Korrosion i Betonkonstruktioner

Transkript

1 Korrosion i Betonkonstruktioner d. 27. april 2015 Arrangør: Dansk Betonforening Katodisk beskyttelse Grundlæggende principper og anvendelse i nye og eksisterende konstruktioner v. Peter Vagn Nygaard

2 Armeringskorrosion i betonkonstruktioner er og har i mange år været - en af de største udfordringer i forhold til levetid. Svømmehal billeder fra

3 Samme svømmehal 2015: 3

4 Korrosionsmekanismen (1/2): De fleste metaller er mere stabile som oxider end selve metallet (undtaget er fx guld og platin) Korrosion er en elektrokemisk proces: Den involverer transport af elektrisk strøm (ladning) I metallet sker det ved bevægelse af elektroner I elektrolytten (fx jord eller vand) sker det gennem ioner Alle korrosionsceller skal have: 4

5 Korrosionsmekanismen (2/2): Alle korrosionsceller skal have: En anode (+) Stedet hvor metallet opløses og elektronerne frigives En katode (-) Stedet hvor ilt reduceres og elektronerne forbruges En metallisk forbindelse mellem anode og katode En elektrolyt, fx vand eller jord Hvis én komponent mangler, stopper korrosionsprocessen Det benyttes i de fleste typer af korrosionsbeskyttelse også ved katodisk beskyttelse! 5

6 Anodereaktion: Fe Fe e 2e Katodereaktion: ½ O 2 + H 2 O + 2e 2OH 6

7 Hvordan virker katodisk beskyttelse? 7

8 Hvornår anvendes katodisk beskyttelse af armerede betonkonstruktioner: I nye konstruktioner hvor det kan forventes (frygtes), at der i fremtiden bliver behov for beskyttelse I eksisterende konstruktioner som del af en reparationsstrategi 8

9 Hvor anvendes katodisk beskyttelse af armerede betonkonstruktioner: - Hvor betonen indeholder klorider eller er karbonatiseret men ellers sund. - Hvor det ikke kan lade sig gøre at fjerne al kloridholdig og/eller karbonatiseret beton (over grænseværdien). Katodisk beskyttelse er én reperationsmetode ud af mange (DS/EN 1504) anvendelsen afgøres som altid af, hvad der er økonomisk og teknisk mest fordelagtigt. 9

10 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Psykiatrisk hospital i Slagelse - Opførelse af terapibassin - Bassinet ønskedes af rådgiveren forberedt for katodisk beskyttelse 10

11 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Længde/bredde: ~ 14 m x 7 m Dybde ~ 1,3 m Trapper og klipper ved ene langside Støbesekvens: - Bundplade - Vægge - Klipper - Trapper 11

12 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Alle konstruktionsdele eksponeret mod bassinvand forberedt for katodisk beskyttelse ved: - Indstøbning af anodebånd - Indstøbning af referenceelektroder - Etablering af armeringsforbindelser - Opdeling i zoner efter konstruktionsdele, dvs. langsider, gavlvægge, bund, trapper, klipper. 12

13 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Anodesystem: Sav-tak bånd monteret på armeringen i dæklaget C-C afstand:150 mm svarende til en strømdensitet på 20 ma/m 2 armeringsoverflade Opdeling i zoner efter konstruktionsdel 13

14 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion 14

15 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion 15

16 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Som minimum 2 referenceelektroder i hver zone og 1 armeringsforbindelse (al armering var elektrisk kontinuert) 16

17 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Efter støbning og færdiggørelse: Afslutninger af ledninger i samledåser i kælder under bassin Prøvepolarisering af armering vha. midlertidige strømforsyninger Årlige kontrolmålinger (indtil 5 år) af potentialer på armering vha. indstøbte referenceelektroder og tjek for kortslutning mellem anodebånd og armering. 17

18 Katodisk beskyttelse i ny konstruktion Efter støbning og færdiggørelse: Xx anodebånd kortsluttet med armeringen efter støbning Xx anodebånd kortsluttet med armeringen efter yderligere arbejder Kortslutningerne er af mindre betydning, da hvert anodebånd har sin egen ledning, der er ført ud af betonen. Systemet er klar til montering af ensrettere, hvis/når der en dag bliver behov. Installation økonomisk fordelagtigt i forhold til installation på eksisterende konstruktion. 18

19 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Svømmebassin på Sankt Annæ Gymnasium (1972): Utætheder i promenadedæk og bassinvægge observeret i start 90 erne. Renovering af promenadedæk og membran samt installation af katodisk beskyttelse i bassin, promenadedæk og søjler

20 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Svømmebassin på Sankt Annæ Gymnasium (1972): Ingen løbende kontrol af det katodiske beskyttelsesanlæg fra ~ 1995 til Udvikling af skader på konstruktionsdele uden beskyttelse Etablering af midlertidig understøtning 20

21 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Svømmebassin på Sankt Annæ Gymnasium (1972): Ingen løbende kontrol af det katodiske beskyttelsesanlæg fra ~ 1995 til Udvikling af skader på konstruktionsdele uden beskyttelse. Etablering af midlertidig understøtning. 21

22 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion i 2014/2015: Rådgiver: Grontmij Entreprenør: Christiansen & Essenbæk FORCE Technology: Leverandør af katodisk beskyttelse 22

23 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Betonrenovering Fjernelse af skadet beton til sundt substrat vha. hugning og spuling 23

24 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Katodisk beskyttelsesentreprise : Kælderydervægge Bassinvægge under bassinbund 24

25 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Anodesystem: Indborede anoder anvendt i alle vægge Antal og længde dimensioneret efter en beskyttelsesstrøm på 20 ma/m 2 armeringsoverflade: Bassinvægge: 5 stk. 250 mm per m 2 væg Ydervægge: 5 stk. 225 mm per m 2 væg 25

26 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Installation: I alt 1400 anoder installeret (opstart april 2015) 23 referenceelektroder: 10 zoner hver med 2 referenceelektroder 1 zone med 3 referenceelektroder 1 armeringsforbindelse per zone 26

27 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion 27

28 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion 28

29 Katodisk beskyttelse i eksist. konstruktion Status per 27. april 2015: Alle betonreparationer udført. Alle anoder, referenceelektroder og decentrale strømforsyninger installeret. Styreskab mangler at blive monteret og systemet startet op. Opstart planlagt til start maj. 29