ES2738485T3 - Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc - Google Patents

Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc Download PDF

Info

Publication number
ES2738485T3
ES2738485T3 ES05819220T ES05819220T ES2738485T3 ES 2738485 T3 ES2738485 T3 ES 2738485T3 ES 05819220 T ES05819220 T ES 05819220T ES 05819220 T ES05819220 T ES 05819220T ES 2738485 T3 ES2738485 T3 ES 2738485T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
zinc
metal elements
cementitious matrix
coated metal
reinforced structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES05819220T
Other languages
English (en)
Inventor
Ann Lambrechts
Johan Vanbrabant
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bekaert NV SA
Original Assignee
Bekaert NV SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bekaert NV SA filed Critical Bekaert NV SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2738485T3 publication Critical patent/ES2738485T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/38—Arched girders or portal frames
    • E04C3/44—Arched girders or portal frames of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
    • C04B24/128—Heterocyclic nitrogen compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/12—Multiple coating or impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/012—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/015—Anti-corrosion coatings or treating compositions, e.g. containing waterglass or based on another metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1075—Chromium-free or very low chromium-content materials
    • C04B2111/1081—Chromium VI, e.g. for avoiding chromium eczema
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/26—Corrosion of reinforcement resistance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12556—Organic component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/249932—Fiber embedded in a layer derived from a water-settable material [e.g., cement, gypsum, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Una estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc, tratándose dicha estructura reforzada al menos en la interfaz de dichos elementos metálicos recubiertos de zinc y dicha matriz cementosa con un compuesto que proporciona dicho elemento metálico recubierto de zinc con protección catódica contra la evolución del hidrógeno, donde dicho compuesto se selecciona del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc
Campo de la invención.
La invención se relaciona con una matriz cementosa reforzada con elementos metálicos recubiertos de zinc.
La invención se relaciona además con un método para inhibir la evolución del gas de hidrógeno durante el endurecimiento de hormigón reforzado con elementos metálicos recubiertos de zinc.
Antecedentes de la invención.
En general, se sabe que reforzar el hormigón con elementos metálicos, tales como fibras de acero, por ejemplo, para dar a la matriz las propiedades de tracción requeridas.
Como las fibras de acero desnudo pueden sufrir corrosión, las fibras de acero galvanizado se han propuesto para dar a las fibras una resistencia a la corrosión a largo plazo. Los elementos de acero de refuerzo galvanizado son especialmente útiles para el refuerzo de hormigón para fines de construcción, por lo que el hormigón reforzado estará expuesto a la intemperie antes de que comience la construcción, como por ejemplo en la construcción de prefabricación.
Sin embargo, el uso de fibras de acero galvanizado en el hormigón está creando problemas: durante el endurecimiento del hormigón, la superficie galvanizada de los elementos de acero reaccionará con el hormigón alcalino para formar sales de zinc acompañadas por la evolución del gas de hidrógeno.
La evolución del gas de hidrógeno conduce a problemas estéticos, así como a problemas de resistencia y durabilidad.
Debido a la evolución del gas de hidrógeno en la interfaz de los elementos metálicos y el hormigón, se reduce la resistencia de la unión entre los elementos metálicos y el hormigón. Esto está resultando en una reducción de la resistencia del hormigón reforzado.
El problema de durabilidad es el resultado de la reducción en el espesor del recubrimiento de zinc o aleación de zinc debido a la reacción del recubrimiento de zinc o aleación de zinc en el ambiente alcalino.
Los problemas de las fibras de acero galvanizadas en el hormigón se describen en "Effect of chemical-physical interaction between galvanized steel fibres and concrete", T. Belleze, R. Fratesi, C. Failla, 6th RILEM Symposium on Fibre-Reinforced Concretes (FRC) BEFIB 2004, 20-22 de septiembre de 2004, 239-248.
Para prevenir la evolución del gas de hidrógeno, las superficies de zinc pueden pasivarse. Esto se puede realizar tratando los elementos de acero galvanizado con un compuesto con base en cromo. Además, el cromato presente naturalmente en el hormigón puede ser suficiente para proteger los elementos de acero galvanizado.
Sin embargo, en los últimos años se ha reconocido que el cromo hexavalente plantea graves problemas ambientales y de salud. En consecuencia, se han impuesto restricciones estrictas a la cantidad de cromo hexavalente utilizado en una serie de procesos y productos industriales como, por ejemplo, el cemento y el hormigón.
Otros intentos para proteger el acero galvanizado comprenden la aplicación de un recubrimiento epoxi sobre el acero galvanizado. El uso de acero galvanizado recubierto con un recubrimiento epóxico para reforzar el hormigón se describe, por ejemplo, en el documento JP 53-078625.
El recubrimiento epóxico actúa únicamente como barrera contra un ambiente corrosivo. Si hay defectos en el recubrimiento epoxi a través de los cuales los agentes agresivos pueden penetrar la barrera, la corrosión se concentrará en estas áreas. De este modo, los defectos en el recubrimiento causarán la evolución local del gas de hidrógeno y causarán una pérdida de la resistencia de la unión.
La integridad del recubrimiento epóxico es, por lo tanto, esencial, ya que la película debe estar libre de poros, grietas y áreas dañadas.
Los recubrimientos epoxi son frágiles. Por lo tanto, los elementos metálicos recubiertos con epoxi deben manejarse con mucho cuidado durante el almacenamiento, transporte y manipulación.
Como la mezcla de los elementos de refuerzo en el hormigón es una operación robusta en la que los daños locales en la superficie de los elementos de refuerzo son inevitables, el uso de elementos metálicos recubiertos con epoxi para el refuerzo del hormigón no es una buena opción.
Se han probado muchos inhibidores de la corrosión conocidos en la técnica, tales como fosfatos, silicatos, silanos, carbonatos y ácidos carbónicos, sulfuros y mercaptoderivados, aminas y sulfonatos. Sin embargo, estos inhibidores no dieron un resultado adecuado, ya que no pudieron evitar la evolución del gas de hidrógeno.
Por lo tanto, obtener una protección adecuada de zinc o elementos metálicos recubiertos de zinc sin utilizar compuestos de cromo y no requerir un recubrimiento de barrera cerrada al 100% sigue siendo un problema y aún se necesitan soluciones eficientes.
El documento JP-61-141650-A divulga una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc en los que la estructura comprende además un monosacárido. El documento JP-53-078625-A divulga una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc en los que los elementos metálicos están recubiertos con una resina sintética. El documento JP-05-065680-A divulga un elemento metálico recubierto de zinc recubierto con una capa que comprende un triazol.
El documento US-A-5 683 751 divulga un elemento metálico recubierto de zinc recubierto con una capa que comprende un triazol o un diazol.
Resumen de la invención.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura reforzada que comprende una matriz cementosa. Otro objeto de la invención es proporcionar una estructura reforzada que esté libre de cromo hexavalente.
Todavía es un objeto adicional proporcionar un método para inhibir la evolución del gas de hidrógeno en la interfaz de elementos metálicos recubiertos de zinc dispersados en una matriz cementosa durante el endurecimiento de la matriz cementosa. Además, es un objeto proporcionar un método para aumentar la protección contra la corrosión a corto plazo de un elemento metálico recubierto de zinc dispersado en una matriz cementosa.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc.
Los elementos metálicos recubiertos de zinc se introducen en la matriz cementosa y son rodeados por la matriz cementosa, creando una interfaz de elemento metálico recubierto de zinc-matriz cementosa.
La estructura reforzada de acuerdo con la presente invención comprende al menos en la interfaz de los elementos metálicos recubiertos de zinc y la matriz cementosa, un compuesto que proporciona a los elementos metálicos recubiertos de zinc protección catódica contra la evolución del hidrógeno. El compuesto se selecciona del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.
La función principal de este compuesto es evitar la evolución del gas hidrógeno en la interfaz de los elementos metálicos recubiertos de zinc y la matriz cementosa durante la mezcla, el vertido, el fraguado y/o el endurecimiento de la estructura reforzada.
El período crítico en el que la superficie galvanizada de los elementos metálicos necesita protección es el período en el que la matriz de cemento se endurece, es decir, las primeras 24 horas hasta las primeras 72 horas después de la colada.
Para obtener una protección adecuada de los elementos metálicos recubiertos de zinc, el compuesto de acuerdo con la presente invención está presente preferiblemente en una concentración entre 0.005 y 2%, por ejemplo entre 0.04 y 0.2%. La concentración se expresa en % en peso con relación al agua de mezcla utilizada para preparar la matriz de cemento.
En una realización preferida de la presente invención, el imidazol comprende silil-imidazol tal como N-(trimetilsilil)-imidazol o bencimidazol, tal como 2-mercaptobenzimidazol o 2-mercapto-1-metilbenzimidazol.
En la estructura reforzada de acuerdo con la presente invención, el compuesto debe estar presente al menos en la interfaz de los elementos metálicos recubiertos de zinc y la matriz cementosa.
Cualquier técnica que permita que el compuesto esté presente en la interfaz de los elementos metálicos recubiertos de zinc y la matriz cementosa puede considerarse para aplicar el compuesto.
En una primera realización, el compuesto se aplica sobre los elementos metálicos recubiertos de zinc antes de que estos elementos metálicos se introduzcan en la matriz cementosa. El compuesto se puede incorporar, por ejemplo, en una capa de recubrimiento aplicada sobre el elemento metálico recubierto de zinc antes de que estos elementos se introduzcan en la matriz cementosa.
Como un ejemplo, el compuesto se puede agregar a un pegamento aplicado sobre los elementos metálicos recubiertos de zinc antes de que estos elementos metálicos se introduzcan en la matriz cementosa.
En una realización alternativa, el compuesto se añade a la matriz de cemento o al menos a un componente de la matriz de cemento y se introducen los elementos metálicos recubiertos de zinc a la matriz de cemento que comprende este compuesto.
Una gran ventaja de una estructura reforzada de acuerdo con la presente invención es que la estructura reforzada está libre de cromo hexavalente, ya que no se requiere cromo hexavalente para proteger los elementos metálicos recubiertos de zinc. Esto indica que los elementos metálicos no requieren un tratamiento con un compuesto con base en cromo.
Una ventaja adicional de una estructura reforzada de acuerdo con la presente invención es que también se obtiene una buena protección de los elementos metálicos recubiertos de zinc en el caso de que se use cemento libre de cromo hexavalente.
Hasta ahora, incluso en el caso de que no se agreguen compuestos de base de cromo para proteger los elementos metálicos recubiertos de zinc, los elementos metálicos recubiertos de zinc podrían aprovechar el cromo presente de forma natural en el cemento. Se está imponiendo una nueva legislación para limitar la cantidad de cromo hexavalente en el cemento para minimizar la aparición de dermatitis alérgica relacionada con el cromato. En consecuencia, los elementos metálicos recubiertos de zinc en una matriz de cemento ya no pueden aprovechar el cromo naturalmente presente en el cemento.
Para obtener cemento libre de cromo hexavalente, los productores han desarrollado técnicas tal como la dosificación con sulfato ferroso. La adición de sulfato ferroso aumenta dramáticamente la cantidad de evolución del gas de hidrógeno.
Una gran ventaja de la presente invención es que la evolución del gas de hidrógeno también se previene en el caso de que se use cemento libre de cromo hexavalente y en el caso de que el cemento se dosifique con sulfato ferroso. Para los fines de esta invención, debe entenderse que "matriz cementosa" indica el material de la matriz aparte de los elementos metálicos. La matriz cementosa puede comprender cualquier material que comprenda cemento como, por ejemplo, hormigón o mortero.
Se debe entender que "elementos metálicos" indican los elementos que refuerzan la matriz cementosa.
El elemento metálico puede comprender cualquier tipo de elemento de refuerzo metálico, tal como un alambre metálico, un cordón metálico, una fibra metálica, una barra metálica, una lámina metálica o una malla metálica. El elemento metálico puede estar hecho de cualquier metal o aleación de metal conocida en la técnica. Los elementos metálicos son preferiblemente de acero.
Los elementos metálicos preferidos para reforzar una matriz cementosa son fibras de acero vendidas entre otras por el solicitante NV Bekaert Sa con el nombre comercial DRAMIX.
En su mayoría, las fibras de acero se utilizan con una resistencia a la tracción comprendida, por ejemplo entre 500 y 3000 N/mm2.
Las fibras usadas pueden por ejemplo ser rectas. Preferiblemente, las fibras tienen una forma que hace que sea bastante difícil sacarlas de la matriz cementosa endurecida usando una tensión de tracción. Para ello, las fibras son, por ejemplo de extremo enganchado, corrugadas o su superficie de sección transversal varía a lo largo de la longitud.
Para las fibras de acero, el espesor o diámetro varía preferiblemente de 0.1 a 1.2 mm. La proporción de longituddiámetro para las fibras de acero está, por razones prácticas y económicas, en su mayoría entre 10 y 200, y preferiblemente es mínimamente de 40. Para las fibras no rectas, la longitud es la distancia rectilínea entre los extremos de las fibras, mientras que el diámetro de las fibras cuyo diámetro varía a lo largo de la longitud se define como el diámetro promedio en toda la longitud.
Los elementos metálicos recubiertos de zinc pueden tener un recubrimiento de zinc o aleación de zinc. Como recubrimiento de aleación de zinc se pueden considerar, por ejemplo, aleaciones Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-AI, Zn-Mg, Zn-Mg-AI.
Un recubrimiento de aleación de zinc preferido es un recubrimiento de aleación Zn-AI que comprende entre 2 y 15% de Al.
Posiblemente, se puede agregar entre 0.1 y 0.4% de un elemento de tierras raras como Ce y/o La.
La estructura reforzada de acuerdo con la presente invención puede usarse para cualquier aplicación conocida en la técnica, tal como construcciones de prefabricación, puentes, edificios, túneles, garajes de estacionamiento, plataformas petrolíferas en alta mar, ...
Se proporciona un elemento metálico recubierto de zinc para el refuerzo de una matriz cementosa. El elemento metálico recubierto de zinc está recubierto con una capa que comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.
La capa de recubrimiento comprende, por ejemplo, un pegamento que comprende dicho compuesto.
El elemento de metal puede comprender cualquier tipo de elemento de refuerzo de metal, tal como un cable de metal, cable de metal, fibra de metal, barra de metal, lámina de metal o malla metálica.
El elemento metálico puede estar hecho de cualquier metal o aleación de metal conocida en la técnica. Los elementos metálicos son preferiblemente hechos de acero.
Los elementos metálicos preferidos son las fibras de acero.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para inhibir la evolución del gas de hidrógeno en la interfaz de los elementos metálicos recubiertos con zinc incrustados en una matriz cementosa. El método comprende los pasos para proporcionar elementos metálicos recubiertos de zinc, introducir dichos elementos metálicos recubiertos de zinc en una matriz cementosa y tratar dichos elementos metálicos recubiertos de zinc y/o dicha matriz cementosa con un compuesto seleccionado del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.
El método de acuerdo con la presente invención está evitando la evolución del gas de hidrógeno durante la mezcla, el vertido, el fraguado y/o el endurecimiento de la estructura reforzada.
El período crítico en el que la superficie galvanizada de los elementos metálicos necesita protección es el período en el que la matriz cementosa se endurece, es decir, las primeras 24 horas hasta las primeras 72 horas después de la colada.
El tratamiento con dicho compuesto puede comprender cualquier técnica que permita poner los elementos metálicos recubiertos de zinc y la matriz de cemento al menos en su interfaz en contacto con el compuesto mencionado anteriormente.
El compuesto puede añadirse, por ejemplo, a la matriz cementosa.
Alternativamente, el compuesto se puede agregar aplicando una capa de recubrimiento que comprende este compuesto sobre los elementos metálicos recubiertos con zinc antes de que estos elementos metálicos recubiertos con zinc se introduzcan en la matriz cementosa.
En una realización preferida, el compuesto se añade a un pegamento aplicado sobre un elemento metálico recubierto de zinc o sobre una serie de elementos metálicos recubiertos de zinc antes de que los elementos metálicos recubiertos de zinc se introduzcan en la matriz cementosa.
Es bien conocido en la técnica la introducción de elementos metálicos tales como fibras de acero en una matriz cementosa en forma de tiras en las que las fibras están unidas entre sí por un pegamento. El uso de tales tiras evita que las fibras se conviertan en conglomerados formando bolas durante el movimiento de mezcla en lugar de distribuirse por igual.
El pegamento se elige de tal manera que se disuelve, se derrite, se ablanda o se rompe mecánicamente una vez que se agrega a la matriz cementosa, de modo que las tiras se desintegran en fibras separadas y se distribuyen por igual sobre la matriz cementosa.
Mediante la adición de un compuesto de acuerdo con la presente invención, se garantiza la protección contra la corrosión a corto plazo de los elementos metálicos recubiertos de zinc, es decir, la protección contra la corrosión durante el endurecimiento de la matriz cementosa.
Breve descripción de los dibujos.
La invención se describirá ahora con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los que
- La Figura 1 es una ilustración de la medición del potencial en una nueva matriz de construcción
- La Figura 2 muestra el potencial de circuito abierto (OCP) de tres muestras diferentes en función del tiempo.
Descripción de las realizaciones preferidas de la invención.
En una estructura reforzada de acuerdo con la presente invención, los elementos metálicos recubiertos de zinc están incrustados en una matriz cementosa como, por ejemplo, el hormigón.
El hormigón húmedo actúa como el electrolito en el que puede ocurrir la corrosión.
El agua es capaz de descomponerse en hidrógeno y oxígeno. La descomposición del agua es una reacción redox electroquímica que se produce a un cierto potencial. El potencial electroquímico en el que tiene lugar la descomposición está determinado por el pH de acuerdo con la ley de Nernst.
El potencial de descomposición del agua con el que se forma el gas hidrógeno es de acuerdo con la ley de Nernst:
Eh, = EH» - 0.059 * pH
por lo que EH20 = 0 frente a un electrodo de hidrógeno estándar.
El potencial de descomposición del agua en el que se forma el oxígeno es de acuerdo con la ley de Nernst:
E0z= Eq o - 0.059 * pH
por lo que EO20 = 1.226 V frente a un electrodo de hidrógeno estándar.
Se puede encontrar una lista de los E° o potenciales estándar en: The handbook of Chemistry and Physics, the electrochemical series, p. D151- D158, 67a edición, 1986.
Los potenciales de descomposición del agua en función del pH se describen en el Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions by Marcel Pourbaix- Cebelor, 2a edición, 1997, pág. 98-105.
Cuando un elemento electronegativo fuerte como el zinc, el aluminio o el magnesio se expone al agua, el elemento tiene un potencial de circuito abierto como se define en la norma ASTM G15-93. El potencial de circuito abierto también se conoce como potencial de reposo o potencial estándar. A valores de pH altos, el potencial del circuito abierto cae por debajo del potencial de evolución del hidrógeno y, por lo tanto, inicia la reducción de los iones de hidrógeno que resulta en la evolución del gas de hidrógeno. La evolución del hidrógeno se calcula a partir de una medición del pH del entorno al que se expondrá el material.
El pH es de una matriz cementosa se mide de acuerdo con el método de prueba ASTM G51-95. Este método cubre un procedimiento para determinar el pH de un suelo en pruebas de corrosión. Para los fines de esta aplicación, el método de prueba ASTM G51-95 se aplica para una matriz cementosa en lugar de un suelo.
Para una muestra que comprende una parte de cemento y cuatro partes de arena (en lugar de tierra de acuerdo con la norma ASTM51-95), se encontró un pH de 13.04.
De acuerdo con la ley de Nernst EH2 se puede calcular:
Eh. = Eh-- 0.059 *pH
Eh2 = -0.7694 V (versus el potencial de electrodo de hidrógeno estándar) Esto indica que cuando el potencial de circuito abierto de un material de refuerzo que se está introduciendo en este tipo de matriz cementosa cae por debajo del valor de -0.7694 V, se formará gas hidrógeno.
El potencial de circuito abierto se puede medir fácilmente in situ en el material de construcción, por ejemplo, durante las primeras horas después de la colada de la matriz cementosa. El período más crítico en el que la evolución del gas de hidrógeno es perjudicial son las primeras 24 hasta las primeras 72 horas después de la colada.
Una vez que el material compuesto se endurece, el riesgo de la evolución del gas de hidrógeno es insignificante.
El potencial de circuito abierto se puede medir in situ de acuerdo con la norma ASTM C876. Sin embargo, es más apropiado medir el potencial de circuito abierto en una muestra pequeña como se muestra en la Figura 1. El equipo se usa de acuerdo con la norma ASTM G3-89 (94).
Un elemento 12 metálico recubierto de zinc está incrustado en una matriz 14 cementosa. El potencial eléctrico entre el elemento 12 metálico recubierto de zinc y un electrodo 16 de referencia se mide por medio de un electrómetro o un voltímetro 18 de alta impedancia.
Para evaluar la estructura de refuerzo de acuerdo con la presente invención, se comparan tres muestras diferentes. Las tres muestras comprenden una matriz cementosa obtenida mezclando una parte de cemento CEM II 42.5R con cuatro partes de arena y 5 partes de agua.
Las tres muestras fueron reforzadas con diferentes elementos metálicos:
- la muestra 1 comprende fibras de acero sin tratar,
- la muestra 2 comprende fibras de acero tratadas con cromo y
- la muestra 3 comprende fibras de acero tratadas con bencimidazol.
Se determinó el pH de la matriz cementosa. Se encontró un valor de pH de 12.25.
De acuerdo con la ley de Nernst, se determina que Eh2 es:
Figure imgf000007_0001
Eh2 = -0.7228 V (versus el potencial de electrodo de hidrógeno estándar)
El potencial de circuito abierto de las tres muestras en función del tiempo se midió y se muestra en la Figura 2. El potencial de circuito abierto de la muestra 1 viene dado por la línea 21, el potencial de circuito abierto de la muestra 2 viene dado por la línea 22 y el potencial de circuito abierto de la muestra 3 viene dado por la línea 23.
Después de aproximadamente 24 horas, el potencial de circuito abierto de la muestra no tratada (muestra 1) cae por debajo del potencial de evolución del hidrógeno, lo que resulta en la evolución del gas hidrógeno.
Para las otras dos muestras (muestra 2 y muestra 3), el potencial del circuito abierto permanece por encima del potencial de evolución del hidrógeno. En consecuencia, no se produce gas hidrógeno.
Para evaluar el rendimiento del hormigón reforzado bajo carga, dos muestras diferentes de hormigón reforzado con fibras de acero se someten a una prueba de carga de acuerdo con la norma belga NBN B15-238 (L = 450 mm) para determinar las resistencias a la flexión convencionales (Ff,300 y Ff,150).
Las vigas (150 x 150 x 500 mm) reforzadas con fibras de acero se someten a la prueba.
La composición de hormigón es la misma para la muestra 1 y 2.
La dosificación de las fibras de acero es de 20 y 40 kg/m3.
Las fibras de acero agregadas al hormigón en la muestra 1 a 2 se tratan de una manera diferente:
- La muestra 1 comprende fibras de acero recubiertas de zinc tratadas con un inhibidor de corrosión de acuerdo con la presente invención;
- La muestra 2 comprende fibras de acero recubiertas de zinc sin tratamiento adicional.
Antes de realizar la prueba de carga, las vigas se almacenan en atmósfera húmeda durante 28 días.
Los resultados de la prueba de carga se dan en la Tabla 1 para una dosificación de 20 kg/m3 y en la Tabla 2 para una dosificación de 40 kg/m3.
Tabla 1
Figure imgf000007_0002
Tabla 2
Figure imgf000008_0001
De la Tabla 1 y la Tabla 2 se puede concluir que la muestra 1 tiene el mejor rendimiento.
Es notable el aumento en la tenacidad entre las muestras 1 y 2. Las fibras de acero recubiertas con zinc tratadas de acuerdo con la presente invención dan un aumento en la tenacidad de aproximadamente 10-40%, por ejemplo 30%, en comparación con las fibras de acero recubiertas con zinc no tratadas.
Esto indica que la matriz cementosa de la muestra 2 está considerablemente debilitada debido a la evolución del gas de hidrógeno.
Dado que la tenacidad es una medida de la capacidad del hormigón para sostener la carga después de la primera grieta, las fibras de refuerzo de la muestra 1 podrán mantener las grietas juntas bajo carga en una mayor medida.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Una estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc, tratándose dicha estructura reforzada al menos en la interfaz de dichos elementos metálicos recubiertos de zinc y dicha matriz cementosa con un compuesto que proporciona dicho elemento metálico recubierto de zinc con protección catódica contra la evolución del hidrógeno, donde dicho compuesto se selecciona del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.
2. Una estructura reforzada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho compuesto está presente en una concentración entre 0.005 y 2% en peso, por lo que la concentración se expresa con respecto al agua de mezcla utilizada para preparar la matriz cementosa.
3. Una estructura reforzada de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que dicha estructura reforzada está libre de cromo hexavalente.
4. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho imidazol comprende bencimidazol.
5. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos elementos metálicos recubiertos de zinc se recubren con una capa que comprende dicho compuesto antes de introducirse en dicha matriz cementosa.
6. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho compuesto se añade a la matriz cementosa.
7. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos elementos metálicos comprenden alambres metálicos, cordones metálicos, fibras metálicas, barras metálicas, láminas metálicas o mallas metálicas.
8. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos elementos metálicos comprenden fibras de acero.
9. Una estructura reforzada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos elementos metálicos tienen un recubrimiento de aleación de zinc.
10. Un método para inhibir la evolución del gas de hidrógeno en la interfaz de elementos metálicos recubiertos con zinc incrustados en una matriz cementosa, comprendiendo dicho método los pasos para proporcionar elementos metálicos recubiertos de zinc; introducir dichos elementos metálicos recubiertos de zinc en una matriz cementosa y tratar dichos elementos metálicos recubiertos de zinc y/o dicha matriz cementosa con un compuesto seleccionado del grupo que consiste en los imidazoles, los triazoles y los tetrazoles.
11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho imidazol comprende bencimidazol.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en el que dicho tratamiento comprende la adición de dicho compuesto a dicha matriz cementosa.
13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que dicho tratamiento comprende la aplicación de una capa de recubrimiento que comprende dicho compuesto sobre dichos elementos metálicos recubiertos de zinc antes de introducir dichos elementos metálicos recubiertos de zinc en dicha matriz cementosa.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicha capa de recubrimiento comprende un pegamento.
ES05819220T 2004-12-23 2005-12-16 Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc Active ES2738485T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04106930 2004-12-23
PCT/EP2005/056868 WO2006067095A1 (en) 2004-12-23 2005-12-16 Reinforced structure comprising a cementitious matrix and zinc coated metal elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2738485T3 true ES2738485T3 (es) 2020-01-23

Family

ID=34930143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES05819220T Active ES2738485T3 (es) 2004-12-23 2005-12-16 Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc

Country Status (17)

Country Link
US (2) US7871695B2 (es)
EP (1) EP1853528B1 (es)
JP (1) JP5090927B2 (es)
KR (1) KR101186923B1 (es)
CN (1) CN101087738B (es)
AU (1) AU2005318230B2 (es)
BR (1) BRPI0519435B1 (es)
DK (1) DK1853528T3 (es)
ES (1) ES2738485T3 (es)
HU (1) HUE045616T2 (es)
MX (1) MX2007007643A (es)
PL (1) PL1853528T3 (es)
PT (1) PT1853528T (es)
RU (1) RU2007127912A (es)
SI (1) SI1853528T1 (es)
TR (1) TR201911285T4 (es)
WO (1) WO2006067095A1 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI1853528T1 (sl) * 2004-12-23 2019-08-30 Nv Bekaert Sa Ojačena konstrukcija, ki vsebuje cementno matrico in oplaščene kovinske elemente
WO2010069837A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Nv Bekaert Sa A cord for reinforcement of a cementitious matrix
US20140136210A1 (en) * 2012-11-14 2014-05-15 At&T Intellectual Property I, L.P. System and method for robust personalization of speech recognition
BE1023245B1 (fr) * 2015-12-04 2017-01-10 Anatis Sa Cuve et installation de bio-méthanisation
US20220177368A1 (en) * 2019-04-12 2022-06-09 Nv Bekaert Sa Coated steel fiber for reinforcement of a cementitious matrix
US20240052634A1 (en) 2020-12-23 2024-02-15 Nv Bekaert Sa Post-tensioned concrete with fibers for long strips
WO2024035676A1 (en) 2022-08-11 2024-02-15 Pensmore Reinforcement Technologies, Llc Protected metal wires and fibers for reinforcement of concrete structures

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619441A (en) * 1969-04-03 1971-11-09 Southern Block And Pipe Corp Metal treatment to prevent corrosion and blemishes in metal reinforced concrete structures
JPS52141013A (en) * 1976-05-20 1977-11-25 Sumitomo Metal Ind Zinc placed steel fiber for strengthening concrete
JPS5378625A (en) * 1976-12-21 1978-07-12 Sumitomo Metal Ind Steel fibers for reinforcing concrete
JPS5472223A (en) * 1977-11-22 1979-06-09 Tokuyama Soda Kk Antirust agent for mortar or concrete
DE3133882A1 (de) * 1981-07-20 1983-02-03 Sika AG, vorm. Kaspar Winkler & Co., 8048 Zürich Verfahren zum korrosionsschutz von armierungseisen, spannkabel und dergleichen in bauteilen
JPS61141650A (ja) * 1984-12-12 1986-06-28 株式会社神戸製鋼所 亜鉛めつき鋼部材の腐食防止方法
JPS6263686A (ja) * 1985-09-12 1987-03-20 Kanzaki Paper Mfg Co Ltd 気化性防錆剤
JP2571620B2 (ja) * 1989-03-17 1997-01-16 日立電線株式会社 耐食性亜鉛合金被覆鋼線の製造方法
DE4002471C2 (de) * 1990-01-29 1993-10-21 Riedel De Haen Ag Verwendung eines mikrobioziden Mittels bei der Herstellung von Betondachsteinen
JP3362201B2 (ja) * 1991-09-06 2003-01-07 大塚化学株式会社 亜鉛板又は亜鉛系表面処理鋼板用防錆組成物
EP0630993B1 (en) * 1993-06-23 1996-09-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Composite zinc- or zinc alloy-electroplated metal sheet and method for the production thereof
US5346962A (en) * 1993-11-03 1994-09-13 Bridgestone/Firestone, Inc. Elastomers having reduced hysteresis prepared with vinyl imidazole
US5597514A (en) * 1995-01-24 1997-01-28 Cortec Corporation Corrosion inhibitor for reducing corrosion in metallic concrete reinforcements
FR2736935B1 (fr) * 1995-07-21 1997-08-14 Lorraine Laminage Solution aqueuse de traitement contre la corrosion de toles d'acier revetues sur une face de zinc ou d'alliage de zinc
US5744239A (en) * 1996-09-27 1998-04-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Addition of antimicrobial agents to pavement marking materials
FR2771088B1 (fr) * 1997-11-17 2000-01-21 Jean Dominique Ceccaldi Beton ou mortier sans retrait
US6075072A (en) * 1998-03-13 2000-06-13 3M Innovative Properties Company Latent coating for metal surface repair
FR2778186B1 (fr) * 1998-05-04 2000-06-23 Elf Antar France Composition hydrosoluble comme revetement de surfaces metalliques sous forme de films secs etanches a la corrosion atmospherique
US6627117B2 (en) * 1998-06-09 2003-09-30 Geotech Chemical Company, Llc Method for applying a coating that acts as an electrolytic barrier and a cathodic corrosion prevention system
US6197805B1 (en) * 1999-05-27 2001-03-06 Troy Technology Corporation, Inc. Broad spectrum antimicrobial mixtures
JP4183999B2 (ja) * 2002-07-29 2008-11-19 日鉱金属株式会社 イミダゾールアルコールを有効成分とする表面処理剤
US6897191B2 (en) * 2003-04-30 2005-05-24 Specialty Construction Brands, Inc. Disinfecting, antimicrobial sealing compositions and methods of using the same
EP1504891A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-09 Elisha Holding LLC Multilayer coated corrosion resistant article and method of production thereof
SI1853528T1 (sl) * 2004-12-23 2019-08-30 Nv Bekaert Sa Ojačena konstrukcija, ki vsebuje cementno matrico in oplaščene kovinske elemente

Also Published As

Publication number Publication date
HUE045616T2 (hu) 2020-01-28
PT1853528T (pt) 2019-08-06
WO2006067095A1 (en) 2006-06-29
RU2007127912A (ru) 2009-01-27
JP2008525293A (ja) 2008-07-17
AU2005318230A1 (en) 2006-06-29
DK1853528T3 (da) 2019-09-23
KR20070093982A (ko) 2007-09-19
BRPI0519435B1 (pt) 2016-06-07
CN101087738B (zh) 2010-11-10
US7871695B2 (en) 2011-01-18
AU2005318230B2 (en) 2010-12-16
PL1853528T3 (pl) 2020-08-10
SI1853528T1 (sl) 2019-08-30
KR101186923B1 (ko) 2012-09-28
JP5090927B2 (ja) 2012-12-05
TR201911285T4 (tr) 2019-08-21
US20100021759A1 (en) 2010-01-28
US20110088596A1 (en) 2011-04-21
CN101087738A (zh) 2007-12-12
EP1853528A1 (en) 2007-11-14
EP1853528B1 (en) 2019-06-26
BRPI0519435A2 (pt) 2009-01-20
MX2007007643A (es) 2007-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bentur et al. Steel corrosion in concrete: fundamentals and civil engineering practice
ES2738485T3 (es) Estructura reforzada que comprende una matriz cementosa y elementos metálicos recubiertos de zinc
Tittarelli et al. The effect of silane-based hydrophobic admixture on corrosion of galvanized reinforcing steel in concrete
Jaffer et al. The influence of cracks on chloride-induced corrosion of steel in ordinary Portland cement and high performance concretes subjected to different loading conditions
Batis et al. Corrosion protection investigation of reinforcement by inorganic coating in the presence of alkanolamine-based inhibitor
Minh et al. Influence of grouting condition on crack and load-carrying capacity of post-tensioned concrete beam due to chloride-induced corrosion
Sistonen et al. Corrosion mechanism of hot-dip galvanised reinforcement bar in cracked concrete
Batis et al. Synergistic effect of corrosion inhibitor and inorganic coating on reinforcement corrosion
Sistonen Service life of hot-dip galvanised reinforcement bars in carbonated and chloride-contaminated concrete
JP5663492B2 (ja) セメント素地の補強用コード
Saraswathy et al. Stress corrosion behavior of ungrouted pretensioned concrete beams
Batis et al. Protection of reinforced concrete by coatings and corrosion inhibitors
Van Tittelboom et al. Self-healing of concrete cracks by the release of embedded water repellent agents and corrosion inhibitors to reduce the risk for reinforcement corrosion
De Santis et al. Durability of steel reinforced grout composites
Pritzl et al. Laboratory assessment of select methods of corrosion control and repair in reinforced concrete bridges
Batis et al. Influence of calcium nitrite inhibitor on the durability of mortars under contaminated chloride and sulphate environments
Aydin et al. Effect of hot dip galvanized coating on the corrosion resistance of the external surface of reinforcement steel
Ma Effects of Mild Corrosion on the Tensile Strength of Reinforced Concrete Specimens with Transverse Cracks
Meyer Organic Corrosion Inhibitors–New Build And Existing Structures Performance
Pokorný et al. Effect of Addition of Chromate to Concrete on the Bond Strength of Hot-Dip Galvanized Ribbed Rebar at Ambient Temperature
Al-Bahar et al. Impact of aggressive exposure conditions on sustainable durability, strength development and chloride diffusivity of high performance concrete
Cusson et al. Inhibiting Chloride-Induced Corrosion in Concrete Bridges
Aoyama et al. Properties of Pre-Tensioned Prestressed Concrete Members Supplied with Cathodic Protection for Ten Years
Pazini et al. Protection Corrosion Mechanisms Involved in Repair Systems with Surface Coatings on Reinforced Cement
Hussain et al. Corrosion of reinforcing steel in reinforced and prestressed concrete bridges