STRESZCZENIE W pracy pt. „Elektrochemiczne badania wpływu

STRESZCZENIE
W pracy pt. „Elektrochemiczne badania wpływu wybranych inhibitorów na proces
korozji stali w betonie” badano działanie natępujacych inhibitorów: azotanu(III) wapnia (CA),
etanoloaminy (EA), dimetyloetanoloaminy (DMEA), benzoesanu etanoloamoniowego (BEA)
oraz dwóch produktów handlowych (IH1, IH2). Prace badawcze nad korozją strali w
obecności wymienionych substancji prowadzono w roztworach symulujących ciecz porową
betonu skarbonatyzowanego i nieskarbonatyzowanego oraz jednocześnie skażonego
chlorkami. Wykonane badania miały na celu przede wszystkim scharakteryzowanie działania
inhibitorów poprzez określenie skuteczności inhibicji w różnych warunkach oraz
wyznaczenie efektywnego współczynnika dyfuzji w betonach różnej jakości.
Przegląd literatury (rozdz. 1-3) wykazał, że stosowanie penetrujących inhibitorów
korozji (PCI) stali w betonie jest promowane jako atrakcyjna metoda, charakteryzująca się
stosunkowo niskimi kosztami i prostą aplikacją PCI, dla naprawy i zapobiegania korozji
konstrukcji żelbetowych. Jednak wyniki różnych badań skuteczności inhibitorów, zwłaszcza
w obecności chlorków, są sprzeczne. Niewiele prac dotyczy badań szybkości transportu
inhibitorów w betonie, a ich wyniki są najczęściej przedstawiane za pomocą mało
miarodajnego parametru (głębokość otuliny betonowej, na którą inhibitor wniknął
przez określony czas).
W części doświadczalnej, w pierwszym etapie badań (ptk. 5.1), wykonano anodowe
krzywe polaryzacji stali w roztworach symulujących ciecz porową betonu, których głównym
składnikiem był Ca(OH)2, co pozwoliło na przeprowadzenie wstępnej selekcji warunków
testów korozyjnych. Na podstawie tych pomiarów wytypowano kryteria prowadzenia
dalszych badań: jako podstawowy roztwór korozyjny do badań skuteczności inhibitorów
wybrano nasycony roztwór Ca(OH)2 (RS) zawierający 1% NaCl, zaś inhibitor wprowadzano
do roztworu w takim stężeniu, aby wartość [Cl-]/[inh] wynosiła 0,331. W dalszej części prac
do monitorowania procesu korozji stali wykorzystywano przede wszystkim elektrochemiczną
spektroskopię impedancyjną.
Drugi etap prac wstępnych (ptk. 5.2) stanowiły krótkoterminowe (7-11 dni) badania
nad działaniem wybranych inhibitorów korozji stali w roztworze RS z 1% NaCl. Inhibitory
wprowadzano równocześnie z chlorkami oraz 4 dni po wprowadzeniu chlorków
i zainicjowaniu korozji wżerowej na stali. Najwyższą skuteczność inhibicji uzyskano dla CA.
Drugim co do skuteczności inhibitorem był BEA. DMEA nie wykazał znaczącego wpływu
1
w przypadku produktów handlowych (IH1 i IH2), o nieznanym dokładnie składzie, dokładne określenie
wartości [Cl-]/[inh] nie było możliwe
na proces korozji, zaś produkty handlowe spowodowały przyspieszenie korozji. Stwierdzono,
że skuteczność inhibitorów jest wyższa, gdy inhibitor jest wprowadzany równocześnie
z chlorkami, w porównaniu do sytuacji, w której inhibitor dodawany jest po wprowadzeniu
czynnika korozyjnego (po zainicjowaniu korozji stali).
W kolejnym etapie prac (ptk. 6.1) określono wpływ konstrukcji stalowej elektrody,
wstępnej pasywacji stali oraz kontroli wartości pH roztworów na proces korozji stali.
Stwierdzono, że spośród wymienionych czynników najbardziej znacząca jest wartość pH
roztworu. A zatem należy ściśle kontrolować pH roztworów i zapobiegać jego spadkom
(wynikającym z karbonatyzacji roztworów). Na podstawie wyników doświadczeń
przeprowadzonych w tym etapie, ustalono metodykę długoterminowych badań działania
inhibitorów.
Kolejna część pracy (ptk. 6.2) dotyczyła transportu inhibitorów w betonie.
Wyznaczono efektywne współczynniki dyfuzji (Def) dla CA w betonie różnej jakości.
Ponadto określono wartość Def dla jonów benzoesowych (pochodzących z BEA)
oraz dla chlorkowych w celu porównania. Stwierdzono, że w betonie nieskarbonatyzowanym
o w/c = 0,7, dyfuzja inhibitorów (Def = 0,2-5.10-8 cm2/s) zachodzi ze zbliżoną, lub mniejszą
szybkością od dyfuzji chlorków (Def = 5.10-8 cm2/s). Szybkość dyfuzji jest większa w betonie
o wyższym w/c (dla NO2-: wartość Def w betonie o w/c = 0,7 wynosi 1.10-8 cm2/s, natomiast
dla w/c = 0,6 Def = 4.10-9 cm2/s) oraz w betonie skarbonatyzowanym (przy w/c = 0,7 wartość
Def dla NO2- wynosi 5.10-8 cm2/s).
W badaniach długoterminowych stosowano dwa sposoby aplikacji inhibitorów
do roztworu symulującego ciecz porową betonu skażonego chlorkami. W pierwszym,
inhibitor wprowadzano do jednej z komór naczynia dwukomorowego ([Cl-]/[inh] = 0,17),
w którym komory, wypełnione roztworami symulującymi ciecz porową betonu, były
przedzielone betonową membraną (ptk. 6.3-6.4). W trakcie testu inhibitor przenikał
przez membranę do drugiej komory. Stwierdzono, że w dużych stężeniach najbardziej
skutecznym inhibitorem jest CA (zarówno w roztworach symulujących ciecz porową betonu
nieskarbonatyzowanego, jak i skarbonatyzowanego jego skuteczność przekracza 99%).
Niższą skuteczność (60-95% w trakcie 8-tygodniowych testów) wykazały EA oraz BEA.
BEA w dużych stężeniach powoduje korozję betonu. Dla IH1 otrzymywano ujemną
skuteczność inhibicji (przyspieszenie korozji).
Drugi
sposób
aplikacji
inhibitorów
polegał
na
wprowadzaniu
inhibitora
po zainicjowaniu korozji stali, a następnie zwiększaniu jego stężenia w czasie (rozdz. 7).
Stwierdzono, że skuteczność inhibitorów rośnie wraz ze zmniejszaniem wartości stosunku
molowego [Cl-]/[inh] oraz, że inhibitory skuteczniej hamują korozję mniej zaawansowaną.