CZ20031118A3

CZ20031118A3 - Betonová konstrukce s dvojitě chráněnými výztužnými prvky

Info

Publication number: CZ20031118A3
Application number: CZ20031118A
Authority: CZ
Inventors: Efim Ya Lyublinski
Original assignee: Cor/Sci Llc
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2004-02-18
Also published as: US6358397B1; CA2423116A1; WO2002024978A1; EP1337688A4; JO2221B1; EA005014B1; AU2001292827A1; US20020134690A1; CA2423116C; EA200300394A1; EP1337688A1

Description

Tato přihláška je zaměřena na systém katodické ochrany výztužných prvků označovaných v obvyklých železobetonových strukturách jako armatury. Takovéto armatury se vyrábí z měkké oceli (označované také jako černá ocel), která obsahuje méně než 1 % uhlíku a zároveň méně než 2 % legovacích prvků. Konkrétněji, vynález se týká způsobu zajištění katodické ochrany, která se zahajuje bezprostředně na nově zabudovaných armaturách v železobetonových a/nebo předpjatých železobetonových konstrukcích, tj. v konstrukcích jak jsou mosty, v budovách včetně elektráren, v námořních konstrukcích jako jsou doky, a silnicích které jsou ve stavbě.

Dosavadní stav techniky

V aplikacích, kde jsou ospravedlněny náklady na protikorozní ochranu armatur, jsou armatury povlečeny vrstvou ze syntetické pryskyřice, typicky z epoxidové pryskyřice, která slouží jako bariéra proti kapalině, a tak zabraňuje vytváření elektrochemického článku na povrchu armatury. Takováto ochrana se nazývá bariérová ochrana, někdy je získána také nátěrem armatur širokým rozsahem barev. Alternativně mohou být armatury galvanicky chráněny povlékáním zinkem. Další alternativou je opatřit armatury jak galvanickou ochranou, tak bariérovou ochranou. Například, některé nátěry obsahují vysokou koncentraci vodivého kovu, například zinku, nebo soli kovu, například chromanu zinečnatého.

-2Galvanizované a aluminizované ocelové produkty jsou běžné, stejně jako použití hliníku jako anodového kovu. Bylo zjištěno, že tenký hliníkový film tenčí než 0,2 mm samotný má omezenou ochrannou funkci jako obětovaná anoda, protože nemá dostatečné množství hliníkového kovu aby byl obětován po dlouhou dobu v rozmezí 20 až 50 let. Bylo také zjištěno, že tlustší povlak hliníku v rozmezí tloušťky 0,2 až mm až asi 1 mm poskytuje účinnou ochranu jako obětovaná anoda za předpokladu, že není samotný hliník zničen korozivními silami v jeho okolí. Takovéto korozivní síly existují v čerstvě nalitém betonu, který má pH vyšší než 9, až asi 13, přičemž toto pH zůstává vyšší než 9 po několik let, zatímco beton tvrdne, zpravidla asi 5 let, a po této době začne, přeměna betonu na uhličitan a jeho okyselování oxidem sírovým, kyselou vodou a jinými faktory, snižovat pH betonu.

Patent US 5 100 738 (Graf) popisuje povlékání armatury z ocelové slitiny obvyklé pro výztuže (sloupec 1, řádky 58-59) bezprostředně po válcování vrstvou hliníku nebo hliníkové slitiny (označovanou jako Al-vrstva), potom povlékání takto povlečené slitiny vrstvou syntetické pryskyřice (první vrstva). Jako účel Al-vrstvy je uvedeno, že zajišťuje spolehlivou protikorozní ochranu, zejména když se za použití objeví trhliny v první vrstvě, tj. zejména při ohýbání ocelových výztuží. V těchto trhlinách je druhá vrstva z hliníku nebo slitiny hliníku odhalena, takže dokud beton nebo betonový konstrukční prvek v němž jsou ocelové výztuže zabudovány tuhne, tato vrstva reaguje s volným vápnem z betonu nebo cementu v přítomnosti kyslíku za vzniku hlinitanu vápenatého, který zajišťuje zvláště pevné a těsné spojení s ocelovými výztužemi, takže mezi ocelovými výztužemi a betonem nevznikají ani nezůstávají žádné trhliny, do kterých by mohla pronikat vlhkost. První vrstva chrání druhou vrstvu proti vnějšímu namáhání chemické a/nebo mechanické povahy (viz sloupec 1, řádky 21-36). Tento popis ··· · · ·· ·· · ····· » · · · · «···« · ···· ·

- ϊ _ ···· · · ···· *, ·· · · ······ ·· ·· jak funguje Gráfův výztužný prvek je opakován ve sloupci 2, řádky 27-48.

Protože funkcí Al-vrstvy je poskytnout kovové složky pro reakci s volným vápnem pro vytvoření hlinitanu vápenatého, není třeba aby byla vrstva hliníkového kovu tlustší, než je požadováno pro chemickou reakci. Graf tedy specifikuje, že Al-vrstva je pod 200 pm (mikrometrů), s výhodou má velikost řádově asi 20 až 25 |im. Při reakci hliníku vzniká hlinitan vápenatý, který zajišťuje zvláště pevné a těsné spojení mezi ocelovými výztužemi a betonem.

Nicméně, požadovaná reakce pro vytvoření hlinitanu vápenatého není jen funkcí hliníkového povlaku, protože Graf uvádí, že hliníková vrstva obsahuje zinek, přičemž obsah hliníku je větší než 50 %, s výhodou asi 55 až 70 %, a obsah zinku je menší než 50 %, s výhodou 28 až 43 % (viz sloupec 1, řádky 44-49).

Graf nepopisuje, jak se Al-vrstva nanáší. Je však známo, že Al-vrstva tenčí než 200 μπι nanesená obvyklým způsobem na armaturu nemůže být neporézní, a také Graf to ví a používá svou Al-vrstvu nebo hliníkovou slitinu ve funkci obětované anody.

Není uvedeno, že by funkce tenké vrstvy jako obětované anody byla ukončena předtím, než nastane chemická reakce, kterou vzniká hlinitan vápenatý, neboť je zřejmé, že kdyby se hlinitan vápenatý vytvořil dříve, nebyla by možná ochrana obětovanou anodou. Odborníkovi je zřejmé, že kovová vrstva v závislosti na své tloušťce poskytuje, alespoň do určité míry, katodickou ochranu armatury účinkem kovu fungujícího jako obětovaná anoda. Je tedy jasné, že v případě armatury podle Grafa chráněné povlakem hliníku fungujícím zároveň jako reakční činidlo a jako obětovaná anoda, není důvod použít takto anodicky chráněnou armaturu jako katodu.

• · · ·

Bez vrstvy ze syntetické pryskyřice překrývající velmi tenkou Al-vrstvu na armaturách by po zabudování armatur do čerstvě nalitého betonu byl celý jejich povrch přeměněn na velmi tenký povlak hlinitanu vápenatého, u kterého by se neočekávala koroze. Protože hlinitan vápenatý poskytuje bariérovou ochranu, a není důvodu se domnívat, že by vrstva hlinitanu vápenatého poskytovala nějakou galvanickou ochranu, je zřejmé, že Graf nepředpokládá, že by takovéto armatury mohly být použity s vloženým proudem. Dále, protože Graf záměrně povléká Al-vrstvu epoxidovou pryskyřicí (uvedeno jen v nároku 8), která je známa jako elektricky nevodivá, nebylo by rozumné použít takovouto armaturu s vloženým katodickým proudem praktické velikosti.

Dále je známo, že jestliže je izolační vrstva pryskyřice uspořádána na kovovém povrchu, který je pak katodicky chráněn vloženým proudem, a v pryskyřici jsou praskliny, trhliny nebo spáry, které odhalují kovový povrch, je odhalený kovový povrch chráněn, avšak kovový povrch v blízkém okolí štěrbiny začíná korodovat, což způsobuje, že pryskyřice bezprostředně nad korodujícím povrchem se uvolňuje od kovového povrchu. Tento jev je úplněji objasněn v textu Handbuch des Kathodischen Korrosionsschutzes 1980 (164-173), kde se v relevantní části praví, že specifické poškození oceli nastává, když je povlak neželezného kovu (například hliníku) překryt povlakem pryskyřice a použit v katodicky chráněném systému, jestliže je v pryskyřičném povlaku trhlina a prostředí penetruje do této trhliny. Takovéto poškození se označuje jako katodické odlupování. Vývoj vodíku elektrochemickou reakcí vede k oddělování pryskyřičného povlaku a destrukci kovu vysokou rychlostí koroze.

Spíše než na ochraně spočívající ve vytvoření hlinitanu vápenatého, vynález je založen na zjištění, že spojitá nepřerušovaná v podstatě neporézní tenká vrstva oxidu

hlinitého (Al-oxidu) nebo hydratovaného oxidu hlinitého (HAl-oxidu) , o tloušťce méně než 100 μιη, typicky o tloušťce 5 až 75 pm, na povrchu povlaku v podstatě čistého hliníku na armatuře odolává čerstvě nalitému betonu majícímu pH vyšší než 9 až asi 13 dost dlouho pro ochranu kovového hliníku dokud beton neztuhne. Termín spojená vrstva Al-oxidu zde dále znamená tenký povlak oxidu hlinitého nebo hydratovaného oxidu hlinitého nebo obojího. Spojená vrstva Al-oxidu je korozivzdorná, dokud není zničena.

Dále, spojená vrstva Al-oxidu již efektivně neomezuje vložený proud dostatečný pro potlačení potenciálu katody. Vynález je založen na udržování spojeného povlaku Al-oxidu po libovolně dlouhou dobu navzdory změně pH betonového prostředí armatury. Přítomnost vrstvy Al-oxidu nejen poskytuje bariérovou ochranu, ale také neočekávaně snižuje proudovou hustotu (mA/m²) dostatečnou pro zajištění efektivní katodické ochrany vzhledem k požadované ochraně panenských armatur, které nebyly povlečeny. Nové armatury povlečené AI, bez povlaku z pryskyřice, jsou přesto dvojitě chráněny dvěma vrstvami, (i) první vrstvou z v podstatě čistého AI ve styku s armaturou, a (ii) druhou vrstvou oxidu hlinitého (A1₂O₃) překrývající vrstvu AI. Termín povlečené AI zde dále znamená takovéto dvojitě chráněné armatury. Takovéto armatury povlečené AI jsou dostatečně vodivé aby mohly být galvanicky chráněny, s výhodou hořčíkem.

Protože film Al-oxidu vzniká na čistém AI v podstatě ihned, a armatury povlečené AI jsou zabudovány zpočátku v prostředí vodného betonu, jsou předmětem zájmu Pourbaixovy diagramy pro hliník s vrstvou Al-oxidu a hliník s vrstvou

HAl-oxidu. Vrstva Al-oxidu chování v rozmezí pH 5 až vykazuje imunitu či pasivní 9, vrstva HAl-oxidu vykazuje imunitu či pasivní chování v rozmezí pH 3 až 8,5 (viz Corrosion Data, Aluminum and Aluminum Alloys, str. 16).

• · · · · I

-6V galvanickém obvodu se kov, který má být chráněn stává katodou, ke které je připojena anoda. Například, vzhledem ke standardnímu potenciálu vodíkové referenční elektrody při 25 °C, který je 0 voltů, je potenciál železa Fe -0,440 V, zinku Zn -0,763 V, hliníku AI -1,66 V, hořčíku Mg -2,37 V. Standardní potenciál pro Fe je uveden pro elektrodovou reakci Fe²⁺ + 2e~ = Fe, potenciál pro Al je uveden pro elektrodovou reakci Al³⁺ + 3e~ = Al, potenciál pro Zn je uveden pro elektrodovou reakci Zn²⁺ + 2e‘ = Zn, a potenciál pro Mg je uveden pro elektrodovou reakci Mg²⁺ + 2e^_ = Mg. V existujících konstrukcích mají kovy korozní potenciály, které se mění v závislosti na prostředí. V typickém prostředí je korozní potenciál pro Fe v rozmezí -0,35 až -0,45 V, v průměru -0,4 V; pro Zn v rozmezí -0,70 až -0,80 V, v průměru -0,75 V, pro Al v rozmezí -0,50 až -0,60, v průměru -0,55, pro Mg v rozmezí -1,20 až -1,40 V, v průměru -1,30 V. Tedy, jak je známo, Al se nechová jak by bylo očekáváno podle jeho postavení v potenciálové řadě.

V souladu s tím se používají jako obětované anody tyče z hliníku, ze slitiny hliníku, z hořčíku nebo ze slitiny hořčíku, zinku nebo slitiny zinku, umístěné v blízkosti nebo zabudované uvnitř konstrukce, v galvanickém spojení s ocelovými armaturami; nebo se používají zinkem povlečené armatury; v obou případech, potřebná hmotnost anody je množství kovu, které přechází časem do roztoku, toto množství odpovídá množství elektřiny prošlému galvanickým obvodem a době po kterou je kov spotřebováván (Faradayův zákon). Protože je požadována ochrana po dlouhou dobu, a rychlost spotřeby anody když koroze začne je typicky dost vysoká, požadovaná hmotnost obětované anody pro dlouhou dobu, řekněme 100 let, je vysoká. Kromě toho, periodická náhrada anod pro zajištění trvalé ochrany je přinejmenším nesnadná a často nemožná. Proto bylo používáno takovýchto obětovaných anod do značné míry opuštěno ve prospěch

používání vnějšího zdroje proudu pro aplikaci vloženého katodického proudu na korozivní kov. Prostřednictvím řízení vloženého proudu není životnost konstrukce omezena korozí ocelových výztuží.

Je třeba poznamenat, že v galvanickém článku je katoda kladný pól a anoda záporný pól. Elektroda, na které probíhá chemická redukce (čili kladný náboj z elektrolytu vstupuje na elektrodu) se nazývá katoda (například H⁺-»l/2 H₂ - e) ; a elektroda, na které probíhá chemická oxidace (čili kladný náboj opouští elektrodu a vstupuje do elektrolytu) se nazývá anoda (například Zn -» Zn²⁺ + 2e) . Jestliže však je vložen proud do článku z generátoru nebo vnější baterie, nastává redukce na elektrodě připojené k zápornému pólu vnějšího zdroje proudu a tato elektroda je tedy katodou. Katoda je tedy elektroda, na kterou vstupuje proud z elektrolytu, a anoda je elektroda na které se proud vrací do elektrolytu. Když protéká proud, migrují kladně nabité kationty ke katodě; anionty jsou nabité záporně.

Při katodické ochraně se ponechává protékat vložený proud přes anodu do elektrolytu a pak přes armatury do konstrukce. Takováto ochrana s nepovlečenými ocelovými armaturami jako katodou, jak se obvykle provádí, je drahá, vyžaduje mnohem vyšší proudovou hustou pro získání uspokojivě nízké úrovně koroze, než jaké je třeba pro získání téže protikorozní ochrany s armaturami povlečenými hliníkem.

Skutečný přínos elektrochemické ochrany je v tom, že je možno získat ekvivalentní ochranu při mnohem nižší proudové hustotě. Takováto ochrana je získána, jestliže vstupuje do hry elektrochemická povaha rozšiřuje stranou a spíše povlaku. Další koroze se se omezuje na povlak oxidu hlinitého a/nebo hydratovaného oxidu hlinitého, než že by pronikala do ocelového jádra katody. Rychlost napadení je

- 8 • · ovlivněna relativní velikostí anody a hodnotou pH betonového prostředí; malá plocha anody ve spojení s velkou plochou katody by měla za následek rychlé a těžké napadení. Protože stupeň ionizace povlaku je nízký, je rychlost napadení nízká.

Ačkoliv jsou známy četné techniky ochrany armatur proti korozi v betonu, běžná konstrukce obvykle používá čisté armatury nařezané na délku ve válcovně, zoxidované v atmosféře při skladování. Protože oxidovaný povlak (oxid železnatý a železitý) na armaturách poskytuje do značné míry ochranu proti alkalickému prostředí v čerstvě nalitém a vytvrzeném betonu, byla malá motivace pro další ochranu armatur.

Je dobře známo, že hliník a hliníkové slitiny mohou být katodicky chráněny obětovanou anodou z hořčíku nebo slitiny níže v potenciálové řadě (tj. mající nižší čili negativnější potenciál) než hliník, avšak je praktičtější uspořádat ochranu vloženým katodickým proudem. V obvodu vloženého proudu představuje chráněný výrobek katodu a anoda může být spotřebovávaná, s výhodou však z grafitu nebo jiného nespotřebováváného kovu nebo slitiny. Pro katodu a anodu v betonovém prostředí poskytují soli rozpuštěné ve vodě elektrolytické médium.

Betonové prostředí, které se kontinuálně mění, se liší od prostředí, pro které jsou uspořádány četné jiné systémy katodické ochrany. Takovéto jiné systémy jsou známy pro trupy lodí a jiné velké hliníkové výrobky. Takovéto - výrobky se velmi liší. od armatur tím, že mají hliník nebo hliníkovou slitinu v poměrně silném průřezu, typicky alespoň 3 mm, a nenacházejí se v betonovém prostředí. Takováto tloušťka poskytuje velkou míru volnosti pokud jde o řízení vloženého proudu, protože pH prostředí obklopujícího katodu a anodu, •» ·· · · ······ · · · · a · · · a • · · · · a a a· a • · · a a a a a * a a

9· a a a a a a a a a ·· a a a a a a a a aa a · například mořské vody, se mění v poměrně úzkém rozmezí pH 8 až 10 .

Patent US 4 510 030 (Miyashita aj . ) zkoumali problém koroze hliníku majícího anodicky oxidovaný povlak nebo nátěr na povrchu nebo holého hliníkového materiálu, ponořeného ve vodě, proti důlkové korozi nebo korozi na hranici zrn aplikací výše uvedené obětované anody nebo způsobem katodické ochrany (viz sloupec 2, řádky 1-5). Uvádějí, že hliníkový materiál zůstává stabilní ve vodě po dlouhou dobu, aniž by podléhal podstatné korozi, jestliže přirozený potenciál hliníku je udržován v úzkém rozmezí od asi 0,3 až asi 0,4 V pod potenciálem důlkové koroze až do potenciálu důlkové koroze, ... (viz sloupec 2, řádky 1719). Uvádějí však také, že když je napětí vnějšího zdroje proudu řízeno tak, aby udržoval katodový potenciál v části v blízkosti opačné elektrody z hliníkového materiálu ve vhodném rozsahu, je potenciál v části vzdálené od opačné elektrody potlačen nedostatečně. Na druhé straně, jestliže má být dostatečně potlačen potenciál v části vzdálené od opačné elektrody z hliníkového materiálu, je potenciál v blízkosti opačné elektrody potlačen nadměrně. Takovéto nadměrné potlačení potenciálu má sklon způsobit rozpouštění, tzn. alkalickou korozi hliníkového materiálu. Jak je popsáno výše, při konvenčním způsobu s obětovanou anodou nebo způsobu katodické ochrany s použitím vnějšího zdroje proudu je obtížné řídit katodový potenciál celého objemu hliníkového materiálu tak, aby potenciál mohl zůstávat ve stálém rozsahu. (viz sloupec 2, řádek 61 až sloupec 3, řádek 10).

Ačkoliv Miyashita aj . neuvádějí, jaké rozmezí pH je třeba udržovat, ani jaké je požadované rozmezí proudové hustoty (mA/m²) , je zřejmé, 'že jejich systém je určen pro prostředí mořské vody, kde je pH asi 9, není nijak naznačeno, že by se mohl vyrovnat s pH, které je typicky b · · · · ·

- 10Rovněž je zřejmé, že udržují katodový -700 zpočátku kolem pH 13 potenciál v rozmezí až asi -1300 mV vzhledem ke kalomelové elektrodě (viz obr. 2 v patentu US 4 510 030) .

V tomto rozmezí se udržuje stabilní potenciál v rozmezí -700 až asi -1000 mV, kdy je Al stabilní. Obvody znázorněné na obr. la a 1b v patentu US 4 510 030 jsou krátce zapojeny, když potenciál dosáhne -700 mV, a vrátí potenciál na asi -1300 mV. Protože mohou měřit potenciál na samotném chráněném hliníkovém povrchu, měří potenciál jak se postupně mění dokud se nepřiblíží koroznímu potenciálu -700 mV, kdy se proud na krátkou dobu zapne. Nemohou měřit změnu korozního potenciálu vlivem měnících se podmínek prostředí, zatímco je vložený proud zapojen, a tedy nemohou přizpůsobovat proud podle potřeby. Mohou pouze přerušit obvod. Tento nedostatek je v předloženém vynálezu řešen prostřednictvím použití prvku měřícího korozní potenciál zapojeného v obvodu odděleném od obvodu poskytujícího vložený proud pro armatury, které mají být chráněny.

V prostředí čerstvě nalitého betonu je pH zpočátku v rozmezí asi 12 až 14; po vytvrzení pH zůstává vyšší než 9 asi 50 let, načež postupně klesá v důsledku okyselování betonu na rozmezí pH asi 5 až 9. V betonu s takto vysokou alkalitou je jakákoliv další alkalita způsobená relativně nízkým vloženým proudem překvapivě nepodstatná.

Podstata vynálezu

Obecným cílem vynálezu je minimalizovat, ne-li vyloučit, poškození způsobená produkty koroze armatur z měkké oceli, kteréžto produkty zaujímají větší objem než spotřebovaný kov; nejen že jsou armatury zeslabeny, ale také beton praská a trhá se.

Bylo zjištěno, že ocelové armatury povlečené v podstatě neporézní tenkou vrstvou v podstatě čistého hliníku o • · · ·

tloušťce v rozmezí asi 250 μιτι až 1 mm, neodstranitelně integrovanou na povrchu armatury, ponechanou vytvořit vrstvu v podstatě nevodivého oxidu hlinitého a/nebo hydratovaného oxidu hlinitého na povrchu, účinně působí jako katoda. Takovéto armatury se spojenou vrstvou Al-oxidu mohou být použity (a) s vloženým proudem a nerozpustnou anodou, nebo (b) s obětovanou rozpustnou anodou; v obou případech je životnost chráněné konstrukce zvýšena na libovolnou, neomezeně dlouhou dobu. Je důležité, aby hliníkový povlak byl z v podstatě čistého hliníku, který obsahuje méně než 2 % jiných kovů a křemíku, a aby pH v oblasti bezprostředně obklopující armaturu a její vrstvu Al-oxidu bylo udržováno v rozmezí, ve kterém je rychlost koroze minimální, typicky od pH asi 9 do pH 6, ačkoliv počáteční pH čerstvě nalitého betonu je asi 13 a typicky klesá na pH 9 nebo méně po vystavení betonu kyselému prostředí po dobu více než 50 let. Výrazem bezprostředně obklopující se rozumí oblast do vzdálenosti 10 mm od povrchu armatury povlečené AI. Výrazem minimální se rozumí menší než 20 pm/rok, s výhodou menší než 10 pm/rok.

Obecným cílem vynálezu je poskytnout způsob ochrany ocelových součástí včetně výztužných prvků jako jsou armatury v konstrukcích ze železobetonu a předpjatého betonu povlečením armatur výše uvedeným tenkým povlakem v podstatě čistého hliníku a umožněním vzniku povlaku Al-oxidu o tloušťce asi 0,4 až 100 μπι před nalitím betonu kolem nich, takže oxidový povrch je v přímém styku s betonem a je bez přídavné vrstvy materiálu ze syntetické pryskyřice; a elektrickým zapojením v podstatě nevodivého oxidu jako katody do obvodu, ve kterém může být použita pro poskytnutí vloženého katodického proudu buď nerozpustná nebo rozpustná anoda, přičemž anoda může být buď na povrchu konstrukce, nebo v těsné blízkosti konstrukce nebo uvnitř ní. Bez ohledu na volbu pracovní polohy anod jsou anody nezbytnou součástí • · • · · ·

- 12chráněné konstrukce a jsou uvažovány jako její integrální součást.

Neočekávaně bylo zjištěno, že zde katodicky použitý Al-povlak je 5 až 10 krát tenčí než povlak podle dosavadního stavu techniky, který by byl použit galvanicky pro poskytování stejné ochrany proti korozi ocelových armatur v betonu; kromě toho, použití výše uvedeného Al-povlaku snižuje množství proudu potřebné pro stejný stupeň katodické ochrany, jaký poskytuje konvenční katodická ochrana nepovlečených armatur, na desetinu až dvacetinu, a typicky vyžaduje proudovou hustotu v rozmezí asi 20 až 40 mA/m²; povlak Al-oxidu poskytuje dostatečnou vodivost při pH v rozmezí asi 6 až 9 pro získání překvapivě velkého efektu v provozních nákladech na ochranu, dovolující korozi 10 μ/rok, ve srovnání s náklady na ochranu povlečených armatur s obětovaným povlakem zinku, poskytujícím stejnou ochranu. Termín Al-povlak zde znamená v podstatě čistý hliník, který je pak povlečen spojenou vrstvou Al-oxidu.

Konkrétněji, bylo zjištěno, že Al-povlak je překvapivě odolný vůči alkalické korozi, jestliže se udržuje v podstatě nepřetržitý vložený proud při potenciálu o asi 150 mV avšak o méně než 300 mV, nejvýhodněji o 200 mV, nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál ze v podstatě čistého AI zabudovaného v betonu v oblasti, kde je pH vyšší než 9 a až asi 13, přičemž tento prvek je z téhož kovu jako povlak armatur, tedy hliníkový prvek libovolného tvaru, s výhodou deska nebo tyč; potenciál vloženého proudu potřebný pro zajištění požadované ochrany armatur povlečených hliníkem v betonu je v rozmezí asi -600 mV (-0,6 V) až asi -1300 mV (-1,3 V) vzhledem k vodíkové standardní elektrodě. V tvrdnoucí nebo vytvrzené železobetonové konstrukci vložený proud potlačuje katodický potenciál armatur na předem stanovené rozmezí, korelovatelné • · • · • · · ·

- 13 • · · s korozním potenciálem měřeným prvkem pro měření korozního potenciálu; dále, vložený proud udržuje pH v oblasti asi 10 mm od povrchu armatury povlečené AI v rozmezí 6 až 9.

Přehled obrázků na výkresech

Výše uvedené a další cíle a výhody vynálezu budou zřejmé z následujícího podrobného popisu za pomoci schematických znázornění výhodných provedení vynálezu, kde stejné vztahové značky na výkresech označují stejné prvky. Na výkresech představuje:

obr. 1 graf znázorňující relativní rychlosti koroze AI, Zn a Fe jako funkci pH, obr. 2 odkrytý nárys schematicky znázorňující železobetonovou konstrukci, ve které jsou ocelové armatury povlečené AI katodicky chráněné množstvím rozpustných hořčíkových v blízkosti armatur, vně a přičemž všechny anody jsou s katodou, anod umístěných volitelně uvnitř, galvanicky spojeny obr. 3 detail části armatury povlečené AI, která má na povrchu velmi tenkou vrstvu oxidu hlinitého a/nebo hydratovaného oxidu hlinitého, nazývanou spojená vrstva Al-oxidu, obr. 4 odkrytý nárys schematicky znázorňující železobetonovou konstrukci, ve které jsou ocelové armatury povlečené AI katodicky chráněné množstvím rozpustných hořčíkových anod umístěných ve vzájemných odstupech, přičemž všechny anody jsou zabudovány uvnitř konstrukce a jsou galvanicky spojeny s katodou, • · •· · · ······ • · · · · · · * · · ····· · · ·· · ***** · ···· · _Ί . ···· ·· ····

- 14- ·· ·· ··· ··· ·· ·· obr. 5 schematické znázornění systému obsahujícího zabudované armatury povlečené AI, katodicky chráněné nerozpustnou anodou v elektrickém obvodu, ve kterém proud protéká ke katodě; oddělený obvod monitoruje korozní potenciál E_c v podstatě čisté desky nebo tyče z hliníku; a volitelně je obvod opatřen pro kontinuální měření pH, obr. 6A graf proudové hustoty jako funkce rychlosti koroze ocelových armatur v betonu za použití konvenčního systému katodické ochrany, obsahující data proudové hustoty, při kterých byla udržována požadovaná rychlost koroze, obr. 6B graf proudové hustoty jako funkce rychlosti koroze ocelových armatur povlečených hliníkem v betonu za použití systému katodické ochrany podle vynálezu, obsahující data proudové hustoty, při kterých byla udržována požadovaná rychlost koroze, obr. 7 dva grafy, jeden označený jako WCP a druhý CP, WCP pro armatury povlečené AI bez katodické ochrany vloženým proudem, a CP pro armatury povlečené AI s katodickou ochranou vloženým proudem, oba poskytující zvolenou dobu životnosti.

Příklady provedení vynálezu

Armatury povlečené výše uvedeným Al-povlakem a čerstvě zabudované do betonu byly bezprostředně vystaveny pH asi 13 a byly podrobeny alkalické korozi. Takovéto armatury mohou být galvanicky chráněny připojením ke kovu zásaditějšímu než AI, tzn. majícímu nižší standardní potenciál než AI, jak je schematicky znázorněno na obr. 2.

• · • · • · • · · ·

- 15 Na obr. 2 a 3 je znázorněna katodicky chráněná konstrukce 10, vystavená atmosféře. Konstrukce zahrnuje sloupec 11 ze železobetonu, uvnitř kterého je zabudována mřiž 12 armatur vhodně vzájemně spojených vazníky z ocelových drátů povlečených hliníkem (neznázorněno). Beton sloupce 11 je dostatečně porézní pro umožnění pronikání vlhkosti a transportu elektronů, stejně jako půda 13 ve které je sloupec zakotven. Část sloupce je znázorněna ponořená ve vodě 14 . S výhodou jsou všechny armatury začleněny jako katody v systému.

Předtím, než jsou zabudovány do betonu, jsou armatury povlečeny vrstvou 15 v podstatě čistého AI majícího tloušťku ve výše uvedeném rozmezí, nej výhodněji kolem 0,25 mm, jak je schematicky znázorněno v detailu části povlečené armatury znázorněné na obr. 3. Způsob, jakým se hliníkový povlak nanáší, není kritický, ze předpokladu že hliníkový povlak ulpívá tak pevně, že tvoří integrální část struktury armatury, a že je v podstatě neporézní. Výrazem v podstatě neporézní se rozumí, že vizuální zkoumání povlečeného povrchu pod mikroskopem ukazuje, že povlak Al-oxidu vytvořený na hliníku pokrývá alespoň 95 % povrchu armatury.

Armatury mohou být konvenčním způsobem povlékány ponorem po zbavení vodního kamene, rzi a nečistot povrchu mořením a čištěním, a kontinuálně vedeny skrze pec obsahující oxidační atmosféru udržovanou na teplotě asi 1093 °C (2000 °F) pro vypálení všech zbývajících kontaminantů a vytvoření tenkého oxidového povlaku. Oxidy povlečené armatury jsou kontinuálně vedeny skrze pec obsahující redukční atmosféru (80 % dusíku a 20 % vodíku) pro redukci oxidového povlaku na kovový povrch bez nekovových nečistot a pro vytvoření povrchu, na kterém hliníkový povlak nanášený ponorem může pevně ulpívat. Armatury se pak ponořují do roztaveného hliníku a chladí se v řízené oxidační atmosféře bez dalšího ohřevu pro zamezení vzniku povlaku difúzní

- 16slitiny, a bez vytváření mezilehlé vrstvy obsahující intermetalické sloučeniny, které vznikají jako reakční produkty oceli a hliníku povlaku, jako například při výrobě automobilových výfukových systémů a přístrojů pro domácnost.

Alternativně, armatury mohou být povlékány stříkáním pomocí elektrického oblouku v inertní atmosféře. Bez ohledu na to, jak se aplikuje povlak AI, vytváří se tenký povlak 15' Al-oxidu (znázorněný nikoliv v měřítku, ale velmi přehnaně), který je vždy přítomen; když je zabudován do čerstvě nalitého betonu, vytváří se také povlak hydratovaného oxidu hlinitého (HAl-oxidu), který je integrální částí vrstvy 15' Al-oxidu. Vrstva HAl-oxidu tedy není zvlášť naznačena. Tloušťka vrstvy spojeného Al-oxidu závisí na konkrétním betonovém prostředí, jeho teplotě a doby, po kterou se armatura nachází v tomto prostředí. Tloušťka povlaku 15' spojeného Al-oxidu je typicky v rozmezí 0,5 až asi 5 μπι.

Sloupec 11 je obklopen množstvím anod 16 z kovu, který tvoří sůl rozpustnou ve vodném prostředí, přičemž tímto kovem je s výhodou hořčík nebo slitina s vysokým obsahem hořčíku; a v nové konstrukci volitelně mohou být uvnitř konstrukce rozmístěny přídavné obětované anody. S výhodou je plocha anody v rozmezí asi 0,1 m² až asi 1 m² na asi 50 m²holé katody. Anody 16 jsou uspořádány ve vertikálních vzájemných odstupech po celé délce sloupce, přičemž odstup od sloupce je dostatečně těsný a počet anod 16 je dostatečný pro zajištění vhodné proudové hustoty při elektrickém připojení anod k mříži armatur 12. S výhodou jsou některé anody připojeny k povrchu sloupce, jiné v malém odstupu od povrchu a některé jsou ve vodě. Všechny dráty v elektrickém obvodu jsou vhodně izolovány.

Miyashita aj. uvádí, že „když je obětovaná anoda vytvořena z kovu majícího dostatečně zásaditější přirozený

nadměrné 50-58); a vyvolávat takzvané 2, řádek má sklo potenciál než hliník pro umožnění řízení potenciálu i v části hliníkového materiálu vzdálené od obětované anody, část hliníkového materiálu v blízkosti obětované anody je vystavena nadměrnému potenciálu, který má sklon vyvolávat jev alkalické koroze v důsledku protikorozní ochrany (viz sloupec ...nadměrné potlačování potenciálu rozpouštění, tj. alkalickou korozi hliníkového materiálu (viz sloupec 3, řádky 3-4). Tato obtíž je s výhodou překonána použitím inertní anody a do značné míry snížena použitím vloženého proudu v rozmezí 900 mV (0,9 V) až 1500 mV (1,5 V), jak je podrobněji popsáno dále, bez ohledu na použitou anodu, ovšem za předpokladu, že je zásaditější než AI.

Pokud jde o použití vloženého katodického proudu na hliníkovou katodu, Miyashita aj . uvádějí, že ...aplikace anodicky oxidovaného povlaku na povrchu takovýchto hliníkových materiálů a/nebo aplikace nátěru na takovémto povrchu je akceptována v běžné praxi a do jisté míry brání korozi (viz sloupec 1, řádky 34-38), a že pouhá konvenční aplikace obětované anody na takovéto hliníkové materiály neposkytuje stejně uspokojivou ochranu proti korozi, jaká je získána pro ocelové materiály. Důvodem tohoto selhávání je, že na rozdíl od oceli je hliník takzvaný amfoterní kov, který se rozpouští v kyselinách i alkáliích (sloupec 2, řádky 6-12) . Spíše než že pravděpodobnější důvod je, že s prostředím mořské vody, nikoliv betonu. Neuvědomili si tedy, že spojená vrstva Al-oxidu by mohla poskytovat vynikající ochranu proti korozi, pokud je použita s v podstatě stálým katodickým proudem.

amfoterní, pracovali by AI byl Miyashita aj

V důsledku mnohem vyššího pH čerstvě nalitého a čerstvě vytvrzeného betonu, relativně malý vložený antikorozní katodický proud protékající k armaturám povlečeným AI ze

- 18 záporného výstupu vnějšího zdroje proudu při potenciálu E_pudržuje potenciál armatur nižší než je korozní potenciál hliníkové desky nebo tyče zabudované v betonu (viz obr. 5). Vysoké pH betonu kolem armatur vylučuje jakékoliv nebezpečí vzrůstu potenciálu armatur nad korozní potenciál E_chliníkové desky nebo tyče a analogicky také armatury. Potenciál E_c se nepřetržitě monitoruje a vložený proud se nastavuje tak, že E_p=E_c+200 mV. Potenciál armatur povlečených AI se neměří.

Proudová hustota byla měřena pro následující data: úsek armatury byl zabudován v betonu a beton byl vytvrzován 30 dnů. Hliníková deska 2,5x5x1 cm byla zabudována do betonu. Proud byl zapnut, když bylo možno na hliníkové desce naměřit E_c. Byl aplikován dostatečný proud pro udržení pH v rozmezí asi 7 až 8. Korozní potenciál E_c, katodický polarizační potenciál E_p, proud I, pH betonu a odpor R_e betonu byly měřeny každý den, a stejně tak hmotnost armatury. Polarizační proud byl zastaven poté, co měřené parametry dosáhly relativně konstantních hodnot. Uvedené hodnoty potenciálů E_p a E_c jsou vztaženy k vodíkové referenční elektrodě.

Armatury byly vytvořeny z nízkouhlíkové (méně než 1 %, s výhodou méně než 0,75 %) oceli s méně než 5 %, zpravidla méně než 1 % legovacích prvků. V suchém klimatu v alkalickém prostředí cementové malty koroze armatur neprobíhá. Avšak když je železobetonová konstrukce ve vlhké atmosféře, která může obsahovat také kyselé kontaminanty jako například oxid siřičitý, a/nebo je smáčena roztokem soli jako například chloridu sodného, který se v zimě často používá pro odstraňování ledu na povrchu betonu, nastává koroze. Jakmile již nastane, je alkalické prostředí ztraceno v důsledku vzniku kyseliny na straně anody.

• · • · «· < · · « « · ··**· · · · · * · • * · · · · ···· . 19 - ·· ·. ... ... .. .,

Vynález překonává problém elektrolytické koroze použitím armatur povlečených hliníkem, spíše než použitím tyčí z hliníku nebo slitiny s vysokým obsahem hliníku jako obětovaných anod pro nepovlečené armatury. Vložený katodický proud je alespoň dostatečný pro potlačení procesu elektrolýzy; s výhodou je proud dost vysoký pro efektivní obrácení procesu elektrolýzy, proud protéká od anody ke katodě, takže elektrony proudí z chráněného povrchu katodického kovu. Elektrony samozřejmě proudí proti směru proudu; proud protéká od anody ke katodě, zatímco elektrony proudí od katody k anodě.

Graf znázorněný na obr. 1 představuje rychlost koroze v μιη za rok jako funkci pH pro tyče z AI, Zn a Fe, každá tyč měla stejnou délku 10 cm a průměr 2,0 cm. Tyče byly umístěny ve stejných skleněných válcích opatřených stupnicí se stejným množstvím kapaliny při stejném pH. 15 válců obsahovalo vodné roztoky o pH 5,7,9,11 a 13 ve skupinách po třech. Měření byla prováděna po dobu šesti měsíců za použití jehlové sondy vtlačené do povrchu tyče stejnou silou, a měřením hloubky proniknutí jehly pod mikroskopem. Výsledky byly vyneseny do křivky A pro AI tyče, F pro Fe tyče a Z pro Zn tyče.

Je zřejmé, že AI je korozivzdorný jen v rozmezí pH asi 6 až 9; Zn je korozivzdorný v rozmezí pH asi 6 až 12; a Fe je korozivzdorné v rozmezí pH asi 6 až 13.

Na obr. 4 je znázorněna katodicky chráněná konstrukce 11 analogická konstrukci znázorněné na obr. 2, avšak všechny anody jsou obětované anody (hořčíkové) zabudované do mříže z armatur umístěné ve vhodných odstupech pro získání nejlepšího rozdělení katodické ochrany. Je zřejmé, že toto provedení je použitelné v nově nalité betonové konstrukci, nikoliv v existující konstrukci.

·* **·<

- 20·· ·· · • v * · · • * ··· · · · · · • » * · · · ·«·* · • · · · * · · · · · •· · · · ·· ··· ·« · ·

Na obr. 5 je schematicky znázorněn řidiči systém, ve kterém je mříž hliníkem povlečených armatur 12 a anod 17 elektricky připojena k automaticky nastavovanému zdroji 2 0 stejnosměrného proudu (zdroji elektronů), který je řízen programovatelnými řídícími prostředky 25 pro poskytnutí zvoleného napětí pro armatury 12.

Zdroj 20 elektronů je transformátor/usměrňovač nebo baterie mající záporný výstup 21 a kladný výstup 22. Výstup 21 je elektricky připojen k síti 12 armatur pomocí vodičů 23; a anody 17 jsou připojeny k v výstupu 22 pomocí vodičů 24. Anody 17 jsou umístěny ve vhodných místech uvnitř a vně vzhledem k betonové konstrukci tak, aby poskytovaly vhodnou proudovou hustotu. Umístění vnějších anod, ať již inertních nebo rozpustných, jestliže jsou umístěny v odstupu od povrchu betonové konstrukce, závisí na prostředí půdy a/nebo vody, avšak musí být umístěny v blízkosti armatur 12, to znamená uvnitř betonové konstrukce, nebo na jejím povrchu nebo v krátké vzdálenosti od betonové konstrukce, přičemž tato vzdálenost je funkcí ohmického odporu média mezi konstrukcí a anodou, aby nebyl třeba vložený proud větší než 200 mA/m². Anody mohou být z grafitu nebo titanové tyče povlečené směsným oxidem kovu známé ze stavu techniky, například prodávané pod ochrannou známkou LIDA.

Prvek měřící korozní potenciál hliníku, vytvořený jako deska 30, referenční elektroda 40 a pH elektroda 50 jsou elektricky připojeny nepřetržitě měří (i) vzhledem k referenční k porovnávacímu obvodu 60, který korozní potenciál měřícího prvku elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu, (ii) korozní potenciál AI desky nebo tyče 30, a s výhodou také (iii) pH betonu; a tato měření jsou předávána do porovnávacího obvodu 25. Potřebné napětí je opačné než vnější hnací napětí, protože anody jsou trvalé. Energie potřebná pro dosažení požadované úrovně ochrany je dána • · • · · ·

- 21 odděleně od železobetonové napětím a proudem obvodu. Hliníkový prvek může být zabudován v železobetonové konstrukci, nebo může být zabudován v betonu použitém pro konstrukci ale železobetonové konstrukce v oblasti vně konstrukce.

V tomto systému s vloženým proudem je možné vložit jakýkoliv potenciál nezbytný pro získání požadované proudové hustoty pomocí usměrňovače. Elektrický proud proudí v půdě ze zapuštěných anod do chráněné konstrukce; anoda je tedy připojena ke kladnému pólu usměrňovače a konstrukce armatur je připojena k zápornému pólu. Jako v předcházejícím případě, všechny vodiče z usměrňovače k anodě a ke konstrukci musí být elektricky izolovány. Velikost potenciálu vychází z potenciálu konstrukce na rozhraní s půdou, v různých hloubkách v půdě, ve sloupci v různých místech. V porovnávacím obvodu 60 jsou uspořádány konvenční prostředky pro nepřetržité měření korozního potenciálu na povrchu hliníkové desky nebo tyče 30 vzhledem k referenční elektrodě 40, bez ohledu na korozní potenciál na armatuře 12. Programovatelným řídícím prostředkům 25 se pak přivádějí aktuální měření potenciálu hliníkové desky nebo tyče a referenční elektrody z porovnávacího obvodu 60, který pak zajišťuje, aby zdroj 20 elektronů dodával do mříže 12 vhodné napětí a proudovou hustotu, tato měření zahrnují také potenciály měřené na referenční elektrodě.

Je důležité, aby byl měřen korozní potenciál hliníkové desky nebo tyče 30, místo korozního potenciálu armatur, protože měření prováděná na armaturách nejsou dostatečně spolehlivá. Velikost hliníkové desky nebo tyče není kritická, avšak musí být umístěna vně oblasti pH bezprostředně obklopující armatury. Vhodná je deska mající rozměry 2,5x5x1 cm nebo tyč o délce 10 cm a průměru 2,5 cm.

-22Pro zajištění, aby byla katodická ochrana uspořádána v oblasti pH 6 až 9 bezprostředně obklopující každou armaturu, je v konstrukci zabudován pH-metr 50, jehož čidlo je umístěno v oblasti bezprostředně obklopující armaturu; s výhodou je analogickým způsobem uspořádáno několik pHmetrů.

Nový umožňuje udržovat mříž 12 v podstatě bez koroze v železobetonové konstrukci mající pH v rozmezí asi 6 až 9, měřeno v oblasti bezprostředně obklopující uvedené armatury. Zdroj 20 energie poskytuje dostatečný proud při potenciálu E_p,který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému koroznímu potenciálu E_c na hliníkové desce, pro potlačení katodického potenciálu armatur do předem stanoveného rozmezí, které je korelovatelné s pH v rozmezí asi 6 až 9. Zdroj 20 proudu nepřetržitě udržuje proud E_p(naměřený korozní potenciál) plus 200 mV (0,2 V) při proudové hustotě, při které je koroze minimální, tzn. která poskytuje maximální protikorozní ochranu po libovolně dlouhou dobu 100 let nebo více.

Graf na obr. 6A představuje rychlost koroze (pm/rok) nepovlečených ocelových armatur jako funkci proudové hustoty, při které je daná rychlost koroze udržována, je zřejmé, že pro získání katodicky chráněné rychlosti koroze menší než 50 pm/rok vyžaduje proudovou hustotu 200 mA/m².

Graf na obr. 6B představuje rychlost koroze (pm/rok) ocelových armatur povlečených hliníkem, povlečených neporézní vrstvou 0,25 mm silnou, v podstatě čistého AI, jako funkci proudové hustoty za použití systému znázorněného na obr. 5. Je zřejmé, že pro získání rychlosti koroze menší než 50 pm/rok je třeba proudová hustota asi 2 mA/m², a s proudovou hustotou 20 mA/m² je rychlost koroze asi 5 pm/rok.

• · · ·

- 23 V následující tabulce 1 jsou uvedeny pro ocelové armatury, nepovlečené a povlečené hliníkem, při potenciálu E_p=-200 mV, proudy potřebné pro získání uvedené koroze v betonu majícím pH kolem 9 až asi 13.

Tabulka 1

	katodická ochrana (ano nebo ne)	rychlost koroze (μπι/rok)	proud (μΑ)
nepovlečené armatury	ne	60-180	0
nepovlečené armatury	ano	20-40	420-710
armatury povlečené AI	ne	50-1000	0
armatury povlečené AI	ano	<5	51-98

Výše uvedená data naznačují, že jestliže se vložený proud zapojí ihned po nalití betonu, je získána s povlakem AI ve výše uvedené tloušťce vynikající ochrana, přičemž trvání této ochrany přesahuje 40 let.

V následující tabulce 2n jsou uvedeny pro katodicky chráněné ocelové armatury povlečené hliníkem, při potenciálu E_p=-50 -100 a -200 mV, proudy potřebné pro získání uvedené koroze v betonu majícím pH kolem 9 až asi 13.

Tabulka 2

potenciál	(mV)	rychlost koroze (μπι/rok)	proud (μΑ)
-E_c		Ep
550-600		50	30-60	8-17
550-600		100	<5	19-38
550-600		200	<5	39-77

• · · ·

	- 24-	• · · · • · · · · • · · « · • · · · • · · · ·	• · · · · • · · · • · · · · • · · · · • ··· · · ··
Na základě výše	uvedené obecné	diskuse,	popisu
celkového systému a	způsobu katodické	ochrany	armatur

povlečených AI v betonové konstrukci, a ilustrace vynálezu, je zřejmé že vynález poskytuje efektivní řešení starého problému. Musí být zřejmé, že ilustrovaná a diskutovaná konkrétní provedení nepředstavují žádné omezení, a zejména není vynález omezen na otrocké dodržení uvedených detailů.

Claims

1. Způsob stavby betonové konstrukce vyztužené ocelovými armaturami, zahrnující:

zabudování uvedených armatur do betonu majícího pH v rozmezí více než 9 až asi 13, přičemž uvedené armatury mají povlak z v podstatě čistého hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až

2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 μπι, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a/nebo hydratovaný oxid hlinitý ve spojené vrstvě oxidu hlinitého, která jev přímém styku s betonem;

zabudování prvku pro měření korozního potenciálu v podstatě čistého hliníku uvnitř této konstrukce;

nepřetržité měření korozního potenciálu na povrchu uvedeného prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu, bez měření korozního potenciálu armatur;

anodické připojení zdroje potenciálu k anodě umístěné v blízkosti uvedených armatur;

katodické připojení armatur ke zdroji potenciálu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí korelovatelné s korozním potenciálem měřeným prvkem pro měření korozního potenciálu; a nepřetržité udržování vloženého proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu o asi 150 mV až méně než 300 mV nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

- 262. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že armatury jsou připojeny k uvedenému zdroji potenciálu pro zajištění vloženého proudu při potenciálu v rozmezí asi -900 až asi -1500 mV vzhledem k vodíkové referenční elektrodě.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že povlak z v podstatě čistého hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 mm.

4. Systém pro udržování betonové konstrukce vyztužené ocelovými armaturami v podstatě bez koroze těchto armatur, který zahrnuje:

hmotu betonu majícího pH v rozmezí více než 9 až asi 13, přičemž uvedené armatury jsou elektricky propojeny do mříže;

uvedené armatury mají povlak z v podstatě čistého hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 μτη, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a hydratovaný oxid hlinitý;

vnější zdroj proudu, řízený programovatelnými řídícími prostředky, do kterých se přenášejí data z porovnávacích prostředků, které jsou zapojeny v sérii, přičemž uvedené řídící prostředky řídí jak vnější zdroj energie, tak uvedené porovnávací prostředky;

měřící prostředky v uvedených porovnávacích prostředcích pro nepřetržité měření korozního potenciálu na povrchu uvedeného prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu;

prostředky pro anodické připojení vnějšího zdroje potenciálu k anodě umístěné v blízkosti uvedených armatur;

prostředky pro katodické připojení uvedených armatur ke vnějšímu zdroji proudu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí; a prostředky pro nepřetržité udržování vloženého proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu o asi 150 mV až méně než 300 mV nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

5. Proti korozi chráněná konstrukce vyztužená ocelovými armaturami, která zahrnuje:

hmotu betonu majícího pH v rozmezí více než 9 až asi 13, přičemž část této hmoty v oblasti asi 10 mm od povrchu armatury povlečené Al má pH v rozmezí

6 až 9;

přičemž uvedené armatury mají povlak z v podstatě čistého hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 pm, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a hydratovaný oxid hlinitý;

prvek pro měření korozního potenciálu v podstatě čistého hliníku zabudovaného uvnitř této konstrukce;

prostředky pro nepřetržité měření korozního potenciálu na povrchu uvedeného prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu;

prostředky pro katodické připojení uvedených armatur ke vnějšímu zdroji potenciálu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí; a prostředky pro nepřetržité udržování proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu o asi 150 mV až méně než 300 mV nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

• · • ·

- 28 6. Proti korozi chráněná konstrukce vyztužená ocelovými armaturami, která zahrnuje:

hmotu betonu majícího pH v rozmezí více než 9 až asi

13;

přičemž armatury mají povlak ze v podstatě čistého hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 μιη, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a/nebo hydratovaný oxid hlinitý; a obětovanou anodu v galvanickém spojení s armaturami uspořádanou v jejich blízkosti.

7. Způsob stavby betonové konstrukce vyztužené ocelovými armaturami, zahrnující:

zabudování armatur do betonu, přičemž armatury mají povlak z hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až asi 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí asi 0,1 až asi 100 pm, přičemž oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a/nebo hydratovaný oxid hlinitý ve spojené vrstvě oxidu hlinitého, která je v přímém styku s betonem;

zabudování prvku pro měření korozního potenciálu hliníku uvnitř této konstrukce;

měření korozního potenciálu na povrchu prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabílizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu, bez měření korozního potenciálu armatur;

katodické připojení armatur ke zdroji potenciálu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí korelovatelné s korozním potenciálem měřeným prvkem pro měření korozního potenciálu; a

-29nepřetržité udržování proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

8. Způsob podle nároku Ί, vyznačující se tím, že povlak z hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 mm.

9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že armatury jsou připojeny ke zdroji potenciálu pro zajištění vloženého proudu při potenciálu v rozmezí asi -600 až asi -1300 mV vzhledem k vodíkové referenční elektrodě.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že povlak z hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 mm.

11. Systém pro udržování betonové konstrukce vyztužené ocelovými armaturami v podstatě bez koroze těchto armatur, který zahrnuje:

hmotu betonu, v němž armatury jsou elektricky propojeny do mříže;

armatury mají povlak z hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 pm, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a hydratovaný oxid hlinitý;

vnější zdroj proudu, řízený programovatelnými řídícími prostředky, do kterých se přenášejí data z porovnávacích prostředků, které jsou zapojeny v sérii, přičemž řídící prostředky řídí jak vnější zdroj energie, tak porovnávací prostředky;

měřící prostředky v uvedených porovnávacích prostředcích pro měření korozního potenciálu na povrchu uvedeného prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem

- 30k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu;

prostředky pro katodické připojení uvedených armatur ke vnějšímu zdroji proudu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí; a prostředky pro nepřetržité udržování proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že povlak z hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 mm.

13. Proti korozi chráněná konstrukce vyztužená ocelovými armaturami, která zahrnuje:

hmotu betonu, přičemž část této hmoty v oblasti asi 10 mm od povrchu armatury povlečené Al má pH v rozmezí asi 6 až 9;

přičemž armatury mají povlak z hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí asi 0,1 až asi 100 μιτι, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a hydratovaný oxid hlinitý;

prvek pro měření korozního potenciálu hliníku zabudovaného uvnitř této konstrukce;

prostředky pro měření korozního potenciálu na povrchu prvku pro měření korozního potenciálu vzhledem k referenční elektrodě dokud se jeho hodnota nestabilizuje na stabilní hodnotě měřeného potenciálu;

prostředky pro anodické připojení vnějšího zdroje potenciálu k anodě umístěné v blízkosti armatur;

• ·

- 31 prostředky pro katodické připojeni armatur ke zdroji potenciálu, který je dostatečně elektronegativní vzhledem k naměřenému stabilnímu potenciálu pro potlačení katodického potenciálu uvedených armatur na předem stanovené rozmezí; a prostředky pro nepřetržité udržování proudu ze zdroje elektronegativního potenciálu při potenciálu nižším než je korozní potenciál prvku měřícího korozní potenciál.

14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že povlak z hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí asi 0,2 až asi 1 mm.

15. Proti korozi chráněná konstrukce vyztužená alespoň jednou ocelovou armaturou, kterážto konstrukce zahrnuje:

hmotu betonu obsahující alespoň jednu armaturu; přičemž tato alespoň jedna armatura má povlak z hliníku o tloušťce v rozmezí asi 0,25 až asi 2 mm, na kterémžto povlaku je oxidová vrstva o tloušťce v rozmezí 0,1 až 100 μιη, přičemž uvedená oxidová vrstva obsahuje oxid hlinitý a/nebo hydratovaný oxid hlinitý; a obětovanou anodu v galvanickém spojení s armaturami uspořádanou v jejich blízkosti.

16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že povlak z hliníku a spojená vrstva oxidu hlinitého mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 mm.