NO170291B - Katodisk beskyttet, staalarmert betongkonstruksjon og fremgangsmaate for aa installere en belagt ventilmetallelektrodei et katodisk beskyttelsessystem for en slik konstruksjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse angår generelt katodiske beskyttelsessystemer for stålarmerte betongkonstruksjoner, som brodekker, parkeringsgarasjedekker, brygger og støttepilarer for disse, såvel som metoder for å installere slike systemer.

Oppfinnelsens bakgrunn

De problemer som er forbundet med korrosjonen av armeringsstål i betong er nu godt forstått. Stålarmering har generelt oppført seg godt i løpet av årene i betongkonstruksjoner, som brodekker og parkeringsgarasjer, fordi den alkaliske omgivelse i Portland-sement forårsaker at ståloverflaten blir "passivert" slik at den ikke korroderer. Dessverre har en dramatisk økning i anvendelsen av veisalt

i de første år på 1960-tallet sammen med en økning i kyst-konstruksjoner ført til et utstrakt nedbrytningsproblem.

Dette problem utviklet seg fordi kloridioner uaktet

om dette er inneholdt i avisingssalt, i sjøvann eller til-satt til fersk betong, ødelegger betongens evne til å holde stålets overflate i en passiv tilstand. Det er blitt fastslått at en kloridkonsentrasjon av 0,6 til 0,8 kg pr. m<3 >betong er den kritiske verdi over hvilken korrosjon av stål.

i betong kan forekomme. De erholdte korrosjonsprodukter inntar 2,5 ganger volumet til det opprinnelige stål, og dette utøver strekkpåkjenninger på den omgivende betong. Når disse påkjenninger overskrider betongens strekkfasthet, utvikles sprekkdannelse og delamineringer. Med fortsatt korrosjon, frysing og tining og trafikkbelastning finner ytterligere nedbrytning sted og hull utvikles.

Store forsknings- og utviklingsanstrengelser innen området betongkvalitet, konstruksjonspraksis, overflate-tetningsmidler, vanntetthetsmembraner, belagte armeringsstål, spesialbetonger og korrosjonsinhibitorer har forbedret stillingen for nye dekkonstruksjoner. Det er generelt enighet om at nye brodekk konstruert under anvendelse av valgte beskyttelsessystemer vil oppvise en lang levealder med få vedlikeholdsproblemer. Imidlertid er flere betongkonstruksjoner som ble bygget før midten av 1970-tallet for en stor del forurenset med salt og fortsetter å ned-brytes med alarmerende hastighet. Katodisk beskyttelse er erkjent som det eneste middel for å stanse korrosjon av stål i betong uten fullstendig fjernelse av den med salt forurensede betong.

Katodisk beskyttelse reduserer eller eliminerer korrosjon av et metall ved å gjøre dette til en katode ved hjelp av en påtrykt DC-strøm eller ved tilfesting av en offeranode. På denne måte blir ekstern energi tilført til ståloverflatenog tvinger denne til å fungere som en strøm-mottagende katode og hindrer dannelsen av toverdige jern-ioner. Katodisk beskyttelse ble først anvendt for et armert betongdekk i juni 197 3. Efter den tid er forståelsen og metoder blitt forbedret, men de påtrykkede strømanoder som anvendes for å fordele strømmen for armeringsstålet, fortsetter å være en hovedbegrensning. Anoden bør ha de føl-gende egenskaper: 1. Evne til å motstå trafikkbelastninger og omgivelses-betingelser. 2. Konstruksjonslevealder lik^ eller større enn slitasje-overflatelevealderen. 3. Tilstrekkelig overflateareal til at en for tidlig nedbrytning av den omgivende betong ikke finner sted og slik at en god fordeling av strøm fås for armeringsstålet. 4. Økonomisk berettiget å installere og vedlikeholde..

Historisk er tre forskjellige anodetyper blitt anvendt for katodisk beskyttelse av stål i betongbrodekke-r: ledende overtrekk, oppspaltede ikke-overtrekk og fordelte anoder med ikke-ledende overtrekk.

Det ledende overtrekk var den første anode som ble anvendt og betraktes fremdeles som et anvendbart system. I dette tilfelle består anoden typisk av en blanding av asfalt, metallurgisk koksgrus og aggregat sammen med støpe-jern med høyt siliciuminnhold som tjener som strømkontakten. Dette system gir en meget jevn strømfordeling over dekkets overflate, og fordi anodens overflate er stor, er intet tegn på syre- eller annet kjemisk angrep fra anodiske reaksjonsprodukter blitt funnet på den underliggende Portland-sement. Koks-asfaltovertrekket har imidlertid i en rekke tilfeller oppvist strukturmessig nedbrytning, og tiden før ut-skiftning er begrenset til noen få år. Dessuten har fryse-tiningsnedbrytning av ukorrekt betong med oppfanget luft under overlegget begrenset anvendelsen av denne for dekk med korrekte luft-hulromssystemer.

Spaltede ikke-overtrekksanoder ble utviklet for å forlenge anodens levealder og anvendbarhet og for å tilveie-bringe et system som ikke ville øke dødbelastningen og høyden av brodekket. I dette system blir først parallelle spalter skåret ut i dekket i en avstand av ca. 30-45 cm fra hverandre. Spaltene fylles med en "ledende grøt"-blanding

av carbon og organisk harpiks som tjener som anodeoverflate. På grunn av at den ledende grøt har begrenset ledningsevne, blir strøm fordelt til anoden ved hjelp av et system av platinisert metall og carbonstrengledere. Denne anode oppviste tilstrekkelig styrke og fryse-tiningsvarighet, men på grunn av at dens overflateareal er lite: , blir den tilgrensende betong ofte utsatt for angrep fra syren og gasser som er et produkt fra den anodiske reaksjon. Dessuten er fordelingen av strøm til armeringsstålet ikke ideell fordi spaltene er sterkt adskilt fra hverandre. Svikt ble også erfart på grunn av sprekkdannelse eller på grunn av annen diskontinuitet fordi det ikke er rikelig med strøm-tilkoblinger. Dessuten er dette system arbeidskraftkrevende og vanskelig å installere.

Fordelte anoder med ionisk ledende overtrekk er lignende de spaltede systemer, men de er ofte lettere å installere.

I henhold til en utførelsesform blir den ledende polymer-grøtanodé anbragt direkte på toppen av den eksisterende dekkoverf late sammen med platinisert metalltråd og carbonstrengstrømledere, og anoden blir overtrukket med latexmodifisert eller vanlig betong. Stive, ikke-ledende overtrekk foretrekkes ofte på grunn av at de forlenger dekkets levealder, forsinker ytterligere inntrengning av salt, reduserer fryse-tiningsbe-skadigelse av underliggende betong til et minimum og gir en ny skliresistent sliteoverflate. Dette system er fremdeles beheftet med de samme ulemper som det spaltede system hva gjelder strømfordeling, syre- eller gassangrep og mangel på rikelighet.

For en alternativ anode for anvendelse sammen med stive, ioneledende overtrekk anvendes et fleksibelt poly-mert anodemateriale som ikke krever en ledende ryggfylling. Det fremstilles som en kontinuerlig kabel og veves til en stor duk, anbringes på dekket og tildekkes med et vanlig stivt overtrekk. Dette system krever mindre tid å installere, men det er fremdeles beheftet med ulempene hva gjelder strømfordeling, syre- eller gassangrep og mangel på rikelighet. Slike polymeranoder er blitt beskrevet i US patenter 4473450 og 4502929. Slik de tilbys i handelen er disse polymeranoder vevet til en maskeduk med hulrom som måler ca. 20 cm x 40 cm. Enhver brekkasje av kabelen på et gitt punkt vil således beskadige den katodiske beskyttelseseffekt over et betraktelig område. Dessuten er kabelens tykkelse (ca. 8 mm) en begrensning hvor bare tynne overtrekk er ønskelige.

En fjerde type av system er mer nylig blitt utviklet for anvendelse på underkonstruksjoner hvori anodematerialet males eller sprøytes direkte på betongoverflaten. For eksempel kan carbonfylte malinger og mastikser påføres på betongen. Dette gir et stort anodeareal og ideell strømfor-deling for armeringsstålet. Ytterligere platinisert tråd eller carbonstrengstrømledere er imidlertid nødvendige fordi den spesifikke motstand er høy og fordi anodematerialet ofte skaller av, hvilket fører til en kort levealder.

For eksempel er i den publiserte britiske patentsøknad 2140456A et ledende overtrekkssystem beskrevet hvori en ledende maling blir påført på overflaten av betong for å danne en anodefilm. Primære anoder av platinisert titan eller niob anbringes i avstand fra hverandre hver 10-50 meter for tilførsel av strøm til anodefilmen og tjener således i det vesentlige som strøminnledere.

En anode av flammesprøytet sink er også blitt anvendt (se for eksempel US patent nr. 4506485). Opprinnelig ble det antatt at sink ville virke som en naturlig galvanisk anode og derfor eliminere behovet for DC-kraftilførselen. Det er siden imidlertid blitt fastslått at den faste naturlige spenning for sink er for lav til å kaste strømmen en tilstrekkelig avstand gjennom betongen, og en krafttil-førsel og et strømfordelingssystem er fremdeles nødvendig. Dette problem sammen med det problem som oppstår på grunn

av de ekspanderende korrosjonsprodukter av sink, har ført til minimal anvendelse av offeranodesystemer på broer.

Bortsett fra systemet hvor sinkanoder anvendes, er

det for hvert system for katodisk beskyttelse av armeringsstål i betong hittil blitt anvendt carbon som den elektrokjemisk aktive anodeoverflate. Carbon ble antagelig først anvendt på grunn av den utstrakte anvendelse som en anode ved tradisjonell katodisk beskyttelse. Det ble også anvendt fordi katodisk beskyttelse i betong krever meget lave strøm-tettheter, hvilket innebærer et meget stort anodeoverflate-areal. Dette betinger at anoden må ha lav pris, og carbon er forholdsvis rimelig.

Da rent carbon ikke er tilgjengelig i en konstruksjon som ville være egnet for anvendelse i betong, ble carbon anvendt som et ledende fyllstoff i organiske harpikser, termoplastiske polymerer, malinger og mastikser. Denne metode overførte carbonet til en fysikalsk form som gjorde at det kunne anvendes i forbindelse med betong, men andre ulemper ved carbon holdt seg. Carbon har lav elektrisk ledningsevne i forhold til metaller og krever et innviklet system av strømledere. Dessuten er carbon termodynamisk ustabilt som anode og reagerer under dannelse av carbondioxyd C02, carbonsyre r^CCr^ og carbonater HCO^ og CO^ som er reaksjonsprodukter- som er potensielt skadelige for Portland-sement. Disse reaksjoner vites å være kinetisk langsomme, men virkningen av slike reaksjoner på anodelevealderen kan fremdeles være betydelig fordi når den befinner seg i kontakt med en fast elektrolytt, som betong, vil endog en liten grad av oxydasjon forstyrre anode-elektrolytt-grenseflaten og bevirke tap av elektrisk kontakt. Endelig er carbon en dårlig anode vurdert ut fra elektrokjemisk aktivitet. Enkelte elektrodepotensialer på carbonanoder vil være forholdsvis høye når de anvendes i kloridforurenset betong, og føre til frigjøring av klorgass Cl2 og hypokloritt CIO . Disse reaksjonsprodukter vil antagelig ikke vær skadelige for betong, men de er sterke oxydasjonsmidler som reagerer med de anvendte organiske bindemidler og igjen forårsaker bekymring angående anodelevealderen.

Konklusjonen er at ingen av anodene som anvendes idag oppviser samtlige av de egenskaper som er ønskelige for katodisk beskyttelse av stål i betong. Selv om flere synes å være økonomisk berettigede, mangler flere tilstrekkelig areal til å hindre nedbrytning av betongen som er tilgrensende til anoden, en rekke fører ikke til en ideell strømfor-deling, og samtlige oppviser alvorlige spørsmål angående anodens levealder. Sinkanoder blir oxydert til sinkoxyd som bryter anode-betonggrenseflaten. Samtlige anoder som inneholder carbon virker ved et høyt enkelt elektrodepotensial og utvikler klor, syre og carbondioxyd som er produkter som sannsynligvis til sist vil forårsake beskadigelse av den tilgrensende betong og av den organiske grunnmasse som anvendes for å binde carbonet.

Elektrokatalytisk aktive anoder med ventilmetallsub-strater er kjente og er med godt resultat blitt anvendt for en rekke anvendelser, spesielt klor-, klorat- og hypokloritt-produksjon og som oxygenavgivende anoder ved metallutvinnings-prosesser. Generelt gjør prisen til slike elektroder at disse er spesielt fordelaktige for "høy"-strømtetthetsanvendelser, f.eks. 6-10 kA/m 2 for' klorproduksjon i en kvikksølvcelle eller 3-5 kA/m i en membrancelle. Slike elektroder er også blitt foreslått for katodisk beskyttelse, men har funnet bare begrensede anvendelser innen dette område. Ved et typisk katodisk beskyttelsesarrangement anvendes en tråd av titan med platinisert kobberkjerne for å beskytte en metallkonstruksjon. PCT søknad WO80/01488 beskrev et slikt arrangement hvor den platiniserte tråd vikles rundt et isolerende rep. Britisk patentsøknad 2000808A foreslo

å erstatte de vanlige platiniserte tråder eller staver med et ventilmetallbånd med kanalseksjoner og med anodisk

aktivt materiale på den U- eller V-formige ryggrad.

Platiniserte ventilmetalltrådduker er også blitt foreslått for katodisk beskyttelse av visse konstruksjoner. Se for eksempel "Corrosion/79" papir nr. 194 som beskriver anvendelse av en stiv trådduk av ekspandert titan som måler

eunr deir sta0n,d 05 tm il 2 å og bæerr e been lagst trmømed teett thelt ag av av 21,-15 15A,u/m dm p2l. atDinena nesom ble anvendt som en adskilt anode i jordlag inneholdende carbonholdig ryggfylling. Stive anodetrådduker av denne type med et samlet areal av opp til 0,5 m 2 er blitt frembudt som adskilte anoder for beskyttelse av fjerne konstruksjoner.

US patent 4519886 beskriver en lineær type av anode-konstruksjon for katodisk beskyttelse av metallkonstruk-sjoner, omfattende en rekke sylindriske anodesegmenter anbragt i avstand fra hverandre langs og forbundet med en krafttilførselskabel. De sylindriske anodesegmenter kan være laget av ekspandert titan som er blitt bøyd til den ønskede form og belagt med et blandet metalloxydbelegg.

Det er selvklart at ingen av de kjente belagte ventil-metallelektroder, innbefattende de som er blitt foreslått for andre katodiske beskyttelsesanvendelser, vil være egnede for katodisk beskyttelse av betongkonstruksjoner. Spesielt er anodekonstruksjonene uegnede for installering for denne anvendelse, og prisen for å beskytte et anlegg ville være prohibitiv.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår en katodisk beskyttet, stålarmert betongkonstruksjon omfattende en anode for påtrykket strøm og dekket av et ioneledende•overtrekk på betongkonstruksjonen eller av en bindepuss over hvilken det ioneledende overtrekk er påført, og betongkonstruksjonen er særpreget ved at anoden omfatter minst ett ark av ventilmetallnetting, idet ventilmetallet er valgt fra gruppen bestående av titan, tantal, zirkonium og niob, legeringer av disse metaller med hverandre og med andre metaller, så vel som deres intermetalliske blandinger og idet ventilmetallnettingen har et mønster av hulrom som er definert av et nettverk av ventilmetallstrenger, idet overflaten av ventilmetallnettingen bærer et elektrokjemisk aktivt belegg, det nevnte i det minste ene ark av ventilmetallnetting strekker seg i dét vesentlige kontinuerlig over et fullstendig areal av konstruksjonen som skal beskyttes med ingen diskontinuitet som er større i to gjensidig perpendikulære retninger enn to ganger den største dimensjon av nettingens hulrom, og idet anoden dessuten omfatter minst én ventilmetallstrømfordelingsbånddel for å tilføre strøm til ventilmetallnettingen, og hvor en strømtilførsel er forbundet med strømfordelingsdelen for tilførsel av en katodisk beskyttelsesstrøm til anoden.

Med andre ord er hele området av konstruksjonen som skal beskyttes, ikke innbefattet ubeskyttende åpninger for hindringer og lignende, dekket av et enkelt stykke av nettingen (heretter betegnet maskeduk eller trådduk) eller av flere stykker som befinner seg tett nær hverandre, med ingen diskontinuitet (dvs. mellom to tilgrensende stykker av nettingen) som er større enn som definert ovenfor.

Maskeduken består fortrinnsvis av en matte (heretter betegnet ark) av ekspandert ventilmetall, typisk.titan, og en maksimal tykkelse av 0,125 cm, som er blitt ekspandert med en faktor på minst 10 ganger og fortrinnsvis 15 til 30 ganger. Dette gir ét i det vesentlige diamantformig mønster av hulrom og et kontinuerlig nettverk av ventilmetallstrenger som er innbyrdes forbundet ved hjelp av mellom 500 til 2000 knutepunkter pr. kvadratmeter av maskeduken. En slik maskeduk er meget fleksibel og kan fremstilles i ark av store dimensjoner som bekvemt kan oppkveiles rundt en akse som er parallell med lengderetningen av diamantmønsteret. Ytterligere detaljer angående_.den. oppkveilede,.. sterkt ekspanderte ventilmetallmaskeduk og fremgangsmåten for fremstilling av denne er angitt i europeisk patent nr. 0225343 med prioritet fra 7. mai 1985.

Som et alternativ til anvendelse av et ark av sterkt ekspandert ventilmetallmaskeduk er det mulig å anvende en ventilmetallmaskeduk som er laget av ventilmetallbånd som er forbundet med hverandre, f.eks. ved sveising typisk med et hexagonalt eller bikakemønster. En slik komposittmaske-duk skal tilfredsstille de samme krav hva gjelder dens dimensjoner og utformning som er angitt ovenfor for de ekspanderte maskeduker.

Hver strømfordelingsdel er fortrinnsvis en strimmel (bånd) av ventilmetall belagt med det samme elektrokjemisk aktive belegg som maskeduken. og er metallurgisk bundet til maskeduken. For en rekke installasjoner, som parkeringsgarasjedekk og brodekk, kan strømfordelingsstrimlene med fordel være bundet til maskeduken med en avstand av mellom 10

og 50 m, beregnet til å gi en tilstrekkelig strømtetthet til maskeduken. For slike installasjoner er det også prisbe-sparende og bekvemt å ha en felles strømfordelingsstrimmel bundet og strekkende seg over minst to ark av ventilmetallmaskeduken, for eksempel over to lange ark av maskeduken som er blitt rullet ut side-ved-side fra to ruller.

Det er mest fordelaktig at strømfordelingsstrimlene er punktsveiset til maskedukens knutepunkter. Denne punktsveising kan oppnås på frontoverflåtene av maskeduken og strimmelen som. er belagt med et tilstrekkelig tynt elektrokatalytisk belegg.

Punkter av maskeduken kan festes til betongkonstruksjonen ved hjelp av festeinnretninger som er innført i ut-borede hull i konstruksjonen. Alternative anordninger for å feste maskeduken til konstruksjonen før det ione-ledende overtrekk påføres er også mulige, innbefattende anvendelse av klebemiddel. Dette vil bli mer fullstendig beskrevet i forbindelse med installasjonsmetoden.

Minst to ark av maskeduken kan overlappe hverandre, enten ved overlappende kanter av to lange ark som er plassert side-ved-side og som kan lette reduksjonen av antallet av forankringspunkter under monteringen, eller ved overlappende endeseksjoner hvor overlappingen kan være beregnet å skulle gi elektrisk forbindelse. Forutsatt imidlertid at hvert ark er' forbundet med en strømfordelingsdel, behøver arkene ikke å berøre hverandre, men kan befinne seg i avstand fra hverandre og med fordel opp til en avstand som svarer til tilnærmet den maksimale størrelse (LWD) av de som regel diamantformige åpninger i maskeduken.

Dessuten kan minst ett ark av maskeduken ha en utskåret seksjon som grenser mot en hindring på konstruksjonen, som en drenering i et parkeringsgarasjedekk eller en åpning gjennom dekket for tilkobling av strømfordelerne til en strømtilførsel.

Det er også mulig, men som regel ikke foretrukket, at tilgrensende ark av maskeduken er sveiset sammen direkte eller ved hjelp av en forbindende strimmel.

For de fleste konstruksjoner omfatter det ione-ledende lag 3-6 cm tykk portland-ordinær- eller polymermodifisert betong påført i et enkelt trinn, f.eks. ved støping. Overlaget forutgås som regel av påføringen av en bindegrøt, dvs. en egen sementbasert grøt uten stort aggregat og som blandes opp, støpes på overflaten og børstes over maskeduken umiddelbart før overlaget.

Den katodisk beskyttede konstruksjon ifølge oppfinnelsen har fortrinnsvis også en strømtilførsel forbundet med strøm-fordelerne og anordnet for å tilføre en katodisk beskyttelses-strøm ved en strømtetthet av opp til 100 m A/m 2 av overflatearealet av strengene til maskeduken, enten en kontinuerlig strøm eller periodisk.

Når konstruksjonen er et betongdekk som er dekket av

en rekke lange ark av maskeduk anordnet side-ved-side og med en felles strømfordelingsstrimmel som strekker seg over arkene, kan strømfordelingsstrimmelen med fordel strekke seg gjennom en åpning i dekket til en strømtilførsel som er anordnet under dekket på et sted hvor den er lett tilgjengelig for eftersyn etc.

Den beskyttede konstruksjon kan f.eks. være en sylin-drisk pilar som er omhyllet med maskeduken og det ione-ledende overtrekk. Strømfordeleren kan i dette tilfelle være en strimmel som er anordnet vertikalt på pilaren, og maskeduken er ett eller flere ark som er oppkuttet til kor— rekt størrelse slik at. den er pakket rundt, pilaren med liten eller ingen overlapping.

For katodisk å be-

skytte den ovennevnte konstruksjon tilføres en kontinuerlig eller periodisk strøm til ventilmetallmaskeduken ved en strømtetthet av som regel under 100 mA/m <2>av streng-overflatearealet, som er effektiv for oxygenutvikling på overflatene av den belagte ventilmetallmaskeduk. Denne strømtetthet kan opprettes ved å foreta periodiske målinger av korrosjonspotensialet for stålet under anvendelse av egnet fordelte referanseelektroder i nærheten av armerings-

stålet og ved å innstille den operative strømtetthet for å holde stålet på et ønsket potensial for å hindre korrosjon.

Referanseelektrodene er sterkt fordelaktig også laget av en ventilmetallmaskeduk med et elektrokatalytisk belegg. Disse referanseelektroder vil imidlertid være forholdsvis små, for eksempel 1-3 cm brede x 2 - 10 cm lange,og er fortrinnsvis laget av en vanlig ventilmetallmaskeduk som er ganske stiv. Disse referanseelektroder anbringes horisontalt i fordypninger i betongkonstruksjonen på det samme nivå som stålarmeringen og i horisontal avstand av

2-3 cm fra stålet. På dette sted er de gunstig anbragt

i det elektriske felt og blir eksponert for en elektrolytt med en sammensenting som er representativ for den korroderende omgivelse rundt stålet. I de fleste konstruksjoner befinner stålet seg 3 til 10 cm under betongoverflaten. Typisk er én eller to referanseelektroder anordnet for hver tilnærmet 500 m 2 sone av anodemaskeduken. Det elektrokatalytiske belegg på referanseelektrodene kan være det samme som på anodemaskeduken eller det kan ha en spesiell sammensetning som er valgt for å gi oxygenutvikling ved et nøyaktig referansepotensial. Disse belagte ventilmetall-referanseelektroder byr på betraktelige fordeler sammen-lignet med de hittil anvendte referanseelektroder. For eksempel er denne referanseelektrodes potensial ikke avhengig av konsentrasjonen av en ionisk gruppe som kan variere sterkt i elektrolytten, hvilket er tilfellet med sølv/sølvklorid- og kobber./kobber.sulfatreferanseelektroder. Heller ikke er potensialet utsatt for forandring på grunn av en reaksjon av elektrodeoverflaten, hvilket er tilfellet med en molybden/ molybdenoxydreferanseelektrode.

Det beskrevne katodiske beskyttelsessystem ifølge oppfinnelsen byr på de følgende fordeler: - Anvendelse av et ikke-korroderende ventilmetall (titan). Systemet innbefatter intet carbon eller korroderbare metaller, som kobber. - Bare oxygen utvikles av den belagte anodemaskeduk under bruk. Aktivt klor som selv kan ha langvarige skadelige virkninger, blir ikke utviklet, hvilket det blir med andre

anodetyper.

- Metallurgiske bindinger (sveiser) anvendes for alle elektriske forbindelser i det ione-ledende overtrekk. Det er ingen mekaniske forbindelser og ingen kobberledere i betongen. - Den finmaskede struktur for anoden sikrer jevn strømfor-deling. - Anodemaskeduken har tusenvis av innbyrdes forbundne strenger som tjener som flere strømbaner. Disse sikrer at systemet vil fortsette å arbeide tilfredsstillende selv dersom flere strenger blir brutt på grunn av spenninger i konstruksjonen eller fremtidig kjernedannelse. - Der hvor maskeduken er forbundet med strømfordeleren, kan det finnes flere sveiser for hvert ark av maskeduk selv om bare én eller to ville ha vært tilstrekkelig. - Den lave pris for den sterkt ekspanderte maskeduk, den lave katalysatormengde og installasjonsenkelheten gjør systemet meget priseffektivt.

Dessuten er det elektrokatalytiske belegg som anvendes i henhold til den foreliggende oppfinnelse slikt at anoden arbeider ved et meget lavt enkelt elektrodepotensial og kan ha en forventet levealder på over 20 år ved anvendelse for katodisk beskyttelse. Til forskjell fra andre anoder som hittil er blitt anvendt for katodisk beskyttelse av stål i betong, er deti fullstendig stabil dimensjonsmessig og gir intet carbondioxyd eller klor fra kloridforurenset betong. Den har dessuten et tilstrekkelig overflateareal til at syren utviklet fra den anodiske reaksjon ikke vil være skadelig overfor den omgivende betong.

En annen hovedside ved oppfinnelsen som angitt i de ledsagende krav er en framgangsmåte for å installere en belagt ventilmetallelektrode som anode med påtrykket strøm i et katodisk beskyttelsessystem for en stålarmert betongkonstruksjon, og fremgangsmåten- er særpreget ved at det tilveiebringes en rull av en fleksibel matte av ventilmetallnetting bestående av et nettverk av ventilmetallstrenger forbundet med hverandre ved en rekke knutepunkter som tilveiebringer en overflod av strømførende baner gjennom nettingen som sikrer effektiv strømfordeling gjennom hele nettingen selv i tilfellet av eventuell brekkasje av en rekke enkeltstrenger, idet overflaten av den opprullede ventilmetallnetting bærer et elektrokjemisk aktivt belegg, den belagte ventilmetallnetting rulles ut og installeres i overensstemmelse med betongkonstruksjonen som skal beskyttes, ventilmetallnettingen festes til konstruksjonen, og den festede ventilmetallnetting dekkes av et ioneledende overtrekk. Det er sterkt foretrukket at denne ventilmetallmaskeduk (netting) består av et ark (matte) av sterkt ekspandert ventilmetall med et hulromsmønstér som på dets overflate har et elektrokjemisk aktivt belegg, som angitt ovenfor. Den oppkveilede maskeduk kan eventuelt ha minst én ventilmetallstrømfordelingsdel metallurgisk bundet til seg og strekkende seg i alminnelighet parallelt med rullens akse. Alternativt kan strømfordelingsdelene bindes til maskeduken på stedet, dvs. efter utrulling.

Som nevnt ovenfor kan en strømfordelingsdel være metallurgisk bundet til den utrullede maskeduk, dvs. før installering. Dette er spesielt egnet for forholdsvis små betongkonstruksjoner, som støttepilarer. En slik strømfor-delingsdel kan være sveiset til maskeduken før maskeduken belegges eller sveisingen vil kunne finne sted på stedet efter utrulling av den belagte maskeduk og oppkutting av denne til korrekt størrelse og før installering av maskeduken på konstruksjonen.

For de fleste store konstruksjoner har det imidlertid vist seg å være sterkt fordelaktig metallurgisk å binde strimler av på forhånd belagt ventilmetall til maskeduken efter at denne er blitt rullet ut på konstruksjonen, f.eks. ved punktsveising på stedet av strimlene til den utrullede maskeduk. Disse strimler som er blitt sveiset på stedet,

blir derefter anvendt som strømfordelere for å tilføre elektrisk strøm til maskeduken.

For store konstruksjoner, som brodekk og parkeringsgarasjedekk, innbefatter en foretrukken installeringsmetode utrulling av to eller flere ruller av maskeduken side-ved-side for derefter å forbinde maskedukene elektrisk ved hjelp av en felles tverrgående strømfordelingsstrimmel som strekker seg på tvers av maskedukene som befinner seg ved siden av hverandre. Dette oppnås fordelaktig ved å legge strøm-fordelingsstrimler på en generelt flat konstruksjon som skal beskytte. Strimlene av belagt ventilmetall befinner seg i en egnet avstand fra hverandre som er beregnet i henhold til den ønskede strømbærende evne til systemet, typisk innen området fra 15 til 50 meter. Disse strimler legges på tvers av utrullingsretningen for rullene. Derefter blir den første rull rullet ut og maskeduken punktsveiset på dens knutepunkt til de tverrgående strimler før eller, fortrinnsvis, efter at maskeduken er blitt festet til konstruksjonen. Derefter blir den annen maskedukrull rullet ut og sveiset til de tverrgående strimler osv. inntil hele konstruksjonen er blitt dekket.

Alternativt og spesielt for vertikale overflater, for konstruksjoner med merkelige former og for overflater som er vendt nedad, kan maskeduken først rulles ut på bakken. Strømfordelingsstrimlene blir sveiset, og maskedukarkene blir kuttet til korrekt størrelse og, om egnet, skjøtt ved sveising. Derefter kan maskeduken med strømfordeler på-føres på konstruksjonens overflate og formavpasses efter denne konstruksjon. Denne operasjon kan innbefatte omslag rundt krumme overflater, bøying rundt hjørner, bøying av maskeduken i sitt eget plan, f.eks. for å tilpasses til en spiraloverflate, og strekking av maskeduken efter behov før den festes ved hjelp av tilstrekkelige midler.

Forskjellige festemetoder for maskeduken til konstruksjonen er blitt praktisert med godt resultat for forskjellige konstruksjoner. Én metode innbefatter boring av hull i betongen og innføring av festeanordninger av egnet form som holder maskeduken fast ned. Ifølge en annen metode blir maskeduken festet ved hjelp av et klebemiddel, f.eks. ved påføring av et varmsmelteklebemiddel til knutepunkter for maskeduken og ved å holde maskeduken mot overflaten, for eksempel ved anvendelse av én med PTFE belagt stål-varme-brønn. Varmsmelteklebemiddel herdet på denne måte størkner i løpet av ca. 10 sekunder. Alternativt kan et hurtigklips festes med epoxy til overflaten under et knutepunkt av maskeduken. Efter at epoxymaterialet har herdet, blir klipsets hengslede topp kneppet ned for å feste duken. Det er også mulig å kombinere disse metoder ved å bore ut hull og inn-føre festeanordninger på enkelte steder og ved å anvende klebemidler på andre steder.

Før festing blir den utrullede maskeduk fortrinnsvis strukket i lengderetning og/eller i sideretning for å for-bedre dens flathet og spesielt for å unngå eventuelle buler. Generelt vil en strekking i lengderetning av opp til ca. 10% økning i dens nominelle SWD-dimensjon være helt tilstrekkelig.

På grunn av nærværet av de tverrgående strømfordelings-strimler er det ikke nødvendig at sidene til tilgrensende maskeduker befinner seg i kontakt med hverandre eller at de er sveiset sammen. I virkeligheten er en avstand av opp til ca. 1 LWD-dimensjon helt tilfredsstillende. Ikke desto mindre kan det for konstruksjoner som krever et stort antall festepunkter for maskeduken, f.eks. hvis overflaten er ujevn eller hvis det ione-ledende overtrekk av konstruksjonsmessige grunner må være meget tynt, være formålstjenelig at sidene til de tilgrensende maskeduker svakt overlapper hverandre. Derved reduseres antallet av nødvendige festepunkter.

På store dekkoverflater blir flere ruller av maskeduk rullet ut og lagt ned ved siden av hverandre. Bredden til disse overflater vil som. regel være slik at hele bredden kan forsynes med et gitt antall ruller ved på korrekt måte å anbringe rullene i avstand fra hverandre (som regel vil den maksimalt ønskelige klare avstand svare til 1 LWD dimensjon for maskeduken) eller ved å bringe dem tett sammen eller ved å bevirke at de overlapper hverandre med den korrekte mengde. Derved unngås en kostbar operasjon med å tilpasse en spesiell kantstrimmel av maskeduk.

På steder av konstruksjonen hvor det finnes hindringer, som dreneringer i et parkeringsgarasjedekk, er det en forholdsvis enkel sak å skjære ut seksjoner av maskeduken for å tilpasse denne rundt hindringene. Dette kan gjøres på stedet under anvendelse av enkle trådkuttere.

For lange konstruksjoner som overskrider lengden til en enkelt rull av maskeduken, kan enden av en utrullet maskeduk overlappe den neste tilgrensende seksjon slik at det fås elektrisk forbindelse, eller seksjonene vil kunne sveises sammen eller forbindes ved hjelp av en sveise-strimmel for dette formål. Dette er bare nødvendig når endeseksjonen har utilstrekkelig lengde til at den kan forbindes med sin egen tverrgående strømfordelingsstrimmel.

Når elektrisk forbindelse oppnås på grunn av overlapping,

er det fordelaktig fast å feste de overlappende seksjoner til den underliggende overflate.

Ved ekstremiteter av en konstruksjon hvor rullen av maskeduk kommer opp mot en vegg eller lignende, er det en enkel sak å oppdele maskeduken i en slik lengde at enden av maskeduken kan bøyes opp mot veggen og derefter trimmes efter behov.

For de fleste konstruksjoner omfatter det ione-ledende lag ca. 3-6 cm tykk portlandordinær- eller polymermodifisert betong påført i et enkelt trinn, f.eks. ved påsprøyting.

Som regel forutgås overtrekket av påføringen av en bindepuss, dvs. en adskilt sementbasert puss uten stort aggregat som blir blandet opp, støpt, på overflaten og børstet over maskeduken umiddelbart før overtrekkingen.

I slike tilfeller hvor et tynt overtrekk er nødvendig av konstruksjonsmessige eller andre grunner, kan det ione-ledende overtrekk påføres i form av flere tynne lag. Maskeduken kan være i det vesentlige innleiret av det første lag. For eksempel kan mer enn 9 0% av maskeduken være dekket. På dette stadium er det mulig å identifisere utstikkende seksjoner av maskeduken og å utflate og/eller trimme disse før det neste lag eller lagene påføres. En fordel ved oppfinnelsen hvor det typisk anvendes en maskeduk med strenger med en tykkelse opp til 0,125 cm, er at den kan anvendes effektivt i et overtrekk som er så tynt som 6 mm. Dette kan ikke effektivt oppnås med noe annet kjent system.

Som angitt ovenfor byr den beskrevne metode for installering av et katodisk beskyttelsessystem ifølge oppfinnelsen på flere fordeler. Installasjonsmetoden er lett å utforme, er ikke arbeidskraftkrevende og kan lett tilpasses til konstruksjoner av forskjellig form og dimensjoner. Når en ventilmetallanodemaskeduk i bekvem oppkveilet form anvendes, kan store konstruksjonsarealer som skal beskyttes, hurtig tilpasses. Den fine anodemaskedukstruktur gir tusenvis av innbyrdes forbundne strenger som tjener som flere strømbaner. Dette sikrer at systemet vil fortsette å virke selv dersom enkelte strenger brytes istykker på grunn av spenninger i strukturen eller fremtidig kjernedannelse. Sveising på stedet av strømfordelerne er enkel og bekvem, og flere sveisinger kan lett tilveiebringes for hvert ark av maskeduken selv om bare én eller to vil være tilstrekkelig. Endelig gjør installasjonslettheten for maskeduken kombinert med den lave pris for den sterkt ekspanderte maskeduk med lav påført katalysatormengde systemet meget omkostningseffektivt.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser en diamantformet enhet av en sterkt ekspandert ventilmetallmaskeduk anvendt for denne oppfinnelse. Figur 2 er et snitt gjennom ventilmetallmaskeduken med en strømfordeler sveiset langs LWD og sveiset til maske-knutepunkter. Figur 3 er et forstørret oppriss av et maskeknute-punkt som viser knutepunktdobbeltheten. Figur 4 er et perspektivoppriss som viser installasjonsmetoden på et s.tålarmert betongdekke.

Beskrivelse av den foretrukne utførelsesform

Den sterkt ekspanderte ventilmetallmaskedukanode

Metallene for ventilmetallmaskeduken vil som oftest være et hvilket som helst av titan, tantal, zirkonium eller niob. Såvel som selve de elementære metaller kan de egnede metaller for maskeduken innbefatte legeringer av disse metaller med hverandre og med andre metaller såvel som deres intermetalliske blandinger. Av spesiell interesse på grunn av dets robusthet, korrosjonsbestandighet og tilgjengelighet er titan. Dersom maskeduken skal være ekspandert fra en metallplate, vil det nyttige metall for platen som oftest være et glødet metall. Som representativ for slike tjenelige glødede metaller er titan av kvalitet I som er et glødet titan med lav skjørhet. Et slikt trekk med lav skjørhet er nødvendig dersom maskeduken skal fremstilles ved ekspansjon av en metallplate fordi en slik plate vil ha en forlengelse på over 20%. Dette vil være en forlengelse bestemt ved normal temperatur, f.eks. 20°C, og er den prosentuelle forlengelse bestemt for en 5 cm plate med en tykkelse over 0,0635 cm. Metaller for ekspansjon med en forlengelse på under 20% vil være for sprø til å sikre egnet ekspansjon til anvendbar maskeduk uten skadelig strengbrudd.

Metallet anvendt for ekspansjon vil fordelaktig for å oppnå forbedret frihet for strengbrudd ha en forlengelse av minst ca. 24% og vil praktisk talt alltid ha en forlengelse av ikke over ca. 40%. Slike metaller som aluminium tas det således heller ikke sikte på, og heller ikke er disse anvendbare for maskeduken anvendt for den foreliggende oppfinnelse, idet aluminium er spesielt uegnet på grunn av dets manglende korrosjonsbestandighet. Også hva gjelder de anvendbare metaller kan gløding være kritisk, som for eksempel for metallet tantal hvor en glødet plate kan forventes å ha en forlengelse av størrelsesordenen 37 til 40%, idet metallet i uglødet tilstand kan være fullstendig ubruk-bart for fremstilling av en metalimaskeduk ved at det har en forlengelse av størrelsesordenen bare 3 til 5%. Dessuten kan legering øke sprøheten for et elementært metall, og egnede legeringer må således velges omhyggelig. For eksempel vil en titan-paladiumlegering. som er tilgjengelig i handelen som legering av kvalitet 7 og inneholder ca. 0,2 vekt% paladium, ha en forlengelse ved normal temperatur av over ca. 20% og er kostbar, men vil kunne være anvendbar, spesielt i glødet tilstand. Dersom det tas sikte på legeringer, kan dessuten den forventede korrosjonsbestandighet for en spesiell legering som kan bli valgt, også være en avveining. For eksempel vil i titan av kvalitet I et slikt som regel være tilgjengelig inneholdende 0,2 vekt% jern. For over-legen korrosjonsmotstand er imidlertid titan av kvalitet I også tilgjengelig inneholdende under ca. 0,05 vekt% jern. Dette metall med lavere jerninnhold vil i alminnelighet være å foretrekke for en rekke anvendelser på grunn av dets forbedrede korrosjonsbestandighet.

Metallmaskeduken kan derefter fremstilles direkte fra det valgte metall. For å oppnå den beste robusthet for en forlenget metallmaskeduklevealder foretrekkes det at maskeduken ekspanderes fra en plate eller kveil av ventilmetallet. Det tas imidlertid sikte på at alternative maskeduker frem-for ekspanderte metallmaskeduker kan være anvendbare. For slike alternativer kan tynne metallbånd korrugeres, og individuelle celler, som bikakeformige celler, kan motstands-sveises til hverandre fra båndene. Skjæreverk eller kor-rugeringsapparater vil kunne være nyttige for fremstilling av metallbåndene, og automatisk motstandssveising vil kunne anvendes for å fremstille maskeduken med stor hulromsfraksjon. Ved den foretrukne ekspansjonsmetode kan en maskeduk med innbyrdes forbundne metallstrenger oppnås direkte. Dersom forsiktighet er blitt utvist ved valg av et metall med egnet forlengelse, vil typisk en meget anvendbar maskeduk bli fremstilt ved anvendelse av en slik ekspansjonsmetode og med ingen brutte strenger tilstede. Med de sterkt anvendbare glødende ventilmetaller med ønsket robusthet sammen med den nødvendige forlengelsesegenskap kan dessuten en viss strekking av den ekspanderte maskeduk tas opp under installering av maskeduken. Dette kan være av spesiell hjelp der hvor en ujevn substratoverflate eller -form lettest vil kunne beskyttes ved å påføre en maskeduk med en slik strekkeevne. T alminnelighet kan en strekkeevne av opp til ca. 10% tas opp fra en rull av titanmaskeduk av kvalitet I. Den oppnådde maskeduk kan dessuten forventes å være bøyelig

i maskedukens generelle plan over en bøyeradius innen området av fra 5 til 25 ganger maskedukens bredde.

Dersom maskeduken er ekspandert fra metallplaten, vil de innbyrdes forbundne metallstrenger ha en tykkelsesdimen-sjon som svarer til tykkelsen for den opprinnelig plane plate eller kveil. Denne tykkelse vil som regel ligge innen området fra 0,05 cm til 0,125 cm. Anvendelse av en plate med en tykkelse av under 0,005 cm for en ekspan-sjonsoperasjon kan ikke bare føre til et skadelig antall av brutte strenger, men kan også gi et for fleksibelt materiale som er vanskelig å håndtere. Av økonomiske grunner unngås plater som er tykkere enn ca. 0,125 cm. Som et resultat av ekspansjonsprosessen vil strengene bli innbyrdes forbundet ved knutepunkter og gi knutepunkter med dobbeltstrengtykkelse. Knutepunkttykkelsen vil således ligge innen området fra 0,1 cm til 0,25 cm. Efter ekspansjon vil dessuten knutepunktene for den spesielle maske være fullstendig, til praktisk talt fullstendig, uten hjørner. Med dette er det ment at knutepunktenes plan gjennom deres tykkelse vil være fullstendig, til praktisk talt fullstendig, vertikale i forhold til horisontalplanet for en avkveilet rull av maskeduken.

Dersom det foretrukne ventilmetall titan tas i be-traktning, vil vekten av maskeduken som regel ligge innen området fra 0,05 kg/m 2 til 0,5 kg/m 2 av maskeduken. Selv om dette område er basert på titan som eksempel på metall, kan dette ikke desto mindre tjene som et nyttig område for ventilmetallene i sin alminnelighet. Titan er det ventilmetall som har lavest egenvekt. På dette grunnlag kan området beregnes for et annet ventilmetall basert på

dets egenvektsforhold til titan. Hvis det igjen vises til titan, vil en vekt av under 0,05 kg/m 2 maskeduk være utilstrekkelig for en korrekt strømfordeling for forbedret katodisk beskyttelse. På den annen side vil en vekt av over

0,5 kg/m 2 nesten alltid være uøkonomisk for den beregnede anvendelse av maskeduken.

Maskeduken kan derefter fremstilles ved å ekspandere

en plate eller kveil av metall med egnet tykkelse med en ekspansjonsfaktor på minst 10 ganger, og fortrinnsvis minst 15 ganger. En anvendbar maskeduk kan også fremstilles når en metallplate er blitt ekspandert med en faktor av opp til

30 ganger dens opprinnelige areal. Selv for et glødet ventilmetall med en forlengelse på over 20% kan en ekspansjonsfaktor på over 30:1 føre til fremstilling av en maskeduk som oppviser strengbrudd. På den annen side kan en ekspansjonsfaktor på under 10:1 efterlate ytterligere metall uten økning av katodisk beskyttelse. I dette henseende bør dessuten den erholdte ekspanderte maskeduk ha en hulromsfraksjon på minst 80% av utbytternessige grunner og av økonomiske grunner ved katodisk beskyttelse. Den ekspanderte metallmaskeduk skal mest foretrukket ha en hulromsfraksjon av minst 90%, og den kan være så stor som 92 til 96% eller derover, mens den fremdeles tilfører tilstrekkelig metall og gir økonomisk strømfordeling. Med en slik hulromsfraksjon kan metallstrengene være forbundet med hverandre på en rekke knutepunkter som gir en rikelighet av strømførende baner gjennom maskeduken som sikrer effektiv strømfordeling gjennom hele maskeduken selv dersom et antall av enkeltstrenger skulle bli brutt, f.eks. ethvert brudd som vil kunne finne sted under installering eller bruk. Innen det ekspansjons-faktorområde som er omtalt ovenfor vil en slik egnet rikelighet for metallstrengene bli tilveiebragt i et nettverk av strenger som nesten alltid er innbyrdes forbundne med fra

500 til 2000 knutepunkter pr. kvadratmeter av maskeduken. Flere enn 2000 knutepunkter pr. kvadratmeter av maskeduken er uøkonomisk. På den annen side kan færre enn

500 av de innbyrdes forbindende knutepunkter pr. kvadratmeter av maskeduken gi et utilstrekkelig overskudd i maskeduken .

Innen det ovenfor omtalte vektområde for maskeduken og under henvisning til en platetykkelse av mellom 0,05-0,125 cm kan det forventes at strenger innen et slikt tyk-kelsesområde vil ha breddedimensjoner av fra 0,05 cm til

0,20 cm. For den spesielle anvendelse for katodisk beskyttelse i betong forventes det- at det samlede overflateareal for innbyrdes forbundet metall, dvs. innbefattende det samlede overflateareal av strenger pluss knutepunkter, vil gi mellom 10% opp til 50% av området dekket av metallmaskeduken. Da dette overflateareal er det samlede areal, som for eksempel bidratt med av alle fire flater av en streng med kvadratisk tverrsnitt, vil det forstås at selv ved en hulromsfraksjon på 90% kan en slik maskeduk ha et langt større overflateareal enn 10%. Dette areal vil som regel her bli betegnet som "metallets overflateareal" eller "metalloverflatearealet". Dersom metallets samlede overflate-

areal er under 10%, kan den erholdte maskeduk være tilstrekkelig skjør til å føre til skadelig strengbrudd. På den annen side vil et metalloverflateareal av over 50% tilføre ytterligere metall uten en tilsvarende forbedret beskyttelse.

Efter ekspansjonen kan den erholdte maskeduk lett rulles til en kveil, for eksempel for lagring eller transport eller videre behandling. Med det representative ventilmetall titan kan ruller med en hul innvendig diameter av over 20 cm og en utvendig diameter av opp til 150 cm, fortrinnsvis 100 cm, fremstilles. Disse ruller kan på egnet måte oppkveiles fra maskeduken når en slik fremstilles med lengder innen området fra 40 til 200, og fortrinnns-vis opp til 100, m. For metallet titan vil slike ruller ha en vekt av 10-50 kg, men som regel under 30 kg for at de skal være tjenelige for håndtering, spesielt efter be-legning, og spesielt håndtering i felten under installering for katodisk beskyttelse.

I en slik sterkt ekspandert ventilmetallmaskeduk er det mest typisk at avstandsmønstrene i maskeduken vil være utformet som diamantformige åpninger. Et slikt "diamant-mønster" vil fremby åpninger med et langutformnings-

mønster (LWD) fra 4, og fortrinnsvis fra 6, cm opp til 9 cm selv om det tas sikte på et lenger LWD, og et kort-utformningsmønster (SWD) av fra 2, fortrinnsvis fra 2,5

opp til 4 cm. For den spesifikke anvendelse for katodisk beskyttelse i betong kan diamantdimensjoner med et LWD som overskrider 9 cm føre til for- sterkt strengbrudd og uønsket spenningstap. Et SWD av under 2 cm eller et LWD

av under 4 cm kan for denne anvendelse være uøkonomisk ved at det frembyr en unødvendig mengde av metall for ønsket katodisk beskyttelse.

Under henvisning nu mer spesielt til Fig. 1 er en enkelt diamantform, fra et ark som inneholder en rekke slike former, vist generelt ved 2. Formen er fremkommet fra strenger 3 som er skjøtt ved skjøter (knutepunkter) 4. Som vist på Figuren danner strengene 3 og skjøtene 4 en diamant-åpning med et langut f ormningsmønster i en horisontal retning. Kortutformningsmønsteret er i den motsatte, vertikale retning. Når det vises til overflatearealet for de innbyrdes forbundne metallstrenger 3, f.eks. hvor et slikt overflateareal vil gi ikke mindre enn 10% av det samlede målte areale for det ekspanderte metall som omtalt ovenfor, er et slikt overflateareal det samlede areal rundt en streng 3 og skjøtene 4. For eksempel vil i en streng 3 med kvadratisk tverrsnitt strengens 3 overflateareal være fire ganger det viste, bare en side, areal, slik dette fremgår av Figuren. Selv om strengene 3 og deres skjøter 4 synes å være tynne ifølge Fig. 1, kan de således lett bidra med 20 til 30% overflateareal til det samlede målte areal av det ekspanderte metall. På Fig. 1 er "maskedukområdet", f.eks. maskeduk-kvadratmeterantallet, slik slike betegnelser her er anvendt, det område som er omsluttet innenfor en tenkt linje trukket rundt Figurens periferi.

På Fig. 1 kan arealet innenfor diamanten, dvs. innenfor strengene 3 og skjøtene 4, her betegnes som "diamantåpningen". Det er dette areal som har LWD- og SWD-dimensjonene. For bekvemhets skyld kan det også her betegnes som "hulrommet" eller her betegnes som "hulromsfraksjonen" når det er basert på et slikt areal pluss arealet av metallet rundt hulrommet. Det er angitt på Fig. 1 og omtalt ovenfor at metallmaskeduken som her anvendt har en ekstremt høy hulromsfraksjon. Selv om den form som er vist på Figuren er diamantform, skal det forstås at en rekke andre former kan være anvendbare for å oppnå den ekstremt høye hulromsfraksjon, f.eks. kammusling-formet eller hexagonalt.

Under henvisning nu til Fig. 2 er flere individuelle diamanter 21 blitt dannet av individuelle strenger 22 og deres innbyrdes skjøter 25 slik at det fås diamantformige åpninger. En rad av diamantene 21 er bundet til en metall-strimmel 23 ved de innbyrdes skjæringer 25 mellom strenger 22 og metallstrimmelen 23 som forløper langs diamantmønsteret LWD. Montasjen er blitt bragt sammen ved hjelp av punkt-sveiser 24 idet hver individuell strengforbindelse (knutepunkt) 25 som befinner seg under båndet 23, er sveiset ved hjelp av en punktsveis 24. Den anvendte sveisemetode vil i alminnelighet være elektrisk motstandssveising, og denne vil nesten alltid ganske enkelt være punktsveising av økonomiske grunner selv om andre lignende sveisemetoder, f.eks. valsesveising, også kan anvendes. Dette gir en fast innbyrdes forbindelse for god elektrisk ledningsevne mellom strimmelen 23 og strengene 22. Det vil forstås ved henvisning spesielt til Fig. 2 at strengene 22 og skjøtene 25 kan danne en i det vesentlige plan form. Slik denne beteg-else her er anvendt skal den bety at spesielt ark av maskeduken med større dimensjoner i alminnelighet vil foreligge i oppkveilet eller opprullet tilstand, for eksempel for lagring eller håndtering, men at de kan rulles ut til en "i det vesentlige plan" tilstand eller form, dvs. en i det vesentlige flat form, for anvendelse. Dessuten vil skjøtene 25 ha dobbeltstrengtykkelse, hvorved den i det vesentlige plane eller flate form selv når den er flattutrullet, ikke desto mindre kan ha med rygger forsynte skjøter.

Under henvisning til det forstørrede riss vist på

Fig. 3 kan det sees at knutepunktene har dobbeltstrengtykkelse (2T). De individuelle strenger har således en side-dybde eller tykkelse (T) som ikke skal overskride 0,125 cm, som omtalt ovenfor, og en flatebredde (W) som kan være opp til 0,20 cm.

Den ekspanderte metallmaskeduk kan belegges før eller efter den foreligger i maskeform, med et katalytisk aktivt materiale hvorved dannes en katalytisk anodestruktur. Som regel. vil., før noe av dette ventilmetallmaskeduken bli utsatt for en renseoperasjon, f.eks. en avfettingsoperasjon, som kan innbefatte rensing pluss etsing, hvilket er velkjent innen teknikken for fremstilling av et ventilmetall for å motta et elektrokjemisk aktivt belegg. Det er også velkjent at et ventilmetall som også her kan betegnes som et "filmdannende" metall, ikke vil funksjonere som en anode uten et elektrokjemisk aktivt belegg som hindrer passivering av ventilmetalloverflaten. Dette elektrokjemisk aktive belegg kan tilveiebringes fra platina eller et annet platinagruppemetall eller det kan utgjøres av et hvilket som helst av en rekke aktive oxydbelegg, som platinagruppemetall-oxydene, magnetitt, ferritt, kobolt, spinell eller blandede metalloxydbelegg, som er blitt utviklet for anvendelse som anodebelegg innen den industrielle elektrokjemiske industri. Det foretrekkes spesielt for forlenget levealderbeskyttelse av betongkonstruksjoner at anodebelegget er et blandet metalloxyd som kan være en fast oppløsning av et filmdannende metalloxyd og et platinagruppemetalloxyd.

For denne forlengede beskyttelsesanvendelse bør belegget være tilstede i en mengde av fra 0,05 til 0,5 g platinagruppemetall pr. kvadratmeter av ekspandert ventilmetallmaskeduk. Mindre enn 0,05 g platinagruppemetall vil gi utilstrekkelig med elektrokjemisk aktivt belegg til å tjene til å hindre passivering av ventilmetallsubstratet i lengre tid eller til økonomisk å fungere ved .en tilstrekkelig lav enkelt elektrodespenning til å befordre selektivitet for den anodiske reaksjon. På den annen side kan nærvær av mer enn 0,5 g platinagruppemetall pr. kvadratmeter av den ekspanderte ventilmetallmaskeduk bidra til en omkostning uten tilsvarende forbedring av anodelevealderen. I henhold til denne spesielle utførelsesform av maskeduken er det blandede metalloxydbelegg sterkt katalytisk for oxygenut-viklingsreaksjonen og vil i en betongomgivelse som er forurenset med klorid, ikke utvikle klor eller hypokloritt. Platinagruppemetalloxydet eller de blandede metalloxyder for belegget er slike som er blitt generelt beskrevet i ett eller flere av US patenter 3265526, 3632498, 3711385 og 4528084. Slike platinagruppemetaller innbefatter mer spesielt platina, palladium, rhodium, iridium og ruthenium eller legeringer av disse med hverandre eller med andre metaller. Blandede metalloxyder innbefatter minst ett av oxydene av disse platinagruppemetaller i kombinasjon med minst ett oxyd av et ventilmetall eller et annet uedelt metall. Av økonomiske grunner foretrekkes det at belegget er et slikt som er blitt beskrevet i US patent nr. 4528084.

For en slik korrosjonsforsinkende anvendelse for betong vil metallmaskeduken være forbundet med en strømfor-delingsdel, f.eks. metallbåndet 23 ifølge Fig. 2. En slik del vil som oftest være et ventilmetall og er fortrinnsvis den samme metallegering eller intermetallisk blanding som det metall som mest dominerende forekommer i den ekspanderte ventilmetallmaskeduk. Denne strømfordelingsdel må være fast festet til metallmaskeduken. En slik måte for fast å feste delen til maskeduken kan være ved sveising, som tidligere beskrevet. Dessuten kan sveisingen forløpe gjennom belegget. Et belagt bånd kan således legges på en belagt maskeduk, med belagte flater i kontakt med hverandre, og sveisingen kan likevel forløpe glatt. Båndet kan sveises til masken ved hvert knutepunkt og derved gi jevn fordeling av strøm til denne. En slik del som er anbragt langs et stykke av maskeduk ca. hver 30 m vil som regel være tilstrekkelig til å tjene som en strømfordeler for et slikt stykke.

Ved anvendelsen av den katodiske beskyttelse for betong er det viktig at den innlagte del av strømfordelings-delen også er belagt, som med det samme elektrokjemisk aktive belegg som maskeduken. Lignende avveininger for belegg-vekten som for maskeduken er også viktige for strømfordelings-delen. Delen kan festes til maskeduken før eller efter at delen er blitt belagt. En slik strømfordelingsdel kan derefter forbinde utsiden av betongomgivelsen med en strømleder, idet strømlederen som befinner seg utenfor betongen, ikke behøver å være slik belagt. For et betongbrodekke kan for eksempel strømfordelingsdelen være en stang som strekker seg gjennom et hull til undersiden av dekkets overflate hvor en strømleder befinner seg. På denne måte blir alle mekaniske strømforbindelser gjort utenfor den ferdige betongkonstruksjon og er derfor lett tilgjengelige for adgang og service om nødvendig. Forbindelser til strømfordelingsstangen utenfor betongen kan utgjøres av vanlige mekaniske anordninger, som en fastboltet spadefanekopling.

Maskeduken fremstilt i overensstemmelse med de følgende spesifikasjoner ble anvendt i eksemplet på den nedenfor beskrevne installasjonsmetode.

Anodemaskedukspesifikasjoner

Type 1 maskeduk

Type 2 maskeduk

Disse maskeduker blir typisk belagt med et katalytisk belegg av blandet metalloxyd som gir god spesifikk-het overfor oxygen ved en maksimal anbefalt anode-betong-grenseflatestrømtetthet (dvs. strømtettheten på strengene for maskeduken) av ca. 100 m A/m 2. Edelmetallmengden for katalysatoren er mellom 0,05 og 0,5 g/m 2 av maskeduken. Det samme tynne katalytiske belegg er påført på strøm-fordelere som typisk er laget av bånd av det samme titan med en bredde av ca. 1,25 cm og en tykkelse av ca. 0,1 cm.

Installasjonsmetode

Anvendelsen av den belagte maskeduk for korrosjons-beskyttelse, som på et betongdekke eller en underkonstruksjon, kan være enkel. En rull av den sterkt ekspanderte ventilmetallmaskeduk med et egnet elektrokjemisk aktivt belegg, av og til herefter betegnet ganske enkelt som "anoden", kan rulles ut på overflaten av et slikt dekke eller underkonstruksjon. Derefter kan en anordning for å feste maskeduken til underkonstruksjonen være en hvilken som helst av dem som er anvendbare for å binde en metalltrådduk til betong som ikke uheldig vil ødelegge tråddukens anodiske art. Som regel vil ikke-ledende holderdeler være anvendbare. Slike holderdeler er av økonomiske grunner med fordel av plast og har en slik form som nagler eller plugger. For eksempel kan plaster,

som polyvinylhalogenider eller polyolefiner, være anvendbare. Disse plastholderdeler kan innføres i hull som er boret inn

i betongen. Slike holdere kan ha et forstørret hode som står i inngrep med en streng av trådduken under hodet for å holde anoden på plass eller holderne kan være delvis spaltet for å gripe fatt i en streng av trådduken som befinner seg direkte over hullet som er boret inn i betongen.

Når anoden er på plass og mens den holdes i nær kontakt med betongunderkonstruksjonen ved hjelp av holderne,

vil et ionisk ledende overtrekk bli anvendt for fullstendig å dekke anodekonstruksjonen. Et slikt overtrekk- kan ytterligere forsterke fast kontakt mellom anoden og betongunder-konstruks jonen. Anvendbare ionisk ledende overtrekk innbefatter Portland-sement og med polymer modifisert betong.

Ved en typisk operasjon kan anoden overtrekkes med fra 2 til 6 cm av en Portland-sement eller en med latex modifisert betong. I det tilfelle hvor et tynt overtrekk er spesielt ønskelig, kan anoden generelt dekkes med fra 0,5 til 2 cm med polymer modifisert betong.

Det ekspanderte ventilmetalltrådduksubstrat for anoden gir den ytterligere fordel at det virker som et metallarmerings-middel, hvorved overtrekkets mekaniske egenskaper og nyttige levealder forbedres. Det tas sikte på at metalltråddukanode-konstruksjonen vil bli anvendt med hvilke som helst slike materialer og for hvilke som helst slike metoder som er velkjent innen det tekniske område som går ut på å reparere underliggende betongkonstruksjoner, som brodekker og bærer-søyler etc.

Fig. 4 viser installeringen av en trådduk av sterkt ekspandert titan, som spesifisert ovenfor, på et stålarmert betongdekke som generelt er betegnet med 40. Før det fort-settes blir dekkets stålarmering undersøkt for å fastslå dens korrosjonsgrad og egnethet for konservering ved hjelp av katodisk beskyttelse, under anvendelse av kjente metoder som innbefatter egnede spenningsmålinger.

Før rullene 32 av trådduk legges ut blir katalytisk belagte titanstrømfordelingsbånd 23 lagt ut over dekket 40 med egnet avstand. Ved installasjoner med trådduk av typen 1 har strømfordelerne 23 typisk en avstand i lengderetning av ca. 18 m. For trådduk av typen 2 er denne avstand ca. 30 m. På gitte steder, ikke vist, strekker båndene 2 3 seg gjennom hull i dekket 40 for tilkobling til en strømtil-førsel. For trådduk av typen 1 er avstanden mellom disse steder for krafttilførsel ca. 7,2 m i tråddukenes bredde-retning. For trådduker av type II er denne avstand i bredde-retning ca. 9,8 m.

Fig. 4 viser en første anodetrådduk 30 som allerede er blitt lagt ved at-den er blitt rullet ut fra sin rull, strukket i lengderetning"med 5-10% og festet til dekket 40 ved innføring av plastklips 31 i hull som er boret inn i dekket. Efter denne fastgjøring blir trådduken 30 punktsveiset til de tverrgående strømfordelingsstrimler 23

ved knutepunkter 25 for trådduken (som vist på Fig. 2). For denne sveiseoperasjon innføres en kobberstang 35 under trådduken 30 og strimmelen 23. Dette gjør det mulig å lede en tilstrekkelig sveisestrøm gjennom sveisen. Efter at samtlige eller et valgt antall av knutepunktene på tvers av tråddukens 30 bredde er blitt sveiset til strimmelen 23, trekkes stangen 35 ut fra under trådduken og anbringes under strim-

melen 23 i en stilling for mottagelse av den neste trådduk-rull 30, som vist på Fig. 4.

Som vist har de tilgrensende utrullede ark av trådduk 30 en avstand fra hverandre av D. Klaringsavstander av opp til ca. 1 LWD-dimensjon er mulige samtidig med tilveie-bringelse av en jevn katodisk beskyttelseseffekt for det underliggende stål. Alternativt vil kantene kunne overlappe hverandre, f.eks. med ca. 1 LWD av trådduken eller mer, om nødvendig for å avpasses til dekkets 40 bredde.

Efter at samtlige ruller av trådduken er blitt lagt ut på denne måte og efter at eventuelle uensartede former er blitt tilpasset ved hjørner, kanter etc, blir dekket 40 med trådduken 30 innesluttet i et tynt lag av sementbasert puss. Derefter blir et ioneledende lag av 4-6 cm Portland-sement eller med polymer modifisert betong påført ved støping eller sprøyting.

Det bør bemerkes at under installering, dvs. efter at trådduken 30 er blitt lagt ut og festet, er det mulig å arbeide på overflaten, drive kjøretøy over denne etc. med liten eller ingen risiko for beskadigelse av trådduken og dessuten med den forsikring at en eventuell uttilsiktet brekkasje av flere strenger ikke uheldig vil påvirke den katodiske beskyttelsesvirkning på grunn av det forbedrede overskudd av trådduken.

En opprullet netting som her beskrevet er gjort til gjenstand for patentsøknad nr. 901119 avdelt fra den foreliggende patentsøknad.

Claims (19)

1. Katodisk beskyttet., stålarmert betongkonstruksjon (40) omfattende en anode (30) for påtrykket strøm og dekket av et ioneledende overtrekk på betongkonstruksjonen eller av en bindepuss over hvilken det ioneledende overtrekk er påført, karakterisert ved at anoden omfatter minst éh matte av ventilmetallnetting (30), idet ventilmetallet er valgt fra gruppen bestående av titan, tantal, zirkonium og niob, legeringer av disse metaller med hverandre og med andre metaller, så vel som deres intermetalliske blandinger, og idet ventilmetallnettingen (30) har et mønster av hulrom som er definert av et nettverk av ventilmetallstrenger (22), idet overflaten av ventilmetallnettingen (30) bærer et elektrokjemisk aktivt belegg,den nevnte i det minste ene matte av ventilmetallnetting strekker seg i det vesentlige kontinuerlig over et fullstendig areal av konstruksjonen (40) som skal beskyttes med ingen diskontinuitet som er større i to gjensidig perpendikulære retninger enn to ganger den største dimensjon av nettingens hulrom, og idet anoden dessuten omfatter minst én ventilmetallstrømfordelingsbånddel (23) for å tilføre strøm til ventilmetallnettingen (30), og hvor en strømtilførsel er forbundet med strømfordelingsdelen (23) for tilførsel av en katodisk beskyttelsesstrøm til anoden.

2. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nettingen (30) består av en matte av ekspandert ventilmetall ekspandert med en faktor på minst 10 ganger og fortrinnsvis fra 15 til 30 ganger for å gi et mønster av i det vesentlige diamantformige (21) hulrom og et kontinuerlig nettverk av ventilmetallstrenger (22) som er innbyrdes forbundet med mellom 500 og 2000 knutepunkter (25) pr. kvadratmeter av nettingen (30).

3. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den minst ene strøm-fordelingsdel (23) er et bånd av ventilmetall belagt med et elektrokjemisk aktivt belegg og metallurgisk bundet til nettingen (30).

4. Konstruksjon ifølge krav 3, karakterisert ved at en rekke strømfordel-ingsbånd (23) er bundet til nettingen (30) med en avstand av mellom 10 og 50 m.

5. Konstruksjon ifølge krav 3, karakterisert ved at et felles strømfor-delingsbånd (23) er bundet til og strekker seg på tvers av minst to matter av ventilmetallnettingen (30).

6. Konstruksjon ifølge krav 3, 4 eller 5, karakterisert ved at strømfordelings-båndene (23) er punktsveiset (24) til knutepunkter (25) av nettingen (30).

7. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nettingen (30) er festet til betongkonstruksjonen (40) ved hjelp av festeanordninger-(31) som er innført i borede hull i konstruksjonen (40).

8. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at minst to matter av nettingen (30) overlapper hverandre.

9. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at minst én matte av nettingen (30) har en utskåret seksjon som grenser opp mot en hindring på konstruksjonen.

10. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at tilgrensende matter av nettingen (30) er sveiset til hverandre.

11. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at en sementbasert bindepuss er påført over nettingen (30) og over hvilken det ioneledende overtrekk er påført.

12. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at strømtilførselen er forbundet med strømfordelingsdelen (23) for å tilføre en katodisk beskyttelsesstrøm til anoden ved en strømdensitet opp til 100 mA/m 2 av strengenes (22) overflateareal.

13. Konstruksjon ifølge krav 12, karakterisert ved at den er et betongdekke (40) som er dekket av en rekke lange matter av nettingen (30) som er anordnet ved siden av hverandre og med et felles strømfordelingsbånd (23) som strekker seg på tvers av mattene, idet strømfordelingsbåndet strekker seg gjennom en åpning i dekket (40) til en strømtilførsel anordnet under dekket.

14. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter minst én referanseelektrode som er innlagt i betongen (40) i nærheten av stålet som skal beskyttes, idet referanseelek-troden er en. katalytisk belagt matte av ventilmetall.

15. Fremgangsmåte for å installere en belagt ventilmetallelektrode (30) som anode med påtrykket strøm i et katodisk beskyttelsessystem for en stålarmert betongkonstruksjon (40), karakterisert ved at det tilveiebringes en rull (32) av en fleksibel matte av ventilmetallnetting (30) bestående av et nettverk av ventilmetallstrenger (22) forbundet med hverandre ved en rekke knutepunkter (25) som tilveiebringer en. over.flod av strømførende baner gjennom nettingen som sikrer effektiv strømfordeling gjennom hele nettingen selv i tilfellet av eventuell brekkasje av en rekke enkeltstrenger (22), idet overflaten av den opprullede (32) ventilmetallnetting (30) bærer et elektrokjemisk aktivt belegg, den belagte ventilmetallnetting (30) rulles ut og installeres i overensstemmelse med betongkonstruksjonen (40) som skal beskyttes, ventilmetallnettingen (30) festes (31) til konstruksjonen, og den festede ventilmetallnetting (30) dekkes av et ioneledende overtrekk.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at nettingen (30) rulles ut på konstruksjonen (40) og at bånd (23) av belagt ventilmetall bindes metallurgisk (24) til den utrullede netting (30) for å gi strømfordelere for tilførsel av elektrisk strøm til nettingen.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at to ruller (32) av netting (30) rulles ut ved siden av hverandre og forbindes med hverandre med en felles tverrgående strømfordeler (23).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at minst ett strømfor-delingsbånd (23) legges på konstruksjonen (40) på tvers av retningen for utrullingen av rullene (32) før nettingen (30) installeres, en første rull (32) av netting (30) rulles ut på konstruksjonen (40) og bindes til strømfordeleren eller -fordelerne (23), derefter rulles en annen rull (32) av netting (30) ut på konstruksjonen (40), og denne bindes til strømfordeleren eller -fordelerne (23).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at en sementbasert bindepuss påføres over den festede (31) ventilmetallnetting (30) på konstruksjonen (40) før det ioneledende overtrekk påføres.