KOROZE ŽB KONSTRUKCÍ BENEŠ Filip, 2.S
V Praze 20. 9. 14
Karbonatace betonu= příčina koroze výztuže. Karbonatace betonu – reakce mezi kyselými plyny v atmosféře a produkty hydratace cementu. Změna pH betonu. Průběh karbonatace: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O Přičemž klesá hodnota pH z pH=12,5 na méně než pH=9
• Zároveň dochází ke korozi výztuže 2Fe+1,5O2+H2O=2FeO(OH) Přičemž objem výztuže se ze 100 % zvyšuje na 250 %!
Druhy korozí betonu • chemické vlivy ▫ ▫ ▫ ▫
–působení plynů, vod – roztoky kyselin a jejich solí – působení ropných látek a olejů – pevné látky
• fyzikální vlivy ▫ – mechanické ▫ – nízké a vysoké teploty– hygrometrické vlivy
• biologické vlivy ▫ – chemické ▫ – fyzikální/ mechanické
DRUHY KOROZÍ
A) Chemické vlivy • Ocel je v novém betonu pasivní, neboť zásoba volného hydroxidu vápenatého vytváří po průniku vody do betonu pórový roztok, který má pH 12,5 až 13,5 • Tato alkalita zaručuje samovolnou pasivaci oceli a velmi malé korozní rychlosti. • Oxidační schopnost pórového roztoku je dána: přístupem kyslíku. • Korozní agresivita pórového roztoku v betonu je závislá především na :přístupu oxidu uhličitého, chloridů k výztuži
A) Chemické vlivy • • • • • • •
Závisí na: ‐ chemickém složení betonu i agresivní látky ‐ koncentraci agresivní látky ‐ teplotě ‐ vlhkosti ‐ rychlosti proudění ‐ změny intenzity působení ‐ mechanickém namáhání konstrukce
A) Chemické vlivy – druhy vody • Vliv vody na korozi betonu ▫ Přírodní atmosférické povrchové podzemní
▫ Odpadní splaškové průmyslové
A) Chemické vlivy – druhy vody 1)přírodní přírodní atmosférické – dešťová voda – průmyslové oblasti – přímořské oblasti přírodní povrchové – vodní toky: soli 20 – 100 mg / litr (‐Cl)(pitná voda do 20 mg) kyselé vody: nízké pH 3 – 5
– stojaté – mořská voda: 3,5 % roztoku solí (35 000mg/litr)
A) Chemické vlivy – druhy vody přírodní podzemní -významný vliv horninového prostředí -sírany a chloridy -silikátové prostředí = větší množství CO2 -kyselost prostředí -ve vodě rozpustné sírany – vznik H2SO4
2) odpadní splaškové a průmyslové ▫ – kontaminace různými látkami
• vliv cukrů • vliv chloridů • vliv síranů • vliv kyselin
A) Chemické vlivyPlyny korodující beton • korodující plyny ‐ SO2; SO3; CO2; NH3; H2S • Další druhy korozí: -Uhličitá a síranová koroze betonu -Negativní vliv vzdušného CO2 na železobeton -Elektrochemická koroze vlivem Clˉ -Alkalická reakce kameniva ASR -Vápenaté rozpínání atd.
A) Chemické vlivy
A) Chemické vlivy • Alkalická reakce kameniva ASR -chemická reakce v betonu, jsou-li v něm najednou přítomny tyto tři složky: alkálie voda amorfní křemík
A) Chemické vlivy Reaktivní kamenivo: křemičité břidlice, rhyolity, andezity, opál, chalcedon, christobalit
– vznik reaktivních gelů v okolí kameniva zvětšení objemu až 20 mm/m = vznik trhlin =rozpad betonu
Degradace betonu z hlinitanového cementu • na rozdíl od portlandského cementu – Al2O3 – 35 – 52 % – CaO – 35 –45 % • směs bauxitu a vápence [1:1] • v Československu používán jako konstrukční v letech 1930– 1960 • použití v konstrukcích s požadavkem na rychlý nárůst pevnosti (zimní betonáž)
Degradace betonu z hlinitanového cementu • vliv na degradaci – teplota, vlhkost, CO2, nízká hutnost, … • v průběhu degradace se objevuje hydrát železa – hnědé zbarvení
Degradace betonu z hlinitanového cementu Hlinitanový cement: • pro konstrukční účely zakázán (ČR, EU) • Nesmí se mísit s jinými cementy • užívá se pro vyzdívky pecí • nenosné konstrukce • zrychlené tvrdnutí- po 1 dni 60 Mpa Největší tragédie v ČSSR se odehrála dne 23.11.1984 zřícením budovy v areálu fy MESIT Uherské Hradiště.
B) Fyzikální vlivy 1) Mechanické poškození betonu • Obrus povrchu • Přetížení konstrukcí • Poškození nárazem • Poškození výbuchem
B) Fyzikální jevy 2) Poškození betonu v důsledku požáru
C) Biokoroze = přímé i nepřímé působení rostlin a organismů na stavební materiály, které je příčinou jejich degradace a následné ztráty jejich původní funkce.
Organismy se vyskytují v závislosti na chemických a fyzikálních podmínkách. • bakterie • řasy • houby • lišejníky • mechy • vyšší rostliny • živočichové
C) Biokoroze • Bakterie povrchové poškození materiálů – vznik pór, snížení pevnosti, ztráta soudržnosti produkty bakterií vytvářejí podmínky pro život vyšších rostlin
• Řasy
Podmínkou přítomnost souvislého vodního filmu Působení mechanické i chemické Produkce organických kyselin – „rozpouštění„ materiálu Vysoká produkce CO2 – přeměna -CO3 na -HCO3
C) Biokoroze • Houby • Žijí na organickém podkladu • Poškozují anorganické povrchy v blízkosti organických • Působení mechanické i chemické
• Lišejníky Poškození zejména chemické – organické kyseliny Růst i degradační působení je dlouhodobý proces
C) Biokoroze • Mechy
Negativní působení spočívá zejména v zadržování vody a tím i ve vytváření prostředí pro „běžné" fyzikální a chemické působení
• Vyšší rostliny
Trávy, keře, stromy Zejména mechanické působení: Přímé -vnikání kořenového systému do pór, trhlin a dutin Nepřímé-změna pohybu a množství vody v okolí konstrukce krycí funkce proti působení větru a dalších povětrnostních vlivů
SANACE • 1) Provedení průzkumu, definování příčiny degradace • 2) Na základě provedeného průzkumu se provede návrh sanačních opatření. -vliv na stat. funkci, rozsah poškození, příp. dovyztužení • 3) příprava podkladu-odstranění degradované a části betonu, výztuž zbavit veškerých korozních zplodin (dle ČSN EN ISO 8501-1) • 4) sanace
SANACE
SANACE-materiály -dle ČSN EN 1504 -nelze užít běžné betony ani malty -rozdělujeme dle funkce:
A) materiály pro ochranu výztuže a adhezní můstky B) správkové malty a betony C) systémy pro povrchovou ochranu betonu
SANACE-výztuž -bariérové nátěry na bázi reaktivních polymerů -zabraňují přístup vody a kyslíku -nátěry s aktivními pigmenty -modifikovaných cementových suspenzí -pomáhají re-alkalizovat beton okolo výztuže
SANACE-beton Adhezivní můstek -propojuje starý beton s novým -reaktivní polymery nebo polymer-cementové Opravné malty -nosné, nenosné -druhy malt: (CC) cementový beton (PCC) polymercem. beton (PC) polymer. beton
SANACE-povrchová úprava -omezení nasákavosti, snížení průniku CO2 -materiály na akryl. bázi
ZÁVĚR Nesmíme nikdy podcenit složení ŽB konstrukcí a jejich okolní prostředí související s provozem. Jakákoliv nepromyšlená chyba v technologii či změny užívání může investora později stát velké náklady, jde-li ještě odstranit. Měli bychom zvážit, vyplatí-li se v některých případech sanovat nebo demolice s nahrazením novou konstrukcí.
• Zdroje: http://tpm.fsv.cvut.cz/student/documents/files/DSM/DSM_4. pdf http://pavlat-znalec.com/investing/praxe/karbon/karbon.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Concrete_degradation http://www.svcement.cz/includes/dokumenty/pdf/sd2007prednaska-hs-ts-portlandske-a-hlinitanove-cementy.pdf
http://www.zateplovani.cz/sanace-betonovych-konstrukci.html
