NO343826B1 - Treatment process for concrete - Google Patents

Treatment process for concrete Download PDF

Info

Publication number
NO343826B1
NO343826B1 NO20074790A NO20074790A NO343826B1 NO 343826 B1 NO343826 B1 NO 343826B1 NO 20074790 A NO20074790 A NO 20074790A NO 20074790 A NO20074790 A NO 20074790A NO 343826 B1 NO343826 B1 NO 343826B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
anode
current
steel
concrete
treatment
Prior art date
Application number
NO20074790A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20074790L (en
Inventor
Nigel Davison
Gareth Glass
Adrian Roberts
Original Assignee
Nigel Davison
Gareth Glass
Adrian Roberts
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36814234&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NO343826(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from GBGB0505353.3A external-priority patent/GB0505353D0/en
Priority claimed from GB0600661A external-priority patent/GB2430938B/en
Application filed by Nigel Davison, Gareth Glass, Adrian Roberts filed Critical Nigel Davison
Publication of NO20074790L publication Critical patent/NO20074790L/en
Publication of NO343826B1 publication Critical patent/NO343826B1/en

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
    • C23F13/06Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/10Electrodes characterised by the structure
    • 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
    • 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
    • C23F13/06Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/16Electrodes characterised by the combination of the structure and the material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/015Anti-corrosion coatings or treating compositions, e.g. containing waterglass or based on another metal
    • 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
    • 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
    • C23F2213/00Aspects of inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F2213/20Constructional parts or assemblies of the anodic or cathodic protection apparatus
    • C23F2213/21Constructional parts or assemblies of the anodic or cathodic protection apparatus combining at least two types of anodic or cathodic protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

Beskrivelse Description

BEHANDLINGSPROSESS FOR BETONG TREATMENT PROCESS FOR CONCRETE

Teknisk område Technical area

Denne oppfinnelsen vedrører den elektrokjemiske behandlingen av armert betong for å beskytte den fra nedbryting som oppstår fra korrosjon av stålet. Mer spesifikt vedrører denne oppfinnelsen en hybrid elektrokjemisk behandling for å stanse korrosjon av stålarmering og deretter forhindre korrosjonsinitiering. This invention relates to the electrochemical treatment of reinforced concrete to protect it from degradation arising from corrosion of the steel. More specifically, this invention relates to a hybrid electrochemical treatment to arrest corrosion of steel reinforcement and subsequently prevent corrosion initiation.

Bakgrunnsteknikk Background technology

Korrosjon av stål i armert betong er et stort problem. Både vedvarende og midlertidige elektrokjemiske behandlinger har blitt brukt for å stanse dette problemet. Dette involverer å sende en strøm gjennom betongen til stålet fra et installert anodesystem. I alle tilfeller blir stålet katoden i den elektrokjemiske cellen som er dannet. I elektrokjemisk behandling med påtrykt strøm er anoden koblet til den positive terminalen, og stålet er koblet til den negative terminalen til en DC-kraftforsyning. I offerelektrokjemisk behandling er beskyttelsesstrømmen tilveiebrakt av korroderende offeranoder som er direkte koblet til stålet. Corrosion of steel in reinforced concrete is a major problem. Both permanent and temporary electrochemical treatments have been used to stop this problem. This involves sending a current through the concrete to the steel from an installed anode system. In all cases, the steel becomes the cathode in the electrochemical cell that is formed. In impressed current electrochemical treatment, the anode is connected to the positive terminal and the steel is connected to the negative terminal of a DC power supply. In sacrificial electrochemical treatment, the protective current is provided by corroding sacrificial anodes directly connected to the steel.

Vedvarende eller langvarige elektrokjemiske behandlinger er installert med hensikten om å opprettholde behandlingen i overskuelig framtid. Den elektrokjemiske behandlingsperioden vil typisk bli målt i år. En velkjent familie av vedvarende eller langvarige teknikker er katodisk beskyttelse. Det inkluderer katodisk beskyttelse med påtrykt strøm, offerkatodisk beskyttelse, periodisk katodisk beskyttelse og katodisk forebygging. I disse teknikkene leverer en langvarig eller permanent anode en liten strøm til stålarmeringen. Gjennomsnittlige strømtettheter uttrykt per enhetsareal av ståloverflate spenner typisk fra 2 til 20 mA/m<2>for å stanse eksisterende nedbryting, og 0,2 til 2 mA/m<2>for å forhindre initiering av nedbryting. Strømmen kan bli pulsert, men de gjennomsnittlige påførte strømmene er typisk innenfor områdene over. Strømmen kan fra tid til annen bli justert med justeringer basert på en analyse av ytelsesdata. Persistent or long-term electrochemical treatments are installed with the intention of maintaining the treatment for the foreseeable future. The electrochemical treatment period will typically be measured in years. A well-known family of persistent or long-term techniques is cathodic protection. It includes impressed current cathodic protection, sacrificial cathodic protection, periodic cathodic protection and cathodic prevention. In these techniques, a long-lasting or permanent anode supplies a small current to the steel reinforcement. Average current densities expressed per unit area of steel surface typically range from 2 to 20 mA/m<2> to arrest existing degradation, and 0.2 to 2 mA/m<2> to prevent initiation of degradation. The current can be pulsed, but the average applied currents are typically within the ranges above. The current may be adjusted from time to time with adjustments based on an analysis of performance data.

Midlertidige eller kortvarige elektrokjemiske behandlinger er installert med hensikten å avbryte behandlingen i overskuelig framtid. Den elektrokjemiske behandlingsperioden vil typisk bli målt i dager, uker eller måneder. Midlertidige behandlinger utformet for å stanse armeringskorrosjon inkluderer kloridekstraksjon (US 6027633) og realkalisering (US 6258236). I disse systemene er et midlertidig installert anodesystem brukt i forbindelse med en midlertidig DC-kraftforsyning for å levere en stor strøm i størrelsesorden 1000 mA/m<2>uttrykt per enhetsareal av ståloverflate for en kort periode (typisk mindre enn 3 måneder) til stålarmeringen. Temporary or short-term electrochemical treatments are installed with the intention of interrupting the treatment in the foreseeable future. The electrochemical treatment period will typically be measured in days, weeks or months. Temporary treatments designed to arrest reinforcement corrosion include chloride extraction (US 6027633) and realkalization (US 6258236). In these systems, a temporarily installed anode system is used in conjunction with a temporary DC power supply to deliver a large current of the order of 1000 mA/m<2>expressed per unit area of steel surface for a short period (typically less than 3 months) to the steel reinforcement .

Anoder er elektroder som støtter en nettoksidasjonsprosess. Anoder for betongstrukturer kan bli delt inn i inerte anoder eller offeranoder. De kan videre bli delt inn i anoder som er innebygde i en porøs matrise eller anoder som er festet til betongoverflaten slik at de er eksponert og tilgengelig, så vel som i diskrete eller ikkediskrete anoder. Anodesystemer som inkluderer en anode og en støtteelektrolytt kan bli delt inn i midlertidige og langvarige anodesystemer. Et sammendrag av forskjellene er gitt i de følgende avsnittene. Anodes are electrodes that support a net oxidation process. Anodes for concrete structures can be divided into inert anodes or sacrificial anodes. They can be further divided into anodes embedded in a porous matrix or anodes attached to the concrete surface so that they are exposed and accessible, as well as discrete or non-discrete anodes. Anodic systems that include an anode and a supporting electrolyte can be divided into temporary and long-term anode systems. A summary of the differences is provided in the following sections.

Inerte anoder motvirker anodeforbruk. De har blitt brukt i de fleste elektrokjemiske behandlinger, prinsippunntaket er offerkatodebeskyttelse. Den viktigste anodiske reaksjonen er oksidering av vann som produserer oksygengass og syre. Syren angriper sementmassen i betong. Som et resultat tenderer strømtettheten av inerte anoder til å bli begrenset til mindre enn 200 mA/m<2>uttrykt per enhetsareal av anodeoverflate. Et mye brukt anodesystem er en titaniummaske bekledd med blandet metalloksid (MMO) (mixed metal oxide) innebygd i et sementdekke på betongoverflaten (US 5421968). En diskret porøs titaniumoksidanode som kreves å levere høyere anodestrømtettheter opp til 1000 mA/m<2>av anodeoverflaten har også blitt brukt (US 6332971). Inert anodes prevent anode consumption. They have been used in most electrochemical treatments, the principle exception being sacrificial cathodic protection. The most important anodic reaction is the oxidation of water which produces oxygen gas and acid. The acid attacks the cement mass in concrete. As a result, the current density of inert anodes tends to be limited to less than 200 mA/m<2> expressed per unit area of anode surface. A widely used anode system is a titanium mask coated with mixed metal oxide (MMO) embedded in a cement coating on the concrete surface (US 5421968). A discrete porous titanium oxide anode required to deliver higher anode current densities up to 1000 mA/m<2> of anode surface has also been used (US 6332971).

Offeranoder er konsumert i prosessen med å levere beskyttelsesstrømmen. Den viktigste anodereaksjonen er oppløsning av offermetallet. Som et resultat er livet til offeranoder begrenset. Offeranoder har blitt anvendt som innebygde (begravde) diskrete anoder i offerkatodiske beskyttelsessystemer (WO 9429496) og en maske med et dekke i offerkatodisk beskyttelse (US 5714045). Bruk av innebygde offeranodesystemer er imidlertid forhindret av behovet for å erstatte anodene ved slutten av deres liv. Offeranodesystemer har også blitt festet direkte til betongoverflaten (US 5650060) og er tilgjengelige for å forenkle anodeerstatning. Bruk av offeranoder i en rolle med påtrykt strøm er forhindret av det mer hurtige forbruket av anoden i denne rollen. Overflateanvendte anoder er imidlertid enkle å erstatte, og denne typen system har blitt brukt som anode med påtrykt strøm ved anodestrømtettheter typisk mindre enn 25 mA/m<2>(US 5292411). Sacrificial anodes are consumed in the process of supplying the protection current. The most important anode reaction is dissolution of the sacrificial metal. As a result, the life of sacrificial anodes is limited. Sacrificial anodes have been used as embedded (buried) discrete anodes in sacrificial cathodic protection systems (WO 9429496) and a mask with a cover in sacrificial cathodic protection (US 5714045). However, the use of built-in sacrificial anode systems is prevented by the need to replace the anodes at the end of their life. Sacrificial anode systems have also been attached directly to the concrete surface (US 5650060) and are available to facilitate anode replacement. The use of sacrificial anodes in an impressed current role is prevented by the more rapid consumption of the anode in this role. However, surface applied anodes are easy to replace and this type of system has been used as an impressed current anode at anode current densities typically less than 25 mA/m<2> (US 5292411).

Diskrete anoder er individuelt atskilte kompakte anoder som vanligvis er innebygd i hull i betongen eller installert på steder der utbedringsreparasjoner av betongen er foretatt. En beskrivelse av diskrete anoder er gitt i US 6217742. Innebygde diskrete anoder er sterkt festet til betongen, og festefeil er mindre vanlig for diskrete anoder enn for de ikke-diskrete anodene brukt på betongoverflater. Discrete anodes are individually separated compact anodes that are usually embedded in holes in the concrete or installed in places where remedial repairs to the concrete have been made. A description of discrete anodes is given in US 6217742. Embedded discrete anodes are strongly attached to the concrete, and attachment failure is less common for discrete anodes than for the non-discrete anodes used on concrete surfaces.

US6419816 beskriver en prosess som bruker en elektroosmotisk behandling for å forsterke betong som en første behandling og umiddelbart følge opp dette med en katodisk beskyttelse ved relativt lav spenning. US6419816 describes a process that uses an electro-osmotic treatment to strengthen concrete as a first treatment and immediately follows this with a cathodic protection at a relatively low voltage.

GB2389591 beskriver en anodesammenstilling for å stikkes inn i en åpning mellom en seksjon av forsterket betong og en annen fast struktur. Anodesammenstillingen omfatter en offeranode og en ikke-offer elektrisk leder. GB2389591 describes an anode assembly to be inserted into an opening between a section of reinforced concrete and another fixed structure. The anode assembly includes a sacrificial anode and a non-sacrificial electrical conductor.

Midlertidige anodesystemer er vanligvis festet til betongoverflaten for å levere kortvarige midlertidige elektrokjemiske behandlinger med høy strøm, og er fjernet ved slutten av behandlingsperioden som typisk er mindre enn 3 måneder. Midlertidige anoder er omgitt av en midlertidig elektrolytt, slik som en væske inneholdt i en tank eller et elektrolytisk materiale, slik som mettet cellulosefiber, som er enkelt å fjerne ved slutten av behandlingsprosessen (US 5538619). En høy drivspenning med et høyt volum av elektrolytt er generelt nødvendig for å støtte den høye strømoutputen. I motsetning er langvarige anodesystemer som har til hensikt å levere en beskyttelsesstrøm over flere år godt festet til betongen, og kan bli innebygd i hulrom i betongen for å forbedre anodefestingen. Temporary anode systems are typically attached to the concrete surface to deliver short-term, high-current temporary electrochemical treatments, and are removed at the end of the treatment period, which is typically less than 3 months. Temporary anodes are surrounded by a temporary electrolyte, such as a liquid contained in a tank or an electrolytic material, such as saturated cellulose fiber, which is easily removed at the end of the treatment process (US 5538619). A high drive voltage with a high volume of electrolyte is generally required to support the high current output. In contrast, long-term anode systems intended to deliver a protective current over several years are firmly attached to the concrete, and can be embedded in voids in the concrete to improve anode attachment.

Redegjørelse for oppfinnelsen Account of the invention

Teknisk problem Technical problem

Påtrykt strømkatodisk beskyttelse med er den mest utprøvde av de eksisterende fremgangsmåtene for å stanse kloridindusert korrosjon av stål i betong. Det krever imidlertid et høyt nivå av vedlikehold sammenliknet med andre inspeksjons- eller vedlikeholdskrav for armerte betongstrukturer. I tillegg er påtrykte strømkatodiske beskyttelsessystemer satt i drift etter at alle delaminerte og avskallede betongområder har blitt reparert, og da bare beskyttelsesstrømtettheter hovedsakelig under lokale stålkorrosjonsrater siden katodiske beskyttelsesstrømmer som er høye ved oppstart har skadelige effekter som resulterer fra genereringen av syre og gass på noen anodesystemer. Mens lave strømtettheter eventuelt stanser korrosjon fortsetter korrosjonsindusert skade å inntreffe helt til korrosjonsprosessen er stanset. Imprinted current cathodic protection with is the most proven of the existing methods for stopping chloride-induced corrosion of steel in concrete. However, it requires a high level of maintenance compared to other inspection or maintenance requirements for reinforced concrete structures. In addition, impressed current cathodic protection systems are commissioned after all delaminated and spalled concrete areas have been repaired and then only protective current densities mainly below local steel corrosion rates since cathodic protection currents that are high at start-up have detrimental effects resulting from the generation of acid and gas on some anode systems . While low current densities eventually stop corrosion, corrosion-induced damage continues to occur until the corrosion process is stopped.

Midlertidige elektrokjemiske behandlinger stanser korrosjonsprosessen raskt og har ingen vedlikeholdskrav etter den initielle behandlingen. Imidlertid, et betydelig nivå av klorid forblir noen ganger og det er bekymringer angående varigheten av slike behandlinger i kloridinneholdende miljøer. Videre kan varigheten av behandlingen vare flere måneder og tilgang til den behandlede overflaten er begrenset under denne tiden. Temporary electrochemical treatments stop the corrosion process quickly and have no maintenance requirements after the initial treatment. However, a significant level of chloride sometimes remains and there are concerns regarding the duration of such treatments in chloride-containing environments. Furthermore, the duration of the treatment can last several months and access to the treated surface is limited during this time.

Offerkatodisk beskyttelse er ikke alltid vurder til å være tilstrekkelig kraftfullt for å stanse korrosjon. Prosessen krever imidlertid lite vedlikehold og det er en pålitelig prosess som kan bli brukt i en forebyggende rolle. Sacrificial cathodic protection is not always considered to be sufficiently powerful to stop corrosion. However, the process requires little maintenance and it is a reliable process that can be used in a preventive role.

Problemet løst av denne oppfinnelsen er den effektive leveringen av kraftfulle elektrokjemiske beskyttelsesbehandlinger av korroderende stål i betong for å stanse korrosjon og oppnå langstidsvarighet av de beskyttende effektene med minimale krav til vedlikehold og minimale sammenbrudd under systeminstallasjon. The problem solved by this invention is the effective delivery of powerful electrochemical protective treatments of corroding steel in concrete to stop corrosion and achieve long-term durability of the protective effects with minimal maintenance requirements and minimal breakdowns during system installation.

Nærmere bestemt er de ovennevnte problemene løst ved hjelp av en anvendelse av en anode og en DC-kraftkilde, samt en anode egnet for utførelse av denne anvendelsen, for å beskytte stål i betong slik som angitt i de vedlagte patentkravene. More specifically, the above problems are solved by an application of an anode and a DC power source, as well as an anode suitable for carrying out this application, to protect steel in concrete as stated in the appended patent claims.

Teknisk løsning Technical solution

En analyse av tilgjengelig data tilveiebringer sterke bevis om at elektrokjemiske behandlinger anvendt på armert betong stanser korrosjon ved å gjenopprette alkaliniteten på korroderende steder ved å bruke en relativt liten mengde ladning. An analysis of available data provides strong evidence that electrochemical treatments applied to reinforced concrete arrest corrosion by restoring alkalinity at corroding sites using a relatively small amount of charge.

Eksisterende elektrokjemiske behandlinger kan derfor bli forbedret ved å dele behandlingen inn i to faser; nemlig en kort initiell behandling med høy strøm for å raskt stanse korrosjon som minimerer videre skade, og en vesentlig langvarig forebyggende behandling med lave krav til vedlikehold for å opprettholde passivitet og forsikre varighet. En enkel sammensatt behandlingsnode som er i stand til å levere både initiell høy strøm, kortvarig elektrokjemisk behandling for å stanse korrosjon og hovedsakelig den langvarige behandlingen med lav strøm for å forhindre senere korrorsjonsinitiering er lagt fram. For å levere den initielle behandlingen med høy strøm er den sammensatte behandlingsanoden i stand til å levere svært høye strømtettheter av anodeoverflaten ved lave og sikre DC-spenninger. For å oppnå en varig langtidsforebyggende behandling er den sammensatte behandlingsanoden brukt i en katodisk forebyggende rolle, fortrinnsvis koblet til stålet som en offeranode. Existing electrochemical treatments can therefore be improved by dividing the treatment into two phases; namely a short initial treatment with high current to quickly stop corrosion which minimizes further damage, and a substantially long-term preventive treatment with low maintenance requirements to maintain passivity and ensure durability. A simple composite treatment node capable of delivering both initial high current, short-term electrochemical treatment to stop corrosion and mainly the long-term low current treatment to prevent later corrosion initiation is presented. To deliver the high current initial treatment, the composite treatment anode is capable of delivering very high anode surface current densities at low and safe DC voltages. In order to achieve a lasting long-term preventive treatment, the composite treatment anode is used in a cathodic preventive role, preferably connected to the steel as a sacrificial anode.

Den sammensatte behandlingsanoden er basert på bruken av et offeranodemetall i en midlertidig rolle med høyt påtrykt strøm. En observasjon som leder til utviklingen av den sammensatte behandlingsanoden var det at et offeranodemetall av en aluminiumslegering kan levere strømtettheter over 10000 mA/m<2>(uttrykt per enhet anodeareal) av anodeoverflaten ved veldig lave og sikre DC-spenninger som ikke er tilstrekkelige positive for å indusere gassutvikling selv når offeranoden er innebygd i et porøst materiale i et hulrom formet i den armerte betongen. Dette er mulig fordi de anodiske reaksjonene inntreffer enkelt på offeranodemetaller når de er sammenliknet med anodiske reaksjoner som inntreffer ved inerte anoder med påtrykt strøm. The composite treatment anode is based on the use of a sacrificial anode metal in a temporary role with high impressed current. An observation leading to the development of the composite treatment anode was that an aluminum alloy sacrificial anode metal can deliver current densities above 10000 mA/m<2> (expressed per unit anode area) of the anode surface at very low and safe DC voltages that are not sufficiently positive to induce gas evolution even when the sacrificial anode is embedded in a porous material in a cavity formed in the reinforced concrete. This is possible because the anodic reactions occur easily on sacrificial anode metals when compared to anodic reactions occurring at inert anodes with applied current.

Kompakte diskrete anoder med svært høy strømtetthet kan derfor bli innebygd i betongen for å begrense sammenbrytningen forårsaket under den korte behandlingen med høy påtrykt strøm. En kort behandling med høy påtrykt strøm flytter korroderende steder fra plasseringer på det armerte stålet til monterte offeranoder fordi hydroksid er produsert på stålet som forårsaker at pH stiger og aggressive ioner, slik som klorid og sulfat, er trukket fra betongen til offeranoden. Anoden kan deretter bli brukt som en aktivert offeranode for å vedlikeholde stålpassivitet. Compact discrete anodes with very high current density can therefore be embedded in the concrete to limit the breakdown caused during the short high applied current treatment. A short high applied current treatment moves corroding sites from locations on the reinforcing steel to mounted sacrificial anodes because hydroxide is produced on the steel causing the pH to rise and aggressive ions, such as chloride and sulfate, are drawn from the concrete to the sacrificial anode. The anode can then be used as an activated sacrificial anode to maintain steel passivity.

Følgelig tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen, i et første aspekt, en fremgangsmåte for å beskytte stål i betong som innbefatter å bruke en anode og en DC-kraftkilde og en midlertidig behandling med påtrykt strøm og en forebyggende behandling med lav strøm, hvori den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm er en behandling med høy strøm som bruker DC-kraftkilden til å drive strømmen av anoden til stålet for å forbedre miljøet ved stålet, og den forebyggende behandlingen med lav strøm er påført for å hindre initiering av stålkorrosjon etter anvendelse av den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm. Den samme anoden er brukt i begge behandlingene og anoden innbefatter et offermetallelement som undergår offermetalloppløsning og som dens viktigste anodiske reaksjon. Accordingly, the present invention provides, in a first aspect, a method of protecting steel in concrete comprising using an anode and a DC power source and a temporary impressed current treatment and a low current preventive treatment, wherein the temporary treatment with impressed current is a high current treatment that uses the DC power source to drive the current of the anode to the steel to improve the environment of the steel, and the low current preventive treatment is applied to prevent the initiation of steel corrosion after applying the temporary treatment with impressed current. The same anode is used in both treatments and the anode includes a sacrificial metal element which undergoes sacrificial metal dissolution and as its main anodic reaction.

En annen observasjon som fører til utviklingen av flere behandlingsteknologier var den høye ladningstettheten av aluminiumslegeringsanoder. Fire aluminiumslegeringsanoder av 100mm lange og 15mm i diameter har tilstrekkelig ladning for å levere omtrentlig 500 mA i en uke, og 1 mA i 50 år i deres påtrykte strøm og offeranodefunksjoner. Den høye ladningstettheten i noen offeranoder betyr at lange liv er oppnåelig fra små offeranoder innebygd i betong. Dette letter bekymringen angående kostnaden med å erstatte anodene innebygd i porøse materialer ved enden av deres tjenesteliv. Another observation leading to the development of several treatment technologies was the high charge density of aluminum alloy anodes. Four aluminum alloy anodes of 100mm long and 15mm in diameter have sufficient charge to supply approximately 500mA for a week, and 1mA for 50 years in their impressed current and sacrificial anode functions. The high charge density in some sacrificial anodes means that long lives are achievable from small sacrificial anodes embedded in concrete. This alleviates the concern regarding the cost of replacing the anodes embedded in porous materials at the end of their service life.

Inkluderingen av en koblingsdetalj for den påtrykte strømanoden på en kompakt diskret offeranode letter risikoen for korrodering av koblingen når den diskrete offeranoden er brukt som påtrykt strømanode. Å forme offeranodemetallet rundt en påtrykt strømanode som kan bli brukt i en katodisk forebyggende rolle med påtrykt strøm etter at offermetallet har blitt konsumert kan også bli brukt for å forlenge livet til behandlingen. The inclusion of a connection detail for the impressed current anode on a compact discrete sacrificial anode alleviates the risk of corrosion of the connector when the discrete sacrificial anode is used as an impressed current anode. Forming the sacrificial anode metal around an impressed current anode which can be used in an impressed current cathodic preventive role after the sacrificial metal has been consumed can also be used to extend the life of the treatment.

Foredelaktige effekter Beneficial effects

De anodiske reaksjonene som inntreffer på et offermetall inntreffer enklere enn de anodiske reaksjonene som inntreffer på en inert anode, og krever mindre drivspenning og genererer mindre syre og mindre gass. Dette muliggjør at en kort elektrokjemisk behandling med høy strøm blir mye enklere levert. Anvendelsen av en høy strøm til en stålkatode i en elektrokjemisk celle stanser hurtig korrosjon av stålet og minimerer videre korrosjonsskade. Aggressive ioner i betongen er dratt til anoden ved behandlingen med påtrykt strøm. Kombinasjonen av disse aggressive ionene og offermetallet danner en offeranode som er aktivert uten tillegg av andre aktiverende kjemikalier til betongen. Å koble denne offeranoden direkte til stålet tilveiebringer en enkel metode for å påføre en kontinuerlig, forebyggende behandling for å hindre framtidig korrosjonsinitiering. De korroderende områdene er effektivt flyttet fra stålet til den installerte anoden under den initielle behandlingen. Å innebygge et anodesystem i betongen tillater betongoverflaten å bli brukt mens den elektrokjemiske behandlingen med høy påtrykt strøm er brukt. The anodic reactions occurring on a sacrificial metal occur more easily than the anodic reactions occurring on an inert anode, requiring less driving voltage and generating less acid and less gas. This enables a short high-current electrochemical treatment to be delivered much more easily. The application of a high current to a steel cathode in an electrochemical cell stops rapid corrosion of the steel and minimizes further corrosion damage. Aggressive ions in the concrete are drawn to the anode by the applied current treatment. The combination of these aggressive ions and the sacrificial metal forms a sacrificial anode which is activated without the addition of other activating chemicals to the concrete. Connecting this sacrificial anode directly to the steel provides a simple method of applying a continuous, preventive treatment to prevent future corrosion initiation. The corroding areas are effectively moved from the steel to the installed anode during the initial treatment. Incorporating an anode system into the concrete allows the concrete surface to be used while the high impressed current electrochemical treatment is applied.

Beskrivelse av figurer Description of figures

Oppfinnelsen er nå videre beskrevet med referanse, ved hjelp av eksempler, til figurene, i hvilke: The invention is now further described with reference, by way of examples, to the figures, in which:

Fig. 1 viser et skjematisk diagram for bruk av en anode i en hybrid offerelektrokjemisk behandling med påtrykt strøm; Fig. 1 shows a schematic diagram for the use of an anode in a hybrid sacrificial electrochemical treatment with impressed current;

Fig. 2 viser det eksperimentelle arrangementet brukt for å bestemme et potensialstrømforhold for anode. Fig. 2 shows the experimental arrangement used to determine an anode potential-current relationship.

Fig. 3 viser potensialstrømforholdet bestemt på en anode av aluminiumlegering og en titaniumanode bekledd med blandet metalloksid (MMO) (mixed metal oxide); Fig. 3 shows the potential current relationship determined on an aluminum alloy anode and a titanium anode coated with mixed metal oxide (MMO);

Fig. 4 viser strømtettheten drevet av en anode av aluminiumslegering i et aggressivt miljø som bruker en DC-kraftforsyning i eksempel 1; Fig. 4 shows the current density driven by an aluminum alloy anode in an aggressive environment using a DC power supply in Example 1;

Fig. 5 viser den galvaniske strømtettheten levert av en aluminiumslegeringsanode som følger av en initiell behandling med påtrykt strøm i eksempel 1; Fig. 5 shows the galvanic current density provided by an aluminum alloy anode resulting from an initial treatment with impressed current in Example 1;

Fig. 6 viser strømtettheten drevet av 25 aluminiumslegeringsanoder i et mildt miljø ved å bruke en DC-kraftforsyning i eksempel 2; og Fig. 6 shows the current density driven by 25 aluminum alloy anodes in a mild environment using a DC power supply in Example 2; and

Fig. 7 viser den galvaniske strømtettheten levert av 25 Fig. 7 shows the galvanic current density provided by 25

aluminiumslegeringsanoder som følger av en initiell behandling med påtrykt strøm i eksempel 2. aluminum alloy anodes resulting from an initial applied current treatment in Example 2.

Utførelsesform av oppfinnelse Embodiment of invention

Mekanisme for elektrokjemisk beskyttelse Mechanism of electrochemical protection

Elektrokjemiske behandlinger anvendt på stål i betong inkluderer katodisk beskyttelse og forebygging, periodisk katodisk beskyttelse, kloridekstraksjon og realkalisering. De beskyttende effektene indusert av disse behandlingene er et negativt drevet potensialskift som hindrer oppløsningen av stål å danne positive jernioner (korrosjon), fjerning av kloridioner fra ståloverflaten som gjør miljøet mindre aggressivt til passive filmer på stål, og genereringen av hydroksylioner ved ståloverflaten som stabiliserer dannelsen av passive filmer på stål. Den tradisjonelle forståelsen av elektrokjemiske behandlinger av armert betong er at ulike behandlinger er avhengig av ulike beskyttende effekter. I denne forståelsen er grunnlaget for katodisk beskyttelse oppnåelsen av et negativt drevet potensialskift. Realkalisering av karbonisert betong krever genereringen av et reservoar av hydroksid rundt stålet. Kloridekstraksjon krever fjerning av kloridioner fra betongen. Periodisk katodisk beskyttelse er avhengig av å endre miljøet ved stålet enten ved å fjerne klorid eller ved å generere hydroksylioner for å hindre stålkorrosjon for en kort periode mens beskyttelsesstrømmen er avbrutt. Electrochemical treatments applied to steel in concrete include cathodic protection and prevention, periodic cathodic protection, chloride extraction and realkalization. The protective effects induced by these treatments are a negatively driven potential shift that prevents the dissolution of steel to form positive iron ions (corrosion), the removal of chloride ions from the steel surface that makes the environment less aggressive to passive films on steel, and the generation of hydroxyl ions at the steel surface that stabilizes the formation of passive films on steel. The traditional understanding of electrochemical treatments of reinforced concrete is that different treatments depend on different protective effects. In this understanding, the basis of cathodic protection is the achievement of a negatively driven potential shift. Realkalization of carbonized concrete requires the generation of a reservoir of hydroxide around the steel. Chloride extraction requires the removal of chloride ions from the concrete. Intermittent cathodic protection relies on changing the environment of the steel either by removing chloride or by generating hydroxyl ions to prevent steel corrosion for a short period while the protection current is interrupted.

Det har blitt hevdet at de beskyttende effektene av et negativt potensialskift er neglisjerbare og de fleste elektrokjemiske behandlinger brukt til å stanse pågående korrosjon av stål i betong oppnår dette ved å indusere åpen krets stålpassivitet ved å ekstrahere klorid og generere hydroksylioner ved stålet. Mens denne observasjonen er fortsatt debattert i tilfellet med katodisk beskyttelse (se diskusjon og svar i Jorunal of Materials i Civil Engineering, 13(5) 396-398, 2001) foreslår sammenlikningen og analysen av det tilgjengelige bevis under at en beskyttende effekt har trolig en dominant effekt på suksessen av alle elektrokjemiske behandlinger anvendt på stål i atmosfærisk eksponert betong. Denne dominante beskyttende effekten er økningen i pH i stål/betonggrensesnittet. It has been argued that the protective effects of a negative potential shift are negligible and most electrochemical treatments used to arrest ongoing corrosion of steel in concrete achieve this by inducing open circuit steel passivity by extracting chloride and generating hydroxyl ions at the steel. While this observation is still debated in the case of cathodic protection (see discussion and reply in Jorunal of Materials in Civil Engineering, 13(5) 396-398, 2001) the comparison and analysis of the available evidence suggests that a protective effect probably has a dominant effect on the success of all electrochemical treatments applied to steel in atmospherically exposed concrete. This dominant protective effect is the increase in pH at the steel/concrete interface.

Atmosfærisk eksponert betong er betong som er periodisk tillat å tørke ut slik at den katodiske reaksjonskinetikken (reduksjonen av oksygen) på stålet er svakt polarisert (oksygenreduksjon inntreffer lett). I dette miljøet er stål vanligvis beskyttet av en passiv film, og sammenbrudd av passiv film er i prinsippet indusert ved kloridforurensning eller karbonisering av betongdekket. Stålpassivitet er indikert av en positiv åpen krets (ingen påtrykt strøm)-potensiale. Det åpne kretspotensialet er resultatet av kombinasjonen av potensialet til en jernelektrode med potensialet til en oksygenelektrode. Passivt stål har et åpent kretspotensial som tenderer mot potensialet til den mer positive oksygenelektroden. Når den passive filmen bryter ned nærmer det åpne kretspotensialet seg den mer negative jernelektroden. Et åpent kretspotensiale må ikke bli forvekslet med et drevet potensial. Mens et positivt åpent kretspotensial indikerer tilstedeværelsen av en intakt passiv film på stålet som driver stålpotensialet til mer positive verdier ved å bruke en ekstern kilde av kraft som øker det kraftinduserende jernet for å løses opp som positive jernioner og forårsaker sammenbrudd av passiv film og derav korrosjon. Atmospherically exposed concrete is concrete that has been periodically allowed to dry out so that the cathodic reaction kinetics (the reduction of oxygen) on the steel is weakly polarized (oxygen reduction occurs easily). In this environment, steel is usually protected by a passive film, and breakdown of the passive film is in principle induced by chloride contamination or carbonation of the concrete cover. Steel passivity is indicated by a positive open circuit (no applied current) potential. The open circuit potential is the result of the combination of the potential of an iron electrode with the potential of an oxygen electrode. Passive steel has an open circuit potential that tends towards the potential of the more positive oxygen electrode. As the passive film breaks down, the open circuit potential approaches the more negative iron electrode. An open circuit potential must not be confused with a driven potential. Whereas a positive open circuit potential indicates the presence of an intact passive film on the steel which drives the steel potential to more positive values by applying an external source of force which increases the force inducing iron to dissolve as positive iron ions causing passive film breakdown and hence corrosion .

I tilfellet med kloridindusert korrosjon er den lokale oppløsningen av jern ved svakheter i den passive filmen etterfulgt av reaksjon med vann for å produsere jernoksid og hydrogenioner. Den positive ladningen av hydrogenioner er balansert av den negative ladningen av kloridionene, og den lokaliserte genereringen av hydrokloridsyre inntreffer. Denne lokale reduksjonen i pH destabiliserer den passive filmen og resulterer i en akselererende og spredende korrosjonsprosess ofte kalt grubetæring (pitting corrosion). Kloridioner destabiliserer ikke direkte jernoksidene som danner den passive filmen. Dette er et indirekte resultat av en lokal pH-reduksjon. In the case of chloride-induced corrosion, the local dissolution of iron at weaknesses in the passive film is followed by reaction with water to produce iron oxide and hydrogen ions. The positive charge of the hydrogen ions is balanced by the negative charge of the chloride ions, and the localized generation of hydrochloric acid occurs. This local reduction in pH destabilises the passive film and results in an accelerating and spreading corrosion process often called pitting corrosion. Chloride ions do not directly destabilize the iron oxides that form the passive film. This is an indirect result of a local pH reduction.

Karboniseringsindusert korrosjon er også forårsaket av en reduksjon i betong-pH som inntreffer som resultatet av reaksjonen av karbondioksid og vann med alkalinitet normalt tilstede i betong. Genereringen av hydroksid i stål er vidt akseptert som den beskyttende effekten som man er avhengig av i anvendelsen av realkalisering av karbonisert betong. Dette er en mindre sterk behandling enn kloridekstraksjon, og dens anvendelse for å stanse kloridindusert korrosjon vil tilby noen praktiske fordeler. En typisk realkaliseringsbehandling vil kreve anvendelsen av 600 kC/m<2>(168 Ah/m<2>) eller 1 A/m<2>i en uke (uttrykt per enhet av ståloverflateareal) for å realkalisere en vesentlig del av det karboniserte betongdekket. Dette kan bli sammenliknet med ladningstettheten på omtrentlig 3600 kC/m<2>(1000 Ah/m<2>) som er påført i en typisk behandling med kloridekstraksjon. Carbonation-induced corrosion is also caused by a decrease in concrete pH that occurs as a result of the reaction of carbon dioxide and water with alkalinity normally present in concrete. The generation of hydroxide in steel is widely accepted as the protective effect relied upon in the application of realkalization of carbonized concrete. This is a less severe treatment than chloride extraction, and its application to arrest chloride-induced corrosion would offer some practical advantages. A typical realkalization treatment would require the application of 600 kC/m<2> (168 Ah/m<2>) or 1 A/m<2> for one week (expressed per unit of steel surface area) to realkalize a significant portion of the carbonized concrete covered. This can be compared to the charge density of approximately 3600 kC/m<2> (1000 Ah/m<2>) applied in a typical chloride extraction treatment.

Bevis for at genereringen av hydroksid ved stålet også er den viktigste beskyttende effekten av elektrokjemiske behandlinger anvendt på kloridforurenset betong som oppstår primært fra de relativt lave påførte strømtetthetene og ladningstetthetene som induserer åpen kretsstålpassivitet i kloridforurenset betong. Evidence that the generation of hydroxide by the steel is also the most important protective effect of electrochemical treatments applied to chloride-contaminated concrete arises primarily from the relatively low applied current densities and charge densities that induce open-circuit steel passivity in chloride-contaminated concrete.

I en laboratoriestudie om periodisk katodisk beskyttelse anvendt på stål i prøveeksemplarer som er tungt forurenset av klorid eksponert for et aggressivt simulert marint miljø (Glass, Hassanein og Buenfeld, Corrosion Science, 43 (6) 1111-1131, 2001) var et åpent kretsstålpotensialskift til mer passive potensialverdier tydelig åpenbart etter 6 måneder når stålet mottok integrerte beskyttelsesstrømtettheter på 6 og 40 mA/m<2>(uttrykt per enhet av ståloverflateareal). Dette positive potensialskiftet indikerer at stålet har blitt passivt. Denne konklusjonen var støttet av fotografier av prøveeksemplarene oppnådd etter 12 måneder med periodisk katodisk beskyttelse som viser at fortsatt korrosjon i kontrollprøveeksemplarene og prøveeksemplarene som mottar en mindre sterk behandling har forårsaket korrosjonsindusert sprekkdannelse, mens prøveeksemplarer som fremstiller åpen krets stålpotensialer typisk av passivt stål forble intakt. Videre analyser av disse data indikerer at, i tilfellet med prøveeksemplarer som mottar en integrert beskyttelsesstrømtettet på bare 6 mA/m<2>, var stålpassivitet indusert med en ladning på mindre enn 100 kC/m<2>(mindre enn 28 Ah/m<2>). In a laboratory study on periodic cathodic protection applied to steel in heavily chloride contaminated specimens exposed to an aggressive simulated marine environment (Glass, Hassanein and Buenfeld, Corrosion Science, 43 (6) 1111-1131, 2001) an open circuit steel potential shift to more passive potential values clearly evident after 6 months when the steel received integrated protective current densities of 6 and 40 mA/m<2> (expressed per unit of steel surface area). This positive potential shift indicates that the steel has become passive. This conclusion was supported by photographs of the specimens obtained after 12 months of periodic cathodic protection showing that continued corrosion in the control specimens and the specimens receiving a less severe treatment caused corrosion-induced cracking, while specimens producing open-circuit steel potentials typically of passive steel remained intact. Further analyzes of these data indicate that, in the case of specimens receiving an integrated protective current density of only 6 mA/m<2>, steel passivity was induced with a charge of less than 100 kC/m<2> (less than 28 Ah/m <2>).

Sterke bevis om at den relativt lille ladningstettheten krevd i praksis for å stanse kloridindusert korrosjon kommer fra en analyse av omfattende data oppnådd i både feltog laboratoriestudier av katodiske beskyttelse. Designstrømtettheter med katodisk beskyttelse vil typisk være opp til 20 mA/m<2>,og katodiske beskyttelsessystemer er vanligvis bestilt ved lavere strømtettheter. Det er imidlertid vanlig å oppnå store potensialskift med slike relativt små strømtettheter etter mindre enn 50 dager med katodisk beskyttelse. Store potensialskift ved små påførte strømtettheter er bare mulig på passivt eller tilnærmet passivt stål (Glass, Roberts og Davidson, Proc.7th Int. Conf. Concrete in Hot and Agressive Environments, Oktober 2003, Volume 2, s. 477 – 492, 2003), og klare bevis for slik indusert passivitet har blitt produsert under laboratorieforhold (Glass, Roberts og Davidson Corrosion 2004, NACE, Paper No. 04332, 2004). Ladningsekvivalenten til en beskyttelsesstrøm på 10 mA/m<2>påført i 50 dager er mindre enn 50 kC/m<2>. Dette vil være en mer typisk ladningstetthet krevd for å indusere stålpassivitet på en reparert betongstruktur og er ekstremt liten sammenliknet med ladningen påført i en typisk kloridekstraksjonsbehandling (3600 kC/m<2>). Strong evidence that the relatively small charge density required in practice to arrest chloride-induced corrosion comes from an analysis of extensive data obtained in both field and laboratory studies of cathodic protection. Design current densities with cathodic protection will typically be up to 20 mA/m<2>, and cathodic protection systems are usually ordered at lower current densities. However, it is common to achieve large potential shifts with such relatively small current densities after less than 50 days of cathodic protection. Large potential shifts at small applied current densities are only possible on passive or nearly passive steel (Glass, Roberts and Davidson, Proc.7th Int. Conf. Concrete in Hot and Aggressive Environments, October 2003, Volume 2, pp. 477 – 492, 2003) , and clear evidence for such induced passivity has been produced under laboratory conditions (Glass, Roberts, and Davidson Corrosion 2004, NACE, Paper No. 04332, 2004). The charge equivalent of a protection current of 10 mA/m<2>applied for 50 days is less than 50 kC/m<2>. This would be a more typical charge density required to induce steel passivity on a repaired concrete structure and is extremely small compared to the charge applied in a typical chloride extraction treatment (3600 kC/m<2>).

Viktigheten av genereringen av hydroksylioner ved stålet er også støttet av observasjonen om at denne induksjonen av åpen krets stålpassivitet er oppnådd ved å bruke strømtettheter med katodisk beskyttelse som er vesentlig lavere enn de lokaliserte stålkorrosjonsratene. Gjennomsnittlige korrosjonsrater på 0,02mm stålseksjonstap per år og lokaliserte korrosjonsrater større enn 0,1mm per år er ikke uvanlig i kloridforurenset betong. Disse er lik strømtettheter for korrosjon på omtrentlig 20 og 100 mA/m<2>. Designstrømtettheter med katodisk beskyttelses er imidlertid nesten alltid mindre enn eller lik 20 mA/m<2>,og anvendte strømtettheter er konstant lavere enn designstrømtetthetene (BS EN 12696: 2000). The importance of the generation of hydroxyl ions by the steel is also supported by the observation that this induction of open circuit steel passivity has been achieved by using current densities with cathodic protection that are significantly lower than the localized steel corrosion rates. Average corrosion rates of 0.02mm steel section loss per year and localized corrosion rates greater than 0.1mm per year are not uncommon in chloride contaminated concrete. These equate to corrosion current densities of approximately 20 and 100 mA/m<2>. However, design current densities with cathodic protection are almost always less than or equal to 20 mA/m<2>, and applied current densities are constantly lower than the design current densities (BS EN 12696: 2000).

To andre faktorer øker videre denne overraskende observasjonen. For det første, den påførte beskyttelsesstrømmen er ikke effektiv i å direkte redusere korrosjonsraten i atmosfærisk eksponert betong. Den tekniske årsaken til dette er at den katodiske reaksjonskinetikken er svakt polarisert (inntreffer enkelt) i dette miljøet. For det andre, strømmen strømmer fortrinnsvis til de mer positive katodene heller enn de korroderende anodene i naturlige korrosjonsceller som er dannet i betong. Det har blitt vist at selv i arrangementer der geometri og variasjoner i motstandsdyktighet i miljøet favoriserer strømfordeling til det korroderende stålet strømmer en beskjeden påført strøm fortrinnsvis til det passive stålet (Glass og Hassanein, Journal of Corrosion Science and Engineering, Volume 4, Paper 7, 2003). Two other factors further add to this surprising observation. First, the applied protective current is not effective in directly reducing the corrosion rate in atmospherically exposed concrete. The technical reason for this is that the cathodic reaction kinetics is weakly polarized (occurs easily) in this environment. Second, current flows preferentially to the more positive cathodes rather than the corroding anodes in natural corrosion cells formed in concrete. It has been shown that even in arrangements where geometry and environmental resistivity variations favor current distribution to the corroding steel, a modest applied current flows preferentially to the passive steel (Glass and Hassanein, Journal of Corrosion Science and Engineering, Volume 4, Paper 7, 2003).

I disse forholdene er det svært usannsynlig at den påførte strømmen vil resultere i ekstraksjon av noe klorid fra de korroderende anodiske stedene. For å oppnå en reversering i retningen til den lokale strømmen ved et korrosjonssted må tilstrekkelig strøm bli påført for å drive potensialet til en verdi som vil være mer negativ enn potensialet til den åpne kretsen til et isolert korroderende sted som ikke er koblet til noe passivt stål. Ved de mest beskjedne påførte beskyttelsesstrømtettheter typisk brukt i katodisk beskyttelse av armert betong vil en nettanodisk strøm alltid forlate steder med høy korrosjonsaktivitet. Realkalisering av slike steder er imidlertid fortsatt mulig fordi en pH-konsentrasjonsgradient mellom den omgivende betongen og de korroderende stedene vil tilveiebringe en tilleggskraft for å flytte hydroksylioner til de korroderende stedene. Dette kombineres med det elektriske feltet pålagt av det katodiske beskyttelsessystemet som svekker de sterke elektriske feltene som vedlikeholder den høye konsentrasjonen av hydroksyliongradienter for å tillate at pH øker. Når pH øker er prosessen med å etablere aktivt korroderende steder på stålet reversert til et punkt er nådd der uoppløselige jernoksider er det mest stabile korrosjonsproduktet og den stålpassive filmen er redannet. Prosessen med å realkaliseerer de korroderende stedene for å oppnå stålpassivitet i åpen krets kan bli kalt grop-realkalisering (pit realkalisation). Under these conditions, it is very unlikely that the applied current will result in the extraction of any chloride from the corroding anodic sites. To achieve a reversal in the direction of the local current at a corrosion site, sufficient current must be applied to drive the potential to a value that will be more negative than the open circuit potential of an isolated corroding site that is not connected to any passive steel . At the most modest applied protection current densities typically used in cathodic protection of reinforced concrete, a net anodic current will always leave places with high corrosion activity. However, realkalization of such sites is still possible because a pH concentration gradient between the surrounding concrete and the corroding sites will provide an additional force to move hydroxyl ions to the corroding sites. This combines with the electric field imposed by the cathodic protection system which weakens the strong electric fields that maintain the high concentration of hydroxyl ion gradients to allow the pH to rise. As the pH increases, the process of establishing actively corroding sites on the steel is reversed until a point is reached where insoluble iron oxides are the most stable corrosion product and the steel passive film is redone. The process of realkalizing the corroding sites to achieve steel passivity in open circuit can be called pit realkalization.

Analysen ovenfor foreslår at rekkevidden av ladningstettheter påført armert stål i betong for å indusere stålpassivitet til åpen krets kan være av en størrelsesorden under det som tidligere er påstått å være nødvendig for midlertidige elektrokjemiske behandlinger som står alene i US 6322691. Mindre aggressive miljøer krever mindre ladning. The above analysis suggests that the range of charge densities applied to reinforced steel in concrete to induce steel passivity to open circuit may be an order of magnitude below that previously claimed to be necessary for temporary electrochemical treatments standing alone in US 6322691. Less aggressive environments require less charge .

Ladningstettheter så lave som 30 kC/m<2>kan være tilstrekkelig på reparerte betongstrukturer, en ladning på 100 kC/m<2>har blitt vist å indusere stålpassivitet i tungt kloridforurenset betong i simulerte marine eksponeringsforhold i laboratoriet og 600 kC/m<2>virker å være tilstrekkelig for å realkalisere ikke bare de korroderende stedene (grop-realkalisering), men en vesentlig del av betongdekket i realkaliseringen av karbonisert betong. Charge densities as low as 30 kC/m<2>may be sufficient on repaired concrete structures, a charge of 100 kC/m<2>has been shown to induce steel passivity in heavily chloride contaminated concrete in simulated marine exposure conditions in the laboratory and 600 kC/m<2> 2>seems to be sufficient to realkalize not only the corroding places (pit realkalization), but a significant part of the concrete cover in the realkalization of carbonized concrete.

Forbedre den elektrokjemiske behandlingsprosessen Improve the electrochemical treatment process

Et antall faktorer kan bli tatt med i betraktning ved vurdering av fremgangsmåter for forbedring av teknologier for elektrokjemisk behandling av armert betong. Disse inkluderer: A number of factors can be taken into account when evaluating methods for improving technologies for the electrochemical treatment of reinforced concrete. These include:

- hastigheten, som med hvilken korrosjonsprosessen er stanset, - the rate at which the corrosion process is stopped,

- ladningstettheten nødvendig for å stanse korrosjon, - the charge density necessary to stop corrosion,

- varigheten av behandlingen, og - the duration of the treatment, and

- vedlikeholdskravene til prosessen. - the maintenance requirements for the process.

Det har blitt nevnt over at de relativt lave ladningstetthetene kan bli brukt for å gjenopprette stålpassivitet. En midlertidig elektrokjemisk behandlingsprosess for å stanse korrosjon kan derfor være hovedsakelig mindre intensiv enn de svært intensive midlertidige elektrokjemiske behandlingene som noen ganger er anvendt. Spesielt kan perioden for en midlertidig elektrokjemisk behandling bli redusert. Derfor kan en midlertidig elektrokjemisk behandling bli brukt i mindre enn 3 måneder, og fortrinnsvis mindre enn 3 uker. Imidlertid, varigheten av en korttidsbehandling vil bli bestridt til tross for den umiddelbare reduksjonene i korrosjonsrate. En slik initiell behandling vil være mer aksepterbar dersom en supplerende langvarig korrosjonsforebyggende behandling var brukt. It has been mentioned above that the relatively low charge densities can be used to restore steel passivity. A temporary electrochemical treatment process to stop corrosion can therefore be substantially less intensive than the very intensive temporary electrochemical treatments that are sometimes used. In particular, the period for a temporary electrochemical treatment can be reduced. Therefore, a temporary electrochemical treatment can be used for less than 3 months, and preferably less than 3 weeks. However, the duration of a short-term treatment will be disputed despite the immediate reductions in corrosion rate. Such an initial treatment would be more acceptable if a supplementary long-term corrosion prevention treatment was used.

En forbedret behandlingsprosess vil derfor være en hybrid elektrokjemisk behandling, i hvilken en initiell ladningstetthet som er tilstrekkelig for å stanse korrosjon og indusere åpen krets stålpassivitet var anvendt og etterfulgt av katodisk forebyggende behandling med lavt vedlikehold for å forhindre enhver senere korrosjonsinitiering. Det vil være fordelaktig å bruke det samme anodesystemet i begge de kraftfulle påtrykte strømbehandlingene for å stanse korrosjon, og i den senere behandlingen med lavt vedlikehold for å opprettholde stålpassivitet. An improved treatment process would therefore be a hybrid electrochemical treatment, in which an initial charge density sufficient to arrest corrosion and induce open circuit steel passivity was applied and followed by low maintenance cathodic preventive treatment to prevent any subsequent corrosion initiation. It would be advantageous to use the same anode system in both the powerful impressed current treatments to stop corrosion, and in the later low maintenance treatment to maintain steel passivity.

To eksempler på slike elektrokjemiske behandlinger med todelt steg inkluderer: Two examples of such two-step electrochemical treatments include:

- å kort drive en høy strøm av en offeranode for å passivisere stålet og deretter koble offeranoden direkte til stålet for å tilveiebringe en forebyggende katodisk behandling med lav offerstrøm, og - briefly driving a high current of a sacrificial anode to passivate the steel and then connecting the sacrificial anode directly to the steel to provide a low sacrificial current preventive cathodic treatment, and

- å påføre en spenning på en inert påtrykt strømanode bekledd med et offermetalleelement der offermetallelementet initielt forenkler en høy anodisk reaksjonsrate assosiert med en høy beskyttelsesstrømtetthet for å passivisere stålet, og når offermetallet er konsumert forsetter den påtrykte strømanoden å tilveiebringe en katodisk forebyggende behandling med lav påtrykt strøm. - applying a voltage to an inert impressed current anode clad with a sacrificial metal element where the sacrificial metal element initially facilitates a high anodic reaction rate associated with a high protective current density to passivate the steel, and when the sacrificial metal is consumed the impressed current anode continues to provide a cathodic preventive treatment with low impressed current.

Den gjennomsnittlige strømmen påført under en initiell elektrokjemisk behandling med påtrykt strøm vil typisk være minst en størrelsesorden større en gjennomsnittsstrømmen hovedsakelig påført under den forebyggende behandlingen med lav strøm. Den forebyggende behandlingen med lav strøm vil vanligvis involvere leveringen av en gjennomsnittlig strømtetthet på mindre enn 5 mA/m<2>, og mer enn 0,2 mA/m<2>til ståloverflaten. The average current applied during an initial electrochemical treatment with applied current will typically be at least an order of magnitude greater than the average current mainly applied during the preventive treatment with low current. The low current preventive treatment will usually involve the delivery of an average current density of less than 5 mA/m<2>, and more than 0.2 mA/m<2> to the steel surface.

Behandlingsteknologi Treatment technology

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer, i et første aspekt, en fremgangsmåte for å beskytte stål i betong som innbefatter å bruke en anode og en DC-kraftkilde, og en midlertidig behandling med påtrykt strøm og en forebyggende behandling med lav strøm, hvori den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm er en behandling med høy strøm som bruker DC-kraftkilden for å drive strømmen av anoden til stålet for å forbedre miljøet ved stålet, og den forebyggende behandlingen med lav strøm er brukt for å hindre initiering av stålkorrosjon etter bruk av den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm og samme anode er brukt i begge behandlingene, og anoden innbefatter et offermetallelement som gjennomgår offermetalloppløsning som dens viktigste anoidske reaksjon. The present invention provides, in a first aspect, a method of protecting steel in concrete which includes using an anode and a DC power source, and a temporary impressed current treatment and a low current preventive treatment, wherein the temporary treatment with impressed current is a high current treatment that uses the DC power source to drive the current of the anode to the steel to improve the environment of the steel, and the low current preventive treatment is used to prevent the initiation of steel corrosion after using the temporary treatment with impressed current and the same anode is used in both treatments, and the anode includes a sacrificial metal element that undergoes sacrificial metal dissolution as its main anodic reaction.

I et andre aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en anode for å beskytte stål i betong innbefattende et offermetallelement med en koblingsdetalj for påtrykt strømanode, hvori anoden er en kompakt diskret anode og offermetallelementet er mindre edelt enn stål, og koblingsdetaljen for påtrykt strømanode innbefatter en leder med minst et koblingspunkt der lederen forblir passiv ved potensialer mindre positive enn 500 mV over potensialet til referansepotensialet til kopper/mettet koppersulfat, og lederen er hovedsakelig omgitt av offermetallelementet over en del av dens lengde for å danne en elektrisk kobling som leder elektroner mellom lederen og offermetallet, og koblingspunktet er på en del av lederen som strekker seg bort fra offermetallelementet der lederen kan bli passende koblet til en annen leder. In another aspect, the present invention provides an anode for protecting steel in concrete comprising a sacrificial metal element with an impressed current anode connector, wherein the anode is a compact discrete anode and the sacrificial metal element is less noble than steel, and the impressed current anode connector includes a conductor with at least one junction point where the conductor remains passive at potentials less positive than 500 mV above the potential of the reference potential of copper/saturated copper sulfate, and the conductor is substantially surrounded by the sacrificial metal element over a portion of its length to form an electrical link that conducts electrons between the conductor and the sacrificial metal , and the connection point is on a portion of the conductor extending away from the sacrificial metal element where the conductor can be conveniently connected to another conductor.

I et tredje aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen bruk av anoden beskrevet i det andre aspektet av den foreliggende oppfinnelsen i fremgangsmåten beskrevet i det første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen. In a third aspect, the present invention provides use of the anode described in the second aspect of the present invention in the method described in the first aspect of the present invention.

I et fjerde aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen produksjonen av en aktivert offeranode innebygd i en kloridforurenset betongstruktur som innbefatter å tilveiebringe en bane for elektroner å bevege seg mellom en leder og et offermetallelement som er mindre edelt enn stål, og danner et hulrom i betongstrukturen og innebygger offermetallelementet i et porøst materiale som inneholder en elektrolytt i hulrommet som etterlater en del av lederen å være eksponert for å tilveiebringe et koblingspunkt og tilveiebringe en bane for elektroner å strømme mellom en positiv terminal til en DC-kraftkilde og lederen, og drive en høy strøm av offermetallet for å trekke kloridioner tilstede i betongen til overflaten av offermetallet for å aktivere offermetallet og koble fra DC-kraftkilden fra lederen. In a fourth aspect, the present invention provides for the production of an activated sacrificial anode embedded in a chloride-contaminated concrete structure which includes providing a path for electrons to travel between a conductor and a sacrificial metal element less noble than steel, forming a cavity in the concrete structure and embedding the sacrificial metal element in a porous material containing an electrolyte in the cavity which leaves part of the conductor exposed to provide a junction point and provide a path for electrons to flow between a positive terminal of a DC power source and the conductor, driving a high current of the sacrificial metal to draw chloride ions present in the concrete to the surface of the sacrificial metal to activate the sacrificial metal and disconnect the DC power source from the conductor.

I et femte aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å beskytte stål i betong som innbefatter en midlertidig elektrokjemisk behandling med høy påtrykt strøm for å forbedre miljøet ved stålet etterfulgt av en forebyggende behandling med lav strøm for å hindre initiering av stålkorrosjon hvori en anode er brukt i den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm, og den samme anoden er brukt i den forebyggende behandlingen med lav strøm, og anoden innbefatter et offermetallelement som gjennomgår offermetalloppløsning som dens viktigste anodiske reaksjon, og anoden er koblet til den positive terminalen på DC-kraftkilde i den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm, og anoden er koblet til stålet for å tilveiebringe en bane for elektronleding fra offermetallelementet til stålet i den forebyggende behandlingen med lav strøm. In a fifth aspect, the present invention provides a method of protecting steel in concrete which includes a temporary electrochemical treatment with a high applied current to improve the environment of the steel followed by a preventive treatment with a low current to prevent the initiation of steel corrosion in which an anode is used in the temporary impressed current treatment, and the same anode is used in the low current preventive treatment, and the anode includes a sacrificial metal element undergoing sacrificial metal dissolution as its main anodic reaction, and the anode is connected to the positive terminal of the DC power source in the temporary impressed current treatment, and the anode is connected to the steel to provide a path for electron conduction from the sacrificial metal element to the steel in the low current preventive treatment.

Et eksempel på den foretrukne hybride elektrokjemiske behandlingen er illustrert i Fig. 1. Et offermetallelement [1] er innebygd i et porøst materiale [2] som inneholder en elektrolytt i et hulrom [3] formet i betong [4]. Offermetallelementet er koblet til den positive terminalen på en DC-kraftkilde [5] ved å bruke en elektrisk leder [6] og elektrisk kobling [7]. En koblingsdetalj for påtrykt strømanode er brukt for å koble et offermetallelement [1] til den elektriske lederen [6]. Dette involverer fortrinnsvis danningen av offermetallelementet rundt en del av en leder [8] som forblir passiv under behandlingen med påtrykt strøm. Lederen [8] tilveiebringer et egnet koblingspunkt [9] bort fra offermetallet for å forenkle en kobling til en annen elektrisk leder. Den negative terminalen i kraftforsyningen [5] er koblet til stålet [10] ved å bruke en elektrisk leder [11] og en kobling [12]. Mens kraftforsyningen er koblet til anoden og stålet, er elektrisk kobling [13] ikke laget. An example of the preferred hybrid electrochemical treatment is illustrated in Fig. 1. A sacrificial metal element [1] is embedded in a porous material [2] containing an electrolyte in a cavity [3] formed in concrete [4]. The sacrificial metal element is connected to the positive terminal of a DC power source [5] using an electrical conductor [6] and electrical coupling [7]. An impressed current anode connection detail is used to connect a sacrificial metal element [1] to the electrical conductor [6]. This preferably involves the formation of the sacrificial metal element around a portion of a conductor [8] which remains passive during the applied current treatment. The conductor [8] provides a suitable connection point [9] away from the sacrificial metal to facilitate a connection to another electrical conductor. The negative terminal of the power supply [5] is connected to the steel [10] using an electrical conductor [11] and a connector [12]. While the power supply is connected to the anode and the steel, electrical connection [13] is not made.

Initielt er en stor kortvarig påtrykt strøm drevet fra anodesammenstillingen [1, 8] til stålet [10] for en kort periode ved å bruke DC-kraftkilden [5]. I prosessen er oksygen og vann [14] konvertert til hydroksylioner [15] på stålet. Dette nøytraliserer de sure korrosjonsstedene og fremmer reparering av den beskyttende passive filmen på stålet. I tillegg er aggressive ioner, slik som kloridioner [16], trukket fra betongen inn i det porøse materialet [2] rundt anoden. De lokale miljøene rundt det innebygde stålet og rundt den innebygde anoden er modifisert ved denne korte behandlingen med påtrykt strøm. Endringene betyr at det lokale miljøet ved stålet støtter stålpassivisering mens miljøet på anoden vedlikeholder offeranodeaktivitet. De korroderende stedene er effektivt flyttet fra lokaliseringer på stålarmeringen til den installerte offeranoden. Ved enden av behandlingen med påtrykt strøm kan en langvarig katodisk forebyggende behandling med lav kraft da bli anvendt ved å bruke den samme anoden. Initially, a large short-term impressed current is driven from the anode assembly [1, 8] to the steel [10] for a short period using the DC power source [5]. In the process, oxygen and water [14] are converted to hydroxyl ions [15] on the steel. This neutralizes the acid corrosion sites and promotes repair of the protective passive film on the steel. In addition, aggressive ions, such as chloride ions [16], are drawn from the concrete into the porous material [2] around the anode. The local environments around the embedded steel and around the embedded anode are modified by this brief treatment with applied current. The changes mean that the local environment at the steel supports steel passivation while the environment at the anode maintains sacrificial anode activity. The corroding sites are effectively moved from locations on the steel reinforcement to the installed sacrificial anode. At the end of the impressed current treatment, a prolonged low power cathodic preventive treatment can then be applied using the same anode.

Det er foretrukket å koble fra kraftforsyningen [5] ved elektriske koblinger [7] og [12], og til å koble gjenværende offeranodemetall direkte til stålet gjennom elektrisk kobling [13]. Den aktiverte diskrete offeranoden formet av den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm er deretter brukt i en langvarig offerkatodisk forebyggende rolle for å vedlikeholde stålpassivitet. Dette er foretrukket fordi strømoutput’en av offeranoder er mer pålitelig enn av en DC-kraftforsyning og er, til en viss grad, selvjusterende med mer aggressive miljøer som leder til høyere strømoutput fra offeranode. Videre er overvåking ikke kritisk til offeranodesystemfunksjon, og kan bli skreddersydd for å komplimentere endebrukerkrav for den beskyttede strukturen. En enkel fremgangsmåte for å overvåke ytelse bruker ikke-destruktive teknikker for potensialmapping for å bestemme hvorvidt bare områdene med anodisk aktivitet er lokalisert på steder der de diskrete offeranodene er innebygd. It is preferred to disconnect the power supply [5] by electrical connections [7] and [12], and to connect the remaining sacrificial anode metal directly to the steel through electrical connection [13]. The activated discrete sacrificial anode formed by the temporary impressed current treatment is then used in a long-term sacrificial cathodic preventive role to maintain steel passivity. This is preferred because the current output of sacrificial anodes is more reliable than that of a DC power supply and is, to some extent, self-adjusting with more aggressive environments leading to higher sacrificial anode current output. Furthermore, monitoring is not critical to sacrificial anode system function and can be tailored to compliment end-user requirements for the protected structure. A simple method of monitoring performance uses non-destructive potential mapping techniques to determine whether only the regions of anodic activity are located at locations where the discrete sacrificial anodes are embedded.

Koblingene [7, 9, 12, 13] og lederne [6, 8, 11] er alle elektronledende koblinger eller ledere i det at de tilveiebringer en bane for elektronene å bevege seg på. De kan bli referert til som elektroniske koblinger eller elektroniske ledere. Lederne vil typisk være wirer eller elektriske kabler. Disse lederne og koblingene er forskjellige fra ioniske ledere eller ioniske koblinger. Elektrolytten i betongen [4] tilveiebringer et eksempel på en ionisk kobling mellom offermetallelementet [1] og stålet [10]. For å oppnå offerkatodisk beskyttelse eller forebygging er både en elektronisk kobling og en ionisk kobling mellom offermetallelementet og stålet påkrevd. The links [7, 9, 12, 13] and the conductors [6, 8, 11] are all electron-conducting links or conductors in that they provide a path for the electrons to travel on. They may be referred to as electronic connectors or electronic conductors. The conductors will typically be wires or electrical cables. These conductors and junctions are different from ionic conductors or ionic junctions. The electrolyte in the concrete [4] provides an example of an ionic coupling between the sacrificial metal element [1] and the steel [10]. To achieve sacrificial cathodic protection or prevention, both an electronic coupling and an ionic coupling between the sacrificial metal element and the steel are required.

DC-kraftkildene [5] for behandlingen med kort høy strøm inkluderer en DC-kraftforsyning eller et batteri drevet av en hovedledning. Det er en fordel dersom koblingen mellom anoden og den positive terminalen til kraftforsyningen er holdt så kort som mulig for å minimere korrosjonsrisikoen til denne koblingen. The DC power sources [5] for the short high current treatment include a DC power supply or a battery powered by a main line. It is an advantage if the connection between the anode and the positive terminal of the power supply is kept as short as possible to minimize the corrosion risk of this connection.

Den foretrukne anoden innbefatter et kompakt diskret offermetallelement med en koblingsdetalj for påtrykt strømanode. Kompakte diskrete anoder kan bli innebygd i hulrom formet i armert betong. Dette forbedrer båndet mellom anoden og betongstrukturen. Eksempler på slike hulrom inkluderer hull opp til 50 mm i diameter og 200 mm i lengde som kan bli dannet ved kjerneborring eller drilling, så vel som lengre rørkanaler opp til 30 mm i bredde og 50 mm i dybde som kan bli kuttet inn i betongoverflaten. Når hulrommene er hull formet ved drilling er det foretrukket å holde diameteren under 30 mm. Et antall anoder vil typisk bli fordelt over betongstrukturen for å beskytte det innebygde stålet. The preferred anode includes a compact discrete sacrificial metal element with an imprinted current anode connector. Compact discrete anodes can be embedded in cavities formed in reinforced concrete. This improves the bond between the anode and the concrete structure. Examples of such voids include holes up to 50 mm in diameter and 200 mm in length that can be formed by core drilling or drilling, as well as longer pipe channels up to 30 mm in width and 50 mm in depth that can be cut into the concrete surface. When the cavities are hole-shaped by drilling, it is preferred to keep the diameter below 30 mm. A number of anodes will typically be distributed over the concrete structure to protect the embedded steel.

Den koblingsdetaljen for påtrykt strømanode er brukt for å koble anoden til den positive terminalen av DC-kraftkilden. Alle metaller koblet til den positive terminalen av en DC-kraftkilde risikerer å bli anoder dersom de får kontakt med en elektrolytt i det omgivende miljøet, og trenger derfor å bli beskyttet fra anodisk oppløsning dersom dette ikke er tilsiktet. Eksisterende kompakte diskrete offeranoder for armert betong er forsynt med koblingsdetaljer som består av et ikke-isolert stål eller galvanisert stålwire som er avhengig av anodens offeroperasjon for å beskytte den koblende wiren. Disse koblingene vil gjennomgå indusert anodisk oppløsning og korrodere sammen med offermetallet når anoden er drevet som en påtrykt strømanode. The impressed current anode connector is used to connect the anode to the positive terminal of the DC power source. All metals connected to the positive terminal of a DC power source are at risk of becoming anodes if they come into contact with an electrolyte in the surrounding environment, and therefore need to be protected from anodic dissolution if this is not intended. Existing compact discrete sacrificial anodes for reinforced concrete are provided with connecting details consisting of a non-insulated steel or galvanized steel wire that relies on the sacrificial operation of the anode to protect the connecting wire. These links will undergo induced anodic dissolution and corrode along with the sacrificial metal when the anode is operated as an impressed current anode.

En koblingsdetalj for påtrykt strøm i en kompakt diskret offeranode kan bli oppnådd ved å forme offermetallelementet rundt en del av en leder som inkluderer en andre del som tilveiebringer et koblingspunkt, og forblir passiv når anoden er drevet til positive potensialer av kraftforsyningen. En passiv leder er en på hvilken ingen signifikant metalloppløsning finner sted, og er derfor ikke noen synlig korrosjonsindusert nedbrytning siden dets potensial er drevet til positive verdier. Lederen og offermetallelementet vil bli drevet til positive potensialer under den initielle behandlingen med påtrykt strøm som er generelt mer edel (positiv) enn referanseelektroden for kobber/mettet kobbersulfat, og kan være mer edel enn 500 mV, eller til og med 2000 mV over referanseelektroden for kobber/mettet kobbersulfat. Kobber og stål forblir ikke naturlig passive ved disse positive potensialene når de er i kontakt med en elektrolytt. A junction detail for impressed current in a compact discrete sacrificial anode can be achieved by forming the sacrificial metal element around a portion of a conductor that includes a second portion that provides a junction point and remains passive when the anode is driven to positive potentials by the power supply. A passive conductor is one on which no significant metal dissolution takes place, and therefore has no visible corrosion-induced breakdown since its potential is driven to positive values. The conductor and sacrificial metal element will be driven to positive potentials during the initial treatment with applied current that is generally more noble (positive) than the reference electrode for copper/saturated copper sulfate, and may be more noble than 500 mV, or even 2000 mV above the reference electrode for copper/saturated copper sulfate. Copper and steel do not naturally remain passive at these positive potentials when in contact with an electrolyte.

Eksemplet i Fig.1 viser et offermetallelement [1] som er formet rundt en del av en leder [8] med en andre del som strekker seg bortenfor offermetallet og tilveiebringer et koblingspunkt [9]. For å oppnå en passiv leder kan en inert leder som er naturlig passiv i kontakt med en elektrolytt ved anodepotensialene som oppstår i behandling med påtrykt strøm bli brukt. Alternativt kan lederen bli isolert fra elektrolytt i miljøet ved tilstedeværelsen av det omgivende offermetallelementet og tilstedeværelsen av et lag med isolasjon på delen av lederen som strekker seg bortenfor offermetallelementet for å forme koblingspunktet. Den foretrukne koblingsdetaljen involverer fordeling av offermetallelementet rundt en del av en inert titaniumwire som tilveiebringer et koblingspunkt på en eksponert del av titaniumwiren bort fra offermetallelementet til å egnet koble titaniumwiren til en annen elektrisk leder. Dette kan være en annen titaniumwire eller en isolert elektrisk kabel som forenkler koblingen av anoden til den positive terminalen av DC-kraftkilden. The example in Fig.1 shows a sacrificial metal element [1] which is formed around part of a conductor [8] with a second part extending beyond the sacrificial metal and providing a connection point [9]. In order to obtain a passive conductor, an inert conductor which is naturally passive in contact with an electrolyte at the anode potentials that arise in treatment with applied current can be used. Alternatively, the conductor may be isolated from ambient electrolyte by the presence of the surrounding sacrificial metal element and the presence of a layer of insulation on the portion of the conductor that extends beyond the sacrificial metal element to form the junction. The preferred connection detail involves distributing the sacrificial metal element around a portion of an inert titanium wire providing a connection point on an exposed portion of the titanium wire away from the sacrificial metal element to suitably connect the titanium wire to another electrical conductor. This can be another titanium wire or an insulated electrical cable that facilitates the connection of the anode to the positive terminal of the DC power source.

En inert leder kan utvinne dens korrosjonsmotstand fra en eller flere materialer, eksempler på hvilke inkluderer karbon, titanium, rustfritt stål inkluderende rustfrie stållegeringer av nikkel-krom-molybden, platina, tantal, zirkonium, niob, nikkel, nikkellegeringer inkludert hastlegering, monel og inconel. Lederne kan være laget av disse materialene eller beskyttet med inerte bekledninger av disse materialene. An inert conductor may derive its corrosion resistance from one or more materials, examples of which include carbon, titanium, stainless steel including stainless steel alloys of nickel-chromium-molybdenum, platinum, tantalum, zirconium, niobium, nickel, nickel alloys including hast alloy, monel and inconel . The conductors may be made of these materials or protected with inert coverings of these materials.

Titanium er et foretrukket materiale fordi det er enkelt tilgjengelig og det motstår anodisk oppløsning over et vidt spekter av potensialer. Titanium is a preferred material because it is readily available and it resists anodic dissolution over a wide range of potentials.

Bruken av en inert påtrykt strømanode som lederen, rundt hvilken offermetallelementet er formet, tilatter anoden å bli brukt som en inert påtrykt strømanode i forebyggende katodisk påtrykt strømrolle når offermetallelementet rundt inertanoden er konsumert. Dette utvider funksjonslivet til anodesystemet. Eksempler på inert påtrykt strømanode inkluderer metalloksidbekledd titanium, platinert titanium og platinert niob. The use of an inert impressed current anode as the conductor around which the sacrificial metal element is formed allows the anode to be used as an inert impressed current anode in a preventive cathodic impressed current role when the sacrificial metal element around the inert anode is consumed. This extends the functional life of the anode system. Examples of inert impressed current anode include metal oxide coated titanium, platinized titanium and platinized niobium.

Inertanodelederen vil, i teorien, være omgitt av et porøst metalloksid eller salt som oppstår fra oppløsningen av offermetallet. Dette tilveiebringer et lag som opprettholder en pH-gradient mellom inertanoden og den omgivende betongen som begrenser syreangrep på den omgivende betongen. Den tilveiebringer også en rute, ved hvilken enhver gass generert ved anoden kan lekke ut. Disse kjennetegnene vil tillate at en inert anodekjerne blir drevet ved strømtettheter over grensene normalt pålagt bruken av slike anoder når de gjør direkte kontakt med sementmørtel eller betong. The inert anode conductor will, in theory, be surrounded by a porous metal oxide or salt resulting from the dissolution of the sacrificial metal. This provides a layer that maintains a pH gradient between the inert anode and the surrounding concrete that limits acid attack on the surrounding concrete. It also provides a route through which any gas generated at the anode can escape. These characteristics will allow an inert anode core to be operated at current densities above the limits normally imposed on the use of such anodes when making direct contact with cement mortar or concrete.

En leder, slik som stål, kan bli gjort passiv ved å bruke et isolerende materiale for å separere lederen fra elektrolytten i det omgivende miljøet. Dette forhindrer korrosjonsindusert nedbryting av delen av lederen som ikke er beskyttet av offermetallet når anoden er brukt i dens rolle med påtrykt strøm. I dette tilfellet er det foretrukket å utvide isoleringen enten inn i anodemetallet eller over overflaten til anodemetallet der lederen entrer anodemetallet. Dette er for å vedlikeholde separasjonen av lederen fra elektrolytten i det omgivende miljøet når offeranodemetallet løses opp rundt lederen. Det er foretrukket å isolere alle kabelkoblinger mellom anoden og den positive terminalen til DC-kraftkilden fra elektrolytten i det omgivende miljøet. A conductor, such as steel, can be made passive by using an insulating material to separate the conductor from the electrolyte in the surrounding environment. This prevents corrosion-induced breakdown of the portion of the conductor not protected by the sacrificial metal when the anode is used in its impressed current role. In this case it is preferred to extend the insulation either into the anode metal or over the surface of the anode metal where the conductor enters the anode metal. This is to maintain the separation of the conductor from the electrolyte in the surrounding environment as the sacrificial anode metal dissolves around the conductor. It is preferred to isolate all cable connections between the anode and the positive terminal of the DC power source from the electrolyte in the surrounding environment.

Offermetallet er fortrinnsvis mindre edelt enn stål. Eksempler inkluderer sink, aluminium eller magnesium eller legeringer derav. En aluminium-sink-indium-legering er foretrukket. Aluminium har en høy ladningstetthet og derfor et fordelaktig liv-tilvolum forhold. Legeringselementene fremmer anodeaktivitet som er videre fremmet av tilstedeværelsen av kloridforurensing i det omgivende miljøet. The sacrificial metal is preferably less noble than steel. Examples include zinc, aluminum or magnesium or alloys thereof. An aluminium-zinc-indium alloy is preferred. Aluminum has a high charge density and therefore an advantageous life-to-volume ratio. The alloying elements promote anode activity which is further promoted by the presence of chloride contamination in the surrounding environment.

Den viktigste anodiske reaksjonen som inntreffer på en offermetallanode er oppløsningen av offermetallet. Denne oksideringsreaksjonen inntreffer mye enklere enn oksideringen av vann for å produsere syre og gass, som er den viktigste anodiske reaksjonen som inntreffer på en inert påtrykt strømanode. Større anodestrømtettheter kan derfor bli levert ved lave drivspenninger fra offermetallelementer. Oppløsningen av offermetallet produserer et metallsalt. Produksjonen av gass kan bli unngått og den eneste syren som er produsert er resultatet av den sekundære hydrolysereaksjonen av metallsaltet. Denne sekundære reaksjonen vil bli begrenset. Minimum pH-verdi er bestemt av likevekten mellom metallsaltet, syren tilstede (som bestemmer pH) og metalloksidet. Problemene assosiert med produksjonen av syre og gass som ofte inntreffer på påtrykte strømanoder kan bli unngått ved bruken av et offermetallelement i anoden. På denne måten kan strømtettheter større enn 200mA/m<2>og fortrinnsvis større enn 1000 mA/m<2>uttrykt per enhetesareal av anodeoverflate bli oppnådd på en innebygd anode uten at vesentlig nedbryting av den omgivende betongen inntreffer. The most important anodic reaction occurring at a sacrificial metal anode is the dissolution of the sacrificial metal. This oxidation reaction occurs much more easily than the oxidation of water to produce acid and gas, which is the most important anodic reaction occurring on an inert impressed current anode. Greater anode current densities can therefore be delivered at low drive voltages from sacrificial metal elements. The dissolution of the sacrificial metal produces a metal salt. The production of gas can be avoided and the only acid produced is the result of the secondary hydrolysis reaction of the metal salt. This secondary reaction will be limited. The minimum pH value is determined by the equilibrium between the metal salt, the acid present (which determines the pH) and the metal oxide. The problems associated with the production of acid and gas that often occur on impressed current anodes can be avoided by the use of a sacrificial metal element in the anode. In this way, current densities greater than 200mA/m<2>and preferably greater than 1000 mA/m<2>expressed per unit area of anode surface can be achieved on a built-in anode without significant degradation of the surrounding concrete occurring.

Den foretrukne plasseringen av offeranodematerialer i fortiden har vært på betongoverflater der de er tilgjengelige og enkelt erstattet. Imidlertid, tap av adhesjon til betongsubstratet og hurtig tørking av betongoverflaten i fraværet av fuktighet begrenser ytelsen til anoder på overflaten. Disse problemene kan overvinnes ved å innebygge offermetallanodene i et porøst materiale i hulrom i betongen. Det porøse materialet holder anoden på plass mens dens porøsitet også holder elektrolytten og tilveiebringer plass for produktene for anodeoppløsning. For å tilpasse produktene for anodisk oppløsning er det foretrukket at det porøse materialet har ”sparkel aktige” (putty like) egenskaper, inkludert en komprimerende styrke på mindre enn 1 N/mm<2>, og fortrinnsvis mindre enn 0,5 N/mm<2>, og inneholder kompressibelt tomrom. The preferred placement of sacrificial anode materials in the past has been on concrete surfaces where they are accessible and easily replaced. However, loss of adhesion to the concrete substrate and rapid drying of the concrete surface in the absence of moisture limit the performance of surface anodes. These problems can be overcome by embedding the sacrificial metal anodes in a porous material in voids in the concrete. The porous material holds the anode in place while its porosity also holds the electrolyte and provides space for the products of anode dissolution. To adapt the products for anodic dissolution, it is preferred that the porous material has "putty like" properties, including a compressive strength of less than 1 N/mm<2>, and preferably less than 0.5 N/mm <2>, and contains compressible void space.

Et kjennetegn for bruken av et offermetall i en påtrykt strømrolle er lettelsen med hvilken enhver tilfeldig kortslutning av anodestål (kontakt mellom anoden og stålet som tilveiebringer en bane for elektroner å strømme direkte fra anoden til stålet) kan bli løst. Dette er fordi offermetallet fortrinnsvis korroderer ved lokaliseringer til forskjellige metall kortslutter for å generere et metalloksid som bryter den direkte kortslutningen. A characteristic of the use of a sacrificial metal in an impressed current role is the ease with which any accidental shorting of anode steel (contact between the anode and the steel that provides a path for electrons to flow directly from the anode to the steel) can be resolved. This is because the sacrificial metal preferentially corrodes at locations of dissimilar metal short circuits to generate a metal oxide that breaks the direct short circuit.

En fordel med å bruke en innebygd offermetallanode er tettheten med høy påtrykt strøm som kan bli levert av anoden. Størrelsen av strømmen var fastsatt ved å bestemme den anodiske polarisasjonsoppførselen (anodstrøm-output som en funksjon av anodepotensiale) av en aluminiumlegeringsanode innebygd i mørtel i et hull i betong, og sammenlikne denne polariseringsoppførselen med det som er bestemt på en titanium inert anode bekledd med blandet metalloksid (MMO) (mixed metal oxide) i det samme miljøet. An advantage of using an embedded sacrificial metal anode is the high impressed current density that can be delivered by the anode. The magnitude of the current was determined by determining the anodic polarization behavior (anode current output as a function of anode potential) of an aluminum alloy anode embedded in mortar in a hole in concrete, and comparing this polarization behavior with that determined on a titanium inert anode coated with mixed metal oxide (MMO) (mixed metal oxide) in the same environment.

En aluminiumlegering var fordelt rundt en MMO-bekledt titaniumwire for å produsere en offeranode med en eksponert aluminiumoverflate på 2180 mm<2>koblet til en lengde av eksponert titaniumwire. Aluminiumlegeringen var US Navy-spesifikasjon MIL-A-24779(SH). En 1,0mm<2>kobberkjernekledd kabel var koblet til den eksponerte titaniumwiren. Kobber-titanium-koblingen var vedlikeholdt i et tørt miljø over betongen. An aluminum alloy was distributed around an MMO coated titanium wire to produce a sacrificial anode with an exposed aluminum surface of 2180 mm<2>connected to a length of exposed titanium wire. The aluminum alloy was US Navy specification MIL-A-24779(SH). A 1.0mm<2>copper core clad cable was connected to the exposed titanium wire. The copper-titanium connection was maintained in a dry environment above the concrete.

En inert anode var produsert ved å bruke en kort lengde av MMO-bekledd titanium bånd koblet til en 1,0mm<2>kobberkjernekledd kabel. Koblingen var isolert og den eksponerte MMO-bekledde titaniumoverflaten målte 1390 mm<2>. An inert anode was fabricated using a short length of MMO coated titanium ribbon connected to a 1.0mm<2> copper core clad cable. The connector was insulated and the exposed MMO coated titanium surface measured 1390mm<2>.

Polariseringsoppførselen (potensialstrøm forhold) til aluminiumet og MMO-bekledde titaniumanoder ble bestemt ved å bruke det eksperimentelle arrangementet vist i Fig.2. En betongblokk [20] som måler 300mm lang ganger 140mm bred og 120mm dyp var fordelt ved å bruke tørr 20mm alt iberegnet gradert aggregat (0 til 20mm), vanlig Portland-sement (OPC) (ordinary Portland cement) og vann i proporsjonene 8:2:0,95 ved vekt, henholdsvis. Natriumklorid ble oppløst i vannet før blanding av betongen for å forurense betongblokken med 3 % klorid (uttrykt som vektprosent av kloridioner til sement). The polarization behavior (potential-current ratio) of the aluminum and MMO-coated titanium anodes was determined using the experimental setup shown in Fig.2. A concrete block [20] measuring 300mm long by 140mm wide and 120mm deep was distributed using dry 20mm all inclusive graded aggregate (0 to 20mm), ordinary Portland cement (OPC) and water in the proportions 8: 2:0.95 by weight, respectively. Sodium chloride was dissolved in the water before mixing the concrete to contaminate the concrete block with 3% chloride (expressed as a percentage by weight of chloride ions to cement).

Mens betongen fortsatt var flytende var to hull [21] 22 mm diameter og 90 mm dyp formet 200mm fra hverandre i betongblokken ved å presse et stivt plastikkrør inn i betongen. En stålstang [22] med en diameter på 10,5 mm og en lengde på 140 mm var lokalisert i betongen midt mellom de to hullene. Den strakk seg 40mm over betongoverflaten. Endene til to fleksible Luggin-kapilærrør [23] med en intern diameter på 2 mm ble lokalisert i betongen midt mellom hvert hull og stålstangen. To ytterligere stålstenger [24] ble innebygd 100 mm fra hverandre og ekvidistant fra hullene [21] for å bli brukt som motelektroder i testen. Kledde kobberkjernekabler ble koblet til de eksponerte endene til stålstengene. While the concrete was still flowing, two holes [21] 22 mm diameter and 90 mm deep were formed 200 mm apart in the concrete block by pressing a rigid plastic tube into the concrete. A steel rod [22] with a diameter of 10.5 mm and a length of 140 mm was located in the concrete in the middle between the two holes. It extended 40mm above the concrete surface. The ends of two flexible Luggin capillary tubes [23] with an internal diameter of 2 mm were located in the concrete midway between each hole and the steel bar. Two additional steel rods [24] were embedded 100 mm apart and equidistant from the holes [21] to be used as counter electrodes in the test. Clad copper core cables were connected to the exposed ends of the steel rods.

Etter at betongen hadde hardnet ble de stive plastrørene fjernet, aluminiumanoden og den MMO-bekledde titaniumanoden var sentralt lokalisert i separate hull [21] og den gjenværende plassen i hullene ble fylt med en gipsbasert finpussmørtel for å etterlate et innsnitt i overflaten over anoden. Mørtelen var etterlatt til å hardne for å danne et stivt porøst materiale. Luggin-kapilærrørene [23] var fylt med en konduktiv gele laget ved oppvarming under omrøring, en blanding av agar-pulver, kaliumklorid og vann i proporsjonene 2:2:100 av vekt, henholdsvis. De gelefylte Luggin-kapilærrørene utstrakt til små beholdere [25] som inneholder en mettet kobbersulfatløsning. En del av lys slipt kobber [26] var plassert i hver beholder for å danne to referanseelektroder av kobber/mettet kobbersulfat. En kobberkjernekabel var koblet til kobberet på referanseelektroden med og koblingen var isolert. After the concrete had hardened, the rigid plastic tubes were removed, the aluminum anode and the MMO-coated titanium anode were centrally located in separate holes [21] and the remaining space in the holes was filled with a gypsum-based finishing mortar to leave an incision in the surface above the anode. The mortar was left to harden to form a rigid porous material. The Luggin capillary tubes [23] were filled with a conductive gel made by heating with stirring, a mixture of agar powder, potassium chloride and water in the proportions 2:2:100 by weight, respectively. The gel-filled Luggin capillary tubes extended into small containers [25] containing a saturated copper sulfate solution. A piece of light ground copper [26] was placed in each container to form two copper/saturated copper sulfate reference electrodes. A copper core cable was connected to the copper of the reference electrode with and the connection was insulated.

En potensiostat og funksjonsgenerator [27] ble brukt for å kontrollere og variere potensialet til anoden relativ til potensialet i referanseelektroden ved å sende strøm fra motelektrodene til anoden under test. En separat test var foretatt for hver anode. En anode og dens nærmeste referanseelektrode av kobber/mettet kobbersulfat var koblet til den arbeidende elektroden (WE) (Working Electrode) og referanseelektrode (RE)-terminaler henholdsvis til potensiostaten/funksjonsgeneratoren [27]. En 5 ohms motstand [28] og en relebryter [29] var koblet mellom motelektrodene og motelektrodeterminalen (CE) (counter electrode terminal) til potensiostaten/funksjonsgeneratoren. Bekledde kobberkjernekabler [30] var brukt i alle koblingene. Testingen fant sted innendørs ved en temperatur mellom 7 og 15 ̊C. A potentiostat and function generator [27] was used to control and vary the potential of the anode relative to the potential of the reference electrode by sending current from the counter electrodes to the anode under test. A separate test was carried out for each anode. An anode and its nearest copper/saturated copper sulfate reference electrode were connected to the working electrode (WE) and reference electrode (RE) terminals of the potentiostat/function generator, respectively [27]. A 5 ohm resistor [28] and a relay switch [29] were connected between the counter electrodes and the counter electrode terminal (CE) of the potentiostat/function generator. Clad copper core cables [30] were used in all the connections. The testing took place indoors at a temperature between 7 and 15 ̊C.

Innsnittene i mørtelen over anodene var periodisk fuktet. The incisions in the mortar above the anodes were periodically moistened.

Målingene inkluderte anodestrømmen, strøm-på-potensialet til anoden målt relativ til referanseelektroden mens strømmen strømmet og øyeblikkelig-av-potensiale til anoden målt mellom 0,02 og 0,07 sekunder etter å avbryte strømmen hvert øyeblikk fra anoden for en periode på ikke mer enn 0,15 sekunder ved å bruke relebryteren [29]. Det øyeblikkelig-av-potensialet til anoden er et korrigert potensial, i hvilket det geometriavhengige spenningsfallet mellom anoden og referanseelektroden indusert av strømmen er subtrahert fra strøm-på-anodepotensialet. Disse målingene var registrert ved å bruke en høy impedans datalogger som også kontrollerte relebryteren. Potensialet til anoden var initielt kontrollert ved en verdi nær dens naturlige potensiale i fraværet av enhver strøm. Det kontrollerte potensialet var da økt med en rate på 0,1 mV/s til omtrentlig 2000 mV relativ til referanseelektroden for å oppnå polariseringsoppførselen. The measurements included the anode current, the current-on potential of the anode measured relative to the reference electrode while the current was flowing and the instantaneous-off potential of the anode measured between 0.02 and 0.07 seconds after interrupting the current every instant from the anode for a period of no more than 0.15 seconds using the relay switch [29]. The instantaneous-off potential of the anode is a corrected potential, in which the geometry-dependent voltage drop between the anode and the reference electrode induced by the current is subtracted from the current-on anode potential. These measurements were recorded using a high impedance data logger which also controlled the relay switch. The potential of the anode was initially controlled at a value close to its natural potential in the absence of any current. The controlled potential was then increased at a rate of 0.1 mV/s to approximately 2000 mV relative to the reference electrode to obtain the polarization behavior.

Fig. 3 viser strømtetthetoutput fra aluminiumanoden og MMO-bekledd titaniumanode som en funksjon av deres strøm-på-potensialer og øyeblikkelig-av-potensialer målt relativ til referanselektorden 10 dager etter støping av betongen. Strømtettheten på yaksen er uttrykt som strøm per enhetsareal av anodeoverflate og er plottet mot potensialet i mV relativ til referanseelektroden av kobber/mettet kobbersulfat på xaksen. Når strøm-på-potensialet til aluminiumsnoden økte til 2000mV, økte strømtettheten av aluminiumet til 16000 mA/m<2>, og det øyeblikkelig-av-potensialet av aluminiumet økte til 1000 mV. I motsetning var strømmen til den MMO-bekledde titaniumanoden bare signifikant siden dens potensial var økt over 1000 mV. Ved et strøm-på-potensial på 2000 mV nærmet strømtettheten til den MMO-bekledde titaniumanoden seg 3000 mA/m<2>, og dens øyeblikkelig-av potensiale var 1400 mV. Fig. 3 shows the current density output from the aluminum anode and MMO-clad titanium anode as a function of their current-on potentials and instantaneous-off potentials measured relative to the reference electrode 10 days after casting the concrete. The current density on the axis is expressed as current per unit area of anode surface and is plotted against the potential in mV relative to the reference electrode of copper/saturated copper sulphate on the axis. When the on-potential of the aluminum node increased to 2000mV, the current density of the aluminum increased to 16000 mA/m<2>, and the instantaneous off-potential of the aluminum increased to 1000mV. In contrast, the current of the MMO-coated titanium anode was only significant since its potential was increased above 1000 mV. At an on-potential of 2000 mV, the current density of the MMO-coated titanium anode approached 3000 mA/m<2> and its instant-off potential was 1400 mV.

Aluminiumet var derfor i stand til å generere mye høyere strømtettheter ved lavere anodepotensialer. Faktisk var strømtettheten levert av aluminiumanoden større enn 10 000 mA/m<2>når dens øyeblikkelig-av-potensiale nådde potensialet til referanseelektroden av kobber/mettet kobbersulfat. The aluminum was therefore able to generate much higher current densities at lower anode potentials. In fact, the current density delivered by the aluminum anode was greater than 10,000 mA/m<2>when its instantaneous-off potential reached the potential of the copper/saturated copper sulfate reference electrode.

Sammenlikningen av de anodiske polariseringskarakteristikkene til en aluminiumanode med de av en MMO-bekledd titaniumanode i dette eksemplet viser det signifikante fordelene som skal oppnås ved å bruke innebygde offermetaller i en rolle med påtrykt strøm. Bruken av et offermetall innebygd i et porøst metall i et hull i den armerte betongen tillater tettheter for påtrykt strømanode å bli oppnådd som er vesentlig større en noen av de som er oppnådd ved å bruke eksisterende teknologi for påtrykt strømanode med den samme driverspenningen. The comparison of the anodic polarization characteristics of an aluminum anode with those of an MMO-clad titanium anode in this example demonstrates the significant advantages to be gained by using embedded sacrificial metals in an impressed current role. The use of a sacrificial metal embedded in a porous metal in a hole in the reinforced concrete allows impressed current anode densities to be achieved that are significantly greater than any of those achieved using existing impressed current anode technology with the same driver voltage.

Et tema som angår bruk av en offermetallanode innebygd i et porøst materiale brukt på armert betong er livet til anoden. Livet til hybridanoden er relatert til dens størrelse og strømoutput. En typisk størrelse for et langt liv er beregnet ved å bruke de følgende antagelsene: One issue concerning the use of a sacrificial metal anode embedded in a porous material used on reinforced concrete is the life of the anode. The life of the hybrid anode is related to its size and current output. A typical size for a long life is calculated using the following assumptions:

- En strøm på 500 mA/m<2>påført stålet i en uke vil endre det lokale miljøet ved stålet for å indusere stålpassivisering. - A current of 500 mA/m<2>applied to the steel for one week will change the local environment at the steel to induce steel passivation.

- En gjennomsnittlig beskyttelsesstrøm på 1 mA/m<2>vil vedlikeholde stålpassivitet og forhindre korrosjonsinitiering i de neste 50 årene. - An average protection current of 1 mA/m<2>will maintain steel passivity and prevent corrosion initiation for the next 50 years.

- Installeringen av 4 anoder per kvadratmeter vil oppnå en fornuftig strømfordeling. - The installation of 4 anodes per square meter will achieve a reasonable current distribution.

- En diskret aluminiumlegeringsanode er brukt med en tetthet på 2700kg/m<3>, en ladningstetthet på 2980 Ah/kg og en effektivitet på 93 %. - A discrete aluminum alloy anode is used with a density of 2700kg/m<3>, a charge density of 2980 Ah/kg and an efficiency of 93%.

En strøm på 500 mA i 7 dager etterfulgt av 1 mA i 50 år er ekvivalent med en ladning på 522 Ah, eller 140 Ah per anode. Egenskapene til offermetallet indikerer en nyttig ladning på 7458 Ah per liter anodemetall og en 130 Ah anode kan bli oppnådd med et anodevolum på 0,0174 liter. Dette kan bli oppnådd med en anode som er 15 mm i diameter og 100 mm i lengde. Installeringen av fire anoder med denne størrelsen for hver kvadratmeter ståloverflate i en betongstruktur er en relativt enkel oppgave. A current of 500 mA for 7 days followed by 1 mA for 50 years is equivalent to a charge of 522 Ah, or 140 Ah per anode. The properties of the sacrificial metal indicate a useful charge of 7458 Ah per liter of anode metal and a 130 Ah anode can be obtained with an anode volume of 0.0174 litres. This can be achieved with an anode that is 15 mm in diameter and 100 mm in length. The installation of four anodes of this size for every square meter of steel surface in a concrete structure is a relatively simple task.

Som nevnt over, 500 mA/m<2>påført stålet i en uke vil være mer enn tilstrekkelig for å indusere endringer i miljøet som leder til stålpassivitet i de fleste tilfeller. En katodisk forebyggende strømtetthet på 1 mA/m<2>er i midten av det forventede området for strømtetthet for katodiske forebygging lagt fram i BS EN 12696:2000. Denne beregningen viser at det er praktisk å bruke innebygde offeranoder i en hybrid elektrokjemisk behandling, og å oppnå en langt tjenesteliv. As mentioned above, 500 mA/m<2>applied to the steel for one week will be more than sufficient to induce changes in the environment leading to steel passivity in most cases. A cathodic prevention current density of 1 mA/m<2> is in the middle of the expected range of current density for cathodic prevention given in BS EN 12696:2000. This calculation shows that it is practical to use built-in sacrificial anodes in a hybrid electrochemical treatment, and to achieve a long service life.

Oppfinnelsen vil nå bli videre beskrevet i de følgende eksemplene. The invention will now be further described in the following examples.

Eksempel 1 Example 1

En anode 15mm i diameter og 100mm lang innbefattende en stang av aluminiumlegering kjent som US Navy spesifikasjon MIL-A-24779(SH) som var fordelt rundt en titaniumwire for å forenkle den elektriske koblingen til aluminiumet var innebygd i kalkkitt (lime putty) i en 25mm diameter ganger 130 mm dypt hull i en betongblokk. Basisarrangementet er vist i Fig.1. Betongblokken som måler 380 ganger 220 mm var laget ved å bruke gradert alt iberegnet i ett 20mm aggregat og vanlig Portland-sement i forholdet 8:1. Forholdet vann til sement var 0,6, og 4 % kloridion med vekt av sement var addert til blandingen ved å løse opp natriumklorid i blandingsvannet. Et ark av stål med et overflateareal på 0,125m<2>var inkludert i betongblokken. Kalkkittet var produsert ved lesking og lagring av brent kalk, og var tatt fra en produsent av kalkkitt og kalkmørtel. Hullet i betongblokken som inneholder kalkkittet og anoden var forlatt åpen til luften. Betongblokken var lagret i et tørt innendørs miljø og temperaturen varierte mellom 10 og 20C. An anode 15mm in diameter and 100mm long comprising a rod of aluminum alloy known to US Navy specification MIL-A-24779(SH) which was distributed around a titanium wire to facilitate electrical connection to the aluminum was embedded in lime putty in a 25mm diameter by 130mm deep hole in a concrete block. The basic arrangement is shown in Fig.1. The concrete block measuring 380 by 220 mm was made using graded all included in one 20 mm aggregate and ordinary Portland cement in a ratio of 8:1. The ratio of water to cement was 0.6, and 4% chloride ion by weight of cement was added to the mixture by dissolving sodium chloride in the mixing water. A sheet of steel with a surface area of 0.125m<2> was included in the concrete block. The lime putty was produced by slaking and storing burnt lime, and was taken from a producer of lime putty and lime mortar. The hole in the concrete block containing the lime putty and the anode had been left open to the air. The concrete block was stored in a dry indoor environment and the temperature varied between 10 and 20C.

Anoden og stålet var koblet til en 12 volts DC-kraftforsyning for en periode på 13 dager, under hvilken en ladning på 65 kC var levert fra anoden til stålet. Strømtettheten levert av anoden i de første 11 dagene er gitt i Fig.4. I mesteparten av denne tiden var strømmen levert av anoden større enn 5000 mA/m<2>. The anode and steel were connected to a 12 volt DC power supply for a period of 13 days during which a charge of 65 kC was delivered from the anode to the steel. The current density delivered by the anode in the first 11 days is given in Fig.4. During most of this time, the current delivered by the anode was greater than 5000 mA/m<2>.

Ved slutten av perioden for behandling med påtrykt strøm var DC-forsyningen fjernet og anoden var koblet til stålet. Den galvaniske strømmen av anoden var målt ved å bruke en motstand på 1 ohm som en strømsensor i kobling mellom anoden og stålet. Strømtettheten levert av anoden som virker bare i et galvanisk modus i de neste 40 dagene er gitt i Fig.5. I størsteparten av denne perioden var strømtettheten levert av anoden mellom 500 og 600 mA/m<2>. At the end of the impressed current treatment period, the DC supply was removed and the anode was connected to the steel. The galvanic current of the anode was measured using a resistance of 1 ohm as a current sensor in connection between the anode and the steel. The current density delivered by the anode operating only in a galvanic mode for the next 40 days is given in Fig.5. During most of this period, the current density delivered by the anode was between 500 and 600 mA/m<2>.

Det kan bli bemerket at tilstedeværelsen av 4 % klorid i betongen representerer et svært aggressivt miljø som fører til en svært høy strømoutput av offeranoden når den opererer i begge modusene påtrykt strøm og galvanisk. It may be noted that the presence of 4% chloride in the concrete represents a very aggressive environment leading to a very high current output of the sacrificial anode when operating in both impressed current and galvanic modes.

Eksempel 2 Example 2

Tjuefem aluminiumslegeringsnoder 15mm i diameter og 100mm lange beskrevet i eksempel 1 var innebygd i en betongkolonne som inneholder stålarmering med en ståloverflate på 3,2m<2>. Kolonnen var beskyttet fra regn og fuktighet og var svært tørr, men var innen synsrekkevidde for sjø og eksponert for luftbåren kloridforurensing. Anodene var installert ved å borre 25mm hull 180mm inn i betongen, delvis fylle hullene med en blanding av kalkkitt og 10 % polystyren, og til slutt presse anodene inn i kittet til de var fult innebygd i kittet. Anodene var jevnt fordel over kolonnen, og var lokalisert mellom de armerte stålstengene. Twenty-five aluminum alloy nodes 15mm in diameter and 100mm long described in Example 1 were embedded in a concrete column containing steel reinforcement with a steel surface of 3.2m<2>. The column was protected from rain and moisture and was very dry, but was within sight of the sea and exposed to airborne chloride pollution. The anodes were installed by drilling 25mm holes 180mm into the concrete, partially filling the holes with a mixture of lime putty and 10% polystyrene, and finally pressing the anodes into the putty until they were fully embedded in the putty. The anodes were evenly spaced over the column, and were located between the reinforced steel bars.

Anodene var koblet til den positive terminalen med en 12 volts DC-kraftforsyning, og stålet var koblet til den negative terminalen i en periode på 8 dager, under hvilken tid en ladning på 67 kC/m<2>var levert til ståloverflaten. Strømtettheten levert av anoden under denne perioden er gitt i Fig. 6. Strømmen levert av anodene varierte mellom 4500 og 1500 mA/m<2>. Etter denne initialbehandlingen var hullene som inneholder anodene forseglet med et standard repareringsmateriale med sementmørtel. The anodes were connected to the positive terminal with a 12 volt DC power supply and the steel was connected to the negative terminal for a period of 8 days, during which time a charge of 67 kC/m<2> was delivered to the steel surface. The current density delivered by the anode during this period is given in Fig. 6. The current delivered by the anodes varied between 4500 and 1500 mA/m<2>. After this initial treatment, the holes containing the anodes were sealed with a standard cement mortar repair material.

Ved enden av perioden med behandling med påtrykt strøm var DC-forsyningen fjernet og anodene var koblet til stålet. Den galvaniske strømmen av anodene var målt ved å bruke en 1 ohms motsand som strømsensor i koblingen mellom anodene og stålet. At the end of the impressed current treatment period, the DC supply was removed and the anodes were connected to the steel. The galvanic current of the anodes was measured by using a 1 ohm resistor as a current sensor in the connection between the anodes and the steel.

Strømtetthetene levert av anodene som virker på en rent galvanisk måte for de neste 30 dagene er gitt i Fig.7. Den galvaniske strømtettheten levert av anodene var mellom 80 og 150 mA/m<2>som er lik en beskyttelsesstrøm på ståloverflaten mellom 3 og 5 mA/m<2>. The current densities delivered by the anodes operating in a purely galvanic manner for the next 30 days are given in Fig.7. The galvanic current density delivered by the anodes was between 80 and 150 mA/m<2> which is equal to a protective current on the steel surface between 3 and 5 mA/m<2>.

Svært tørre forhold representerer et relativt ikke-aggressivt miljø, og både tettheten for den påtrykte anodestrømmen og den galvaniske anodestrømtettheten ble lave sammenlignet med dataene oppnådd i eksempel 2. Imidlertid, den galvaniske strømmen levert til stålet som en forebyggende behandling er relativt høy for katodisk forebygging, spesielt i dette miljøet. Det gjenværende livet til offermetallet i anodene som leverer 3mA/m<2>til stålet, antatt en anodeeffektivitet på 70 %, var beregnet til å være 28 år, og vil være lengre dersom den gjennomsnittlige katodiske forebyggende strømtettheten stabiliseres på en lavere verdi. Very dry conditions represent a relatively non-aggressive environment, and both the impressed anode current density and the galvanic anode current density were low compared to the data obtained in Example 2. However, the galvanic current delivered to the steel as a preventive treatment is relatively high for cathodic prevention , especially in this environment. The remaining life of the sacrificial metal in the anodes delivering 3mA/m<2>to the steel, assuming an anode efficiency of 70%, was calculated to be 28 years, and will be longer if the average cathodic preventive current density stabilizes at a lower value.

Industriell anvendelse Industrial application

Den industrielle bruken av den fremlagte teknologien vedrører fremgangsmåter og produkter for å stanse og forebygge korrosjon av stål i armerte betongstrukturer. The industrial use of the presented technology relates to methods and products for stopping and preventing corrosion of steel in reinforced concrete structures.

Fordeler med den fremlagte teknologien inkluderer rask hindring av stålkorrosjon, kort behandlingstid på stedet, ikke noe vanlig langvarig vedlikehold, enkel installasjon og selvkorrigering av tilfeldige anoder til stålkortslutninger. Standarder som er anvendelige på denne teknologien inkluderer BS EN 12696:2000 (katodisk beskyttelse av stål i betong) og prCEN/TS 14038-1 (elektrokjemisk realkalisering og kloridekstraksjonsbehandlinger for armert betong). Advantages of the presented technology include rapid prevention of steel corrosion, short on-site processing time, no usual long-term maintenance, easy installation and self-correction of accidental anode to steel short circuits. Standards applicable to this technology include BS EN 12696:2000 (cathodic protection of steel in concrete) and prCEN/TS 14038-1 (electrochemical realkalization and chloride extraction treatments for reinforced concrete).

Claims (25)

PatentkravPatent claims 1. Anvendelse av en anode og en DC-kraftkilde for å beskytte stål i betong, der anvendelsen omfatter:1. Application of an anode and a DC power source to protect steel in concrete, where the application includes: å påtrykke en strøm fra anoden til stålet ved bruk av en DC-kraftkilde for å levere midlertidig påtrykket strømbehandling innrette til å forbedre miljøet ved stålet stoppe stålkorrosjon, ogapplying a current from the anode to the steel using a DC power source to temporarily supply the applied current treatment means to improve the environment of the steel stopping steel corrosion, and karakterisert ved en etterfølgende tilveiebringelse fra den samme anoden til stålet en forebyggende behandling med lav strøm innrettet til å hindre initiering av stålkorrosjon hvori den midlertidige behandlingen med påtrykt strøm er en behandling med høy strøm i forhold til forebyggende behandlingen med lav strøm , og der anoden omfatter et offermetallelement som gjennomgår offermetalloppløsning som dens viktigste anodiske reaksjon, hvori forebyggende behandlingen med lav strøm er oppnådd ved å tilveiebringe en bane for elektronledning fra offermetallelementet til stålet.characterized by a subsequent provision from the same anode to the steel of a preventive treatment with a low current designed to prevent the initiation of steel corrosion, in which the temporary treatment with applied current is a treatment with a high current in relation to the preventive treatment with a low current, and where the anode comprises a sacrificial metal element undergoing sacrificial metal dissolution as its main anodic reaction, in which the low current preventive treatment is achieved by providing a path for electron conduction from the sacrificial metal element to the steel. 2. Anvendelse som angitt i krav 1, hvori behandlingen med midlertidig påtrykt strøm er mindre enn 3 måneder i varighet.2. Application as stated in claim 1, in which the treatment with temporarily applied current is less than 3 months in duration. 3. Anvendelse som angitt i krav 2, hvori behandlingen med midlertidig påtrykt strøm er mindre enn 3 uker i varighet.3. Application as stated in claim 2, in which the treatment with temporarily applied current is less than 3 weeks in duration. 4. Anvendelse som angitt i krav 1 til 3, hvori den midlertidige påtrykte strømmen er ved en anodestrømtetthet større enn 200 mA per kvadratmeter anode.4. Application as stated in claims 1 to 3, in which the temporary impressed current is at an anode current density greater than 200 mA per square meter anode. 5. Anvendelse som angitt i krav 4, hvori den midlertidige påtrykte strømmen er ved en anodestrømtetthet større enn 1000 mA per kvadratmeter anode.5. Application as stated in claim 4, in which the temporary applied current is at an anode current density greater than 1000 mA per square meter anode. 6. Anvendelse som angitt i et av kravene 1 til 5, hvori den gjennomsnittlige strømmen i behandlingen med midlertidig påtrykt strøm er minst en størrelsesorden større enn den gjennomsnittlige strømmen i den forebyggende behandlingen med lav strøm.6. Use as stated in one of claims 1 to 5, in which the average current in the treatment with temporarily applied current is at least an order of magnitude greater than the average current in the preventive treatment with low current. 7. Anvendelse ifølge et av kravene 1 til 6, hvori den forebyggende behandlingen med lav strøm omfatter påtrykking av en strøm mindre enn 5 mA per kvadratmeter stål til stålet7. Application according to one of claims 1 to 6, in which the preventive treatment with low current comprises applying a current of less than 5 mA per square meter of steel to the steel 8. Anvendelse ifølge et av kravene 1 til 7, der den forebyggende behandlingen med lav strøm har lavt vedlikehold i forhold til den påtrykte strømkatodiske beskyttelsen.8. Application according to one of claims 1 to 7, where the preventive treatment with low current has low maintenance in relation to the applied current cathodic protection. 9. Anvendelse ifølge et av kravene 1 til 8, der den forebyggende behandlingen med lav strøm er en langsiktig behandling.9. Application according to one of claims 1 to 8, where the preventive treatment with low current is a long-term treatment. 10. Anvendelse som angitt i krav 9, hvori anoden er lagt inn i et porøst innbygningsmateriale festet til betongen for langvarig bruk.10. Application as stated in claim 9, in which the anode is embedded in a porous building material attached to the concrete for long-term use. 11. Anvendelse som angitt i krav 10, hvori anoden er en kompakt, diskret anode lagt inn i et porøst materiale i et hulrom dannet i betongen.11. Application as stated in claim 10, in which the anode is a compact, discrete anode embedded in a porous material in a cavity formed in the concrete. 12. En anode innrettet for anvendelse i henhold til et av kravene 1 til 11, omfattende - et offermetallelement med en koblingsdetalj for påtrykt strømanode karakterisert ved at12. An anode adapted for use according to one of claims 1 to 11, comprising - a sacrificial metal element with a connection detail for impressed current anode characterized in that - anoden er en kompakt diskret anode innrettet til å legges inn i betongen, og offermetallelementet er mindre edelt enn stål,- the anode is a compact discrete anode designed to be embedded in the concrete, and the sacrificial metal element is less noble than steel, - og koblingsdetaljen for påtrykt strømanode innbefatter en leder med minst et koblingspunkt der lederen er beskyttet av anodisk dissolusjon og forblir passiv ved potensialer minst like positive som 500 mV over potensialet til referansepotensialet for kobber/mettet, og koblingspunktet er på en del av lederen som strekker seg bort fra offermetallelementet der lederen kan være egnet koblet til en annen leder.- and the connection detail for impressed current anode includes a conductor with at least one connection point where the conductor is protected from anodic dissolution and remains passive at potentials at least as positive as 500 mV above the potential of the copper/saturated reference potential, and the connection point is on a part of the conductor that extends away from the sacrificial metal element where the conductor may be suitably connected to another conductor. 13. En anode som angitt i krav 12, hvori den kompakte diskrete anoden er liten nok til å passe inn i et boret eller drillet hulrom i betong 50mm i diameter og 200 mm i lengde.13. An anode as set forth in claim 12, wherein the compact discrete anode is small enough to fit into a drilled or drilled cavity in concrete 50mm in diameter and 200mm in length. 14. En anode som angitt i krav 12, hvori den kompakte diskrete anoden er liten nok til å passe inn i en slisse kuttet inn i en betongoverflate 30 mm i bredde og 50 mm dyp.14. An anode as set forth in claim 12, wherein the compact discrete anode is small enough to fit into a slot cut into a concrete surface 30 mm wide and 50 mm deep. 15. En anode som angitt i et av kravene 12 til 14, hvori offermetall-elementet er formet rundt lederen over en del av dennes lengde.15. An anode as set forth in one of claims 12 to 14, wherein the sacrificial metal element is formed around the conductor over part of its length. 16. En anode som angitt i et av kravene 12 til 15, , hvori lederen forblir passiv ved potensialer minst like positiv som 2000 mV over potensialet til referansepotensialet for kobber/mettet kobbersulfat.16. An anode as set forth in any one of claims 12 to 15, wherein the conductor remains passive at potentials at least as positive as 2000 mV above the potential of the copper/saturated copper sulfate reference potential. 17. En anode ktur som angitt i hvilket som helst av kravene 12 til 16, hvori lederen er en inert leder som forblir passiv når den er eksponert for en elektrolytt.17. An anode circuit as set forth in any one of claims 12 to 16, wherein the conductor is an inert conductor which remains passive when exposed to an electrolyte. 18. En anode som angitt i krav 17, hvori den inerte lederen er titanium.18. An anode as set forth in claim 17, wherein the inert conductor is titanium. 19. En anode som angitt i krav 17, hvori den inerte lederen er en inert påtrykt strømanode.19. An anode as set forth in claim 17, wherein the inert conductor is an inert impressed current anode. 20. En anode som angitt i krav 19, hvori den inerte påtrykte strømanoden er valgt fra listen som innbefatter metalloksidbekledd titanium, platinert titanium, platinert niob.20. An anode as set forth in claim 19, wherein the inert impressed current anode is selected from the list including metal oxide coated titanium, platinized titanium, platinized niobium. 21. En anode som angitt i hvilket som helst av kravene 12 til 16, hvori lederen forblir passiv fordi den er isolert fra elektrolytten i miljøet med et lag av isoleringsmateriale.21. An anode as set forth in any one of claims 12 to 16, wherein the conductor remains passive because it is isolated from the electrolyte in the environment by a layer of insulating material. 22. En anode som angitt i krav 21, hvori isoleringsmaterialet strekker seg inn i kroppen til offermetallet eller strekker seg over en del av offermetalloverflaten når lederen entrer offermetallet.22. An anode as set forth in claim 21, wherein the insulating material extends into the body of the sacrificial metal or extends over a portion of the sacrificial metal surface when the conductor enters the sacrificial metal. 23. En anode som angitt i et av kravene 12 til 22, hvori offermetallelementet innbefatter aluminium eller sink eller magnesium eller en legering derav.23. An anode as set forth in any one of claims 12 to 22, wherein the sacrificial metal element includes aluminum or zinc or magnesium or an alloy thereof. 24. En kombinasjon av en anode som angitt i et av kravene 12 til 22 og et porøst innbygningsmateriale innrettet til å bygge anoden inn i et hulrom dannet i betongen.24. A combination of an anode as set forth in one of claims 12 to 22 and a porous embedding material adapted to embed the anode into a cavity formed in the concrete. 25. En kombinasjon ifølge krav 24, hvori det porøse innbygningsmaterialet har en kompresjonsstyrke mindre enn 1 N/mm<2>25. A combination according to claim 24, in which the porous build-in material has a compressive strength of less than 1 N/mm<2>
NO20074790A 2005-03-16 2007-09-19 Treatment process for concrete NO343826B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0505353.3A GB0505353D0 (en) 2005-03-16 2005-03-16 Treatment process for concrete
GB0520112A GB2426008B (en) 2005-03-16 2005-10-04 Treatment process for concrete
GB0600661A GB2430938B (en) 2005-10-04 2006-01-13 Backfill
PCT/GB2006/050054 WO2006097770A2 (en) 2005-03-16 2006-03-14 Treatment process for concrete

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20074790L NO20074790L (en) 2007-09-19
NO343826B1 true NO343826B1 (en) 2019-06-17

Family

ID=36814234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20074790A NO343826B1 (en) 2005-03-16 2007-09-19 Treatment process for concrete

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1861522B2 (en)
KR (1) KR101381053B1 (en)
AU (1) AU2006224340B2 (en)
CA (1) CA2601516C (en)
DK (1) DK2722418T3 (en)
NO (1) NO343826B1 (en)
WO (1) WO2006097770A2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0409521D0 (en) * 2004-04-29 2004-06-02 Fosroc International Ltd Sacrificial anode assembly
WO2007039768A2 (en) * 2005-10-04 2007-04-12 Gareth Glass Sacrificial anode and backfill
US8002964B2 (en) 2005-10-04 2011-08-23 Gareth Kevin Glass Sacrificial anode and backfill
JP4772642B2 (en) * 2006-10-20 2011-09-14 電気化学工業株式会社 Electrochemical treatment of concrete floor slabs on asphalt paved roads
GB201018830D0 (en) * 2010-11-08 2010-12-22 Glass Gareth K Anode assembly
EP2839057B1 (en) 2012-04-17 2018-10-17 Soletanche Freyssinet Method for the galvanic protection of a reinforced concrete structure
USRE50006E1 (en) * 2012-07-19 2024-06-11 Vector Corrosion Technologies Ltd. Corrosion protection using a sacrificial anode
US11009425B1 (en) * 2019-11-27 2021-05-18 Matergenics, Inc. Electrochemical crack detector
CN115466071A (en) * 2022-08-08 2022-12-13 绍兴市中富新型建材有限公司 Green concrete regeneration process

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139634A (en) * 1989-05-22 1992-08-18 Colorado Interstate Gas Company Method of use of dual bed cathodic protection system with automatic controls
US5968339A (en) * 1997-08-28 1999-10-19 Clear; Kenneth C. Cathodic protection system for reinforced concrete
WO2000026439A2 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 Fosroc International Limited Connector for use in cathodic protection and method of use
US6238545B1 (en) * 1999-08-02 2001-05-29 Carl I. Allebach Composite anode, electrolyte pipe section, and method of making and forming a pipeline, and applying cathodic protection to the pipeline
US6258236B1 (en) * 1997-07-03 2001-07-10 Fosroc International Limited Process for the electrochemical treatment of concrete
WO2001071063A1 (en) * 2000-03-24 2001-09-27 Enser Corporation Battery-powered cathodic protection system
US6419816B1 (en) * 2000-10-18 2002-07-16 Cor/Sci, Llc. Cathodic protection of steel in reinforced concrete with electroosmotic treatment
GB2389591A (en) * 2002-06-14 2003-12-17 Fosroc International Ltd Cathodic protection of reinforced concrete

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100207606B1 (en) * 1996-07-15 1999-07-15 이의호 Method for electrolytic protecting of concrete pile reinforcing rods
US6027633A (en) 1998-09-16 2000-02-22 Whitmore; David W. Electrolytic restoration of concrete
WO2003027356A1 (en) * 2001-09-26 2003-04-03 J.E. Bennett Consultants, Inc. Cathodic protection system
GB0409521D0 (en) * 2004-04-29 2004-06-02 Fosroc International Ltd Sacrificial anode assembly
CA2488298C (en) * 2004-11-23 2008-10-14 Highline Mfg. Inc. Bale processor with grain mixing attachment

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139634A (en) * 1989-05-22 1992-08-18 Colorado Interstate Gas Company Method of use of dual bed cathodic protection system with automatic controls
US6258236B1 (en) * 1997-07-03 2001-07-10 Fosroc International Limited Process for the electrochemical treatment of concrete
US5968339A (en) * 1997-08-28 1999-10-19 Clear; Kenneth C. Cathodic protection system for reinforced concrete
WO2000026439A2 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 Fosroc International Limited Connector for use in cathodic protection and method of use
US6238545B1 (en) * 1999-08-02 2001-05-29 Carl I. Allebach Composite anode, electrolyte pipe section, and method of making and forming a pipeline, and applying cathodic protection to the pipeline
WO2001071063A1 (en) * 2000-03-24 2001-09-27 Enser Corporation Battery-powered cathodic protection system
US6419816B1 (en) * 2000-10-18 2002-07-16 Cor/Sci, Llc. Cathodic protection of steel in reinforced concrete with electroosmotic treatment
GB2389591A (en) * 2002-06-14 2003-12-17 Fosroc International Ltd Cathodic protection of reinforced concrete

Also Published As

Publication number Publication date
EP1861522A2 (en) 2007-12-05
WO2006097770A3 (en) 2007-05-10
WO2006097770B1 (en) 2007-06-28
EP1861522B2 (en) 2022-09-28
AU2006224340B2 (en) 2010-08-05
CA2601516C (en) 2015-11-17
EP1861522B1 (en) 2016-04-27
WO2006097770A2 (en) 2006-09-21
DK2722418T3 (en) 2017-08-28
CA2601516A1 (en) 2006-09-21
AU2006224340A1 (en) 2006-09-21
KR101381053B1 (en) 2014-04-04
NO20074790L (en) 2007-09-19
KR20070116095A (en) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9598778B2 (en) Treatment process for concrete
NO343826B1 (en) Treatment process for concrete
AU678484B2 (en) Cathodic protection of reinforced concrete
AU2012377744B2 (en) Method for the galvanic protection of a reinforced concrete structure
CZ20031118A3 (en) Concrete structure with double protected reinforcing elements
CA2741304C (en) Sacrificial anodes in concrete patch repair
Gadve et al. Active protection of fiber-reinforced polymer-wrapped reinforced concrete structures against corrosion
JP2019066300A (en) Method for detecting effects of electrolytic protection
Bennett et al. Extending the life of concrete patch repair with chemically enhanced zinc anodes
Goodwin Next Generation Galvanic Anodes
JP2000143367A (en) Charge of pre-stressed concrete with electricity