Μελέτη της συνεργιστικής επίδρασης χλωριόντων, θειικών και νιτρωδών ιόντων στην ανθεκτικότητα τσιµεντοκονιαµάτων

Μελέτη της συνεργιστικής επίδρασης χλωριόντων, θειικών και νιτρωδών ιόντων στην ανθεκτικότητα τσιµεντοκονιαµάτων Κ.Κ. Σίδερης Επίκουρος Καθηγητής. Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Π. Πανταζοπούλου Χηµικός Μηχανικός. Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Γ. Μπατής Καθηγητής. Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Λέξεις κλειδιά: διάβρωση σιδηροπλισµού, ανθεκτικότητα κονιαµάτων, νιτρώδες ασβέστιο, χλωριόντα, θειικά ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην παρούσα εργασία επεκτείνεται η µελέτη της επίδρασης του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση τσιµεντοκονιαµάτων έναντι θειικών αλάτων. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν µείγµατα µε τρία είδη τσιµεντοκονιαµάτων, Ι42,5, Ι52,5 και SR, µε ή χωρίς αναστολέα νιτρώδους ασβεστίου, τα οποία εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικών και χλωριούχων αλάτων. Μετρήθηκαν η µεταβολή του µήκους και της θλιπτικής αντοχής των κονιαµάτων, καθώς και το δυναµικό διάβρωσης και το ρεύµα διάβρωσης των οπλισµών. Τα πειραµατικά αποτελέσµατα µετά από ένα χρόνο δεικνύουν οτι οι αντοχές των δοκιµίων εξαρτώνται σηµαντικά από τον τύπο του τσιµέντου. Επίσης ότι το νιτρώδες ασβέστιο προστατεύει το σιδηροπλισµό από τη διάβρωση, χωρίς να ελαττώνει σηµαντικά την ικανότητα των µειγµάτων να ανθίστανται έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η διάβρωση του οπλισµού στο σκυρόδεµα είναι µια ηλεκτροχηµική δράση, που λαµβάνει χώρα κάτω από ορισµένες προϋποθέσεις. Η ηλεκτροχηµική δράση απαιτεί την ύπαρξη ανόδου, καθόδου και ηλεκτρολύτη µέσω του οποίου διακινούνται τα ιόντα και πραγµατοποιείται στην διεπιφάνεια µετάλλου - ηλεκτρολύτη. Η διακίνηση των ιόντων διευκολύνεται από την υψηλή αγωγιµότητα του υγρού των πόρων του σκυροδέµατος. Η ύπαρξη ρωγµών στο σκυρόδεµα διευκολύνει την είσοδο του νερού και των διαφόρων διαβρωτικών ουσιών του περιβάλλοντος προς το εσωτερικό του σκυροδέµατος και την επιφάνεια του οπλισµού (Broomfield 1997). Για την προστασία του οπλισµού στο σκυρόδεµα υπάρχουν διάφορες µέθοδοι, όπως η δηµιουργία συµπαγούς σκυροδέµατος, η προσθήκη αναστολέων διάβρωσης στη µάζα του σκυροδέµατος, η χρήση της καθοδικής προστασίας, η χρήση ειδικών χαλύβων, η χρήση επικαλύψεων στον οπλισµό και η χρήση επικαλύψεων στην επιφάνεια του σκυροδέµατος (Kouloumbi και Συνεργάτες 1995). Η χρήση των αναστολέων διάβρωσης είναι µία απλή, εύχρηστη και σχετικά οικονοµική λύση. Το νιτρώδες ασβέστιο είναι ο αναστολέας που έχει ευρέως χρησιµοποιηθεί παγκοσµίως κατά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ενώ η αποτελεσµατικότητά του έχει αποδειχθεί σε εργαστηριακές και σε πραγµατικές συνθήκες λειτουργίας. Η χρήση του νιτρώδους ασβεστίου δίνει καλά αποτελέσµατα τόσο στην περίπτωση του ενανθρακωµένου σκυροδέµατος όσο και στην διάβρωση µε χλωριόντα (Cigna και Συνεργάτες 1994). Τα θειικά ιόντα στο έδαφος, το γλυκό ή το θαλασσινό νερό προκαλούν φθορά στις κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα εξαιτίας της χηµικής προσβολής του. Στο σκληρυµένο τσιµέντο, το 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 1

ενυδατωµένο αργιλικό ασβέστιο αντιδρά µε τα θειικά ιόντα παρουσία του υδροξειδίου του ασβεστίου προς σχηµατισµό θειαργιλικού ασβεστίου και γύψου, προϊόντων µε αξιοσηµείωτα µεγαλύτερο όγκο από αυτόν των συστατικών που αντικαθιστούν, οδηγώντας στη διόγκωση και αποδιοργάνωση του σκυροδέµατος (Al-Dulaijan και Συνεργάτες 2003, Dehwah και Συνεργάτες 2003). Ο ρυθµός προσβολής από θειικά αυξάνει µε την αύξηση της πυκνότητας του διαλύµατος και εξαρτάται από το κατιόν του θειικού άλατος (π.χ. Na + ή Mg 2+ ) (Τσίµας & Τσιβιλής 1999). Από ερευνητές αναφέρεται ότι η προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου στο τσιµεντοπολτό µπορεί να οδηγήσει σε επιτάχυνση της καταστροφής της πάστας του τσιµέντου λόγω της προσβολής του από άλατα του θειικού νατρίου (Zongjin και Συνεργάτες 2000). Η επισήµανση αυτή είναι ιδιαίτερα ανησυχητική, δεδοµένου ότι περιορίζει σηµαντικά τη χρήση του συγκεκριµένου αναστολέα διάβρωσης σε περιπτώσεις κατασκευών που έρχονται σε επαφή µε θειικά άλατα. Ταυτόχρονα εγείρονται εκ νέου αµφιβολίες για την ανθεκτικότητα στο χρόνο υφισταµένων κατασκευών, οι οποίες παρασκευάστηκαν µε προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου και προσβάλλονται από διαλύµατα θειικών αλάτων. Στόχος αυτής της εργασίας αποτελεί η έρευνα της ανθεκτικότητας τσιµεντοκονιαµάτων που παρασκευάστηκαν µε προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν δοκίµια κονιαµάτων που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικού νατρίου, χλωριούχου νατρίου, καθώς και σε διαλύµατα που περιείχαν και τα δύο άλατα και ελέγχθηκαν µε µετρήσεις µεταβολής µήκους και θλιπτικής αντοχής, όπως και οπλισµένα δοκίµια µε µετρήσεις δυναµικού διάβρωσης και ρεύµατος διάβρωσης. 2 ΥΛΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Για τις µετρήσεις µεταβολής µήκους παρασκευάστηκαν πρισµατικά δοκίµια (διαστάσεων 4 4 16 cm) σύµφωνα µε τον κανονισµό ASTM C1012-95. Παρασκευάστηκαν επίσης κυβικά δοκίµια (5 5 5 cm) που χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση της θλιπτικής αντοχής σε διαφορετικές ηλικίες. Τα δοκίµια κανονικού τσιµεντοκονιάµατος παρασκευάστηκαν µε αναλογίες 1:3:0.5 σύµφωνα µε τον κανονισµό DIN 1164. Για την παρασκευή των µειγµάτων χρησιµοποιήθηκαν τσιµέντα Ι42.5Ν, Ι52.5Ν και SR, ενώ η άµµος ήταν πρότυπη (κατά ΕΝ 196-1). Η αναλογία νερού προς τσιµέντο ήταν ίση µε 0.50, εκτός των µειγµάτων που παρασκευάστηκαν µε νιτρώδες ασβέστιο. Στην περίπτωση αυτή µειώθηκε η ποσότητα του προστιθέµενου νερού προκειµένου να ληφθεί υπόψη η περιεκτικότητα του προστιθέµενου διαλύµατος νιτρώδους ασβεστίου σε ελεύθερο νερό. Τα δοκίµια εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα 5% κ.β. Na 2 SO 4, 5% κ.β. NaCl και 5% κ.β. NaCl + 5% κ.β. Na 2 SO 4 και επίσης δοκίµια διατηρήθηκαν σε θάλαµο υγρής συντήρησης. Η χηµική σύσταση των τσιµέντων παρουσιάζεται στον Πίνακα 1, ενώ οι αναλογίες µείξεως των µειγµάτων καθώς και τα διαλύµατα στα οποία αυτά τοποθετήθηκαν παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 1. Χηµική σύσταση τσιµέντων (%) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 LOI Blaine Ι42.5 20.86 5.38 2.73 60.88 2.31 1.93 3.13 Ι52.5 25.30 5.95 4.44 55.70 2.98 0.57 0.30 3.00 1.78 4150 SR 20.40 4.29 4.00 62.72 2.73 0.37 0.33 2.08 1.53 3980 Προκειµένου να µελετηθεί η επίδραση των ανωτέρων διαλυµάτων και στη διάβρωση του σιδηροπλισµού, παρασκευάσθηκαν από κάθε µείγµα κυλινδρικά δοκίµια (διαµέτρου 4 cm και ύψους 10 cm) στο κέντρο των οποίων τοποθετήθηκε χαλύβδινη ράβδος Tempcore S500s 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 2

διαµέτρου 10 mm. Η χηµική σύσταση των οπλισµών ήταν η ακόλουθη: C:0.18%, P:0.02%, S:0.04%, N:<0.12% και CIS:0.35%. Τα δοκίµια αυτά µετά την παρασκευή τους εµβαπτίστηκαν στα ανωτέρω διαλύµατα µέχρι το ήµισυ του ύψους τους (Σχ. 1). Στα δοκίµια αυτά µετρήθηκαν το δυναµικό διάβρωσης ως προς το ηλεκτρόδιο κορεσµένου καλοµέλανα και η πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης µέσω της χάραξης ποτενσιοδυναµικών καµπυλών πόλωσης (µέθοδος γραµµικής πόλωσης). Το ηλεκτροχηµικό κελί για τον προσδιορισµό της ταχύτητας διάβρωσης µέσω της τεχνικής γραµµικής πόλωσης αποτελείται από το δοκίµιο τσιµεντοκονιάµατος ως ηλεκτρόδιο εργασίας, ηλεκτρόδιο αναφοράς ένα ηλεκτρόδιο καλοµέλανα και βοηθητικό ηλεκτρόδιο δύο βραχυκυκλωµένες ράβδους άνθρακα. Πραγµατοποιήθηκε σάρωση του δυναµικού µέσω του 262A Potensiostat / Galvanostat της EG&G, µε ταχύτητα 0.1 mv/s σε εύρος δυναµικού ± 20 mv από το δυναµικό ανοικτού κυκλώµατος (Kouloumbi & Batis 1992). Πίνακας 2. Αναλογίες µείξεως παρασκευασθέντων µειγµάτων και διαλύµατα εµβάπτισης = Κωδικός Τσιµέντο Άµµος Νερό Ca(NO 2 ) 2 ιάλυµα SO 4 Na + Cl - (g) (g) (g) (g) (ppm) (ppm) (ppm) Θ 450 1350 225 - Θάλαµος συντήρησης -- -- -- S 450 1350 225 - Na 2 SO 4 33800 16200 -- C 450 1350 225 - NaCl -- 19700 30300 CS 450 1350 225 - NaCl+Na 2 SO 4 33800 35900 30300 ΘΑ 450 1350 210 23 Θάλαµος συντήρησης -- -- -- SA 450 1350 210 23 Na 2 SO 4 33800 16200 -- CA 450 1350 210 23 NaCl -- 19700 30300 CSA 450 1350 210 23 NaCl+Na 2 SO 4 33800 35900 30300 ΟΠΛΙΣΜΟΣ Araldite 100 mm 5% κ.β. NaCl 10 mm 40 mm Σχήµα 1. Κυλινδρικά δοκίµια κονιάµατος για µέτρηση διάβρωσης οπλισµού. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 3

3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ 3.1 Μεταβολή µήκους Η εξέλιξη της µεταβολής µήκους των δοκιµίων κάθε κατηγορίας τσιµέντου παρουσιάζεται στα Σχήµατα 2-4 µέχρι την ηλικία των 360 ηµερών. Από αυτά τα διαγράµµατα γίνεται φανερό ότι, µετά από ένα χρόνο έκθεσης στα διάφορα διαλύµατα, τα δοκίµια και µε τα τρία είδη τσιµέντου συµπεριφέρονται παρόµοια σε περιβάλλοντα χλωριόντων, µε τιµές µεταβολής µήκους και στις τρείς περιπτώσεις γύρω στο 0.05%. Μάλιστα, τα δοκίµια µε αναστολέα διατηρούν τη µεταβολή µήκους κατά περίπου 0.01% µικρότερη από την αντίστοιχη των δοκιµίων χωρίς αναστολέα. Άρα σε όλες τις περιπτώσεις διακρίνεται ευεργετική επίδραση του αναστολέα στη διαστολή των δοκιµίων. 0,15 Τσιµέντο Ι42,5 0,10 Όριο Μεταβολή µήκους (%) 0,05 Θ ΘΑ C CA CS CSA 0,00 0 50 100 150 200 250 300 350 400-0,05 Χρόνος εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 2. Μεταβολή µήκους δοκιµίων µε τσιµέντο Ι42,5 σε περιβάλλοντα χλωριόντων και χλωριόντων / θειικών. Στην περίπτωση όµως έκθεσης των δοκιµίων στο µικτό διάλυµα χλωριόντων και θειικών, οι τιµές µεταβολής µήκους για τα δοκίµια µε τσιµέντο SR διατηρούνται σε αρκετά χαµηλό επίπεδο, παρόµοιο µε αυτό του διαλύµατος χλωριόντων µόνο. Αµέσως χειρότερη συµπεριφορά παρουσιάζουν τα δοκίµια µε τσιµέντο Ι42,5, µε τιµές µεταβολής µήκους σχεδόν διπλάσιες αυτών σε διαλύµατα χλωριόντων. Τέλος τα δοκίµια µε τσιµέντο Ι52,5 παρουσιάζουν τη µεγαλύτερη διαστολή, που ξεπερνά το 0.10%. Σε όλες όµως τις περιπτώσεις, παρατηρείται αναστροφή της συµπεριφοράς των δοκιµίων µε αναστολέα, εφόσον η διαστολή τους, στα δοκίµια SR και Ι42,5 είναι ελαφρώς µεγαλύτερη, ενώ στα δοκίµια Ι52,5 αρκετά µεγαλύτερη, και µάλιστα της τάξης του 10%. Κατά τους Shashiprakash & Thomas 2001, το 0.10% αποτελεί το όριο, κάτω από το οποίο τα µείγµατα χαρακτηρίζονται ως έχοντα υψηλή αντίσταση έναντι θειικών. Σύµφωνα µε το παραπάνω κριτήριο, τα δοκίµια Ι52,5 δε φαίνεται να έχουν υψηλή αντίσταση έναντι των θειικών. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 4

0,15 Τσιµέντο Ι52,5 0,10 (%) Μεταβολή µήκους 0,05 Θ ΘΑ C CA CS CSA 0,00 0 50 100 150 200 250 300 350 400-0,05 Χρόνος Εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 3. Μεταβολή µήκους δοκιµίων µε τσιµέντο Ι52,5 σε περιβάλλοντα χλωριόντων και χλωριόντων / θειικών. 0,15 Τσιµέντο SR 0,10 Μεταβ ολή µ ήκους (% ) 0,05 Θ ΘΑ C CA CS CSA 0,00 0 50 100 150 200 250 300 350 400-0,05 Χρόνος Εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 4. Μεταβολή µήκους δοκιµίων µε τσιµέντο SR σε περιβάλλοντα χλωριόντων και χλωριόντων / θειικών. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι η προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου στα µείγµατα, µειώνει την αντίστασή τους έναντι µικτών διαλυµάτων χλωριόντων και θειικών αλάτων. Η διαπίστωση αυτή, η 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 5

οποία παρατηρήθηκε και από άλλους ερευνητές (Zongjin και Συνεργάτες 2000), οφείλεται στη µεγαλύτερη ποσότητα Ca(OH) 2 των µειγµάτων αυτών, σύµφωνα µε τους ίδιους ερευνητές. Επιπλέον, προϋπόθεση για τη προσθήκη του αναστολέα διάβρωσης είναι να µην επηρεάζει σηµαντικά όλες τις ιδιότητες του σκυροδέµατος, γεγονός που µόνο στα δοκίµια SR και Ι42,5 συµβαίνει. Στην περίπτωση των δοκιµίων µε τσιµέντο Ι52,5 και αναστολέα φαίνεται να επιδεινώνεται η κακή συµπεριφορά που παρουσιάζεται και στα δοκίµια χωρίς αναστολέα. Θα πρέπει να σηµειωθεί οτι η χρήση του αναστολέα διάβρωσης είναι συνυφασµένη µε περιβάλλοντα πλούσια σε χλωριόντα. Είναι λοιπόν µόνο θεωρητικής σηµασίας να ελεγχθεί η συµπεριφορά των µειγµάτων σε περιβάλλοντα αποκλειστικά θειικών αλάτων, αφού σε τέτοιες περιπτώσεις δεν πρόκειται να χρησιµοποιηθούν αναστολείς διάβρωσης. 3.2 Θλιπτική αντοχή Η µεταβολή της θλιπτικής αντοχής για τα δοκίµια µε τσιµέντα Ι52,5 και SR έως την ηλικία του ενός έτους παρουσιάζεται στα Σχήµατα 5 και 6. 70 Τσιµέντο Ι52,5 60 Θλιπτική Αντοχή (MPa) 50 40 30 20 Θ ΘΑ C CA CS CSA 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Χρόνος (Ηµέρες) Σχήµα 5. Χρονική εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής δοκιµίων µε τσιµέντο Ι52.5 Από το ανωτέρω διάγραµµα είναι σαφής η µείωση των θλιπτικών αντοχών των δοκιµίων στο διάλυµα NaCl κατά περίπου 15%, ενώ η αντίστοιχη µείωση των δοκιµίων στο µικτό διάλυµα χλωριόντων και θειικών είναι της τάξης του 28%. Σηµαντική όµως είναι η διαπίστωση πώς η προσθήκη αναστολέα στα κονιάµατα έδωσε τις ίδιες τιµές θλιπτικής αντοχής όπως και τα κονιάµατα χωρίς αναστολέα, γεγονός που δεικνύει οτι στην περίπτωση του τσιµέντου Ι52,5 όντως το νιτρώδες ασβέστιο δεν επηρεάζει αρνητικά τις αντοχές, όπως αναφέρθηκε και προηγουµένως ως προϋπόθεση χρήσης ενός αναστολέα διάβρωσης. Μάλιστα λαµβάνοντας υπόψη ότι απώλεια αντοχής ίση µε 30% στην ηλικία του ενός έτους αποτελεί κριτήριο για το χαρακτηρισµό ενός µείγµατος ως ανθεκτικού έναντι θειικών αλάτων ή όχι (Al-Amoudi 1998), φαίνεται ότι τα παρασκευασθέντα µείγµατα χαρακτηρίζονται ως ανθεκτικά έναντι των διαλυµάτων θειικών αλάτων. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 6

Η ίδια περίπου εικόνα διατηρείται και στα δοκίµια SR, όπου πάλι η µείωση της θλιπτικής αντοχής για µεν το διάλυµα χλωριούχου νατρίου είναι περίπου 15%, για δε το µικτό διάλυµα της τάξης του 20%. Στην περίπτωση αυτή, αν και η µετρηθείσα απώλεια αντοχής απέχει πολύ από την κρίσιµη τιµή της µείωσης, η αρνητική επίδραση των χλωριόντων είναι φανερή, ενώ η επίδραση του τσιµέντου SR φαίνεται στη διαφορά του 8% µεταξύ δοκιµίων Ι52,5 και SR στα ίδια διαλύµατα. Και πάλι η επίδραση της προσθήκης του αναστολέα δεν ήταν αρνητική σε όλες τις περιπτώσεις που µελετήθηκαν στην παρούσα εργασία. 60 Τσιµέντο SR 50 Θλιπτικά Αντοχή (MPa) 40 30 20 Θ ΘΑ C CA CS CSA 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Χρόνος (Ηµέρες) Σχήµα 6. Χρονική εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής δοκιµίων µε τσιµέντο SR. 3.3 ιάβρωση σιδηροπλισµού Από τις ηλεκτροχηµικές µετρήσεις που διεξήχθησαν σε δοκίµια που παρασκευάστηκαν µε τα τρία τσιµέντα, Ι42,5, Ι52,5 και SR και εµβαπτίστηκαν για ένα χρόνο στα ανωτέρω διαλύµατα, προέκυψαν οι τιµές πυκνότητας ρεύµατος διάβρωσης που παρουσιάζονται στο Σχήµα 7. O δείκτης 4 αναφέρεται στη χρήση τσιµέντου Ι42,5 ο δείκτης 5 αναφέρεται στη χρήση τσιµέντου Ι52,5 και τέλος ο δείκτης S στη χρήση τσιµέντου Sulfate Resistant. Κατ αρχάς θα πρέπει να αναφερθεί ότι σε µετρήσεις που έγιναν σε δοκίµια τσιµέντου Ι42,5 που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα µόνο µε θειικά ιόντα δεν ήταν φανερή διάβρωση του οπλισµού µετά από ένα χρόνο. Ανάλογα αποτελέσµατα σε µεικτά διαλύµατα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου παρατηρήθηκαν και στην εργασία του (Al-Amoudi 1995). Στα δοκίµια που εκτέθηκαν στο διάλυµα 5% κ.β. NaCl καθώς και σε αυτά του διπλού διαλύµατος παρουσιάζεται µεγάλη αύξηση των τιµών πυκνότητας ρεύµατος διάβρωσης από τους έξι στους δώδεκα µήνες, γεγονός που σηµαίνει οτι η διαβρωτική δράση των διαλυµάτων δείχνει να ακολουθεί µια εκθετική πορεία. Μετά από ένα χρόνο, οι µεγαλύτερες τιµές ρεύµατος διάβρωσης παρατηρούνται στα δοκίµια µε τσιµέντο τύπου SR στο διάλυµα χλωριόντων, ενώ στα δοκίµια µε τους άλλους δύο τύπους τσιµέντου διαπιστώνονται παραπλήσιες τιµές. Η ευαισθησία του οπλισµού σε διάβρωση όταν το χρησιµοποιούµενο τσιµέντο είναι το SR είναι γνωστή (Μπατής & Κουλουµπή 1989). Η ύπαρξη του αναστολέα διάβρωσης προσφέρει ικανοποιητική προστασία στο σιδηροπλισµό, σε όλες τις κατηγορίες τσιµέντων, ακόµα και µετά από δώδεκα µήνες εµβάπτισης στα διαβρωτικά διαλύµατα. Η µεγαλύτερη προστασία παρατηρείται στα δοκίµια µε τσιµέντο τύπου Ι42,5 στο µικτό διάλυµα χλωριούχων και θειικών. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 7

3,5 Πυκνότητα Ρεύµατος ιάβρωσης (µα/cm2) (mv) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 C-4 CA-4 CS-4 CSA-4 C-5 CA-5 CS-5 CSA-5 C-S CA-S CS-S CSA-S 12 6 Σχήµα 7. Πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης όλων των κατηγοριών δοκιµίων µετά από 6 και 12 µήνες εµβάπτισης. Αντίθετα τα δοκίµια µε τσιµέντο Ι52,5 εµφανίζουν συνολικά τις µεγαλύτερες τιµές ρεύµατος διάβρωσης. Αυτό θα µπορούσε να αποδοθεί στο γεγονός οτι τα δοκίµια Ι52,5 παρουσιάζουν το µικρότερο πορώδες, µε αποτέλεσµα την εντονότερη επίδραση των θειικών στη δοµή τους. Όµως και πάλι είναι σηµαντική η διαπίστωση οτι ο αναστολέας προσφέρει όντως προστασία, σε όλους τους τύπους τσιµέντου και σε όλα τα διαλύµατα, που είναι άλλωστε και το ζητούµενο. -900-800 υναµικό ιάβρωσης (mv) -700-600 -500-400 -300-200 -100 0 C-4 CA-4 CS-4 CSA-4 C-5 CA-5 CS-5 Σχήµα 8. υναµικά διάβρωσης ως προς SCE όλων των κατηγοριών δοκιµίων µετά από 6 και 12 µήνες εµβάπτισης. CSA-5 C-S CA-S CS-S CSA-S 12 6 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 8

Στο Σχήµα 8 παρουσιάζονται τα δυναµικά διάβρωσης όλων των κατηγοριών δοκιµίων µετά από 6 και 12 µήνες εµβάπτισης στα διαλύµατα χλωριόντων και χλωριόντων θειικών. Γενικά οι µετρήσεις του δυναµικού διάβρωσης ευρίσκονται σε συµφωνία µε τις µετρήσεις της πυκνότητας του ρεύµατος διάβρωσης. Σε όλες τις περιπτώσεις η ύπαρξη του αναστολέα διάβρωσης στο τσιµεντοκονίαµα προκαλεί µείωση των τιµών του δυναµικού διάβρωσης. Θα πρέπει τέλος να σηµειωθεί οτι τα αποτελέσµατα της εργασίας αυτής, ως περαιτέρω έρευνα της αρχικής, βρίσκονται σε συµφωνία µε τα αποτελέσµατα της προηγούµενης εργασίας και τη συµπληρώνουν (Batis και Συνεργάτες 2004). 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα αποτελέσµατα της παρούσας εργασίας προκύπτει ότι η συµπεριφορά δοκιµίων που εµβαπτίζονται σε διαλύµατα χλωριόντων και χλωριόντων θειικών εξαρτάται σηµαντικά από το είδος του τσιµέντου που χρησιµοποιήθηκε για την παρασκευή τους. Στις συγκεκριµένες πειραµατικές συνθήκες το τσιµέντο Ι52,5 επέδειξε τη χειρότερη συµπεριφορά, και µάλιστα µε συµφωνία όλων των τύπων µετρήσεων. Το νιτρώδες ασβέστιο φαίνεται να παρέχει σηµαντική προστασία έναντι της διάβρωσης του οπλισµού σε όλα τα διαλύµατα εµβάπτισης και µε όλους τους τύπους τσιµέντου, χωρίς να έχει αρνητικές επιπτώσεις στη θλιπτική αντοχή των κονιαµάτων. Μόνο στις µετρήσεις µεταβολής µήκους και στο τσιµέντο Ι52,5 παρουσιάζεται χειροτέρευση της συµπεριφοράς των δοκιµίων εξαιτίας της ύπαρξης του αναστολέα. Γενικά πάντως, τα κονιάµατα χαρακτηρίζονται ως µείγµατα µε υψηλή αντίσταση έναντι θειικών αλάτων. 5 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Al-Amoudi, O.S.B. 1995. Performance of 15 reinforced concrete mixtures in magnesium-sodium sulphate environments. Construction and Building Materials, Vol. 9, No 3: 149-158. Al-Amoudi, O.S.B. 1998. Sulfate Attack and Reinforcement Corrosion in Plain and Blended Cements Exposed to Sulfate Environments. Building and Environment, Vol. 33, No 1: 53-61. Al-Dujailan, S.U., Maslehuddin, M., Al-Zahrani, M.M., Sharif, A.M., Shameem, M. & Ibrahim, M. 2003. Sulfate resistance of plain and blended cements exposed to varying solution of sodium sulfate. Cement and Concrete Composites, Vol. 25: 429-437. ASTM C1012-95: Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution, American Society for Testing and Materials, Vol. 04.01, 1995, Philadelphia, USA. Broomfield, J.P. 1997. Corrosion of Steel in Concrete, E & FN SPON, London. Batis, G., Sideris, K.K. & Pantazopoulou, P., 2004. Influence of Calcium Nitrite Inhibitor on the Durability of Mortars under Contaminated Chloride and Sulfate Environments, Anti-Corrosion Methods and Materials, Vol. 51: 112-120. Cigna, R., Familiari, G., Gianetti, F. & Proverbio, E. 1994. Influence of Calcium Nitrite on the Reinforcement Corrosion in Concrete Mixtures Containing Different Cements. Corrosion and Corrosion Protection of Steel in Concrete, Sheffield, 878-892. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 9

Dehwah, H.A.F., Maslehuddin, M. & Austin, S.A. 2003. Effect of sulfate ions and associated cation type on the pore solution chemistry in chloride-contaminated plain and blended cements. Cement and Concrete Composites, Vol. 25: 513-525. DIN 1164: DIN Taschenbuch 73, Zement. European Standard EN 196-1: Methods of Testing Cement Part 1: Determination of Strength. Kouloumbi, Ν. & Batis, G. 1992. Chloride Corrosion of Steel Rebars in Mortars with Fly Ash Admixtures. Cement and Concrete Composites, Vol.14, No 3: 199-207. Kouloumbi, N, Batis, G. & Pantazopoulou, P. 1995. Efficiency of Natural Greek Pozzolan in Chloride Induced Corrosion of Steel Reinforcement. Cement, Concrete and Aggregates, Vol.17: 18-25. Μπατής, Γ. & Κουλουµπή, Ν. 1989. ιάβρωση του σιδηροπλισµού του Μπετόν σε Περιβάλλον χλωριόντων µε χρήση τσιµέντου πόρτλαντ και ανθεκτικού σε θειικά, Τεχνικά Χρονικά, Επιστηµονική Περιοχή Γ, Τόµος 9: 5-29. Shashiprakash, S.G., Thomas, M.D.A. 2001. Sulfate Resistance of Mortars Containing High- Calcium Fly Ashes and Combinations of Highly Reactive Pozzolans and Fly Ash, 7 th CANMET/ACI International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans, Madras, India, July 2001, Vol. I, 221-237. Zongjin, Li, Baoguo, Ma, Jun, Peng & Meng, Qi. 2000. The microstructure and sulfate resistance mechanism of high-performance concrete containing CNI. Cement and Concrete Composites, Vol. 22: 369-377. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 10