NO160696B - Elektrokjemisk re-alkalinisering av betong. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrøret: en framgangsmåte for re-alkalinisering av karbonatiserte soner i betong.

Armeringsjern og andre stållegemer innstøpt i betong eller andre cement- eller kalkholdige materialer, så som mørtel, puss, sprøytebetong o.l. er normalt beskyttet mot korrosjon p.g.a. det alkaliske miljøet i massen. Imidlertid ødelegges denne alkaliniteten gradvis ved opptak av sure gasser fra atmosfæren, så som karbondioksid, svoveldioksid og svoveltrioksid. Opptaket fører til en gradvis nøytral-isering av det alkaliske miljøet. Når pH-verdien av massen er fallt til ca. 9,5, er stålet ikke lenger beskyttet, og korrosjon begynner.

Den mest kjente nøytraliseringsreaksjonen skyldes opptak av karbondioksid og går under navnet "karbonatisering".

Karbonatisering som fører til bygningsskader i form av korrosjonsangrep på innstøpt stål, som i sin tur resulterer i tap av ståltvercsnitt, utsprengning av betongoverdekning og styrkereduksjon, er allerede i dag et alvorlig problem.

Skader forårsaket av karbonatisering har lett for å bli omfattende og er vanskelige og kostbare å reparere. Tradisjonelt repareres slike skader ved borthugging av den karbonatiserte sonen, sandblåsing av det derved eksponerte stålet og gjenoppbygning av betongen ved påstøp, påsprøyting eller ved forsegling kombinert med slemming eller sparkling. Resultatet er sjelden fullgodt når det gjelder holdbarhet og bæreevne.

Det vises også til norsk patent nr. 156 729,

som er søkerens egen patent, som i detalj beskriver reparasjon av kloridinnfisert betong ved hjelp av en lignende framgangsmåte.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å frambringe en framgangsmåte for reparasjon av karbonatiserte. soner i betong o.l. og som gir bedre resultater enn de en oppnår ved å bruke tidligere kjente framgangsmåter.

Det er karakteristisk for karbonatisering at skaden som regel begrenser seg til konstruksjonens overflatesone, dvs.

i sonen inntil første armeringslag. Denne sonen er som regel tynn i forhold til resten av betongtverrsnittet, som er ukarbonatisert og som har overskudd av alkaliske stoffer.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte for re-alkalinisering av karbonatiserte soner i samsvar med det som er angitt i den karakteriserende delen av krav 1.

Den karbonatiserte sonen tilføres alkaliske stoffer, enten fra betongens e.l. friske indre eller frå et utvendig elektrolytisk medium ved hjelp av en påtrykt elektrisk spenning. De alkaliske stoffene gir den karbonatiserte sonen tilbake sine korrosjonsbeskyttende egenskaper overfor stål.

Framgangsmåten bygger på følgende prinsipp:

Når en basisk elektrolyttisk oppløsning med innhold av f.eks. kalsium-, natrium- og kaliumhydroksider utsettes for et elektrisk felt mellom to elektroder, vil de alkaliske hydroksyl-ionene vandre mot den positive elektroden og gjøre miljøet rundt denne sterkt alkalisk. Denne alkaliniteten beholdes etter at det elektriske felt-t opphører. Framgangsmåten gjennomføres i praksis på følgende måte: Dersom betongen e.l. inneholder to lag med armeringsjern, hvorav det ene ligger i karbonatisert betong, og det andre ligger i frisk betong, koples armeringen i karbonatiseringssonen til den positive polen på en likeretter eller et batteri, og det andre laget koples til den negative polen. Ved påsetting av strømmen vandrer alkaliske hydroksylioner til armeringen i den karbonatiserte sonen. Alkaliniteten i den karbonatiserte sonen overvåkes ved hjelp av kjente metoder, f.eks. ved hjelp av pH-ømfintlige indikatotstoffer eller pH-elektroder. Når ønsket pH-verdi er nådd (vanligvis over 12), kan strømmen slås av.

Dersom betongen kun inneholder ett lag med armeringsjern, eller eventuelle andre lag er utilgjengelige, eller avstanden mellom lagene er for stor til at teknikken beskrevet i punkt 1 kan anvendes effektivt, etableres en utvendig elektrode i et egnet elektrolytisk medium på konstruksjonens overflate. Denne elektroden kan bestå av tråder, stenger, plater, folier eller film av metall, ledende plaststoffer eller andre elektrisk ledende stoffer. Elektrolytten kan være vandige oppløsninger av kalsium-, natrium- og/eller kaliumsalter, enten i væskefotm eller oppsugd i et porøst medium så som mineralull, cellulose-mas8e, sagflis, sand, leire og liknende, eller den kan være sterkt retardert betong, mørtel, cementvelling, kalkpasta og liknende. Ved benyttelse av cementbasert basert betong, mørtel eller pasta, tilsettes et sterkt retarderende stoff så som sukrose til dette for å hindre massen i å herde, slik at massen etter endt behandling kan fjernes ved skarping eller spyling.

Den utvendige elektroden tilkoples batteriets eller likeretterens negative pol, mens armeringen i den karbonatiserte sonen koples til den positive polen som beskrevet i punkt 1 ovenfor.

Re-alkaliniseringsprosessens hurtighet avhenger av den anvendte likespenningen, som igjen er avhengig av betongens og den eventuelle elektrolyttens ledningsevne, av elektcode-tettheten og av avstanden mellom elektrodene. For vanlig forekommende bygningskonstruksjoner ligger den anvendte spenningen i området 10-20 V, hvorved re-alkaliniseringen er utført i løpet av dager eller uker avhengig av de lokale forholdene og av graden og dybden av karbonat iser ingen.

Framgangsmåten er illustrert i de vedlagte figurer, hvor

fig. 1 viser et snitt gjennom en del av en betongkonstruksjon, hvor spenning påtrykkes over<!>armeringsjern i hhv. frisk og karbonatisert sone av betong,

mens fig. 2 viser et tilsvarende snitt gjennom en betongkonstruksjon hvor spenning påtrykkes mellom en utvendig elektrode i et elektrolytisk medium og et armeringselement i karbonatisert sone av betong.

I fig. 1 befinner et lag armerings jern 1 seg i en sone med karbonatisert betong, og et lag armeringsjern 2 befinner seg i frisk betong. Armeringen 1 koples til den positive polen på en likeretter eller et batteri 3, og armeringen 2 koples til den negative polen. Ved påsetting av strømmen vandrer alkaliske hydroksylioner til armeringen 1 i den karbonatiserte sonen.

I fig. 2 befinner en armering 4 seg i en karbonatisert sone i betong. Et egnet elektrolytisk medium 5 er påført på konstruksjonens overflate. I dette mediet 5 er det etablert en elektrode 6. Elektroden 6 koples til batteriets eller likeretterens 7 negative pol, mens armeringen 4 i den karbonatiserte sonen koples til den positive polen. Ved påsetting av strømmen, vil alkaliske hydroksylioner vandre fra det utvendige mediet 5 mot armeringen 4 i den karbonatiserte sonen.

Claims (5)

1. Framgangsmåte for re-alkalinisering av karbonatiserte soner i betong, karakterisert ved at det påtrykkes en elektrisk spenning mellom et armeringselement (1,4) i den sone i betongen som er blitt karbonatisert og en elektrode (2,6) i en sone med alkalisk miljø.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som elektrode i alkalisk miljø brukes armeringsjern (2) i betongens friske indre.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som elektrode i alkalisk miljø brukes en utvendig elektrode (6) plassert i et elektrolytisk medium (5) påført konstruksjonens overflate, idet denne elektroden (6) kan bestå av tråder, stenger, plater, folier eller film av metall, ledende plaststoffer eller andre elektrisk ledende stoffer.

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert ved at det anvendes en elektrolytt (5) som kan være vandige oppløsninger av kalsium-, natrium- og/eller kaliumsalter, enten i væskeform eller oppsugd i et porøst medium så som mineralull, sagflis, sand, leire og liknende, eller at den kan være sterkt retardert betong, mørtel, cementvell.ing, kalkpasta e.l.

5. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 3-4, karakterisert ved at ved anvendelse av cementbasert betong, mørtel eller pasta som elektrolytt (5) tilsettes et sterkt retarderende stoff, så som sukrose til denne for å hindre at massen herdes, slik at massen ved endt behandling kan fjernes ved skraping eller spyling.