å bringe stålet tilbake til sin stabile tilstand. Drivkreftene er oksygen og vann. 11

Fra stål (jern) til rust Kunstig /ustabil tilstand: Jern Fe (Ferrum) Kjemiske drivkrefter: Oxygen O 2 Vann H 2 O + Naturlig / stabil tilstand: Jernoksider/ Fe(OH) 2 hydroksider Fe(OH) 3 Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 Fe 2 O 3 3H 2 O 12

Oksygen og vann er viktig! Forutsetningen for at stål kan korrodere (når vi ser bort fra oppløsning i syre) er at stålet er i kontakt med - vann (væskeform, ikke vanndamp) - som inneholder oppløst oksygen 13

Litt elektrokjemi Korrosjonsreaksjonen kalles elektrokjemisk fordi elektroner blir overført på grenseflaten mellom stålet og det oksygenholdige vannet som omgir stålet. Oksygenholdig vann e - Grenseflate (ståloverflate) Stål Elektronoverføring Elektroner er ørsmå negative ladninger Stålet gir fra seg elektroner Oksygen mottar disse elektronene 14

Litt mer elektrokjemi Korrosjonsreaksjonen kan deles inn i to delreaksjoner som forløper samtidig, men ikke nødvendigvis på eksakt samme sted Anodereaksjon: Anode: Delreaksjon der elektroner frigis, oksidasjon Den delen av ståloverflaten hvor oksidasjonen skjer Stål gir fra seg elektroner = anodereaksjon Katodereaksjon: Katode: Delreaksjon der elektroner mottas, reduksjon Den delen av ståloverflaten hvor reduksjonen skjer Oksygen mottar elektroner = katodereaksjon 15

Anode- og katodereaksjonene Anodreaksjon Metallisk jern Oppløst jern (ioner) + Elektroner Fe stål Fe 2 2 e Katodereaksjon Oksygen + Vann + Elektroner Hydroksid-ioner ½ O 2 H 2 O 2 e 2 OH Total korrosjonsreaksjon Fe stål + ½ O 2 + H 2 O Fe 2 + 2 OH Fe(OH) 2 Metall Oppløst i vannet Oppløst i vannet Fast stoff (utfelling) Korrosjonsprodukt 16

Det ser omtrent slik ut (skjematisk) (Figur hentet fra SINTEF Byggforskserien, Byggdetaljblad 520.061 Armeringskorrosjon, 2009) Starter umiddelbart etter at stål kommer i kontakt med vann Men dersom vannet er alkalisk (høy ph) skjer det noe rart! Betong har høy ph (ca 13,5) 17

Høy ph gir passivt stål som nesten ikke ruster! Korrosjonsreaksjonen danner et beskyttende belegg (passivfilm) Veldig tynt Usynlig Tett og ugjennomtrengelig Vann med høy ph og oksygen H 2 O OH O 2 Passivfilm Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 -Fe 2 O 3 Stål Fe Passivfilmen Fysisk barriere mot omgivelsene Beskytter stålet. Stålet er passivert En ørliten korrosjon pågår kontinuerlig og holder passivfilmen intakt 18

Depassivering og aktiv korrosjon Definisjon: Den beskyttende jernoksidfilmen brytes ned og korrosjonshastigheten kan øke med mange størrelsesordner (aktiv korrosjon) Det er to hovedårsaker til depassivering av stål i betong: Forsuring av vannet i betongen (porevannet) - Karbonatisering (CO 2 trenger inn i betongen og senker ph til 8-9) - Korrosjonsangrep jevnt fordelt over store deler av ståloverflaten Tilstedværelse av aggressive oppløste ioner i porevannet - Klorid (Cl fra salter, særlig natriumklorid, NaCl) - Lokale korrosjonsangrep ( pitting-korrosjon ) 19

Hvordan kan CO 2 forsure betong? Luft inneholder ca 0.039 % CO 2 Luft (og dermed CO 2 ) kan trenge inn i betongen og reagere med alkalisk porevann: CO 2 + 2 OH CO 3 2 + H 2 O Karbonat Det finnes ogå oppløste kalsiumioner (Ca 2+ ) i porevannet Disse regarerer med karbonat og danner kalsiumkarbonat, derav navnet karbonatisering Ca 2+ + CO 3 2 CaCO 3 (fast stoff) ph faller fra ca 13,5 til 8-9, og passivfilmen brytes ned! 20

Karbonatisering foregår langsomt X k t 1/2 X = karbonatiseringsfront k = konstant t = eksponeringstid (Figur hentet fra SINTEF Byggforskserien, Byggdetaljblad 520.061 Armeringskorrosjon, 2009) 21

Klorid og pitting-korrosjon Pit (engelsk) = grop Pitting-korrosjon = groptæring Kloridioner = the real bad guys De klarer å: Punktere den tette passivfilmen (selv om ph er høy) Grave ut djupe høl i stålet 22

2 kloridkilder (før var det 3) Tilsetningsstoffer og andre delmaterialer til betong 23

Kloridioner punkterer passivfilmen Fe(OH)(OH) (Figur hentet fra SINTEF Byggforskserien, Byggdetaljblad 520.061 Armeringskorrosjon, 2009) 24

Kampen mellom det onde og det gode Bad guy Cl Good guy OH Angrep: Fe + Cl Aktive korrosjon Reparasjon: Fe + OH Passivering Høyt Cl /OH forhold: PITTING-KORROSJON Lavt Cl /OH forhold: FILMREPARASJON 25

Kloridioner kan grave djupe høl (Figur hentet fra SINTEF Byggforskserien, Byggdetaljblad 520.061 Armeringskorrosjon, 2009) 26

Kan se slik ut etter langvarig angrep Hadsel bru, Vesterålen, juni 2002 27

Kritisk kloridkonsentrasjon? Nei, men veiledende grenser Kloridinnhold (% av sementvekt) 0,4 Korrosjonsrisiko Minimal 0,4 1,0 Mulig 1,0 2,0 Sannsynlig 2,0 Sikker 28

Stålet er én ting, hva med betongen? Korrosjonsproduktene har større volum enn metallet Vil derfor øve press på den omsluttende betongen 29

Hva bestemmer nedbrytningshastigheten? Hastighet = f ( T, F O2, RF, C Cl, ph,, F galv, F oksid, ) T F O2 RF C Cl ph F galv F oksid Temperatur Tilførsel av oksygen til katodeområdet på ståloverflaten Relativ fuktighet i betongporene, eller graden av vannmetning av porene Konsentrasjon av oppløste kloridioner i porevannet inntil armeringen Alkalinitet, eller konsentrasjonen av OH -ioner i porevannet inntil armeringen Elektrisk motstand i betongen (hvor lett betongen leder elektrisk strøm) Galvaniske effekter mellom anode- katodeområder på ståloverflaten Oksidlaget (rust) på ståloverflaten 30

Hvordan begrense/stoppe nedbrytningen? Fjerne klorid eller kloridinfisert betong Fjerne karbonatisert betong eller realkalisere betongen Stoppe inntrengning av klorid og CO 2 Gjøre stålet motstandsdyktig mot lav ph and klorid Begrense transporten av oksygen (luft) gjennom betongoverdekningen Gjøre betongen knusk tørr Øke den elektriske motstanden i betongen Erstatte stålet med armering som ikke korroderer 31