Karydis Georgios - Galvanic Protection
-
Upload
georgioskarydis -
Category
Documents
-
view
167 -
download
8
description
Transcript of Karydis Georgios - Galvanic Protection
1
Καθοδική Προστασία (Γαλβανική)
για την Αντιμετώπιση της Διάβρωσης
του Χαλύβδινου Οπλισμού
από Χλωριόντα
σε Ιστορικό Διατηρητέο Κτίριο Ω.Σ.
Γιώργος Καρύδης Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός, MSc
Market Field Manager Refurbishment – Sika Hellas ABEE
2
Καθοδική Προστασία (Γαλβανική)
για την Αντιμετώπιση
της Διάβρωσης του Χαλύβδινου Οπλισμού από Χλωριόντα
σε Ιστορικό Διατηρητέο Κτίριο Ω.Σ.
3
ΥΑ/ΥΠ.ΠΟ/
ΔΙΛΑΠ/Γ/3509/58231/3-11-1995
ΦΕΚ 1022/Β/12-12-1995
Διατηρητέο Κτίριο Οπλισμένου Σκυροδέματος
6
Corrosion
0
0,5
1
Σχετική Βαθμός
Υποβάθμισης
Έναρξη Διάβρωσης
Πρώτη Ρηγμάτωση
Πρώτη Απολέπιση
Αστοχία
Χρόνος
Επίπεδο 1
Επίπεδο 2
Επίπεδα 3 & 4
Επίπεδα Διάβρωσης Χαλύβδινου Οπλισμού
Διάβρωση
Έναρξη
Απώλεια Συνάφειας
11
Μέτρηση pH
SIDE B Testing according to ASTM D4262–05
Concrete Thickness (mm)
0 10 20 30 40 50 60 70
Co
ncre
te P
h
6
7
8
9
10
11
K18
K16
K1
critical alkalility limit
Θέση οπλισμού
Εργαστηριακή Δοκιμή
Σύμφωνα με ASTM D4262 - 05
Χρωματογραφική Δοκιμή
Διάφανο: pH < 9
Χρώματος Βυσσινί =
Χωρίς Ενανθράκωση
Ρωγμή
Δοκιμή Χρωματικού Δείκτη
Φαινολοφθαλεΐνης
12
Νερό
Διοξείδιο
του
Άνθρακα
Έναρξη
οξειδώσεω
ς Ενανθρακωμένο
σκυρόδεμα
Ενανθράκωση (CO2)
(+ H20)Ca(OH)2 + CO2 Ca CO3 + H20
Υδροξείδιο Ασβεστίου Ανθρακικό Ασβέστιο(διαλυτό) (αδιάλυτο)
pH 12.5 - 13.5 pH <8,3
Γενική ή Ομοιόμορφη Διάβρωση
Παθογόνα Αίτια – Διάβρωση λόγω Ενανθράκωσης
Παράμετροι επίδρασης
• Ποιότητα και πάχος επικάλυψης
• Είδος τσιμέντου
• Συνθήκες περιβάλλοντος
13
Χημικό και Ηλεκτροχημικό Φαινόμενο
Άνοδος: Fe Fe2+ + 2e-
Κάθοδος: ½02 + H20 + 2e- 2(OH)-
Fe2+ + 2(OH)- Fe (OH)2
Fe(OH)2 + Οξυγόνο FeO ή Fe3O4 Προϊόντα Διαβρώσεως “Σκουριά”
Μηχανισμός διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού
Άνοδος Κάθοδος
Υδροξείδια του σιδήρου
Βλάβη κατασκευών Ω.Σ. λόγω διάβρωσης οπλισμού
Παθογόνα Αίτια – Διάβρωση λόγω Ενανθράκωσης
16
SIDE B Testing according to AASHTO T260
Concrete Thickness (mm)
0 10 20 30 40 50 60 70
Cl-
(%w
.t.
con
cre
te)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
K18
K16
K1
critical penetration limit
Θέση Οπλισμού
Βλάβη κατασκευών Ω.Σ. λόγω διάβρωσης οπλισμού
Παθογόνα Αίτια – Διάβρωση λόγω Χλωριόντων
Εργαστηριακή Δοκιμή
Σύμφωνα με AASHTO T260
17
Χημικό και Ηλεκτροχημικό Φαινόμενο
Άνοδος: Fe2+ + 2Cl- FeCl2 + 2e-
Κάθοδος: ½Ο2 + H2Ο + 2e- 2(OH)-
Άνοδος:
FeCl2 + 2OH- Fe(OH)2 + 2Cl-
2Fe(OH)2 + ½Ο2 Fe2O3 + 2H2Ο
Μηχανισμός διάβρωσης του χάλυβα
Βλάβη κατασκευών Ω.Σ. λόγω διάβρωσης οπλισμού
Παθογόνα Αίτια – Διάβρωση λόγω Χλωριόντων
19
Concrete Wenner Resistance (Kohmcm)
1510
10
1020 1525
30
3025 2015
152025
30
35
35
30
30
35
20
40
10
40
25
35
40
45
45
10
45
25
20
50
15
45
50
45
45
40
15
20
105
1510520
20
20
15105
1020
20
15105
2520
20
25
15105
1510
30
20
10
5
15
15
0
Side Length (cm)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
He
igh
t (c
m)
100
200
300
400
500
600
700
800
900 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Μέτρηση Ηλεκτρικής Αντίστασης Σκυροδέματος
γαλβανικό μακροστοιχείογαλβανικό
μακροστοιχείο
γαλβανικό
μακροστοιχείο
20
Συντελεστής Δομικής Ακεραιότητας
Συντελεστής Εξάντλησης Υφιστάμενου - CF 1,13
Μέγ. Συντελεστής Εξάντλησης (Μετά την Ενίσχυση ) - CF 0,75
Υπολειπόμενο Ποσοστό Συνάφειας
22
Ανθεκτικότητα – Χρόνος Ζωής
Χρόνος λειτουργίας κατασκευής
Σχεδιασμός για αυξημένο χρόνο ανάμεσα στους κύκλους επισκευής
Συστήματα Επισκευής και Προστασίας που προσδίδουν τη σχεδιασμένη ανθεκτικότητα
Επίπεδο Απόδοσης
Χρόνος
Ελάχιστο Επιτρεπτό Όριο Ασφαλείας
Κύκλοι Επισκευής
Σύστημα Επισκευής Α
Σύστημα Επισκευής Β
23
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ EN 1504
1 Ιανουαρίου 2009
21 Ιουλίου 2010
20 Σεπτεμβρίου 2010
Προϊόντα και Συστήματα
για την Προστασία και Επισκευή
Κατασκευών από Ω.Σ.
24
ΔιάγνωσηΔιερεύνηση Στόχος Επιλογή Εφαρμογή
ΕΛΟΤ EN 1504 - 9
Θεμελιώδη Βήματα Διαδικασίας Αποκατάστασης
1. Αποτίμηση υφιστάμενης καταστάσεως του δομήματος
2. Προσδιορισμός αιτιών φθοράς
3. Σκοπός / Στόχος Επισκευής και Προστασίας
4. Επιλογή κατάλληλων βασικών Αρχών Επισκευής και Προστασίας
5. Επιλογή της Μεθόδου
6. Προσδιορισμός Ιδιοτήτων των Προϊόντων – Συστημάτων
7. Απαιτήσεις Συντήρησης
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504
25
Υλικά / Τεχνικές Επεμβάσεων Προστασίας
Μεθοδολογία Εφαρμογής - Συστήματος Αποκατάστασης Ω.Σ.
1 2 3
4 5 6
26
EN 1504 - 9
Γενικές Αρχές και Μέθοδοι σχετιζόμενες με τη
Διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού
Αρ.Αρχής
Ορισμός Γενικής Αρχής Μέθοδοι Βασισμένες στις Γενικές Αρχές
Αρχή 9η Έλεγχος Καθοδικής Ζώνης
Δημιουργώντας συνθήκες στις
οποίες πιθανές καθοδικές
περιοχές του χαλύβδινου
οπλισμού δεν δίνατε να
οδηγήσουν σε ανοδικές
αντιδράσεις
1. Περιορισμός του ποσοστού
οξυγόνου (στη κάθοδο) με
εμποτισμό ή προστατευτικές
επιστρώσεις
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504
27
EN 1504 - 2
Συστήματα επιφανειακής προστασίας σκυροδέματος
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504
Υδροφοβικός ΕμποτισμόςΔημιουργία επιφανειακού υδροφοβισμού. Οι πόροι και οι
τριχοειδείς εμποτίζονται εσωτερικά, αλλά χωρίς την πλήρωσή
τους. Δεν σχηματίζεται υμένας στην επιφάνεια του
σκυροδέματος και δεν αλλοιώνεται η εξωτερική του εμφάνιση.
ΕμποτισμόςΚατεργασία σκυροδέματος ώστε να μειωθεί το επιφανειακό
πορώδες και να ενισχυθεί η επιφάνεια. Οι πόροι και οι
τριχοειδείς είναι μερικώς ή ολοκληρωτικά πλήρης.
Βαφές / ΕπιστρώσειςΚατεργασία ώστε να δημιουργηθεί μια συνεχής
προστατευτική στρώση στην επιφάνεια του σκυροδέματος.
28
EN 1504 - 9
Γενικές Αρχές και Μέθοδοι σχετιζόμενες με τη
Διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού
Αρ.Αρχής
Ορισμός Γενικής Αρχής Μέθοδοι Βασισμένες στις Γενικές Αρχές
Αρχή 11η Έλεγχος Ανοδικής Ζώνης
Δημιουργία συνθηκών υπό τις
οποίες οι πιθανές περιοχές
ανόδου του χαλύβδινου
οπλισμού δεν μπορούν να
λάβουν μέρος στην αντίδραση
της διάβρωσης.
1. Επάλειψη του χαλύβδινου
οπλισμού με προστατευτικές
επιστρώσεις που περιέχουν
ενεργά συστατικά
2. Επάλειψη του χαλύβδινου
οπλισμού με σφραγιστικές
επιστρώσεις
3. Εφαρμογή αναστολέα
διάβρωσης στη μάζα ή στην
επιφάνεια του σκυροδέματος
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504
29
Μετά
Πριν• Πολύ-λειτουργικός τύπος
• Εμποδίζει τη δημιουργία ηλεκτρολυτικής δράσης
• Δεσμεύει χλωριόντα
• Ενεργός αναστολέας
• Αντιδρά με την επιφάνεια του χαλύβδινου οπλισμού
(φυσικά και χημικά)
• Διεισδυτικός αναστολέας
• Δεισδύει στο σκυρόδεμα σε δύο μορφές υγρή και αέρια
• Δημιουργία στρώσης
• Δημιουργία προστατευτικής στρώσης
στην επιφάνεια του οπλισμού (ανοδική και καθοδική θέση)
Τεχνολογίες Αναστολέων Διάβρωσης
30
Μηχανισμός Λειτουργίας λόγω Άρχουσας Ανόδου
Βλάβες λόγω
Φαινομένου
Άρχουσας Ανόδου
(incipient anode)
σε κατασκευή Ω.Σ.
μετά την επισκευή…
31
Δράση γαλβανικού στοιχείου διάβρωσης
Φαινόμενα δημιουργίας ανοδικής ζώνης μετά την επισκευή
Χαλύβδινος οπλισμός δεν διαβρώνεται στην κάθοδο (-ve)
Σχηματισμός ανοδικών περιοχών σε γειτνίαση της επισκευής (+ve)
ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ηλεκτρολύτης)
Διάβρωση στην άνοδο (+ve)
Σκουριά
Κάθοδος
ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ηλεκτρολύτης)
Άνοδος
ΚάθοδοςΆνοδος Άνοδος
Μηχανισμός Λειτουργίας λόγω Άρχουσας Ανόδου
32
EN 1504 - 9
Γενικές Αρχές και Μέθοδοι σχετιζόμενες με τη
Διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού
Αρ.Αρχής
Ορισμός Γενικής Αρχής Μέθοδοι Βασισμένες στις Γενικές Αρχές
Αρχή 10η Καθοδική Προστασία 1. Εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος
Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 1504
33
-
Τεχνολογία Επεμβάσεων Αποκατάστασης
Καθοδική Προστασία με Συνεχές Ρεύμα
• Εγκατάσταση ανοδικού στοιχείου
(πλέγμα, ράβδοι, ελάσματα, διακριτά ανόδια, επιστρώσεις, βαφές)
• Λειτουργία εξωτερικής πηγής συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος
• Η άνοδος συνδέεται με το θετικό πόλο
• Ο οπλισμός συνδέεται με τον αρνητικό πόλο
34
Ebonex®
Ανόδια Τύπου 18/100
Καθοδική Προστασία με Συνεχές Ρεύμα
Τεχνολογία Επεμβάσεων Αποκατάστασης
36
Εφαρμογή δυναμικού αντίθετου του δυναμικού διάβρωσης,
ώστε ο χαλύβδινος οπλισμός να γίνει κάθοδος ενός ηλεκτρολυτικού κελιού
Τεχνολογία Επεμβάσεων Αποκατάστασης
Γαλβανική - Καθοδική Προστασία
37
Δεν απαιτείται και δεν καταναλώνεται ηλεκτρικό ρεύμα
Τεχνολογία Επεμβάσεων Αποκατάστασης
Γαλβανική Προστασία με Θυσιαζόμενα Ανόδια
θυσιαζόμενος
ψευδαργυρικός
πυρήνας
καλώδια
σύνδεσης
ενεργό
τσιμεντοειδές
κονίαμα
εγκιβωτισμού
καλώδια
σύνδεσης
ενεργό
τσιμεντοειδές
περίβλημα
θυσιαζόμενος
ψευδαργυρικός
πυρήνας
38
• Εγκιβωτιζόμενα θυσιαζόμενα ανόδια
• Δεν απαιτείται και δεν καταναλώνεται ηλεκτρικό ρεύμα
Τεχνολογία Επεμβάσεων Αποκατάστασης
Γαλβανική Προστασία με Θυσιαζόμενα Ανόδια
Sika®
GalvaShield®
XP
καλώδια
σύνδεσης
θυσιαζόμενος
ψευδαργυρικός
πυρήνας
ενεργό
τσιμεντοειδές
κονίαμα
εγκιβωτισμού
39
Κονίαμα
Εγκλεισμού
Συνεχής
Στρώση
Συνάφειας
Επισκευαστικό
Κονίαμα
Προϊόντα
διάβρωσης
ψευδαργύρου
Στρώση
Ψευδαργύρου
Καθαρή Στρώση
Ψευδαργύρου
(επιφανειακή θαμπή
στρώση έχει ξυστεί)
Σύρμα
σύνδεσης
Εύρος
πόρων που
περιέχουν
(λευκά)
προϊόντα
διάβρωσης
Διάβρωση Ανοδίων - Sika Galvashield XP
46
Η ροή ηλεκτρονίων δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο
Το δυναμικό ελαττώνεται όσο το ηλεκτρόδιο απομακρύνεται από την άνοδο
Οι διαφορές δυναμικού ανιχνεύονται στην επιφάνεια του σκυροδέματος
Διάβρωση ΠαθητικόΗλεκτρόνια, e-
Ηλεκτρόδιο Αναφοράς
Ηλεκτρικό
πεδίοΓραμμές επιρροής
Μέτρηση Δυναμικού Διάβρωσης Ημι-Στοιχείου
ASTM C876 -
TRL Guide AG9
mV
47
Μεθοδολογία Ελέγχου Γαλβανικής Προστασίας
Galvashield XP2
Radial Distance between Anodes (cm)
-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Po
ten
tia
l C
u/C
uS
o4
(-m
V)
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
720
Overlapping Region
Radial Distance
Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο ανοδίων να μην υπερβαίνει το 30%
(δηλ. ομοιόμορφη διάβρωση)
Η μέγιστη τιμή να μην υπερβαίνει το σχεδιαστικό δυναμικό κλειστού
κυκλώματος (-750 mV)
Η ελάχιστη τιμή να μην είναι μεγαλύτερη από (-300mV)
Περιορισμοί
μετρήσεων μετά
από 2 ημέρες
48
DATE ORIGINAL
LATEST REVISION
SCALE
JOB NO.
REVISIONS
NO. DATE DESCRIPTION
DRAWNCHECKED
TITLE
9.8
5
2.60
38 SIKA GALVASHIELD XP2 100 gr
OUTPUT 805 Ah/Kgr
DESIGNED LIFE 30 YEARS
SAFETY FACTOR 1.21
ANODE FULL POTENTIAL <- 850mV
ANODE CORRECTED POTENTIAL -637mV
RESISTANCE GALVANIC 32%
GRID 80X80
2x Φ8/20+Φ6/20
+ (Φ12/20+Φ10/10)
0.6
2
1.3
5
2.0
9
2.2
4
Φ8/20+Φ6/20
1.1
8
1.5
8
1:50
MEMBER T13+GP1
0.4
7
1.8
5
2.5
4
Στάθμη Υπογείου
5.9
2
3.1
9
0.1
9
0.8
8
Στάθμη Iσογείου
150-2011
30/11/2011
ST
0.11
1.35
0.55
0.16
23/03/2012
MAX CR 4.0mA/cm2
Cl->0.55%wt
1.97
208
201 260
310 210
234375
329 471 210
421554
512
387
612
354
471
547
487
321421501
550561
311 398
511
287
308 417 284
352
358 381
285 241
361 322
471
605
Cu/CuSo4 + 80 days
550-1000mV
350-550mV
250-350mV
<250mV
Αξιολόγηση Λειτουργίας Γαλβανικής Δράσης
DATE ORIGINAL
LATEST REVISION
SCALE
JOB NO.
REVISIONS
NO. DATE DESCRIPTION
DRAWNCHECKED
TITLE
9.8
5
2.60
38 SIKA GALVASHIELD XP2 100 gr
OUTPUT 805 Ah/Kgr
DESIGNED LIFE 30 YEARS
SAFETY FACTOR 1.21
ANODE FULL POTENTIAL <- 850mV
ANODE CORRECTED POTENTIAL -775mV
RESISTANCE GALVANIC 32%
GRID 80X80
2x Φ8/20+Φ6/20
+ (Φ12/20+Φ10/10)
0.6
2
1.3
5
2.0
9
2.2
4
Φ8/20+Φ6/20
1.1
8
1.5
8
1:50
MEMBER T13+GP1
0.4
7
1.8
5
2.5
4
Στάθμη Υπογείου
5.9
2
3.1
9
0.1
9
0.8
8
Στάθμη Iσογείου
150-2011
30/11/2011
ST
0.11
1.35
0.55
0.16
29/02/2012
MAX CR 4.0mA/cm2
Cl->0.55%wt
1.97
211
255 323
482 216
278430
494 601 225
507699
653
523
1000
457
561
707
831
360629557
754755
323 457
623
315
362 512 323
452
441 401
310 256
425 485
2 MORE ANODES ARE REQUIRED
Cu/CuSo4 +48 h
9.8
0
Στάθμη Ορόφου
550-1000mV
350-550mV
250-350mV
<250mV
2 ημέρες 80 ημέρες
49
DATE ORIGINAL
LATEST REVISION
SCALE
JOB NO.
REVISIONS
NO. DATE DESCRIPTION
DRAWNCHECKED
TITLE
9.8
5
2.60
38 SIKA GALVASHIELD XP2 100 gr
OUTPUT 805 Ah/Kgr
DESIGNED LIFE 30 YEARS
SAFETY FACTOR 1.21
ANODE FULL POTENTIAL <- 850mV
ANODE CORRECTED POTENTIAL -637mV
RESISTANCE GALVANIC 32%
GRID 80X80
2x Φ8/20+Φ6/20
+ (Φ12/20+Φ10/10)
0.6
2
1.3
5
2.0
9
2.2
4
Φ8/20+Φ6/20
1.1
8
1.5
8
1:50
MEMBER T13+GP1
0.4
7
1.8
5
2.5
4
Στάθμη Υπογείου
5.9
2
3.1
9
0.1
9
0.8
8
Στάθμη Iσογείου
150-2011
30/11/2011
ST
0.11
1.35
0.55
0.16
22/05/2012
MAX CR 4.0mA/cm2
Cl->0.55%wt
1.97
110
115 137
132 154
124201
241 247 151
287301
401
220
361
201
347
457
354
304317447
401394
285 301
358
218
235 294 226
314
254 300
190 185
301 256
320
412
550-1000mV
350-550mV
250-350mV
<250mV
Cu/CuSO4 + 180 days
DATE ORIGINAL
LATEST REVISION
SCALE
JOB NO.
REVISIONS
NO. DATE DESCRIPTION
DRAWNCHECKED
TITLE
9.8
5
2.60
38 SIKA GALVASHIELD XP2 100 gr
OUTPUT 805 Ah/Kgr
DESIGNED LIFE 30 YEARS
SAFETY FACTOR 1.21
ANODE FULL POTENTIAL <- 850mV
ANODE CORRECTED POTENTIAL -637mV
RESISTANCE GALVANIC 32%
GRID 80X80
2x Φ8/20+Φ6/20
+ (Φ12/20+Φ10/10)
0.6
2
1.3
5
2.0
9
2.2
4
Φ8/20+Φ6/20
1.1
8
1.5
8
1:50
MEMBER T13+GP1
0.4
7
1.8
5
2.5
4
Στάθμη Υπογείου
5.9
2
3.1
9
0.1
9
0.8
8
Στάθμη Iσογείου
150-2011
30/11/2011
ST
0.11
1.35
0.55
0.16
23/07/2012
MAX CR 4.0mA/cm2
Cl->0.55%wt
1.97
108
96 99
127 114
101127
124 147 124
207258
306
147
302
124
247
321
301
247287325
317287
205 241
198
178
184 207 181
214
157 210
121 154
174 168
214
314
550-1000mV
350-550mV
250-350mV
<250mV
Cu/CuSO4 + 240 days
Αξιολόγηση Λειτουργίας Γαλβανικής Δράσης
180 ημέρες 240 ημέρες