NO315711B1 - Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong - Google Patents

Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong Download PDF

Info

Publication number
NO315711B1
NO315711B1 NO19990509A NO990509A NO315711B1 NO 315711 B1 NO315711 B1 NO 315711B1 NO 19990509 A NO19990509 A NO 19990509A NO 990509 A NO990509 A NO 990509A NO 315711 B1 NO315711 B1 NO 315711B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
concrete
reinforcement
cathodic protection
application
application agent
Prior art date
Application number
NO19990509A
Other languages
English (en)
Other versions
NO990509D0 (no
NO990509L (no
Inventor
Franz Pruckner
Original Assignee
Protector As
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 Protector As filed Critical Protector As
Priority to NO19990509A priority Critical patent/NO315711B1/no
Publication of NO990509D0 publication Critical patent/NO990509D0/no
Priority to PCT/NO2000/000034 priority patent/WO2000046421A1/en
Priority to US09/890,610 priority patent/US6855199B1/en
Priority to AU27004/00A priority patent/AU2700400A/en
Priority to CA002361686A priority patent/CA2361686C/en
Priority to EP00905470A priority patent/EP1155165B1/en
Priority to DE60000916T priority patent/DE60000916T2/de
Priority to AT00905470T priority patent/ATE229097T1/de
Publication of NO990509L publication Critical patent/NO990509L/no
Publication of NO315711B1 publication Critical patent/NO315711B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2201/00Type of materials to be protected by cathodic protection
    • C23F2201/02Concrete, e.g. reinforced

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av et mineralsk påføringsmiddel for katodisk beskyttelse av stålarmering i betong.
Det har i mange tiår vært kjent at uorganiske bindemidler, som sement, spesielt portlandsement, som har alkaliske egenskaper, beskytter jernholdige metaller mot korrosjon. Grunnet denne korrosjonsbeskyttende effekten har det vært mulig å fremstille armert betong hvor stålet er innstøpt i betong, og det har ikke vært påkrevet å påføre noen beskyttelse, for eksempel i form av beskyttende maling, på stålet.
Den korrosjonsbeskyttende effekt av sement skyldes dannelsen av kalsiumhydroksyd under hydratiseringen som fører til en pH-verdi på 12 og høyere inne i sementpastaen.
Når sement karbonatiseres, hvilket betyr at karbondioksyd fra luften reagerer med kalsiumhydroksyd, kan pH-verdien synke drastisk. Ved pH-verdier under 9 begynner armeringsstålet å korrodere.
Korrosjonen akselereres ved sprekkdannelse i bygningsmaterialet så vel som ved innvirkningen av klorider fra kontaminerte aggregater, salter for av-ising, luftforurensning og sjøvann.
En fremgangsmåte for å bekjempe korrosjon av stål i betong er å polarisere stålet katodisk (katodisk beskyttelse, elektrokjemisk kloridfjernelse, elektrokjemisk realkalisering) hvor stålet er katoden, eller den negative polen, og en ytre anode er den positive polen. Som slike ytre anoder har det vært anvendt Ti-nett, -tråder eller -staver belagt med blandede metalloksyder, elektrisk ledende asfalt, flamme- sprayet sink eller titan og ledende malinger. En ledende maling har to vesentlige fordeler, for det første at den ikke medfører stor ekstravekt for konstruksjonen, hvilket kan være et problem for slanke konstruksjoner fra et statisk synspunkt. For det andre gir den ledende malingen en svært god strømfordeling.
De eksisterende malingene er hovedsakelig komposittmaterialer med en polymer (akrylater, lateks, polystyren og lignende) som et filmdannende bindemiddel (bæremiddel) og grafitt som fyllstoffmateriale- såkalte skjelettledere. På grunn av en kombinasjon av fuktige betingelser, som omtalt ovenfor, og de elektrokjemiske reaksjonene som finner sted ved grenseflaten mellom maling og betong mister malingene sin adhesjon til betong- basisen, hvilket fører til svikt av den elektrokjemiske behandlingen.
Det har også vært kjent i flere tiår at silikatbaserte, mineralske malinger reagerer med substratet (puss, betong, naturstein, osv.) ved forstening(petrification). Dette betyr at de vannoppløselige silikatene penetrerer mineralsubstratet hvorpå de er påført og danner en kjemisk mikrokrystallinsk binding med denne, i motsetning til filmdannende malinger som danner en overfiatehud
Saunders beskriver i US patent nr. 4,035,265 en ledende maling som kan påføres på vegger og lignende for oppvarmingformål. Malingssammensetningen inneholder karbonpartikler samt flak av grafitt, videre et herdbart bindemiddel som kan være et uorganisk silikatbindemiddel, et organisk ammoniumsilikatbindemiddel eller for eksempel et harpiksbindemiddel som er oppløselig i organisk oppløsninsmiddel. På grunn av den tilsiktede anvendelsen som oppvarmingskilde inneholder denne malingen store mengder grafitt/karbonpartikler.
De ovenfor omtalte problemene forsterkes i miljøer hvor fuktighetsinnholdet er høyt, spesielt også i kontakt med, eller i nærheten av, sjøvann. Undersøkelser i slike områder viser ofte store korrosjonsskader. Som eksempel på slike områder kan nevnes de tusenvis av kaianlegg som er utsatt for armeringskorrosjon. Mange av disse kaianleggene kan ikke stenges, selv ikke forkort tid, på grunn av daglig bruk.
Den eneste måten å løse dette problemet på i eksisterende kaianlegg har vært katodisk beskyttelse, fortrinnsvis med Ti-nett innstøpt i sprøytebetong installert under kaien. Dette er en omstendelig og svært kostnadskrevende prosedyre. Ofte er disse påførte lagene utsatt for delaminering. Å anvende ledende malingssystemer i slike våte og fuktige miljøer vil ikke fungere, på grunn av delaminering/blæredannelse av anodefilmen.
Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å gi anvisninger til en ny løsning på dette problemet, nærmere bestemt å tilveiebringe en enkel påførbar, mekanisk og elektrokjemisk stabil anodeløsning som også fungerer godt i fuktig miljø og nær, eller i kontakt med, sjøvann.
Foreliggende oppfinnelse omfatter følgelig anvendelse av et påføringsmiddel omfattende grafitt dispergert i et herdbart mineralsk bindemiddel, i form av vannglass eller et annet vannoppløselig uorganisk silikat, et dispersjonsmiddel samt eventuelt vanlige tilsatsstoffer for katodisk beskyttelse av armering i betong.
Ifølge en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse inneholder påførings-middelet som tilsatsstoff additiver som virker som herdemiddel. Disse additivene inneholder fortrinnsvis en eller flere av komponentene kalsiumhydroksyd, natriumaluminat og/eller natriumbikarbonat.
Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform kan det ved anvendelsen ifølge foreliggende oppfinnelse i tillegg utføres impregnering med en lavviskøs silan/siloksan-oppløsning.
Anvendelsen av påføringsmiddelet ifølge oppfinnelsen er meget velegnet for katodisk beskyttelse av armering i betong i forbindelse med kaianlegg, broer, bropilarer og lignende.
Til forskjell fra kjente mineralske malinger er det funnet at påføringsmiddelet som anvendes i følge oppfinnelsen ikke danner en film på overflaten hvorpå det påføres. Det reagerer derimot med det ytre laget av av betongoverflaten, diffunderer inn i porene og herder til en ledende impregnering. Det oppnås en syreresistent grenseflate i adhesjons-sonen mellom det påførte produktet og betongen.
En faktor som har betydning for en anodes levetid er at overgangsmotstanden mellom betong og anode er lavest mulig. Ved foreliggende oppfinnelse oppnås redusert over-gangsmotstand sammenlignet med anoder bestående av syntetiske malinger (bindemidler), (kfr. eksempel 3).
Påføringsmiddelet som anvendes ifølge oppfinnelsen kan enkelt sprayes på betongoverflaten ved hjelp av vanlige malingspistoler eller det kan strykes på betongoverflaten ved hjelp av konvensjonelle redskaper.
Et annet nytt og vesentlig trekk ved påføringsmiddelet som anvendes ifølge oppfinnelsen er at den oppnådde, ikke filmformige, behandlede overflaten kan impregneres med ikke-filmdannende impregneringsmidler for å avstøte vann og holde seg tørr. Eventuelt kan impregneringsmiddelet innarbeides i påføringsmiddelet slik at hele anoden kan anbringes på den aktuelle betongflaten i en operasjon.
Som nevnt ovenfor inneholder påføringsmiddelet som anvendes ifølge oppfinnelsen grafitt- eller kjønrøkpartikler i en mineralsk matriks. Tilsvarende vanlige skjelettledere berører grafittpartiklene i dette materialet hverandre for å tilveiebringe elektrisk ledningsevne.
Den mineralske matriksen består grunnleggende av silikater, fortrinnsvis i form av vannglass, med eller uten additiver i form av aluminater, kalsiumhydroksyd eller andre geldannende midler. De mineralske komponentene anvendes grunnleggende som oppløsninger eller dispersjoner, men kan også anvendes som faste forbindelser. Den mineralske blandingen vil penetrere det ytre betonglaget og danne et gellignende materiale i porene og på betongoverflaten og vil derfor, når vannet fordamper, adhere sterkt til betong, murverk og natursteinoverflater. Når det katodiske anlegget startes vil spenningfeltet som oppstår medføre migrering av ioner, hvilket fører til ytterligere herding og styrker anoden. Dette er i og for seg et kjent fenomen. På grunn av styrken av det herdede påføringsmiddelet vil grafittpartiklene være fullstendig immobilisert og fungere som et veletablert skjelett slik at det tilveiebringes en meget ledende anode for elektrokjemiske behandlinger. Siden oppløsningen/dispersjonen av de mineralske forbindelsene anvendt i påføringsmiddelet er sterkt alkaliske er delamineringseffektene ved surgjøring av grenseflaten påføringsmiddel/betong ved den elektrokjemiske prosessen ved anoden sterkt redusert. En vanlig anode med lateks-akrylbindemiddel vil derimot over tid miste heft på grunn av denne prosessen. Dette er en meget vesentlig forskjell, idet det vil dannes syre ved anodebetong ved katodisk beskyttelse. Ved det alkaliske påføringsmiddelet vil det oppnås et reservoar mot syredannelse hvilket er en meget ønskelig effekt idet syre som kjent løser betong.
På bakgrunn av de ovenfor nevnte effektene er det gjort forsøk for å anskueliggjøre forskjellen i utvikling av heft mellom påføringsmiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse og en anode basert på lateks/akrylbindemiddel.
En annen fordelaktig effekt ved denne typen anode for katodisk beskyttelse (CP) er at det elektriske feltet vil trekke alkaliioner fra malingen ved elektroforetisk bevegelse, hvilket fører til økende polymerisasjonsgrad av silikatgelen som derved blir mer og mer vannbestandig. Etter en viss tid er en fullstendig uoppløselig matriks av silikat-hydrogel dannet som bindemiddel. Silikatpåføringsmiddelet ifølge oppfinnelsen er derfor anvendelig som anode ved katodisk beskyttelse på meget fuktige strukturer som under-siden av kaianlegg, havneanlegg eller bropilarer i sjøvann hvor vanlige skjelettledere hittil har sviktet.
I følge en mulig utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan påføringsmiddelet tilsettes en katalysator. Som katalysator kan det eksempelvis anvendes edelmetaller, heterocykliske forbindelser med interstitielle metallatomer, osv.. Det er funnet at doping av grafitten med edelmetaller forhindrer oksydasjon av grafitt. Påføringsmiddelet inneholdende grafitt dopet med edelmetaller har et redusert overpotensial for den anodiske reaksjonen sammenlignet med udopet maling. Spesielt dopet grafitt i kombinasjon med silikatbindemiddelet som beskrevet har vist seg å være en meget velegnet CP-anode i fuktig og vått miljø.
Som nevnt overfor kan den med påføringsmiddelet anvendt ifølge oppfinnelse behandlede betongoverflaten, på grunn av overflatens porøse karakter, impregneres etter påføringen eller eventuelt samtidig med denne, med en lavviskositetsoppløsning av for eksempel silaner/siloksaner for å gjøre den hydrofob. Siden silaner/siloksaner vil være en integrert del av silikatgelen kan det ventes en hydrofob oppførsel av lang varighet, hvilket derved vil føre til en forøket levetid av anoden.
På grunn av den impregneringslignende karakteren av påføringsmiddelet vil avskallings-problemer ikke opptre ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse.
EKSEMPLER
De etterfølgende eksemplene angir sammensetning av påføringsmidler anvendt ifølge oppfinnelsen.
Eksempel 1
Det ble fremstilt et påføringsmiddel av følgende sammensetning:
175 deler kaliumvannglass K35
5 deler kjønrøkdispersjon (25%)
2 deler detergent
50 deler grafitt
5 deler kalsiumhydroksyd.
Den vannglass-reaktive komponenten, kalsiumhydroksyd, må tilsettes til påføringsmiddelet noen få timer før middelet skal påføres.
Eksempel 2
Det ble fremstilt et påføringsmiddel av følgende sammensetning:
175 deler kaliumvannglass K35
10 deler kjønrøkdispersjon (25%)
2 deler detergent
1 del "Aerosil"
4 deler kaliumhydroksyd
60 deler grafitt
11 deler natriumaluminat (5% oppløsning).
Den vannglass-reaktive komponenten , natriumaluminat, må tilsettes til blandingen få timer før middelet skal påføres.
Nedenfor følger en tabell som oppsummerer foreliggende oppfinnelse sett i forhold til de tidligere anvendte metodene.

Claims (5)

1. Anvendelse av et påføringsmiddel omfattende grafitt dispergert i et herdbart mineralsk bindemiddel, i form av vannglass eller et annet vannoppløselig uorganisk silikat, et dispersjonsmiddel samt eventuelt vanlige tilsatsstoffer for katodisk beskyttelse av armering i betong.
2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor påføringsmiddelet som tilsatsstoff inneholder additiver som virker som herdemiddel.
3. Anvendelse ifølge krav 2, hvor additivet inneholder en eller flere av komponentene kalsiumhydroksyd, natriumaluminat og/eller natriumbikarbonat.
4. Anvendelse ifølge krav 1, hvor det i tillegg utføres impregneringen med en lavviskøs silan/siloksan-oppløsning.
5. Anvendelse ifølge kravene 1-4 for katodisk beskyttelse av armering i betong i forbindelse med kaianlegg, broer, bropilarer og lignende.
NO19990509A 1999-02-04 1999-02-04 Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong NO315711B1 (no)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO19990509A NO315711B1 (no) 1999-02-04 1999-02-04 Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong
PCT/NO2000/000034 WO2000046421A1 (en) 1999-02-04 2000-02-03 Conductive mineralic coating for electrochemical corrosion protection of steel reinforcement in concrete
US09/890,610 US6855199B1 (en) 1999-02-04 2000-02-03 Conductive mineralic coating for electrochemical corrosion protection of steel reinforcement in concrete
AU27004/00A AU2700400A (en) 1999-02-04 2000-02-03 Conductive mineralic coating for electrochemical corrosion protection of steel reinforcement in concrete
CA002361686A CA2361686C (en) 1999-02-04 2000-02-03 Conductive mineralic coating for electrochemical corrosion protection of steel reinforcement in concrete
EP00905470A EP1155165B1 (en) 1999-02-04 2000-02-03 Use of a conductive mineralic coating for electrochemical corrosion protection of steel reinforcement in concrete
DE60000916T DE60000916T2 (de) 1999-02-04 2000-02-03 Verwendung einer leitenden, mineralischen beschichtung zum elektrochemischen korrosionsschutz für stahlarmierung in beton
AT00905470T ATE229097T1 (de) 1999-02-04 2000-02-03 Verwendung einer leitenden, mineralischen beschichtung zum elektrochemischen korrosionsschutz für stahlarmierung in beton

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO19990509A NO315711B1 (no) 1999-02-04 1999-02-04 Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO990509D0 NO990509D0 (no) 1999-02-04
NO990509L NO990509L (no) 2000-08-07
NO315711B1 true NO315711B1 (no) 2003-10-13

Family

ID=19902912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19990509A NO315711B1 (no) 1999-02-04 1999-02-04 Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6855199B1 (no)
EP (1) EP1155165B1 (no)
AT (1) ATE229097T1 (no)
AU (1) AU2700400A (no)
CA (1) CA2361686C (no)
DE (1) DE60000916T2 (no)
NO (1) NO315711B1 (no)
WO (1) WO2000046421A1 (no)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO316639B1 (no) * 2002-05-13 2004-03-15 Protector As Fremgangsmate for katodisk beskyttelse mot armeringskorrosjon pa fuktige og vate marine betongkonstruksjoner
US20080163797A1 (en) * 2005-06-23 2008-07-10 Brown Paul W Pore reducing technology for concrete

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2140456A (en) * 1982-12-02 1984-11-28 Taywood Engineering Limited Cathodic protection
GB9102891D0 (en) * 1991-02-12 1991-03-27 Ici America Inc Cementitious composition
GB9215502D0 (en) 1992-07-21 1992-09-02 Ici Plc Cathodic protection system and a coating and coating composition therefor
SI9500064A (en) 1995-03-01 1996-10-31 Trinkaus Ernest Dipl Ing Kem D Electricity conducting anti-corrosion system

Also Published As

Publication number Publication date
AU2700400A (en) 2000-08-25
ATE229097T1 (de) 2002-12-15
US6855199B1 (en) 2005-02-15
DE60000916D1 (de) 2003-01-16
CA2361686A1 (en) 2000-08-10
CA2361686C (en) 2007-11-27
DE60000916T2 (de) 2003-11-06
NO990509D0 (no) 1999-02-04
NO990509L (no) 2000-08-07
EP1155165A1 (en) 2001-11-21
EP1155165B1 (en) 2002-12-04
WO2000046421A1 (en) 2000-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU678484B2 (en) Cathodic protection of reinforced concrete
KR100879779B1 (ko) 자기희생 전극의 코팅과 단면복구를 겸한 방청모르타르 및 이를 이용한 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강공법
AT413822B (de) Galvanisches anodensystem für den korrosionsschutz von stahl und verfahren zu dessenherstellung
JP4536921B2 (ja) 導電性微小毛管複合マトリックスおよびそれを作製する方法
CA2126234A1 (en) Improvements in and relating to treatments for concrete
JPH06322566A (ja) 陰極防蝕システム、そのための被覆及びそのための被覆用組成物
NO822167L (no) Fremgangsmaate for korrosjonsbeskyttelse av armeringsjern spennkabler og lignende i bygningsdeler
CN1472258A (zh) 建筑用水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法
Durstewitz et al. Cement based anode in the electrochemical realkalisation of carbonated concrete
KR20030088807A (ko) 아연희생양극을 이용한 콘크리트 구조물의 전기방식보수방법 및 아연희생양극 코팅용 모르타르 조성물
NO315711B1 (no) Anvendelse av mineralsk påföringsmiddel for katodisk beskyttelse av armering i betong
JP3294524B2 (ja) 鉄筋コンクリート構造物の防食方法
KR100721215B1 (ko) 겔 타입 희생 양극과 고 절연성 방수재를 이용한 철근콘크리트 파손부의 보수 및 보강 방법
CN107285673B (zh) 一种水泥基混凝土防水涂料及其制备和使用方法
CN110723944A (zh) 一种海工混凝土高性能防腐涂料及其制备方法
CN107651906B (zh) 一种轻质导电砂浆材料及其制备方法与应用
JP2006232559A (ja) コンクリートの電気防食工法
CN108569872A (zh) 一种防护材料及作为建筑物表面防护层和修复建筑物腐蚀部位的应用
CN209307843U (zh) 一种氯化天然橡胶基桥墩防腐耐磨涂层
JP2003129262A (ja) コンクリート鋼材の防食用具電気防食用部品
Bennett Chemical enhancement of metallized zinc anode performance
JPH09142959A (ja) コンクリート構造物の再生方法
KR20020049479A (ko) 방청성이 있는 복합 알칼리 회복제를 사용한 철근 부식보수 및 억제방법
KR20030037336A (ko) 철근-강화 콘크리트 구조물의 전기방식 보수 방법
Hayfield et al. Titanium based mesh anode in the catholic protection of reinforcing bars in concrete

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired