ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ, ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΔΙΑΣΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΩΝ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ

ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ, ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΔΙΑΣΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΩΝ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Θ. Ζαφειροπούλου a, Ε. Ρακαντά a, Γ. Μπατής a a Τοµέας Επιστήµης και Τεχνικής των Υλικών, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ηρώων Πολυτεχνείου 9, 11580 Ζωγράφου, Αθήνα, Τηλ: 210 772 3186; E-mail: dia_zaf@mail.ntua.gr, erakanta@central.ntua.gr, gbatis@central.ntua.gr Περίληψη Στην παρούσα εργασία εξετάζονται οργανικές επικαλύψεις ακρυλικής διασποράς, χλωριωμένου καουτσούκ και νανοτεχνολογίας, ως προς την προστασία που προσφέρουν σε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος, όταν αυτές εκτίθεται σε ένα ιδιαίτερα διαβρωτικό περιβάλλον, όπως είναι αυτό των χλωριόντων. Για την αποτίμηση της διάβρωσης πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές μετρήσεις και προσδιορίστηκαν φυσικοχημικές παράμετροι των επικαλύψεων οι οποίες καθορίζουν την αποτελεσματικότητά τους. Από τα αποτελέσματα της εργασίας προέκυψε ότι κάθε μια από τις εξεταζόμενες οργανικές επικαλύψεις πρόσφερε διαφορετικό βαθμό προστασίας έναντι της διάβρωσης παρουσία χλωριόντων, ο οποίος εξαρτάται άμεσα από τις ιδιότητες και στη σύσταση της κάθε επικάλυψης. Λέξεις κλειδιά: χλωριωμένο καουτσούκ, χρώματα νανοτεχνολογίας, ακρυλική διασπορά, ηλεκτροχημικές μετρήσεις, φυσικοχημικές ιδιότητες Abstract In the present study three different types of organic coatings, including an acrylic dispersion, a high performance chlorinated rubber coating and a nanotechnology paint are examined and compared regarding the protection they offer to the reinforcement when concrete specimens are exposed to marine environment. For corrosion evaluation electrochemical measurements were conducted and physicochemical parameters were assessed. From the results so far, it can be shown that all three applications were able to protect steel rebars differently, depending on the properties of each coating system. Key words: chlorinated rubber, nanotechnology coatings, acrylic dispersion, electrochemical measurements, physicochemical properties

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι ακρυλικές διασπορές είναι μια από τις βασικές κατηγορίες χρωμάτων που εφαρμόζονται στην επιφάνεια του σκυροδέματος για την προστασία του οπλισμού λόγω της αποτελεσματικότητάς τους και των ιδιοτήτων τους. Η προστασία που προσφέρουν τόσο σε θαλάσσιο, όσο και σε περιβάλλον υψηλής συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα έχει μελετηθεί εκτενώς με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Μετά από συνεχείς κύκλους εμβάπτισης και ξήρανσης σε διάλυμα χλωριούχου νατρίου, διαπιστώθηκε ότι δεν υπήρξε διείσδυση ιόντων χλωρίου στη μάζα του σκυροδέματος. Στην ίδια εργασία, μετά από έκθεση στον ατμοσφαιρικό αέρα, βρέθηκε ότι το βάθος ενανθράκωσης για τα μη επικαλυμένα δοκίμια κυμαινόταν μεταξύ 7.6-8.9mm. ενώ στα δοκίμια που είχε εφαρμοστεί ακρυλική επικάλυψη το βάθος ενανθράκωσης δεν ξεπερνούσε τα 6mm [1]. Χρώματα με βάση το χλωριωμένο καουτσούκ βρίσκουν επίσης ευρεία εφαρμογή και χρησιμοποιούνται ως βιομηχανικά χρώματα για χημικές μονάδες, διυλιστήρια, δεξαμενές και γέφυρες. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται συχνά για την προστασία των επιφανειών από τη διάβρωση και παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή σε νερό και χημικά [2]. Τα χρώματα χλωριωμένου καουτσούκ, όπως και τα εποξειδικά, έχουν εφαρμοσθεί σε θεμέλια και προβλήτες με σκοπό την αποφυγή της υποβάθμισης του σκυροδέματος λόγω δράσης θειικών αλάτων. Σχετικές έρευνες έχουν δείξει ενθαρρυντικά αποτελέσματα όσον αφορά τη συμπεριφορά των επικαλύψεων αυτών ως προστατευτικές επικαλύψεις, ως μονωτικά υλικά και ως υδρατμοπερατές επιφάνειες [3, 4]. Τα χρώματα νανοτεχνολογίας αποτελούν νέα συστήματα επικαλύψεων τα οποία έχουν ήδη αρχίσει να χρησιμοποιούνται εκτενώς εξαιτίας των ιδιαίτερων ιδιοτήτων τους που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων προστατευτική επίδραση σε επιθετικά περιβάλλοντα αντιμικροβιακές ιδιότητες, ανακλαστική ικανότητα στο φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας, αντοχή σε συχνό πλύσιμο. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται και συγκρίνεται η προστασία που προσφέρουν τρεις οργανικές επικαλύψεις μια ακρυλική διασπορά, ένα χρώμα με βάση την νανοτεχνολογία και μια επικάλυψη με χλωριωμένο καουτσούκ- στον οπλισμό του σκυροδέματος όταν αυτό εκτίθεται σε περιβάλλον ιόντων χλωρίου. Οι αποτίμηση περιελάμβανε ηλεκτροχημικές μεθόδους, όπως: Μέτρηση του ελεύθερου δυναμικού διάβρωσης συναρτήσει του χρόνου έκθεσης Εφαρμογή ηλεκτροχημικών τεχνικών όπως: o Τεχνική της γραμμικής πόλωσης LPR, για τον προσδιορισμό της αντίστασης πόλωσης R p o Φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης (εμπέδησης) ΕΙS, για την συγκριτική μελέτη των επικαλύψεων. Επιπρόσθετα, προσδιορίστηκαν βασικές φυσικοχημικές ιδιότητες, όπως: Η υδρατμοπερατότητα, η υδατοπερατότητα και η διαπερατότητα σε ιόντα χλωρίου.

2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Για την μελέτη της αποτελεσματικότητας των οργανικών επικαλύψεων έναντι της διάβρωσης από ιόντα χλωρίου κατασκευάστηκαν δοκίμια οπλισμένου τσιμεντοκονιάματος και τρεις διαφορετικοί τύποι επικαλύψεων εφαρμόστηκαν στην εξωτερική επιφάνεια τους. Τα δοκίμια στη συνέχεια εμβαπτίστηκαν μερικώς σε διάλυμα 3.5 wt% NaCl, όπου και παρέμειναν 6 μήνες. 2.1 ΥΛΙΚΑ Για την κατασκευή δοκιμίων οπλισμένου τσιμεντοκονιάματος χρησιμοποιήθηκε τσιμέντο τύπου CEM ΙΙ 32.5N, άμμος θραυστή λατομείου κοκκομετρίας 250μm-4mm και νερό Πολυτεχειούπολης Ζωγράφου, το οποίο θεωρείται κατάλληλο για παρασκευή σκυροδέματος σύμφωνα με το ΕΛΟΤ 452 [5]. Οι οπλισμοί που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τύπου B500C με διάμετρο 12mm, ύψος 100mm και είναι σύμφωνοι με το ΕΛΟΤ 1421-3 [6]. Η αναλογία άμμου/τσιμέντου/νερού ήταν 1/3/0.55 και τα δοκίμια ήταν κυλινδρικά με διαστάσεις 40mm διαμέτρου και 100mm μήκους. Οι χαλύβδινοι οπλισμοί ήταν ομοαξονικά τοποθετημένοι, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 και πριν από τον εγκιβωτισμό τους καθαρίστηκαν σύμφωνα με το ISO/DIS 8407.310 [7] και ζυγίστηκαν με ακρίβεια 0.1mg. Σχήμα 1: Δοκίμια οπλισμένου τσιμεντοκονιάματος Οι οπλισμοί τοποθετήθηκαν κατά 20mm από τη βάση του δοκιμίου. Τα δοκίμια παρέμειναν στα καλούπια για 24 ώρες σε περιβάλλον 20 C και σχετικής υγρασίας RH=100% και στη συνέχεια μετά την απομάκρυνση τους από τα καλούπια συντηρήθηκαν σε θάλαμο συντήρησης για 24 ώρες στους 25 C, με σχετική υγρασία RH=99%. Η ξήρανση και η σταθεροποίηση των δοκιμίων οπλισμένης τσιμεντοκονίας πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον εργαστηρίου για 8 ημέρες. Για την λήψη ηλεκτροχημικών μετρήσεων η ηλεκτρική συνέχεια των οπλισμών επιτεύχθηκε δια μέσω χάλκινου καλωδίου γύρω από κάθε οπλισμό και ένα μείγμα από δύο διαφορετικές εποξειδικές ρητίνες χρησιμοποιήθηκε για την κάλυψη του

εκτεθειμένου μέρους του οπλισμού, ώστε να προστατευθεί από την ατμοσφαιρική διάβρωση. Οι οργανικές επικαλύψεις που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία, εφαρμόσθηκαν στην επιφάνεια των δοκιμίων με βούρτσα σε δύο στρώσεις, η δεύτερη στρώση 24 ώρες μετά την πρώτη. Πριν την εφαρμογή των επικαλύψεων εφαρμόσθηκε κατάλληλο αστάρι για την επίτευξη της βέλτιστης πρόσφυσης μεταξύ επικάλυψης και τσιμεντοκονίας. Τα χαρακτηριστικά των χρησιμοποιηθέντων χρωμάτων δίνονται στον Πίνακα 1. Το πάχος κάθε επικάλυψης μετρήθηκε με παχύμετρο τύπου eban 2000 Mk2 σύμφωνα με το αντίστοιχο πρότυπο [8]. Πίνακας 1: Σύσταση των οργανικών επικαλύψεων Κωδική ονομασία επικάλυψης Περιγραφή Πάχος(μm) Ref Δοκίμια αναφοράς χωρίς οργανική επικάλυψη - Cr Acr Acr_nano Υπόστρωμα με ειδικές ρητίνες. Ρευστό καουτσούκ, υλικό ακρυλικής βάσεως ενός συστατικού για τη στεγανοποίηση νέων αλλά και παλαιών επιφανειών. Πυκνότητα: 1.37±0.5 g/cm 3 Υπόστρωμα με σιλοξάνες σε οργανικό διαλύτη. Υδατοδιαλυτό, 100% ακρυλικό χρώμα. Στερεά κ.ο.: 39 ± 3%. Ιξώδες: 100 ± 5 KU, απόδοση: 10-12 m² /l. Χωρίς αραίωση. Ακρυλικό υπόστρωμα νερού για εσωτερική και εξωτερική χρήση. 100% ακρυλικό χρώμα νερού για εξωτερική χρήση με τεχνολογία NPS (Nanotechnology Paint System) και αυτοκαθαριζόμενες ιδιότητες. Στερεά κ.ο.: 64%. Απόδοση: 6-9m 2 /l. Αραίωση 5% v/v με νερό. 250 250 200 2.2 ΜΕΘΟΔΟΙ Η μεθοδολογία αποτίμησης του βαθμού διάβρωσης λόγω της παρουσίας ιόντων χλωρίου περιελάμβανε μη καταστρεπτικές μεθόδους όπως: Χρονική καταγραφή του ελεύθερου δυναμικού διάβρωσης συναρτήσει του χρόνου έκθεσης στο διαβρωτικό περιβάλλον σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C876-87 [9]. Ηλεκτροχημικές μετρήσεις σε τακτά χρονικά διαστήματα με την μέθοδο της γραμμικής πόλωσης χρησιμοποιώντας ποτενσιοστάτη / γαλβανοστάτη τύπου 263Α από την EG&G Princeton Applied Research και το αντίστοιχο λογισμικό Power Suite για την ανάλυση των δεδομένων. Η ηλεκτροχημική παράμετρος που προσδιορίστηκε ήταν η αντίσταση πόλωσης R p. Η πειραματική διάταξη αποτελείτο από τρία ηλεκτρόδια, όπου οι χαλύβδινοι οπλισμοί αποτελούσαν το ηλεκτρόδιο εργασίας, το ηλεκτρόδιο κεκορεσμένου καλομέλανα (SCE) αντιπροσώπευε το ηλεκτρόδιο αναφοράς και ράβδοι άνθρακα αποτελούσαν το βοηθητικό ηλεκτρόδιο. Το δυναμικό σάρωσης ήταν ±10mV από το δυναμικό ανοικτού κυκλώματος (OCP) με βήμα σάρωσης 0.1mV/s.

Φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης, χρησιμοποιώντας αναλυτή της Solarton SI 1260. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας ηλεκτροχημικό κελί τριών ηλεκτροδίων όπως και στην περίπτωση της γραμμικής πόλωσης. Η συχνότητα του ημιτονοειδούς δυναμικού κυμάνθηκε από 10 5 Hz μέχρι 10-2 Hz. Τα διαγράμματα επεξεργάστηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό Zplot / Z- view (Scribner Assoc. Inc.). Οι φυσικοχημικές παράμετροι οι οποίες επηρεάζουν έμμεσα και σημαντικά τη συμπεριφορά των επικαλύψεων έναντι της διάβρωσης και προσδιορίστηκαν, περιλαμβάνουν: Η υδρατμοπερατότητα με βάση το πρότυπο DIN-ΕΝ 7783-2 [10] Η υδατοπερατότητα με βάση το πρότυπο DIN- ΕΝ 1062-3 [11] Η διαπερατότητα σε ιόντα χλωρίου όπου για τον προσδιορισμό της η πειραματική διάταξη αποτελείται από δύο κελιά τα οποία χωρίζονταν από μια μεμβράνη πάνω στην οποία είχε εφαρμοστεί η οργανική επικάλυψη. Στο πρώτο κελί προστέθηκε διάλυμα χλωριούχου νατρίου (2.0% w/v NaCl) και στο δεύτερο απιονισμένο νερό. Η επιφάνεια στην οποία είχε εφαρμοστεί η επικάλυψη, έβλεπε το διάλυμα του χλωριούχου άλατος. Η συγκέντρωση των χλωριόντων που δύναται να διαπεράσει την επικαλυμμένη επιφάνεια προσδιορίζεται δια μέσω της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του διαλύματος στο κελί 2. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μετρήθηκε με αγωγιμόμετρο Sension7 από την Hach. Στο Σχήμα 2 δίνεται η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της διαπερατότητας σε ιόντα χλωρίου καθώς και η κυψέλη προσδιορισμού. (α)

(β) Σχήμα 2: (α) Πειραματική διάταξη για τον προσδιορισμό της διαπερατότητας σε ιόντα χλωρίου, (β) κυψέλη προσδιορισμού όπου διακρίνονται τα κελιά 1, 2. 3. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 3.1. Δυναμικό διάβρωσης Τα αποτελέσματα των μετρήσεων του ελεύθερου δυναμικού διάβρωσης παρουσιάζονται στο Σχήμα 3. Οι μετρήσεις προκύπτουν από το μέσο όρο έξι δοκιμίων καλυμμένων με κάθε επικάλυψη. Σχήμα 3: Δυναμικό διάβρωσης (mv) συναρτήσει του χρόνου έκθεσης για οπλισμένα τσιμεντοκονιάματα μερικώς εμβαπτισμένα σε διάλυμα 3.5 wt.% NaCl Για την επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ παρατηρείται ότι το δυναμικό διάβρωσης σχεδόν από την αρχή του χρόνου έκθεσης σταθεροποιείται στην περιοχή των -150mV. Οι τιμές αυτές σύμφωνα με τον Πίνακα 2 δείχνουν ασαφή κατάσταση οπλισμού. Για την ακρυλική επικάλυψη νανοτεχνολογίας παρατηρείται αρχικά μείωση των δυναμικών διάβρωσης, ενώ στη συνέχεια μετατόπιση των δυναμικών προς ηλεκτροθετικές τιμές. Μετά τις 50 περίπου ημέρες το δυναμικό σταθεροποιείται στην περιοχή [-400mV -350mV] vssce, γεγονός που δείχνει υψηλό κίνδυνο διάβρωσης για τους οπλισμούς των δοκιμίων που ήταν επικαλυμμένα με την συγκεκριμένη επικάλυψη.

Πίνακας 2: Πιθανότητα διάβρωσης συναρτήσει του ελεύθερου δυναμικού [14] Δυναμικό διάβρωσης (mv) vs SCE Πιθανότητα διάβρωσης >-126 Παθητική κατάσταση (90% πιθανότητα, ο οπλισμός δε διαβρώνεται) -126 to -276 Ασαφής κατάσταση <-276 Υψηλή (90% κίνδυνος διάβρωσης) <-426 Διάβρωση σε εκτεταμένο βαθμό Το ακρυλικό χρώμα διασποράς μετά από μια αρχική πτώση του δυναμικού παρουσιάζει ανοδική τάση και σταθεροποίηση μέχρι την 150 η μέρα στην περιοχή [-450-400mV] vssce. Στη συνέχεια οι τιμές γίνονται περισσότερο ηλεκτροαρνητικές και μέχρι το τέλος της περιόδου έκθεσης είναι σταθερές στην περιοχή [-570mV -550mv] vssce. Οι τιμές αυτές δείχνουν διάβρωση σε εκτεταμένο βαθμό. Οι χαμηλές τιμές του δυναμικού διάβρωσης τις ακρυλικής διασποράς έχουν παρατηρηθεί και σε σχετική βιβλιογραφία [15]. Για τα δοκίμια αναφορά από την αρχή του χρόνου έκθεσης μέχρι την 25 η μέρα, οι τιμές του δυναμικού κυμαίνονται στην περιοχή [-700mV -100mV] vssce με τάση μείωσης των δυναμικών προς ηλεκτροαρνητική κατεύθυνση. Για το χρονικό διάστημα από την 50 η μέρα ως την λήξη του πειράματος το δυναμικό διάβρωσης των δοκιμίων αναφοράς κυμαίνεται στην περιοχή [-600mV - 520mV] vssce. Οι παραπάνω τιμές δυναμικού διάβρωσης ανοικτού κυκλώματος σύμφωνα με βιβλιογραφικά δεδομένα δείχνουν κατάσταση οπλισμών στην ενεργή περιοχή με πιθανότητα διάβρωσης 90%. 3.2. Τεχνική γραμμικής πόλωσης Στο Σχήμα 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της αντίστασης πόλωσης συναρτήσει του χρόνου έκθεσης που ελήφθησαν με την τεχνική της γραμμικής πόλωσης. Στα διαγράμματα που ακολουθούν δίνεται ο μέσος όρος των ηλεκτροχημικών μετρήσεων από έξι (6) δοκίμια για κάθε κατηγορία επικαλύψεων. Σχήμα 4: Αντίσταση πόλωσης συναρτήσει του χρόνου έκθεσης για οπλισμένα δοκίμια τσιμεντοκονίας μερικώς εμβαπτισμένα σε διάλυμα 3.5 wt.% NaCl

Για τα δοκίμια που ήταν επικαλυμμένα με την επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ παρατηρούμε τις υψηλότερες τιμές από όλα τα υπόλοιπα δοκίμια, καθ όλη τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας καθώς και μια αυξανόμενη τάση στις τιμές της αντίστασης πόλωσης. Όσον αφορά το ακρυλικό χρώμα νανοτεχνολογίας οι τιμές της αντίστασης πόλωσης εμφανίζονται μικρότερες από του χλωριωμένου καουτσούκ και εκτός από μια πτώση περίπου στις 50 ημέρες, οι τιμές είναι σχεδόν σταθερές. Αξίζει να σημειωθεί ότι η πτώση στην τιμή της αντίστασης πόλωσης που εμφανίζεται στις 50 ημέρες αποτυπώνεται και στις μετρήσεις του δυναμικού διάβρωσης. Μετά τις πρώτες 40 μέρες τα δοκίμια με την ακρυλική επικάλυψη εμφανίζουν μια αύξηση στις τιμές της αντίστασης πόλωσης και μέχρι και το τέλος του χρόνου έκθεσης οι τιμές αυτές παραμένουν σχεδόν σταθερές. Τα δοκίμια χωρίς επικάλυψη εμφανίζουν τις χαμηλότερες τιμές στην αντίσταση πόλωσης. 3.3. Φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης Η φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης επιλέχθηκε γιατί παρέχει πληροφορίες για τις ηλεκτροχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στην διεπιφάνεια του χάλυβα και δεδομένα που αφορούν την κινητική των αντιδράσεων. Η εμπέδηση αποτελεί ουσιαστικά την σύνθετη αντίσταση ενός κυκλώματος με πυκνωτές, αντιστάσεις ή συνδυασμό αυτών [12] και αναπαρίσταται ως μιγαδικός αριθμός που έχει πραγματικό και φανταστικό μέρος. Συχνά αποδίδεται γραφικά σε διάγραμμα Nyquist, όπου απεικονίζεται το φανταστικό ως προς το πραγματικό μέρος από το οποίο μπορούν να προσδιοριστούν σημαντικοί ηλεκτροχημικοί παράμετροι. Το διάγραμμα Nyquist που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία δίνεται στο Σχήμα 5. Τα σημαντικά σημεία του διαγράμματος, είναι: Η αντίσταση του τσιμεντοκονιάματος (R c ) η οποία σχετίζεται άμεσα με τη μικροδομή και τους πόρους του υλικού και δίνεται από το όριο του ημικυκλίου στις υψηλές συχνότητες. Η αντίσταση της διεπιφάνειας χάλυβα-τσιμεντοκονίας η οποία δίνεται από τη διάμετρο του ημικυκλίου στις χαμηλές συχνότητες. Η διεπιφάνεια αυτή ουσιαστικά αντιπροσωπεύει το φιλμ το οποίο δημιουργείται στην επιφάνεια του χάλυβα και η ιδιότητες του εξαρτώνται από την ενυδάτωση των προϊόντων του τσιμέντου τα οποία εναποτεθήκαν ή/και στα προϊόντα διάβρωσης του χάλυβα τα οποία διαχύθηκαν στο στρώμα. [13]. Η φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης αποτελεί ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για την εκτίμηση της προστασίας των οργανικών επικαλύψεων που εξετάζονται. Το όριο των υψηλών συχνοτήτων ποικίλλει ανάλογα με το πορώδες του τσιμεντοκονιάματος και κατά συνέπεια στην παρούσα εργασία εκτιμήθηκαν οι τιμές του R c για όλα τα υπό εξέταση δοκίμια.

Σχήμα 5: Τυπικό διάγραμμα Nyquist που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία Τα αποτελέσματα των μετρήσεων παρουσιάζονται στο Σχήμα 6, όπου δίνεται το διάγραμμα Nyquist για όλες τις επικαλύψεις που εξετάστηκαν και στο Σχήμα 7 παρουσιάζονται οι μέσες τιμές R c, οι οποίες προκύπτουν από το μέσο όρο των μετρήσεων έξι (6) δοκιμίων. Σχήμα 6: Διάγραμμα Nyquist μετά από μερική εμβάπτιση 40 ημερών Από τα αποτελέσματα των μετρήσεων εμπέδησης παρατηρούμε ότι η επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ παρουσιάζει την καλύτερη αντιδιαβρωτική προστασία αφού οι τιμές για την αντίσταση Rc είναι οι υψηλότερες. Το ακρυλικό χρώμα νανοτεχνολογίας και η ακρυλική διασπορά, ακολουθούν με τιμές σημαντικά υψηλότερες από τα ακάλυπτα δοκίμια.

Σχήμα 7: Μέσες τιμές R c για όλες τις επικαλύψεις 3.4. Φυσικοχημικές παράμετροι Στο σχήμα 8 δίνονται τα αποτελέσματα του ρυθμού υδατοπερατότητας των χρωμάτων. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεδομένου ότι σε παραθαλάσσιες περιοχές τα χλωριόντα μεταφέρονται στο εσωτερικό του σκυροδέματος κυρίως με το νερό, όσο χαμηλότερος είναι ο ρυθμός υδατοπερατότητας τόσο καλύτερα το χρώμα προστατεύει το σκυρόδεμα. Η επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ παρουσιάζει το χαμηλότερο ρυθμό απορρόφησης νερού και σύμφωνα με το πρότυπο DIN EN 1062-3 [11] χαρακτηρίζεται ως χαμηλής υδατοπερατότητας (ρυθμός υδατοπερατότητας < 0,1 kg/m 2.h 0,5 ). Ακολουθείται από το χρώμα νανοτεχνολογίας το οποίο επίσης είναι χαμηλής υδατοπερατότητας. Τέλος η ακρυλική διασπορά, εμφανίζει τον υψηλότερο ρυθμό απορρόφησης νερού και ανήκει στην κατηγορία των χρωμάτων μέτριας υδατοπερατότητας. Σχήμα 8: Ρυθμός υδατοπερατότητας οργανικών επικαλύψεων

Στο Σχήμα 9 δίνονται οι ρυθμοί υδρατμοπερατότητας των τριών επικαλύψεων. Η αύξηση του ρυθμού υδράτμοπερατότητας μειώνει την πιθανότητα της εμφάνισης αποκολλήσεων λόγω της εξάτμισης του νερού από την ηλιακή ακτινοβολία ιδιαίτερα τις πρωινές ώρες. Το ακρυλικό χρώμα νανοτεχνολογίας παρουσιάζει το μεγαλύτερο ρυθμό διαπερατότητας υδρατμών και σύμφωνα με το πρότυπο DIN EN 7783-2:1999 [10] χαρακτηρίζεται ως υψηλής υδρατμοπερατότητας (ρυθμός υδρατμοπερατότητας >150 g/d.m 2 ). Τόσο η επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ, όσο και η επικάλυψη της ακρυλικής διασπορά θεωρούνται ως χρώματα μετρίως υδρατμοπερατά. Σχήμα 9: Ρυθμός υδρατμοπερατότητας οργανικών επικαλύψεων Στο Σχήμα 10 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για την διαπερατότητα των επικαλύψεων σε ιόντα χλωρίου, τα οποία ελήφθησαν με περιοδικές μετρήσεις αγωγιμότητας. Η επικάλυψη του χλωριωμένου καουτσούκ παρουσιάζει την μικρότερη διαπερατότητα σε ιόντα χλωρίου, γεγονός που συμφωνεί με τα αποτελέσματα της υδατοπερατότητας των χρωμάτων. Η επικάλυψη της νανοτεχνολογίας και της ακρυλικής διασποράς ακολουθούν.

Σχήμα 10: Διαπερατότητα επικαλύψεων σε ιόντα χλωρίου 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τις ηλεκτροχημικές μετρήσεις για την αποτίμηση της διάβρωσης δοκιμίων οπλισμένης τσιμεντοκονίας με οργανικές επικαλύψεις προκύπτει: Οι επικαλύψεις χλωριωμένου καουτσούκ προσέφεραν μεγαλύτερη προστασία, σε σχέση με τις άλλες δύο επικαλύψεις (ακρυλικής διασποράς και νανοτεχνολογιάς), έναντι της διάβρωσης του οπλισμού σε περιβάλλον χλωριόντων γεγονός το οποίο αποτυπώνεται τόσο από τις μετρήσεις του δυναμικού διάβρωσης, της αντίστασης πόλωσης από τη τεχνική της Γραμμικής Πόλωσης όσο και από την αντίσταση του ηλεκτρολύτη/ τσιμεντοκονίας από την τεχνική της σύνθετης αντίστασης. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα χρώματα νανοτεχνολογίας τα οποία είναι επικαλύψεις για συμβατικές εφαρμογές όπως επικάλυψη εσωτερικής και εξωτερικής τοιχοποιίας σε κατοικίες ανταγωνίζονται ως προς την προσφερόμενη προστασία τις επικαλύψεις από χλωριωμένο καουτσούκ οι οποίες και είναι ειδικών εφαρμογών. Επιπρόσθετα, η επικαλύψη νανοτεχνολογίας έδειξε την βέλτιστη συμπεριφορά όσον αφορά την υδατοπερατότητα άλλα και την υδρατμοπερατότητα. Τέλος, εάν ληφθεί υπόψη ότι το συγκεκριμένο χρώμα νανοτεχνολογίας έχει και αυτοκαθαριζόμενες ιδιότητες, τότε η χρήση του σε προσόψεις ιδιαίτερα σε παραθαλάσσιες περιοχές έχει σημαντικά πλεονεκτήματα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Swamy RN, Suryavanshi AK, Tanikawa S., Protective ability of an acrylic based surface coating system against chloride and carbonation penetration into concrete, ACI Materials Journal, Vo.95, No.2, 1998, pp 101 12. 2. Lambourne R. Paint and surface coatings: theory and practice London: Ellis Horwood, 1987 3. Kamal, M.M.; Salama, A.E. Protection of reinforced concrete elements against corrosion by polymer coatings In: Dhir RK, Green JW, editors, Proceedings of International Conference on Protection of Concrete, London: E & FN Spon; 1991, 281 291 4. Ibrahim, M.; Al-Gahtani, A.S.; Maslehuddin. M. Use of surface treatment materials to improve concrete durability, ACI Mater J 1999, 36 40. 5. Hellenic Organization for Standardization ELOT 452, Determination of total Hg content to water with Atomic Absorption Spectroscopy. 6. ΕΛΟΤ 1421-3: Xάλυβες οπλισμού σκυροδέματος - Συγκολλήσιμοι χάλυβες Μέρος 3: Τεχνική κατηγορία B500C 7. ISO/DIS 8407.3, Procedures for removal of corrosion products from corrosion test specimen. 8. ASTM D6132-08 Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage (ASTM Volume 06.01 Paint -- Tests for Chemical, Physical, and Optical Properties; Appearance) 9. ASTMC 876-87, Standard test method for half-cell potentials of reinforcing steel in concrete. 10. DIN EN 7783-2:1999, Determination and classification of water-vapour transmission rate (permeability). 11. DIN EN 1062-3, Determination and classification of liquid-water transmission rate (permeability). 12. Park, S. M.; Yoo, J.S. Electrochemical impedance spectroscopy for better electrochemical measurements Anal Chem. 2003, 75, 455-461. 13. Gu, P.; Beaudoin J. Estimation of steel corrosion rate in reinforced concrete by means of equivalent fittings of impedance spectra Adv Cem Res, 1998, 10, 43-56. 14. J. Broomfield, Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair, E&FN SPOK, UK, 1997, pp. 16 21. 15. Zafeiropoulou Th., Rakanta E., Batis G. Performance evaluation of organic coatings against corrosion in reinforced cement mortars, Prog Org Coat, 2011, 72, 175-180