Projekt 12443 – Avslutat Kloridintierad armeringskorrosion

Forskning vid LTH.
Ungefär 7000 betongbroar i Sverige byggdes före 1965. De årliga underhållskostnaderna för dessa broar motsvarar ungefär 0.6 % av deras totala värde. Kylvattenvägar i svenska kärnkraftverk har varit exponerade mot saltvatten i ungefär 30-40år. Reparationskostnader för dessa kylvattenkonstruktioner har uppskattats till ungefär en miljard kronor. På grund av den relativt höga åldern på dessa betongkonstruktioner kan korrosion bli ett växande problem i framtiden.

Vanligen så initieras korrosion på stål i betong antingen av karbonatisering eller av klorider. Karbonatisering betyder att koldioxid reagerar med kalcium som finns i betongen. Detta orsakar att pH nivån sänks i betongen och stål börjar därför korrodera. Kloridinducerad korrosion betyder att klorider transporteras genom betongen fram till stålet och stålets korrosionshastighet kan då öka kraftigt. I litteraturen har det diskuterats att det finns ett kloridtröskelvärde som måste uppnås för att initiering av en signifikant hög korrosionshastighet skall kunna inträffa. Det har gjorts många försök för att fastställa detta kloridtröskelvärde men resultaten varierar mycket. Detta beror troligen på att det finns många olika typer av försökuppställningar och egenskaper på stål och betong som har använts i försöken. En viktig faktor att ta hänsyn till är betongens fukttillstånd. Det är generellt sett accepterat att korrosionshastigheten för stål i torr betong är låg på grund av hög resistivitet. I väldigt fuktig betong är också korrosionshastigheten låg på grund av långsam transport av syre. I ett mellanhögt fukttillstånd kan korrosionshastigheten vara hög på grund av relativt låg resistivitet och relativt hög transporthastigen för syre.

I denna studie har prover tillverkats av stål ingjuten i bruk innehållande klorider. Proverna har sedan exponerats i ett statiskt fukttillstånd vid en specifik relativ fuktighet eller i ett dynamiskt fukttillstånd där den relativa fuktigheten växlade mellan 75 % och 100 %. Den lägsta kloridkoncentrationen som initierade korrosion uppmättes vara 1 % Cl per cementvikt för prover som exponerades i 97 % relativ fuktighet. Vid högre eller lägre fuktighet än 97 % så uppmättes korrosionshastigheten vara lägre. För prover som exponerats i dynamiska fukttillstånd uppmättes den lägsta kloridkoncentrationen till 0.6% Cl per cementvikt. Baserat på dessa resultat så har det föreslagits att kloridtröskelvärdet är lägre än 1 % Cl per cementvikt vid statiska fukttillstånd och ännu lägre vid dynamiska fukttillstånd.

I denna studie så utvärderades också ståls korrosionsegenskaper i betong vid en kylvattentunnel. Korrosionspotentialen uppmättes under ca ett år och det kunde konstateras att stålet i betong var i en elektrisk kontakt med vattenpumpar gjorda av rostfritt stål samt i kontakt med offeranoder. Kontakten med pumparna orsakade högre korrosionspotentialer och kontakten med anoder orsakade lägre korrosionspotentialer. För att utvärdera om det fanns en risk för galvanisk korrosion orsakad av pumparna gjordes en komplementerande studie för att mäta potentialer där korrosionshastigheten kraftigt ökar. Av resultaten så framgick det att det troligen inte finns en förhöjd risk för galvanisk korrosion eftersom de uppmätta potentialerna i tunneln var lägre än de uppmätta potentialerna i den komplementerande studien.

Slutredovisningen utgörs av licentiatuppsatsen "Corrosion of steel in concrete at various moisture and chloride levels", Johan Ahlström (45 sidor, två vetenskapliga artiklar och en svensk sammanfattning).