Επίδραση ορυκτών προσθέτων και αναστολέων διάβρωσης στην αντιδιαβρωτική προστασία οπλισµών σκυροδέµατος

Επίδραση ορυκτών προσθέτων και αναστολέων διάβρωσης στην αντιδιαβρωτική προστασία οπλισµών σκυροδέµατος Αθ. Ρούτουλας Καθηγητής. Τµήµα Φυσικής Χηµείας και Τεχνολογίας Υλικών, Τ.Ε.Ι. Πειραιά.. Γ. Μπατής Καθηγητής. Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Π. Μανίτα ρ. Πολιτικός Μηχανικός. Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης. Α. Μαρουσάκη Τµήµα Φυσικής Χηµείας και Τεχνολογίας Υλικών, Τ.Ε.Ι. Πειραιά.. Λέξεις κλειδιά: Φαρίνα Ηλεκτροφίλτρων, Σκωρία Υψικαµίνων, Αναστολείς ιάβρωσης, Strain Gauge, Ενανθράκωση, Θλιπτική Αντοχή ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Η παρούσα εργασία αναφέρεται στη διερεύνηση της συνεργιστικής δράσης της φαρίνας ηλεκτροφίλτρων µε σκωρία υψικαµίνων και αναστολείς διάβρωσης στην προστασία του χάλυβα οπλισµού σκυροδέµατος από τη διάβρωση. Πρισµατικά δοκίµια οπλισµένου κονιάµατος εξετάσθηκαν υπό συνθήκες επιταχυνόµενης διάβρωσης µε έκθεση σε διάλυµα 3.5% κ.β. NaCl µε µετρήσεις Strain Gauge, ενώ διαφορετικά πρισµατικά δοκίµια κονιάµατος χρησιµοποιήθηκαν για τον προσδιορισµό της θλιπτικής αντοχής και του βάθους ενανθράκωσης. Τα αποτελέσµατα της µεθοδολογίας που εφαρµόσθηκε ήταν ενθαρρυντικά για την προστατευτική δράση των συνδυασµών των χρησιµοποιηθέντων προσθέτων και του αναστολέα έναντι της διάβρωσης. Η προσθήκη της φαρίνας ηλεκτροφίλτρων σε κατάλληλη αναλογία είναι δυνατό να καλύψει το απαιτούµενο επίπεδο αλκαλικότητας προσφέροντας επαρκή προστασία. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το οπλισµένο σκυρόδεµα είναι παγκοσµίως το ευρύτερα χρησιµοποιούµενο κατασκευαστικό υλικό. Το σκυρόδεµα αρχικά παρέχει ένα προστατευτικό αλκαλικό περιβάλλον γύρω από τον οπλισµό. Η διάβρωση του σιδηροπλισµού όµως, ως θερµοδυναµικά αυθόρµητο φαινόµενο, συµβαίνει είτε οφειλόµενη στην ενανθράκωση του σκυροδέµατος, που τελικά µειώνει την αλκαλικότητα, είτε στη διείσδυση των χλωριόντων που καταστρέφουν το προστατευτικό στρώµα οξειδίων του οπλισµού (Mehta & Monteiro 25). Η διάβρωση του σιδηροπλισµού µπορεί να αντιµετωπιστεί µε µεθόδους όπως η χρήση προσθέτων ή / και αναστολέων διάβρωσης, ανοξείδωτων σιδηροπλισµών, επιφανειακών επικαλύψεων και καθοδικής προστασίας (Kouloumbi και Συνεργάτες 1995). Η ενσωµάτωση στο σκυρόδεµα βιοµηχανικών παραπροϊόντων όπως η ιπτάµενη τέφρα, η σκωρία υψικαµίνων και η πυριτική παιπάλη ως προσθέτων µπορεί να βελτιώσει σηµαντικά την αντίσταση του σκυροδέµατος σε διάφορες χηµικές προσβολές και κατά συνέπεια τη διάρκεια ζωής του (Maslehudin και Συνεργάτες 199). Πολλές αναφορές και έρευνες έχουν γίνει για την απόδοση των ορυκτών πρόσθετων, την επίδραση τους στη διείσδυση των χλωριόντων και τον προσδιορισµό των χαρακτηριστικών παραµέτρων της διάβρωσης. Οι µελέτες ποικίλουν σύµφωνα µε τον τύπο των ορυκτών πρόσθετων στο σκυρόδεµα, το τσιµέντο που χρησιµοποιείται καθώς και τις συνθήκες συντήρησης και 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 1

ενυδάτωσης. Γενικά το σκυρόδεµα µε ορυκτά πρόσθετα επέδειξε µειωµένη διαπερατότητα και οι συντελεστές διάχυσης ήταν σαφώς µικρότεροι σε σχέση µε αυτούς που παρουσιάζονταν σε σκυρόδεµα µε τσιµέντο Πόρτλαντ (Torii & Kawamura 1994). Τα ορυκτά πρόσθετα αναστολής διάβρωσης στο σκυρόδεµα έχουν ως στόχο τον περιορισµό της διάβρωσης του οπλισµού µέσω της µείωσης του πορώδους του συνεκτικού υλικού (τσιµεντοκονίας) του σκυροδέµατος. Τέτοια υλικά είναι τα ποζολανικά που συνίσταται από αργυλοπυριτικές ενώσεις. Τα υλικά αυτά από µόνα τους δεν έχουν υδραυλικές ιδιότητες, αλλά µε λεπτό τους διαµερισµό και παρουσία νερού παρουσιάζουν υδραυλικές ιδιότητες, λόγω της αντίδρασης τους µε την υδράσβεστο. Τέτοια υλικά είναι η σκωρία υψικαµίνων και η Φαρίνα Ηλεκτροφίλτρων (ΦΗΦ). Η σκωρία, παραπροϊόν της παραγωγικής διαδικασίας του χάλυβα, δεν είναι µεταλλικό προϊόν και αποτελείται κατά βάση από πυριτικά και αργυλοπυριτικά άλατα του ασβεστίου (Malami και Συνεργάτες 1994). Λόγω των υδραυλικών ιδιοτήτων της, σωµατίδια κοκκοµετρίας µικρότερης από 1µm συνεισφέρουν στις πρώιµες αντοχές, ενώ σωµατίδια µεγαλύτερα από 1µm και µικρότερα από 45µm συνεισφέρουν στις τελικές αντοχές. Σωµατίδια κοκκοµετρίας µεγαλύτερης των 45µm είναι δύσκολο να ενυδατωθούν. Η σκωρία είναι υλικό κοκκοµετρίας µικρότερης των 45µm (Mehta & Monteiro 25) και όταν χρησιµοποιείται ως πρόσθετο στο τσιµέντο πόρτλαντ προσδίδει πλεονεκτήµατα όπως, υψηλή τελική αντοχή µε χαµηλές πρώιµες αντοχές, υψηλή αναλογία σε κάµψη ως προς την αντοχή σε θλίψη, αντίσταση στα ιόντα των θειικών και χλωρίου, χαµηλή θερµοκρασία ενυδάτωσης και τέλος µείωση της συρρίκνωσης µε επακόλουθα την µείωση του πορώδους και της διαπερατότητας του σκυροδέµατος. Τα τσιµέντα σκωρίας έχουν επίσης καλή εργασιµότητα και χαµηλή απαίτηση σε νερό (Malami και Συνεργάτες 1994). Η φαρίνα ηλεκτροφίλτρων (ΦΗΦ), παραπροϊόν της παραγωγικής διαδικασίας του τσιµέντου, περιέχει κυρίως ανθρακικό ασβέστιο και µπορεί να καταταχθεί στα πρόσθετα τύπου Ι, σύµφωνα µε την ευρωπαϊκή κωδικοποίηση. Με την προσθήκη της ΦΗΦ σαν πληρωτικό πρόσθετο στο τσιµέντο ή το σκυρόδεµα βελτιώνεται καταρχήν η ανθεκτικότητα του ως προς τη διάβρωση (Batis και Συνεργάτες 1993). Πέραν τούτου, η υψηλή περιεκτικότητα της ΦΗΦ σε αλκάλια της δίνει ένα ακόµα πλεονέκτηµα στην περίπτωση που χρησιµοποιηθεί µαζί µε τη σκωρία στο τσιµέντο, αφού ενεργοποιεί την ενυδάτωση της σκωρίας (Shi & Day 1996). Αναστολέας διάβρωσης είναι οποιαδήποτε ουσία που µπορεί να µειώσει το ρυθµό διάβρωσης του χάλυβα (ή άλλου µετάλλου ή κράµατος) όταν είναι παρούσα σε σχετικά µικρή συγκέντρωση πλησίον της επιφάνειας του χάλυβα (ή άλλου µετάλλου ή κράµατος). Οι αναστολείς διάβρωσης ενεργούν στο ανοδικό ή καθοδικό τµήµα της ηλεκτροχηµικής αντίδρασης της διάβρωσης και το επιβραδύνουν σηµαντικά και η ενέργειά τους εντοπίζεται είτε στη διεπιφάνεια µετάλλου - διαβρωτικού περιβάλλοντος είτε στη διαδικασία της διαβρωτικής δράσης µε χηµική αντίδραση και η ενέργειά τους επεκτείνεται σε όλο το διαβρωτικό περιβάλλον. Η προσθήκη του αναστολέα διάβρωσης δεν πρέπει να επηρεάζει σηµαντικά άλλες ωφέλιµες ιδιότητες του σκυροδέµατος όπως τη θλιπτική αντοχή. Οι παράγοντες που επηρεάζονται από τους αναστολείς διάβρωσης είναι ο ρυθµός εισόδου των χλωριόντων από το διαβρωτικό περιβάλλον, ο βαθµός µε τον οποίο τα χλωριόντα ενσωµατώνονται χηµικά ή παγιδεύονται φυσικά στην επικάλυψη του σκυροδέµατος, η περιεκτικότητα των χλωριόντων που ο οπλισµός µπορεί να ανεχθεί χωρίς να διαρρηχθεί το υπάρχον παθητικό φιλµ, ο ρυθµός εισόδου του διαλυµένου οξυγόνου που στηρίζει την καθοδική αντίδραση, η ηλεκτρική αντίσταση του σκυροδέµατος και η χηµική σύσταση του ηλεκτρολύτη (όπως το διάλυµα των πόρων στο τσιµέντο) (Μπατής & Κατσαντώνης 1999). Οι αναστολείς διάβρωσης µε βάση τις αλκανολαµίνες διεισδύουν διαµέσου της πορώδους δοµής µε διάχυση, µε ρυθµό περίπου 1cm την ηµέρα. Στην επαφή µε το χάλυβα του οπλισµού σχηµατίζουν ένα µονοµοριακό στρώµα, πάχους 2 1 Å, που µειώνει τη διάβρωση προστατεύοντας και τις ανοδικές και τις καθοδικές περιοχές του σιδηροπλισµού. Επίσης µειώνουν τη διάχυση των χλωριόντων στο κονίαµα (Gaidis & Rosenberg 21, Broomfield 1999). 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 2

Αξίζει ιδιαίτερα να τονιστεί το γεγονός ότι η κύρια αιτία διάβρωσης του σιδηροπλισµού του σκυροδέµατος στο εξωτερικό, είναι η παρουσία µεγάλης ποσότητας χλωριόντων στο σκυρόδεµα. Αυτά βρίσκονται κυρίως στα άλατα τήξεως του πάγου που χρησιµοποιούνται ευρύτατα στο οδικό δίκτυο των χωρών της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης, του Καναδά και των Ηνωµένων Πολιτειών, αλλά και στο θαλασσινό νερό που βρέχει τις χώρες της Βόρειας Ευρώπης, τον Καναδά και τις Ανατολικές και υτικές πολιτείες των ΗΠΑ. Το πρόβληµα της ενανθράκωσης περνά συνήθως σε δεύτερη µοίρα. Ως εκ τούτου η συντριπτική πλειοψηφία των µελετών για την καταπολέµηση του φαινοµένου της διάβρωσης διερευνά µόνο την έναρξη του φαινοµένου παρουσία χλωριόντων, ενώ απουσιάζουν σχεδόν παντελώς οι έρευνες για την καταπολέµηση της διάβρωσης λόγω ενανθράκωσης µε χρήση αναστολέων διάβρωσης. Στη χώρα µας όµως, σε αντίθεση µε τα προαναφερόµενα κράτη, ο κίνδυνος για τη διάβρωση του σιδηροπλισµού λόγω ενανθράκωσης είναι πολύ µεγάλος. Υπό συγκεκριµένες µάλιστα συνθήκες, οι οποίες και αποτελούν σύνηθες φαινόµενο στον ελλαδικό χώρο, η ενανθράκωση µπορεί να αποτελέσει τον πρώτο κίνδυνο για τη διάβρωση του σιδηροπλισµού του σκυροδέµατος (Sideris & Savva 2). Αντικείµενο της εργασίας αυτής αποτελεί η αξιολόγηση των αποτελεσµάτων των δοκιµών προσθήκης φαρίνας ηλεκτροφίλτρων και σκωρίας υψικαµίνων σε οπλισµένα και µη δοκίµια τσιµεντοκονιάµατος. Επιπλέον ερευνάται και η ταυτόχρονη προσθήκη αναστολέων διάβρωσης στην προστασία του χάλυβα οπλισµού σκυροδέµατος από τη διάβρωση. Τα αποτελέσµατα της έρευνας ήταν ενθαρρυντικά για την προστατευτική δράση των συνδυασµών των χρησιµοποιηθέντων προσθέτων και του αναστολέα έναντι της διάβρωσης. Η προσθήκη της φαρίνας ηλεκτροφίλτρων σε κατάλληλη αναλογία είναι δυνατό να καλύψει το απαιτούµενο επίπεδο αλκαλικότητας προσφέροντας επαρκή προστασία. 2 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Για την κατασκευή δοκιµίων κονιάµατος µε σταθερή αναλογία νερό / τσιµέντο.5 χρησιµοποιήθηκαν ως τσιµέντο αναφοράς πρότυπο Ordinary Portland Cement (OPC) και σύνθετα τσιµέντα που περιέχουν σκωρία υψικαµίνων µε ή χωρίς την προσθήκη ΦΗΦ, πειραµατικά παρασκευασµένα στο εργαστήριο µε συνάλεση κλίνκερ και ανάλογου ποζολανικού υλικού. Η χηµική σύσταση των υλικών που χρησιµοποιήθηκαν στα δοκίµια δίνεται στον Πίνακα 1. Η σύσταση του χάλυβα S5s Tempcore που χρησιµοποιήθηκε ήταν η ακόλουθη: C:.16%, Mn:.77%, S:.19%, P:.19%, Si:.19%, Ni:.14%, Cr:.22%, Cu:.26% και Μο:.54%. Χρησιµοποιήθηκαν ως αδρανές ελληνική άµµος διαµέτρου 25 µm < d < 4 mm, νερό από το δίκτυο της Αθήνας και ένας αναστολέας διάβρωσης µε βάση τις αλκανολαµίνες. Πίνακας 1. Χηµική σύσταση των υλικών (%) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 CaO (f) LOI OPC 2.67 4.99 3.18 63.6 2.73.37.29 2.44 2.41 1.52 Σκωρία 33.34 11.37 2.44 41.3 6.9.32.38.12 -.9 ΦΗΦ 13.68 4.36 2.3 42.59 1.23.79.28.1 - Προκειµένου να εκτιµηθεί η ανθεκτικότητα και η αποτελεσµατικότητα καθενός προσθέτου, εφαρµόσθηκε η ακόλουθη µεθοδολογία ελέγχου: Μέτρηση της διάβρωσης µε τεχνική Strain Gauges. Προσδιορισµός της θλιπτικής αντοχής των µειγµάτων. Μέτρηση βάθους ενανθράκωσης 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 3

Οι κωδικοί και οι αναλογίες των χρησιµοποιούµενων υλικών δίνονται στον Πίνακα 2. Επίσης, για τις µετρήσεις Strain Gauge κατασκευάστηκαν οι ίδιες κατηγορίες δοκιµίων, περιέχοντας και αναστολέα διάβρωσης µε βάση τις αλκανολαµίνες. Πίνακας 2. Κατηγορίες δοκιµίων Σύσταση (κ.β.) Κατηγορία OPC Σκωρία ΦΗΦ Άµµος Νερό S- 1. - - 3..5 S65-.35.65-3..5 S62-5.33.62.5 3..5 S6-1.3.6.1 3..5 S25-15.6.25.15 3..5 Τα δοκίµια των µετρήσεων Strain Gauge ήταν πρισµατικά, διαστάσεων 8 mm x 8 mm x 1 mm, όπως φαίνεται στο Σχήµα 1, µε οπλισµούς διαµέτρου 12 mm. Τα αισθητήρια που χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση του ρυθµού διάβρωσης των οπλισµών ήταν Strain Gauge (SG) τύπου KM-3-12 της KYOWA. Σε κάθε δοκίµιο τοποθετήθηκαν δύο αισθητήρια SG (Σχ. 1). Το πρώτο, που τοποθετείται οριζοντίως κοντά στον οπλισµό, µετρά τη διόγκωση του δοκιµίου που οφείλεται στην αθροιστική δράση της διάβρωσης και των άλλων παραµέτρων που αλλάζουν τον όγκο του δοκιµίου. Το δεύτερο SG (τοποθετηµένο καθέτως µακριά από τον οπλισµό) αντισταθµίζει τις παραµέτρους µεταβολής του όγκου του δοκιµίου εκτός της διάβρωσης (Routoulas & Batis 1999, Colombo 1986). Τα δοκίµια παρέµειναν στον θάλαµο συντήρησης (2 C, 1% humidity) για 7 ηµέρες και κατόπιν εµβαπτίστηκαν σε 3.5 % κ.β. διάλυµα NaCl. Για την επιτάχυνση της διάβρωσης των οπλισµένων δοκιµίων εφαρµόστηκε ανοδική φόρτιση 1., 1.5 και 2. V για µερικές ηµέρες. Η διάταξη µέτρησης περιλαµβάνει ποτενσιοστάτη για την εφαρµογή της ανοδικής φόρτισης, γέφυρα-ενισχυτή SG και πολύµετρο (Σχ. 2) (Routoulas & Batis 1999). ARALDITE SG SG 15 ΑΓΩΓΟΣ 85 ΟΠΛΙΣΜΟΣ ΚΟΝΙΑΜΑ 34 12 34 15 48 12 2 Σχήµα 1. Σχήµα και διαστάσεις δοκιµίων Strain Gauge (mm) 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 4

ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΠΟΤΕΝΣΙΟΣΤΑΤΗΣ V + - ΗΛΕΚΤΡΟ ΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ SCE V ΧΑΛΥΒ ΙΝΗ ΡΑΒ ΟΣ ΟΚΙΜΙΟ A STRAIN GAUGE ΗΛΕΚΤΡΟ ΙΟ ΓΡΑΦΙΤΗ 3.5% NaCl sol Σχήµα 2. Σχηµατικό ιάγραµµα ιάταξης Μετρήσεων Παρασκευάστηκαν πρισµατικά δοκίµια κονιάµατος διαστάσεων 4 4 16 mm, τα οποία συντηρήθηκαν σε θάλαµο υγρής συντήρησης και χρησιµοποιήθηκαν για τον προσδιορισµό της θλιπτικής αντοχής των µειγµάτων στις ηλικίες των 1, 7, 28, 6, 9, 18 και 365 ηµερών. Η µέτρηση της θλιπτικής αντοχής πραγµατοποιήθηκε στην πρέσα κονιαµάτων και σκυροδεµάτων Buehl & Fabel και η τελική τιµή της θλιπτικής αντοχής κάθε ηλικίας υπολογίστηκε ως ο µέσος όρος τριών πειραµατικών τιµών (ΕΝ 196-1). Παρασκευάστηκαν επίσης κυλινδρικά δοκίµια 4 1 mm, τα οποία χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση του βάθους ενανθράκωσης σε διάφορες ηλικίες. Τα δοκίµια αυτά, αφού συντηρήθηκαν για τρείς ηµέρες στο θάλαµο υγρής συντήρησης, τοποθετήθηκαν σε ελεγχόµενο χώρο έκθεσης του εργαστηρίου µε θερµοκρασία 2±3 C και σχετική υγρασία 55±5%. Τα δοκίµια παρέµειναν στον ανωτέρω χώρο µέχρι τη στιγµή της µέτρησης. Σε τακτά χρονικά διαστήµατα (ηλικίες 4 και 6 µηνών) δύο κυλινδρικά δοκίµια από κάθε µείγµα θραύονταν σε διάρρηξη και το βάθος ενανθράκωσης µετρήθηκε µε χρήση διαλύµατος φαινολοφθαλεϊνης (κατά RILEM CPC-18). Πέραν των ανωτέρω µακροχρόνιων δοκιµών ενανθράκωσης σε φυσικό περιβάλλον, διενεργήθηκαν και δοκιµές επιταχυνόµενης ενανθράκωσης. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν επιπλέον κυλινδρικά δοκίµια (4 1 mm), τα οποία αφού συντηρήθηκαν για 7 ηµέρες στο θάλαµο υγρής συντήρησης, τοποθετήθηκαν στον θάλαµο επιταχυνόµενης ενανθράκωσης, όπου παρέµειναν για 6 εβδοµάδες. Κατόπιν τα δοκίµια θραύονταν σε διάρρηξη και το βάθος ενανθράκωσης µετρήθηκε µε χρήση διαλύµατος φαινολοφθαλεϊνης (κατά RILEM CPC-18). 3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ Τα αποτελέσµατα της τεχνικής SG για όλες τις κατηγορίες δοκιµίων παρουσιάζονται στο Σχήµα 3, ενώ το αντίστοιχο συγκριτικό διάγραµµα για τα δοκίµια µε αναστολέα διάβρωσης (SG65-Μ, SG62-5Μ και SG6-1Μ) φαίνεται στο Σχήµα 4. Τα δοκίµια που εξετάστηκαν κάτω από τις ίδιες συνθήκες σταθερού ανοδικού δυναµικού ταξινοµούνται ανάλογα µε την αντιδιαβρωτική τους συµπεριφορά. Ο χρόνος µηδέν είναι η στιγµή της εφαρµογής του ανοδικού δυναµικού στο δοκίµιο. Σε όλες τις περιπτώσεις υπάρχει αύξηση της τιµής SG, που σχετίζεται µε τη διάβρωση. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 5

5 45 4 SG- SG25-15 SG6-1 SG62-5 SG65 POTENTIAL 3 ΤΙΜΕΣ SG (mv 35 3 25 2 15 1 5 2 1 ΑΝΟ ΙΚΟ ΥΝΑΜΙΚΟ 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 ΧΡΟΝΟΣ (ΗΜΕΡΕΣ) Σχήµα 3. Τιµές SG για όλες τις κατηγορίες δοκιµίων ως προς χρόνο Κατά τη διάρκεια των πρώτων 18 ηµερών εφαρµογής ανοδικού δυναµικού, παρατηρείται χαµηλός ρυθµός διόγκωσης των δοκιµίων SGO και SGC. Ο χρόνος έναρξης της διάβρωσης, όπως υποδηλώνεται από την αύξηση στην τιµή SG για τα δοκίµια SG65, SG62-5 και SG6-1 ήταν η 4 η ηµέρα, ενώ παρατηρήθηκαν ρωγµές από την 5 η ηµέρα, µε καθυστέρηση µιας ηµέρας, αντίστοιχα. Τέλος για τα δοκίµια SG25-15 η έναρξη της διάβρωσης παρατηρείται µετά από 17 ηµέρες, µε θραύση την 19 η ηµέρα. Η καλύτερη αντιδιαβρωτική συµπεριφορά των δοκιµίων SGC και SG25-15 είναι προφανής, συγκρινόµενη µε αυτή των υπολοίπων δοκιµίων µε σύνθετα τσιµέντα. ΤΙΜΕΣ SG (m 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 SG- SG25-15 SG6-1M SG62-5M SG65-M POTENTIAL 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 ΧΡΟΝΟΣ (ΗΜΕΡΕΣ) Σχήµα 4. Τιµές SG για τα δοκίµια µε αναστολέα διάβρωσης 3 2 1 ΑΝΟ ΙΚΟ ΥΝΑΜΙΚ 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 6

Επίσης, όπως είναι φανερό από το Σχήµα 4, η ενσωµάτωση του αναστολέα διάβρωσης στα δοκίµια µε σύνθετα τσιµέντα που παρουσίασαν τη χειρότερη συµπεριφορά καθυστέρησε τη θραύση των δοκιµίων για περίπου 4 έως 7 ηµέρες, χωρίς να αλλάξει τη σειρά κατάταξής τους. Η θλιπτική αντοχή όλων των κατηγοριών δοκιµίων εξετάστηκε ως προς το χρόνο και τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στο Σχήµα 5. Παρατηρείται απότοµη αύξηση των αντοχών µέχρι τις 9 ηµέρες, κατόπιν και µέχρι τους 6 µήνες µικρότερος ρυθµός αύξησης και τέλος τάση για σταθεροποίηση µέχρι το τέλος του χρόνου έκθεσης. Οι µεγαλύτερες αντοχές σηµειώνονται για το αµιγές τσιµέντο Portland, ενώ οι χαµηλότερες για το συνδυασµό σκωρίας 6% και ΦΗΦ1%. Η πολύ καλή συµπεριφορά των δοκιµίων S25-15 παρατηρήθηκε και στα αποτελέσµατα της προηγούµενης µεθόδου. 7 6 Θλιπτική Αντοχή (MPa) 5 4 3 2 S- S65- S62-5 S6-1 S25-15 1 5 1 15 2 25 3 35 4 Χρόνος (Ηµέρες) Σχήµα 5. Χρονική εξέλιξη θλιπτικών αντοχών όλων των κατηγοριών κονιαµάτων. Οι µετρήσεις του µέσου βάθους ενανθράκωσης έγιναν για περίοδο έκθεσης 4 και 6 µηνών. Οι µέσοι όροι των αποτελεσµάτων ανά κατηγορία δοκιµίων δίνονται στον Πίνακα 3. Και σε αυτήν την περίπτωση φαίνεται ότι τα δοκίµια Κ25-15 έχουν πολύ καλή συµπεριφορά, µε την ενανθράκωση να φθάνει στο µισό βάθος σε σχέση µε τα δοκίµια των υπολοίπων σύνθετων κονιαµάτων, τα οποία µετά από έξι µήνες δείχνουν να έχουν ενανθρακωθεί πλήρως. Πίνακας 3. Βάθος ενανθράκωσης (mm) K- K65- K62-5 K6-1 K25-15 4 µήνες 3 12 14 16 7 6 µήνες 5 2 2 2 1 Παρόµοια αποτελέσµατα προκύπτουν από την παραµονή όλων των κατηγοριών δοκιµίων σε θάλαµο επιταχυνόµενης ενανθράκωσης για έξι εβδοµάδες (Πίνακας 4). Οι κατηγορίες Κ62-5 και 6-1 έχουν ενανθρακωθεί πλήρως, ενώ το δοκίµιο αναφοράς καθόλου και το δοκίµιο Κ25-15 παρουσιάζει βάθος ενανθράκωσης λιγότερο από το µισό. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 7

Πίνακας 4. Βάθος επιταχυνόµενης ενανθράκωσης (mm) Κ- Κ65- Κ62-5 Κ6-1 Κ25-15 6 Εβδοµάδες 12.1 2 2 8.3 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα αυτής της µελέτης, παρατηρείται ότι η χρήση της ΦΗΦ σαν πρόσθετο στο τσιµέντο συνεπάγεται το χαµηλότερο ρυθµό διάβρωσης των οπλισµών. Η χρήση µόνο σκωρίας, που χρησιµοποιήθηκε σε αυτήν την εργασία, είχε ως αποτέλεσµα ταχύτερους ρυθµούς διάβρωσης, ενώ η προσθήκη ΦΗΦ 5% είχε ως αποτέλεσµα µειωµένους ρυθµούς διάβρωσης.η χρήση σκωρίας και ΦΗΦ 1% και 15% δεν παρείχε προστασία στον οπλισµό, αφού η διάβρωση ήταν ισοδύναµη µε αυτήν των δοκιµίων αναφοράς. Είναι φανερό ότι η µείωση του ποσοστού της σκωρίας και η αύξηση του ποσοστού της ΦΗΦ προκαλούν βελτίωση της αντιδιαβρωτικής συµπεριφοράς των οπλισµών. Η προσθήκη ΦΗΦ αντισταθµίζει τη διαβρωτική δράση της σκωρίας µε µια σχετική µείωση του µεγέθους των πόρων, µε συνέπεια τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των εξωτερικών στρωµάτων του κονιάµατος. Η προσθήκη του αναστολέα διάβρωσης στα δοκίµια µε σύνθετα τσιµέντα προκαλεί µια επιπλέον αύξηση της προστασίας που παρέχει η ΦΗΦ. Ευχαριστίες Η παρούσα ερευνητική εργασία διενεργήθηκε στα πλαίσια του προγράµµατος «Αρχιµήδης: Ενίσχυση Ερευνητικών Οµάδων του ΤΕΙ Πειραιά», που συγχρηµατοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (75%) και το Υπουργείο Παιδείας (25%). 5 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Batis, G., Katsiamboulas, A., Meletiou, C.A. & Chaniotakis, E. 1996. Durability of Reinforced Concrete Made with Composite Cement Containing Kiln Dus. International Conference «Concrete in the Service of Mankind, Dundee UK, 67-72. Batis, G., Kouloumbi, N. & Malami, Ch. 1993. Corrosion Resistance of Steel Rebars in Mortars Specimens with Santorin Earth. OEBALIA XIX, 53-6. Batis, G., Routoulas, Th. & Meletiou, C.A. 1999. Kiln Dust Influence in Corrosion Protection of Steel Rebars ιn Mortars With Composite Cements Containing Pozzolans. International Conference Infrastructure Regeneration and Rehabilitation Improving the Quality of Life Through Better Construction, Sheffield UK, 581-59. Bjegovic, D. & Miksic, B. 1999. Migrating corrosion inhibitor protection of concrete. Materials Performance, Vol. 38: 52-56. Broomfield, J.P. 1999. Corrosion inhibitors for steel in concrete. Concrete, Vol. 33: 44-47. Colombo, G. 1986. Automazione Industriale. Vol. 4. Dott Giorgio, Torino. Gaidis, J.M. & Rosenberg, A.M. 21. Avoiding Corrosion Damage in Reinforced Concrete. Concrete International, Vol.11: 8-83. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 8

Jau, W. & Tsay, D. 1998. A Study of the Basic Engineering Properties of Slag Cement Concrete and its Resistance to Seawater Corrosion. Cement and Concrete Research, Vol.28: 1363-1371. 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. Kouloumbi, N. & Batis, G. 1992. Chloride Corrosion of Steel Rebars in Mortars with Fly Ash Admixtures. Cement and Concrete Composites, Vol.14: 199-27. Kouloumbi, N., Batis, G. & Malami, Ch. 1994. The Anticorrosive Effect of Fly Ash, Slag and a Greek Pozzolan in Reinforced Concrete. Cement and Concrete Composites, Vol.16: 253-26. Malami, Ch., Kaloidas, V., Batis, G. & Kouloumbi, N. 1994. Carbonation and Porosity of Mortar Specimens with Pozzolanic and Hydraulic Cement Admixtures. Cement and Concrete Research, Vol.24: 1444-1454. Maslehuddin, M., Al-Mana, A.J., Saricimen, H. & Shamin, M. 199. Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete Containing Slag or Pozzolans. Cement, Concrete and Aggregates, Vol.12: 24-31. Mehta, P.K. & Monteiro, P.J.M. 25. Concrete Microstructure, Properties, and Materials. 3 rd Ed, McGraw-Hill, New York. Μπατής, Γ. & Κατσαντώνης, Γ. 1999. Ανθεκτικότητα σκυροδεµάτων µε αναστολείς διάβρωσης οπλισµού. Τεχνικά Χρονικά, Τόµος 68, Τεύχος 5: 111-119. Neville, A.M. 1996. Properties of Concrete. 4 th Ed. Addison Wesley Longman, London. Routoulas, A. & Batis, G. 1999. Performance Evaluation of Steel Rebars Corrosion Inhibitors with Strain Gauges. Anti-Corrosion Methods and Materials, Vol. 46: 276-283. Shi, C. & Day, R.L. 1996. Some Factors Affecting Early Hydration of Alkali Slag Cement. Cement and Concrete Research, Vol. 26, No. 3: 439-447. Sideris, K.K. & Savva, A. 2. Durability of Blended Cements. II International Symposium Cement and Concrete Technology in the 2 s, Istanbul, Vol. II: 283-291. Torii, K. & Kawamura, M. 1994. Pore Structure and Chloride Ion Permeability of Mortars Containing Silica Fume. Cement & Concrete Composites, Vol. 16: 279-286. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 9