Επίδραση του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση των τσιµεντοκονιαµάτων έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων

Επίδραση του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση των τσιµεντοκονιαµάτων έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων Γ. Μπατής & Π. Πανταζοπούλου Χηµικοί Μηχανικοί. Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Κ.Κ. Σίδερης Πολιτικός Μηχανικός. Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Λέξεις κλειδιά: νιτρώδες ασβέστιο, χλωριόντα, θειικά, ανθεκτικότητα κονιαµάτων, διάβρωση σιδηροπλισµού ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην παρούσα εργασία µελετάται η επίδραση του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση τσιµεντοκονιαµάτων έναντι θειικών αλάτων. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν µείγµατα κανονικού τσιµεντοκονιάµατος και εµβαπτίστηκαν σε διαφορετικά διαλύµατα θειικών και χλωριούχων αλάτων. Μετρήθηκαν η µεταβολή του µήκους και της θλιπτικής αντοχής των κονιαµάτων, καθώς και το δυναµικό διάβρωσης και η πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης των οπλισµών. Τα πειραµατικά αποτελέσµατα µετά από ένα χρόνο δεικνύουν ότι το νιτρώδες ασβέστιο ελαττώνει την ικανότητα των µειγµάτων να ανθίστανται έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων. Όµως η χρήση αναστολέων διάβρωσης πραγµατοποιείται µόνο όταν αναµένεται διάβρωση του οπλισµού λόγω της παρουσίας χλωριόντων. Στην περίπτωση λοιπόν ταυτόχρονης παρουσίας θειικών και χλωριούχων αλάτων η προσθήκη του νιτρώδους ασβεστίου δεν φαίνεται να επηρεάζει σηµαντικά τη συµπεριφορά των µειγµάτων όταν τα θειικά άλατα προέρχονται από το θειικό νάτριο, παρόλο που η διάβρωση των οπλισµών µειώνεται. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η διάβρωση του χάλυβα αποτελεί διεθνώς µία από τις κύριες αιτίες περιορισµού του χρόνου ζωής των κατασκευών από οπλισµένο σκυρόδεµα. Ανάµεσα στις µεθόδους που έχουν κατά καιρούς προταθεί για την προστασία του σιδηροπλισµού των κατασκευών έναντι της διάβρωσης, η χρήση των αναστολέων διάβρωσης είναι µία απλή, εύχρηστη και σχετικά οικονοµική λύση. Οι αναστολείς διάβρωσης χωρίζονται µε βάση τη χηµική τους σύσταση σε οργανικούς και ανόργανους. Το νιτρώδες ασβέστιο είναι ο ανόργανος αναστολέας που έχει ευρέως χρησιµοποιηθεί παγκοσµίως κατά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ενώ η αποτελεσµατικότητά του έχει αποδειχθεί τόσο σε εργαστηριακές όσο και σε πραγµατικές συνθήκες λειτουργίας. Πρόσφατες έρευνες (Zongjin και Συνεργάτες 2000) έχουν αποδείξει ότι η προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου στο µείγµα µπορεί να οδηγήσει σε επιτάχυνση της καταστροφής της πάστας του τσιµέντου λόγω της προσβολής του από θειικά άλατα και κυρίως από άλατα του θειικού νατρίου. 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. Η συγκεκριµένη εργασία έχει ως στόχο να εξετάσει την ανθεκτικότητα έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων µειγµάτων που παρασκευάστηκαν µε προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν δοκίµια κονιαµάτων τα οποία εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικού νατρίου, θειικού µαγνησίου και µεικτού διαλύµατος θειικού νατρίου και µαγνησίου. Παράλληλα

εξετάσθηκαν και δοκίµια που είχαν εκτεθεί σε διαλύµατα των ανωτέρω θειικών αλάτων στα οποία είχε προστεθεί και NaCl σε ποσοστό 5% κ.β. 2 ΥΛΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Παρασκευάστηκαν δοκίµια κανονικού τσιµεντοκονιάµατος µε αναλογίες 1:3:0.5 σύµφωνα µε τον κανονισµό DIN 1164. Για την παρασκευή των µειγµάτων χρησιµοποιήθηκε τσιµέντο Ι42.5Ν 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. Η χηµική σύσταση του τσιµέντου παρουσιάζεται στον Πίνακα 1, ενώ οι αναλογίες µείξεως των µειγµάτων καθώς και τα διαλύµατα στα οποία αυτά τοποθετήθηκαν παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Τα δοκίµια εµβαπτίστηκαν στα εξής διαλύµατα: 5%Na 2 SO 4, 4.24%MgSO 4, 2.5%Na 2 SO 4 +2.11%MgSO 4, 5%NaCl, 5%NaCl+5%Na 2 SO 4, 5%NaCl+5%MgSO 4, 5%NaCl+2.5%Na 2 SO 4 +2.11%MgSO 4, θάλαµος συντήρησης. Κατ αυτό τον τρόπο η συνολική ποσότητα SO 4 = και Cl - κάθε διαλύµατος ήταν σταθερή, ενώ άλλαζε µόνο το κατιόν του άλατος (Na + ή Mg 2+ ) (Πίνακας 2). Παρασκευάστηκαν πρισµατικά δοκίµια (διαστάσεων 4Χ4Χ16 cm) τα οποία χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση της µεταβολής µήκους σύµφωνα µε τον κανονισµό ASTM C1012-95. Παρασκευάστηκαν επίσης κυβικά δοκίµια (5Χ5Χ5 cm) τα οποία εµβαπτίστηκαν στα ίδια διαλύµατα και χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση της θλιπτικής αντοχής σε διαφορετικές ηλικίες. 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 S500s διαµέτρου 10 mm. 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 και η πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης µέσω της χάραξης ποτενσιοδυναµικών καµπυλών πόλωσης (µέθοδος γραµµικής πόλωσης) (Kouloumbi & Batis 1992). Πίνακας 1. Χηµική σύσταση τσιµέντου και χάλυβα (%) Τσιµέντο (CEM I42.5N) Χάλυβας (S500s) SiO 2 20,86 C 0,18 Al 2 O 3 5,38 P 0,02 Fe 2 O 3 2,73 S 0,04 CaO 60,88 N <0,012 MgO 2,31 CIS 0,35 K 2 O 1,93 SO 3 3,13

Πίνακας 2. Αναλογίες µείξεως παρασκευασθέντων µειγµάτων και διαλύµατα εµβάπτισης A/A Τσιµέντο (g) Άµµος (g) Νερό (g) Ca(NO 2 ) 2 (g) ιάλυµα SO 4 = (ppm) Na + (ppm) Mg 2+ (ppm) Cl - (ppm) 1 450 1350 225 - Θάλαµος συντήρησης -- -- -- -- 2 450 1350 225 - Na 2 SO 4 33800 16200 -- -- 3 450 1350 225 - MgSO 4 33800 -- 8562 -- 4 450 1350 225 - Na 2 SO 4 +MgSO 4 33800 8100 4281 -- 5 450 1350 225 - NaCl -- 19700 -- 30300 6 450 1350 225 - NaCl+Na 2 SO 4 33800 35900 -- 30300 7 450 1350 225 - NaCl+MgSO 4 33800 19700 8562 30300 8 450 1350 225 - NaCl+Na 2 SO 4 +MgSO 4 33800 27800 4281 30300 9 450 1350 210 23 Θάλαµος συντήρησης -- -- -- -- 10 450 1350 210 23 Na 2 SO 4 33800 16200 -- -- 11 450 1350 210 23 MgSO 4 33800 -- 8562 -- 12 450 1350 210 23 Na 2 SO 4 +MgSO 4 33800 8100 4281 -- 13 450 1350 210 23 NaCl -- 19700 -- 30300 14 450 1350 210 23 NaCl+Na 2 SO 4 33800 35900 -- 30300 15 450 1350 210 23 NaCl+MgSO 4 33800 19700 8562 30300 16 450 1350 210 23 NaCl+Na 2 SO 4 +MgSO 4 33800 27800 4281 30300 ΟΠΛΙΣΜΟΣ Araldite 100 mm 5% κ.β. NaCl 10 mm 40 mm Σχήµα 1. Κυλινδρικά δοκίµια κονιάµατος για µέτρηση διάβρωσης οπλισµού.

3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ 3.1 Μεταβολή µήκους Η εξέλιξη της µεταβολής µήκους όλων των δοκιµίων παρουσιάζεται στα Σχήµατα 2-5, ενώ στον Πίνακα 3 παρουσιάζεται η µεταβολή µήκους στην ηλικία των 360 ηµερών. Από τη µελέτη τόσο των σχηµάτων όσο και του πίνακα φαίνεται ότι στα µείγµατα χωρίς αναστολέα που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικών αλάτων η διαστολή στην ηλικία του ενός έτους είναι µικρότερη από 0.10%, τιµή που αποτελεί κριτήριο για το χαρακτηρισµό τους ως µείγµατα µε υψηλή αντίσταση έναντι θειικών (Shashiprakash & Thomas 2001). Φαίνεται µάλιστα ότι αυτή είναι σχεδόν σταθερή και ανεξάρτητη από το κατιόν του άλατος. Θάλαµος Na2SO4 MgSO4 Na2SO4+MgSO4 Μεταβολή µήκους (%) 0,20% 0,15% 0,10% 0,05% 0,00% -0,05% Μείγµατα µε Ca(NO2)2 0 7 21 28 60 90 120 180 240 300 360 Χρόνος εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 2. Μεταβολή µήκους δοκιµίων µε αναστολέα διάβρωσης σε περιβάλλοντα θειικών αλάτων Θάλαµος Na2SO4 MgSO4 Na2SO4+MgSO4 Μεταβολή µήκους (%) 0,20% 0,15% 0,10% 0,05% 0,00% -0,05% Μείγµατα χωρίς Ca(NO2)2 0 7 21 28 60 90 120 180 240 300 360 Χρόνος εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 3. Μεταβολή µήκους δοκιµίων χωρίς αναστολέα διάβρωσης σε περιβάλλοντα θειικών αλάτων

NaCl NaCl+Na2SO4 NaCl+MgSO4 NaCl+Na2SO4+MgSO4 Μεταβολή µήκους (%) 0,20% 0,15% 0,10% 0,05% 0,00% -0,05% Μείγµατα µε Ca(NO2)2 0 7 21 28 60 90 120 180 240 300 360 Χρόνος εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 4. Μεταβολή µήκους δοκιµίων µε αναστολέα διάβρωσης σε περιβάλλοντα µε ταυτόχρονη παρουσία χλωριόντων και θειικών αλάτων NaCl NaCl+Na2SO4 NaCl+MgSO4 NaCl+Na2SO4+MgSO4 Μεταβολή µήκους (%) 0,20% 0,15% 0,10% 0,05% 0,00% -0,05% Μείγµατα χωρίς Ca(NO2)2 0 7 21 28 60 90 120 180 240 300 360 Χρόνος εµβάπτισης (Ηµέρες) Σχήµα 5. Μεταβολή µήκους δοκιµίων χωρίς αναστολέα διάβρωσης σε περιβάλλοντα µε ταυτόχρονη παρουσία χλωριόντων και θειικών αλάτων Η κατάσταση διαφοροποιείται όταν στο διάλυµα συνυπάρχουν και ιόντα χλωρίου. Τα χλωριόντα αύξησαν ελαφρώς τη διαστολή των δοκιµίων που εµβαπτίστηκαν σε διάλυµα µε θειικά άλατα προερχόµενα από το Na 2 SO 4, αλλά αύξησαν δραµατικά τη διαστολή των υπόλοιπων περιπτώσεων, στις οποίες τα θειικά άλατα προέρχονταν από άλατα MgSO 4 ή συνδυασµό αλάτων Na 2 SO 4 και MgSO 4. Στις τελευταίες µάλιστα περιπτώσεις η διαστολή των δοκιµίων ξεπέρασε κατά πολύ την κρίσιµη τιµή 0.10%, κατατάσσοντας τα µείγµατα στην κατηγορία των µειγµάτων µε χαµηλή αντίσταση έναντι θειικών αλάτων. Σύµφωνα µε τους (Al-Amoudi και Συνεργάτες 1994a), η

παρουσία χλωριόντων µειώνει την καταστροφική δράση των θειικών αλάτων, όταν αυτή προέρχεται από διαλύµατα θειικού νατρίου, ενώ δεν µεταβάλλει ουσιαστικά την κατάσταση στην περίπτωση διαλυµάτων του θειικού µαγνησίου. Τα αποτελέσµατα της παρούσας έρευνας δεν συµφωνούν µε τις ανωτέρω επισηµάνσεις, αφού σε κάθε περίπτωση η προσθήκη χλωριόντων στο διάλυµα αύξησε τη διαστολή των δοκιµίων. Η επίδραση του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση των µειγµάτων έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων, µετρούµενη µε το κριτήριο της µεταβολής µήκους, παρουσιάζεται στα Σχήµατα 4 και 5. Από αυτά προκύπτει ότι η προσθήκη νιτρώδους ασβεστίου στο µείγµα, µειώνει την αντίστασή του έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων, ανεξάρτητα του κατιόντος του άλατος. Η διαπίστωση αυτή, η 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. Πρέπει να σηµειωθεί όµως ότι η διαστολή στην ηλικία του ενός έτους ήταν για όλα τα µείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε θειικά άλατα µικρότερη από την κρίσιµη τιµή 0.10%, κατατάσσοντάς τα στην κατηγορία των µειγµάτων µε υψηλή αντίσταση έναντι θειικών αλάτων, όπως άλλωστε και τα αντίστοιχα µείγµατα χωρίς την προσθήκη αναστολέα. Η χρήση του αναστολέα διάβρωσης όµως είναι συνυφασµένη µε περιβάλλοντα πλούσια σε χλωριόντα. Είναι λοιπόν ανώφελο να καταλήξει κανείς σε συµπεράσµατα µετρώντας τη συµπεριφορά των µειγµάτων σε περιβάλλοντα αποκλειστικά θειικών αλάτων, αφού σε τέτοιες περιπτώσεις δεν πρόκειται να χρησιµοποιηθούν αναστολείς διάβρωσης. Στα µείγµατα λοιπόν που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα µε ταυτόχρονη παρουσία χλωριόντων και θειικών αλάτων, η προσθήκη χλωριόντων επέφερε αποτελέσµατα ανάλογα µε αυτά που επισηµάνθηκαν στα µείγµατα χωρίς αναστολέα. Η διαστολή των δοκιµίων παρέµεινε σταθερή στο µείγµα 14 (διάλυµα θειικού νατρίου µε προσθήκη χλωριόντων) αλλά αυξήθηκε σε µεγάλο βαθµό για τα µείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα χλωριόντων και θειικού µαγνησίου ή θειικού µαγνησίου και θειικού νατρίου. Στα µείγµατα αυτά η διαστολή στην ηλικία του ενός έτους ξεπέρασε κατά πολύ την κρίσιµη τιµή 0.10%, κατατάσσοντάς τα, όπως και τα αντίστοιχα χωρίς αναστολέα, στην κατηγορία των µειγµάτων µε χαµηλή αντίσταση έναντι θειικών αλάτων. Στις τελευταίες αυτές περιπτώσεις τίθεται ερωτηµατικό κατά πόσον η µεταβολή του µήκους οφείλεται πραγµατικά σε διαστολή των δοκιµίων ή σε υποχώρηση του µεταλλικού ακροφυσίου µέτρησης λόγω διάλυσης της τσιµεντόπαστας γύρω από αυτό. Η ίδια επισήµανση αναφέρεται και στην εργασία των (Al-Amoudi και Συνεργάτες 1995). 3.2 Θλιπτική αντοχή Η µεταβολή της θλιπτικής αντοχής όλων των µειγµάτων στην ηλικία του ενός έτους παρουσιάζεται στον πίνακα 3. Για τα µείγµατα που παρασκευάστηκαν χωρίς αναστολέα η θλιπτική αντοχή αυξήθηκε στην περίπτωση του διαλύµατος του Na 2 SO 4. Το φαινόµενο αυτό οφείλεται στην πλήρωση των κενών των πόρων του κονιάµατος µε κρυσταλλικά υλικά που αποτελούν τα προϊόντα την αντίδρασης µε τα θειικά άλατα του νατρίου και δεικνύουν ότι η καταστροφή της τσιµεντόπαστας δεν έχει ακόµη αρχίσει (Brown 1981). Αντίθετα, η θλιπτική αντοχή όλων των υπολοίπων µειγµάτων που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικών αλάτων µειώθηκε µε διαφορετικά ποσοστά που κυµαίνονται από 5,57% (µείγµα 4) έως και 9,91% (µείγµα 5). Λαµβάνοντας υπόψη ότι απώλεια αντοχής ίση µε 30% στην ηλικία του ενός έτους αποτελεί κριτήριο για το χαρακτηρισµό του µείγµατος ως ανθεκτικού έναντι θειικών αλάτων ή όχι (Al-Amoudi 1998), φαίνεται ότι τα παρασκευασθέντα µείγµατα χαρακτηρίζονται ως ανθεκτικά έναντι όλων των διαλυµάτων θειικών αλάτων, ανεξαρτήτως της προελεύσεως των θειικών.

Πίνακας 3. Μεταβολή µήκους, µείωση θλιπτικής αντοχής, δυναµικό διάβρωσης και πυκνότητα ρεύµατος διάβρωσης δοκιµίων χωρίς αναστολέα (1-8) και µε αναστολέα (9-16). A/A ιάλυµα Μεταβολή µήκους (%) Μείωση θλιπτικής αντοχής (%) 1 Θάλαµος συντήρησης -0,012 0 υναµικό ιάβρωσης (Volts) i cor (µα/cm 2 ) 2 Na 2 SO 4 0,069-20,50-0,172 0,026 3 MgSO 4 0,069 9,00-0,016 0,020 4 Na 2 SO 4 + MgSO 4 0,057 5,57-0,090 0,018 5 NaCl 0,049 9,91-0,481 1,365 6 NaCl+Na 2 SO 4 0,084 9,30-0481 0,181 7 NaCl+MgSO 4 0,148 36,62-0,556 2,416 8 NaCl+Na 2 SO 4 +MgSO 4 0,131 28,55-0,542 1,848 9 Θάλαµος συντήρησης -0,030 10 Na 2 SO 4 0,089 12,86-0,177 0,021 11 MgSO 4 0,073 35,71-0,039 0,018 12 Na 2 SO 4 + MgSO 4 0,079 39,28-0,102 0,016 13 NaCl 0,043 19,64-0,399 1,058 14 NaCl+Na 2 SO 4 0,089 17,85-0,451 0,064 15 NaCl+MgSO 4 0,175 48,93-0,537 1,445 16 NaCl+Na 2 SO 4 +MgSO 4 0,131 50,00-0,499 1,692 Η προσθήκη όµως χλωριόντων στο διάλυµα εµβάπτισης διαφοροποιεί τα ανωτέρω αποτελέσµατα. Η αντοχή µειώθηκε κατά 9,30% στο διάλυµα του Na 2 SO 4 και κατά πολύ µεγαλύτερα ποσοστά στο διάλυµα του MgSO 4 (36,62%) και στο µεικτό διάλυµα Na 2 SO 4 και MgSO 4 (28,55%). Λαµβάνοντας υπόψη την κρίσιµη τιµή της µείωσης της αντοχής κατά 30% εξάγεται το συµπέρασµα ότι τα µείγµατα χαρακτηρίζονται ως µη ανθεκτικά έναντι διαλυµάτων µε ταυτόχρονη παρουσία χλωριόντων και θειικών αλάτων, όταν τα τελευταία προέρχονται από άλατα του MgSO 4. Η ύπαρξη δηλαδή χλωριόντων αδυνατίζει την αντίσταση των µειγµάτων έναντι διαλυµάτων θειικών αλάτων του µαγνησίου. Ανάλογo είναι και το συµπέρασµα που µπορεί να τεθεί για την επίδραση των χλωριόντων στο διάλυµα του θειικού νατρίου. Στην περίπτωση αυτή, αν και η µετρηθείσα απώλεια αντοχής απέχει πολύ από την κρίσιµη τιµή της µείωσης, η αρνητική επίδραση των χλωριόντων είναι φανερή, αν αναλογιστούµε ότι το µείγµα παρουσίασε αύξηση της αντοχής κατά 20% όταν εµβαπτίστηκε σε καθαρό διάλυµα θειικού νατρίου (µείγµα 2). Η επίδραση της προσθήκης του αναστολέα ήταν µάλλον αρνητική στις περισσότερες των περιπτώσεων που µελετήθηκαν στην παρούσα εργασία. Η θλιπτική αντοχή µειώθηκε σε όλα τα µείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα θειικών αλάτων και η µείωση αυτή κυµάνθηκε από 12,86% (µείγµα 10, εµβάπτιση σε διάλυµα θειικού νατρίου) έως 39,28% (µείγµα 12, εµβάπτιση σε µεικτό διάλυµα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου). Λαµβάνοντας υπόψη την ανωτέρω αναφερθείσα κρίσιµη τιµή της µείωσης της αντοχής κατά 30%, φαίνεται ότι η προσθήκη

αναστολέα στο µείγµα οδηγεί στο χαρακτηρισµό του ως µη ανθεκτικού έναντι διαλυµάτων θειικού µαγνησίου (µείγµατα 11 και 12). Η ύπαρξη χλωριόντων στο διάλυµα εµβάπτισης, µείωσε περαιτέρω την αντίσταση των µειγµάτων έναντι θειικών αλάτων, τάση που διαπιστώθηκε και στα µείγµατα χωρίς την προσθήκη αναστολέα. Συγκεκριµένα, παρατηρήθηκε παντού µείωση της θλιπτικής αντοχής κυµαινόµενη από 17,85% (µείγµα 14, συντήρηση σε διάλυµα θειικού νατρίου) έως 50,00% (µείγµα 16, συντήρηση σε µεικτό διάλυµα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου). Η µείωση της αντοχής σε ποσοστά µεγαλύτερα του 30%, οδηγεί στο χαρακτηρισµό των µειγµάτων που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα χλωριόντων και θειικών αλάτων του µαγνησίου (µείγµατα 15 και 16) ως µη ανθεκτικά έναντι των διαλυµάτων αυτών. Αντίθετα, στην περίπτωση που τα θειικά προέρχονται αποκλειστικά από άλατα του θειικού νατρίου, η µείωση της αντοχής επιτρέπει τον χαρακτηρισµό του µείγµατος ως ανθεκτικού έναντι διαλύµατος χλωριούχου νατρίου και θειικού νατρίου, όπως άλλωστε και στην περίπτωση του µείγµατος χωρίς αναστολέα. 3.3 ιάβρωση σιδηροπλισµού Οι ηλεκτροχηµικές µετρήσεις που διεξήχθησαν σε δοκίµια που εµβαπτίστηκαν για έξι µήνες στα ανωτέρω διαλύµατα, παρουσιάζονται στις δύο τελευταίες στήλες του Πίνακα 3. Από τα αποτελέσµατα αυτά, φαίνεται ότι ο οπλισµός δεν έχει διαβρωθεί στα δοκίµια που είχαν εµβαπτιστεί σε διαλύµατα µε θειικά άλατα. Ανάλογα αποτελέσµατα σε µεικτά διαλύµατα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου παρατηρήθηκαν και στην εργασία του (Al-Amoudi 1995). Αντίθετα, η ύπαρξη SO 4 = είναι καθοριστική στην περίπτωση που στα διάλυµα συνυπάρχουν και χλωριόντα, οπότε η διάβρωση του σιδηροπλισµού είναι εντονότερη απ ότι στην περίπτωση των µειγµάτων που εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα µόνο µε χλωριόντα. Η διαπίστωση αυτή συµφωνεί µε τα αποτελέσµατα των (Al-Amoudi & Maslehuddin 1993, Al-Amoudi και Συνεργάτες 1994b και Dehwah και Συνεργάτες 2000), οι οποίοι επίσης εργάστηκαν µε µεικτά διαλύµατα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου (Al-Amoudi & Maslehuddin 1993, Al-Amoudi και Συνεργάτες 1994b) καθώς και καθαρά δαλύµατα θειικού νατρίου και θειικού µαγνησίου (Dehwah και Συνεργάτες 2000), στα οποία υπήρχαν ταυτόχρονα σηµαντικές ποσότητες χλωριόντων. Από τα αποτελέσµατα της παρούσας έρευνας φαίνεται ότι η ταυτόχρονη παρουσία Cl - και Mg 2+ οδηγεί στη µεγαλύτερη ταχύτητα διάβρωσης του οπλισµού (σχεδόν διπλάσια) απ ότι στην περίπτωση της παρουσίας µόνο Cl - (Πίνακας 3). Στην περίπτωση του µείγµατος 8 (ταυτόχρονη παρουσία Cl -, Mg 2+ και Na + ) η ταχύτητα διάβρωσης είναι επίσης υψηλή, χαµηλότερη όµως απ ότι στο µείγµα 7. Οι (Dehwah και Συνεργάτες 2000) επίσης κατέληξαν ότι η ταυτόχρονη παρουσία Cl - και υψηλής συγκέντρωσης Mg 2+ οδηγούν στη µεγαλύτερη ταχύτητα διάβρωσης του οπλισµού. Οι ίδιοι ερευνητές απέδωσαν την αυξηµένη ταχύτητα διάβρωσης του οπλισµού σε διαλύµατα ταυτόχρονα χλωριόντων και θειικών αλάτων, σε σχέση µε αντίστοιχα που περιέχουν µόνο χλωριόντα, στους ακόλουθους δύο παράγοντες: α) στην αυξηµένη συγκέντρωση ελευθέρων χλωριόντων στους πόρους του µείγµατος, λόγω της ταυτόχρονης παρουσίας θειικών αλάτων και β) στη µείωση της ηλεκτρικής αντίστασης του σκυροδέµατος λόγω ύπαρξης θειικών αλάτων. Η ύπαρξη του αναστολέα διάβρωσης εξακολουθεί να προσφέρει ικανοποιητική προστασία στο σιδηροπλισµό, ακόµα και µετά από έξι µήνες εµβάπτισης στα διαβρωτικά διαλύµατα. Η συνδυασµένη ύπαρξη χλωριόντων και θειικών αλάτων, εξακολουθεί να αυξάνει την ταχύτητα διάβρωσης, ανάλογα µε τα όσα αναφέρθηκαν προηγουµένως για τα µείγµατα χωρίς αναστολέα. Στην περίπτωση αυτή όµως η µεγαλύτερη ταχύτητα διάβρωσης αναπτύχθηκε στο µεικτό (Cl - + Na + + Mg 2+ ) διάλυµα, ενώ η διαφορά της σε σχέση µε το µείγµα που εµβαπτίστηκε σε διάλυµα µε χλωριόντα ήταν µικρότερη: παρατηρήθηκε αύξηση 39,9% ενώ στην περίπτωση των µειγµάτων χωρίς αναστολέα η αύξηση ήταν 76,9% και 35,4% στα διαλύµατα των µειγµάτων 7 (Cl - + Mg 2+ ) και 8 (Cl - + Na + + Mg 2+ ). Φαίνεται λοιπόν, ότι ο αναστολέας εξακολουθεί να παρέχει αυξηµένη

προστασία έναντι της διάβρωσης του οπλισµού, παρά τη µεγαλύτερη καταστροφή που έχει συνολικά υποστεί το µείγµα στο οποίο αυτός περιέχεται. 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα αποτελέσµατα της παρούσας εργασίας προκύπτει ότι η αντίσταση των µειγµάτων έναντι θειικών αλάτων µειώνεται όταν στο διάλυµα εµβάπτισης υπάρχουν και ιόντα χλωρίου. Το νιτρώδες ασβέστιο φαίνεται ότι µειώνει περαιτέρω την αντίσταση έναντι θειικών των µειγµάτων, ιδιαίτερα όταν αυτά προέρχονται από διαλύµατα θειικού µαγνησίου. Το µείγµα όµως µε αναστολέα που εκτέθηκε σε µεικτό διάλυµα χλωριόντων και θειικού νατρίου εξακολουθεί να χαρακτηρίζεται ως µείγµα µε υψηλή αντίσταση έναντι θειικών αλάτων, ενώ σηµαντική είναι η προστασία που εξακολουθεί να παρέχει το νιτρώδες ασβέστιο έναντι της διάβρωσης του οπλισµού. Η έκθεση των µειγµάτων έναντι συνδυασµένων αλάτων NaCl+ MgSO 4 ή NaCl+Na 2 SO 4 + MgSO 4 οδηγεί στο χαρακτηρισµό τους ως µείγµατα µε µειωµένη αντίσταση, διαπίστωση που είναι ανεξάρτητη της περιεκτικότητάς τους ή όχι σε νιτρώδες ασβέστιο. Στις περιπτώσεις αυτές παρατηρείται και έντονη διάβρωση του σιδηροπλισµού, η οποία πάντως εξακολουθεί να είναι συγκριτικά µικρότερη στα µείγµατα που περιέχουν αναστολέα. Στις περιπτώσεις λοιπόν κατασκευών που εκτίθενται σε διαλύµατα που περιέχουν θειικό µαγνήσιο, η εξωτερική προστασία µε µανδύες φαίνεται να είναι η µόνη ενδεδειγµένη λύση, όπως άλλωστε αναφέρεται και στη βιβλιογραφία. Χρειάζεται περαιτέρω έρευνα προκειµένου να αποσαφηνιστεί πλήρως ο ρόλος του νιτρώδους ασβεστίου στην αντίσταση των µειγµάτων 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-Amoudi, O.S.B. & Maslehuddin, M. 1993. The Effect of Chloride and Sulfate Ions on Reinforcement Corrosion. Cement and Concrete Research, Vol. 23: 139-146. Al-Amoudi, O.S.B., Maslehuddin, M. & Abdul-Al, Y.A.B. 1995. Role of Chloride Ions on Expansion and Strength Reduction in Plain and Blended Cements in Sulfate Environments. Construction and Building Materials, Vol. 9, No 1: 25-33. Al-Amoudi, O.S.B., Maslehuddin, M. & Saadi, M.M. 1995. Effect of Magnesium Sulfate and Sodium Sulfate on the Durability Performance of Plain and Blended Cements. ACI Materials Journal, Vol. 92, No 1: 15-24. Al-Amoudi, O.S.B., Rasheeduzzafar, Maslehuddin, M. & Abduljauwad, S.N. 1994b. Influence of Chloride Ions on chloride induced reinforcement corrosion in Portland and blended cements. Cement Concrete and Aggregates, Vol. 16, No 1: 3-11.

Al-Amoudi, O.S.B., Rasheeduzzafar, Maslehuddin, M. & Abduljauwad, S.N. 1994a. Influence of Chloride Ions on Sulfate Resistance in Plain and Blended Cements, Magazine of Concrete Research, Vol. 46, No 167: 113-123. 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. Brown, P.W. 1981. An Evaluation of the Sulfate Resistance of Cements in a Controlled Environment. Cement and Concrete Research, Vol. 11: 719-727. Dehwah, H.A.F., Maslehuddin, M. & Austin, S.A. 2002. Long-term Effect of Sulfate Ions and Associated Cation Type on chloride-induced reinforcement corrosion in Portland cement Concretes. Cement and Concrete Composites, Vol. 24, No 1: 17-25. 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. 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.