DK158902B - Fremgangsmaade til elektrokemisk genalkalinisering af beton - Google Patents

Description

- 1 -

DK 158902B

Den foreliggende opfin.delse angår en fremgangsmåde til genalkalinisering af karbonatiserede zoner i beton eller lignende som angivet i indledningen til krav 1.

Armeringsjern og andre stållegemer indstøbt i beton 5 eller andre cement- eller kalkholdige materialer, såsom eksempelvis mørtel, puds og sprøjtebeton er normalt beskyttet mod korrosion på grund af det alkaliske miljø i massen. Imidlertid ødelægges denne alkalinitet gradvis ved optagelse af sure gasser fra atmosfæren, såsom carlo bondioxid, svovldioxid og svovltrioxid. Optagelsen fører til en gradvis neutralisering af det alkaliske miljø.

Når pH-værdien af massen er faldet til ca. 9,5, er stålet ikke længere beskyttet, og korrosionen begynder.

Den mest kendte neutraliseringsreaktion skyldes opta-15 gelse af carbondioxid og går under navnet "karbonatise- ring".

Karbonatisering, som fører til bygningsskader i form af korrosionsangreb på indstøbt stål, som derefter resulterer i tab af ståltværsnit, udsprængning af betonover-20 dækning og styrkereduktion, er allerede i dag et alvorligt problem.

Skader forårsaget af karbonatisering har let ved at blive omfattende og er vanskelige og kostbare at reparere. Traditionelt repareres sådanne skader ved borthugning af 25 den karbonatiserede zone, sandblæsning af det derved blot lagte stål og genopbygning af betonen ved påstøbning, på-sprøjtning eller ved forsegling kombineret med slæmning eller spartling. Resultatet er sjældent godt, for så vidt angår holdbarhed og bæreevne.

30 Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en fremgangsmåde til reparation af karbonatiserede zoner i beton og lignende, og som giver bedre resultater end dem, man opnår ved at bruge tidligere kendte fremgangsmåder .

35 Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anvi ste fremgangsmåde.

DK 158902 B

- 2 -

Det er karakteristisk for karbonatisering, at skaden som regel begrænser sig til konstruktionens overfladezone, dvs. i zonen nær første armeringslag. Denne zone er som regel tynd i forhold til resten af betontvær-5 snittet, som er ukarbonatiseret og har overskud af alka liske stoffer.

Den karbonatiserede zone tilføres altså ifølge opfindelsen alkaliske stoffer, enten fra betonens eller lignende friske indre eller fra et udvendigt elektrolytisk 10 medium ved hjælp af en påtrykt elektrisk spænding. De alkaliske stoffer gengiver den karbonatiserede zone sine korrosionsbeskyttende egenskaber over for stål.

Fremgangsmåden bygger på følgende princip: Når en basisk elektrolytisk opløsning med indhold 15 af fx calcium-, natrium- og kaliumhydroxider udsættes for et elektrisk felt mellem to elektroder, vil der foregå en iontransport mellem elektroderne og gøre miljøet om den ene elektrode stærkt alkalisk. Denne alkalinitet beholdes, efter at det elektriske felt ophører.

20 Fremgangsmåden gennemføres i praksis på følgende måde: 1. Dersom betonen eller lignende indeholder to lag med armeringsjern, hvoraf det ene ligger i karbonatiseret beton, og det andet ligger i frisk beton, kobles armeringen i karbonatiseringszonen til den ene pol på en ensretter 25 eller et batteri, og det andet lag kobles til den anden pol. Ved påtrykning af strømmen vandrer alkaliske hydrox-ylioner til armeringen i den karbonatiserede zone. Alka-liniteten i den karbonatiserede zone overvåges ved hjælp af kendte metoder, fx ved hjælp af pH-følsomme indikator- 30 stoffer eller pH-elektroder. Når ønsket pH værdi er nået (sædvanligvis over 12), kan strømmen slås fra.

2. Dersom betonen kun indeholder ét lag med armeringsjern, eller eventuelle andre lag er utilgængelige, eller afstanden mellem lagene er for stor til, at teknik- 35 ken beskrevet i punkt 1 kan anvendes effektivt, etableres cn udvendig elektrode i et egnet elektrolytisk medium på konstruktionens overflade. Denne elektrode kan bestå af tråde, strenge, plader, folier eller film af metal, le-

DK 158902 B

- 3 - dende plaststoffer eller andre elektrisk ledende stoffer. Elektrolytten kan være en vandig opløsning af calcium-, natrium- og/eller kaliumsalte, enten i væskeform eller opsuget i et porøst medium såsom mineraluld, cellulose-2 masse, savsmuld, sand eller ler, eller den kan være stærkt retarderet beton, mørtel, cementvælling eller kalkpasta.

Ved benyttelse af cementbaseret beton, mørtel eller pasta tilsættes et stærkt retarderende stof såsom sukrose til dette for at hindre massen i at hærde, således at massen 2Q efter endt behandling kan fjernes ved bortskrabning eller -spuling.

Den udvendige elektrode tilkobles batteriets eller ensretterens ene pol, medens armeringen i den karbonati-serede zone kobles til den anden pol som beskrevet i punkt 1 ovenfor.

Genalkaliniseringsprocessens hurtighed afhænger af den anvendte jævnspænding, som igen er afhængig af betonens og den eventuelle elektrolyts ledningsevne, af elek-trodetætheden og af afstanden mellem elektroderne. For 2Q sædvanligt forekommende bygningskonstruktioner ligger den anvendte spænding i området 6-20 V, hvorved genalkalinise-ringen er udført i løbet af dage eller uger, afhængig af de lokale forhold og af graden og dybden af karbonatise-ringen.

22 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et snit gennem en del af en betonkonstruktion, hvor spænding påtrykkes over armeringsjern i henholdsvis frisk 2g og karbonatiseret beton, og fig. 2 et tilsvarende snit gennem en betonkonstruktion, hvor spænding påtrykkes mellem en udvendig elektrode i et elektro-lytisk medium og et armeringselement i 22 karbonatiseret beton.

1 fig. 1 befinder et lag armeringsjern 1 sig i et område med karbonatiseret beton, og et lag armoringsjern 2 befinder sig i frisk beton. Armeringen 1 kobles til - 4 -

DK 158902 B

den ene pol på en ensretter eller et batteri 3, og armeringen 2 kobles til den anden pol. Ved påtrykning af strømmen vandrer alkaliske hydroxylioner til armeringen 1 i den karbonatiserede zone.

5 I fig. 2 befinder en armering 4 sig i en karbonati- seret zone i beton. Et egnet elektrolytisk medium 5 er påført på konstruktionens overflade. I dette medium 5 er der etableret en elektrode 6. Elektroden 6 kobles til batteriets eller ensretterens 7 ene pol, medens armerin-10 gen 4 i den karbonatiserede zone kobles til den anden pol.

Ved påtrykning af strømmen vil alkaliske hydroxylioner vandre fra det udvendige medium 5 til armeringen 4 i den karbonatiserede zone.

Som regel vælges polariteten således, at armeringen i 15 den karbonatiserede beton kobles til batteriets negative pol. I enkelte tilfælde kan det være aktuelt at anvende modsat polaritet (dette afhænger bl.a. af salttype i det udvendige elektrolytiske medium).

20 25 30 35

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til genalkalinisering af karbonatiserede zoner i beton e.l., kendetegnet ved, at der påtrykkes en elektrisk spænding mellem et armeringselement (1,4) i et område, som er blevet karbonatiseret, og en elektrode (2,6) i et område med alkalisk miljø.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som elektrode i alkalisk miljø bruges armeringsjern (2) i betonens friske indre.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som elektrode i alkalisk miljø bruges en udvendig elektrode (6) placeret i et elektrolytisk medium (5), som på i og for sig kendt måde påføres konstruktionens overflade, idet denne elektrode kan bestå af tråde, stænger, plader, folier eller film af metal, ledende plaststoffer eller andre elektrisk ledende materialer. 20

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 3, kendetegnet ved, at der som medium (5) anvendes en elektrolyt, som kan være en vandig opløsning af calcium- natrium- og/eller kaliumsalt, enten i væskeform eller opsuget i et porøst 25 medium såsom eksempelvis mineraluld, savsmuld, sand eller ler eller stærkt retarderet beton, mørtel, cementvælling eller kalkpasta.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 3-4, kendete g-net ved, at der ved anvendelse af cementbaseret beton, mørtel eller pasta som elektrolyt (5) tilsættes et stærkt retarderende stof, såsom sukrose, for at hindre, at massen hærder, således at massen ved endt behandling kan fjernes ved bortskrabning eller -spuling. 35