fakta om mur og betong

Armeringskorrosjon

Kort og godt:
Hvordan minimere faren for armeringskorrosjon?

  • Sikre god overdekning
  • Unngå tvilsomme materialer, spesielt slike som tilfører klorider
  • Lavt v/c-tall
  • God konstruktiv utforming
  • God utstøpning og etterbehandling
  • Tilstandskontroll

Armeringskorrosjon er årsaken til de fleste større skader på betongkonstruksjoner.

Armeringskorrosjon resulterer i rustfarging, sprekkdannelser, avskalling av betongoverdekningen og til sist konstruktiv svekkelse.

Under normale forhold er den innstøpte armeringen beskyttet mot korrosjon (passivisert) på grunn av betongens høye alkalinitet.(pH>12,5). Passiveringen kan oppheves gjennom karbonatisering eller ved for høyt kloridinnhold i betongen.

Forløpet av armeringskorrosjon kan deles i to distinkte deler (figur 3): Initieringsperioden er den tiden det tar for å bryte passiveringen av armeringsstålet. Det vil si den tiden det tar før karbonatiseringsfronten har nådd armeringen eller den tiden det tar før kloridinnholdet ved armeringsstålet er tilstrekkelig høyt til at armeringen kan begynne å korrodere (ruste).
Korrosjonsperioden er den tiden da korrosjon finner sted etter at passiveringen er opphevet.

armeringskorrosjon

Initiering gjennom karbonatisering
Luft inneholder ca. 0,03 volum % kullsyre (CO2). Kullsyre kan diffundere mer eller mindre raskt innover i betongen. Den reagerer med betongens kalsium-hydroksyd [Ca(OH)2] og danner kalsiumkarbonat (CaCO3). Ca(OH)2 + CO2 ' CaCO3 + H2O. Denne prosessen kalles karbonatisering. Betongens pH reduseres gjennom dette fra >12,5 til ca. 9. Betong med pH<10 beskytter ikke lenger armeringen mot korrosjon.

Faktorer som påvirker karbonatiseringsprosessen

Tiden det tar for karbonatiseringsfronten å nå armeringsstålet er i første rekke avhengig av betongoverdekningens tykkelse og tetthet. Betongens fuktnivå vil også påvirke karbonatiseringen.

Overdekningens tykkelse er den ene hovedparameteren som bestemmer lengden av initierings-perioden. Karbonatiseringsfronten trenger inn i betongen med en hastighet noe langsommere enn gitt ved en roten-av-tid funksjon. Figur 4 viser hvordan en halvering av en foreskrevet overdekning kan redusere initieringsperioden fra 100 år til 15 år.

Overdekningens tetthet er den andre hovedparameteren som styrer karbonatiserings-hastigheten. Flere faktorer er med å påvirke tettheten.

Bindemidlet (sementtype, pozzolaner) vil ha en viss effekt på karbonatiseringshastigheten. Norsk betongstandard differensierer imidlertid ikke mellom Norcems nåværende konstruksjonssementer. Silikastøv kan ha både positive og negative effekter på karbonatiseringshastigheten, avhengig av utnyttelsesgraden/doseringsmengden i forhold til sementmengden.

V/c-tallet er den materialparameter som har størst effekt på tettheten og dermed karbonatiseringsprosessen. Ved vannmengder utover hydratiseringsbehovet for sementen (v/c=0,40) dannes det store kapillærporer som øker permeabiliteten kraftig. Særlig er dette tilfellet for v/c-tall>0,60 (figur 4).

Dårlig komprimering - separasjon i massen - manglende etterbehandling resulterer ofte i at en potensielt god betong ender opp som en dårlig betong med høy permeabilitet, støpesår og riss i overdekningen. Figur 5 viser hvordan forskjellig herdebetingelser påvirker kapillærsug og altså mulighetene for karbonatisering. Dette viser at etterbehandlingen har stor effekt med hensyn til karbonati-seringshastigheten.

armeringskorrosjon

Effekt av miljøfaktorer
Betongens fuktnivå spiller en vesentlig rolle for karbonatiseringshastigheten. Karbonati-seringen skjer hurtigst ved 50-60% relativ fuktighet. Vannmettet betong og meget tørr betong karbonatiserer praktisk talt ikke. Økende konsentrasjon av CO2 i den omgivende luften øker karbonatiseringshastigheten.

Initiering gjennom klorider
Når kloridnivået ved armeringsoverflaten blir for høyt, vil stålets passiverende film ødelegges. Dette kan skje ved:

  • Innblanding av klorider ved produksjonen av betong ved bruk av kloridbasert akselerator, sjøvann eller kloridforurenset tilslag.
  • Diffusjon eller kapillærsuging av klorider fra overflaten på herdet betong ved konstruksjoner i sjøvann eller ved bruk av vegsalt.

 

[Figur 5 fra øverst på side 11 i PDF en]

Faktorer som influerer på initieringshastigheten
Dersom kloridmengder tilsvarende grenseverdiene for korrosjon blandes inn i den ferske betongen, vil depassiveringen starte umiddelbart. Den tid det tar for å depassivere armeringsstålet ved inntrengning av klorider fra overflaten avhenger av:

  • Diffusjonshastigheten/kapillærsughastigheten av klorider.
  • Betongens evne til å binde klorider.
  • Nødvendig kloridnivå for depassivering

De positive effekter som økende overdekning og god betongkvalitet gir mot karbonatisering, er også gyldig for å forlenge initieringsperiden ved kloridinntrengning. Forholdene omkring korrosjonsinitiering på grunn av klorider er imidlertid mer sammensatt.

Både bindingen av klorider og nødvendig grenseverdi er sterkt påvirket av bindemidlene (sementtype, pozzolaner som flyveaske og silika). Dette kommer klart fram i nasjonalt tillegg til NS EN 206-1 Tabell NA.9, hvor bruk av slike innblandinger er et krav for de mest kloridutsatte konstruksjonene. Også betongens alkalinitet (pH) spiller inn. Det er ingen klare grenser for "kloridterskelen), men følgende grenser kan anvendes:

Cl-ioner i prosent av sementvekt  - Korrosjonsfare

< 0,40* - Neglisjerbar
0,4 - 1,0 - Mulig
1,0 - 2,0 - Sannsynlig
> 2,0 - Sikker

* Grense i henhold til NS EN 206-1 for armert betong. For spennbetong er grensen <0,10%. NS 3473 gir regler for valg av kloridklasse.

Grenseverdiene for kloridnivået senkes i karbonatisert betong. Det er de frie klorider som er farlige med hensyn til initiering av korrosjon.

Korrosjonsperioden
Korrosjon av armeringsstålet i betong forårsakes av en elektrokjemisk prosess med anode og katode (figur 6).

 armeringskorrosjon

Reaksjonsproduktet (rust) har større volum enn jernet, dermed oppstår en rustsprengning som kan forårsake sprekker, misfarging og avskalling av overdekningen. Korrosjonshastigheten bestemmes av tilgangen på surstoff gjennom overdekningen, av betongens ledningsevne og av temperaturen. Surstofftilgangen reduseres ved høy fuktighet mens ledningsevnen øker ved økende fuktighet.

Maksimal korrosjonshastighet skjer ved en fuktighet omkring 90-95%. Korrosjonshastigheten øker også ved økende temperatur. Dette betyr at det er særlig ved konstruksjoner som utsettes for en kombinasjon av høy relativ fuktighet og temperatur, at man bør påse at initieringsperioden er lang. Konstruksjonsdeler som er fullstendig neddykket i vann korroderer vanligvis ikke på grunn av mangel på oksygen. Innvendige konstruksjoner som kan tørke ut tilstrekkelig har også liten korrosjonshastighet på grunn av høy elektrisk motstandsevne. Korrosjon initiert av karbonatisering har en sterkere tendens til å være fordelt langs ståloverflaten enn kloridinitiert korrosjon som har tendens til å gi lokale angrep (pitting). Rent konstruksjonsmessig er derfor den kloridinitierte korrosjonen farligst, siden ståltverrsnittet kan reduseres sterkt lokalt uten store synlige skader.

Skriv ut siden