DK165711B - Fremgangsmaade til overvaagning af virkningen af reparationer paa zoner af forstaerkede betonkonstruktioner - Google Patents

Description

DK 165711 B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde, der gør det muligt på overfladen at lokalisere de zoner på forstærkede betonkonstruktioner, som er blevet beskadiget eller sandsynligvis vil blive beskadiget ved korrosion af forstærknings-5 elementer af metal indlejret i betonen, med henblik på reparation af disse zoner.

Opfindelsen vedrører også en fremgangsmåde, der gør det muligt kontinuerligt eller intermitterende at overvåge virkningen af reparationer udført på forstærkede beton-10 konstruktioner beskadiget ved korrosion af forstærkningselementerne af metal.

Korrosion af forstærkningselementerne af metal, som benyttes ved bygning af forstærkede betonkonstruktioner, medfører gradvis ødelæggelse af betonen i varierende gra-15 der. I sit slutstadium optræder denne ødelæggelse i form af revner i betonens overflader eller endog deling af betonmassen. Vanskeligheden ligger i det forhold, at det i mange tilfælde er utilrådeligt at vente indtil dette stadie, før der træffes foranstaltninger, men uden et eventuelt synligt 20 fænomen bliver identifikation af beskadigede zoner i beton et spørgsmål om held. I dag findes der faktisk ikke nogen ikke-destruktive teknikker, som gør det muligt at lokalisere de zoner, som er beskadiget ved korrosion af forstærkningselementerne af metal, og endnu mindre de zoner, som 25 sandsynligvis vil blive beskadiget på denne måde og på steder, hvor korrosionen af metalelementerne stadig er begrænset.

Det er velkendt, at jernholdige metaller, fx stål har en tilbøjelighed til at korrodere. Dette fænomen involverer en 30 elektrokemisk proces, som afhænger specielt af oxygenkoncentrationen, fugtindholdet og surhedsgraden i det omgivende medium, og som kan karakteriseres ved sit elektriske potential. Det er i virkeligheden kendt at kunne måle korrosionspotentialet i stålstænger indlejret i beton ved 35 benyttelse af en referenceelektrode, såsom en calomel- 2

DK 165711 B

elektrode eller en elektrode af Ag/AgCl eller Cu/CU.SO4-typen.

Det har overraskende vist sig, at disse målinger af korrosionspotentialet i stål med fordel kan udnyttes til 5 lokalisering, på afstand og uden først at ødelægge massen, af de zoner i forstærkede betonkonstruktioner, som er blevet beskadiget eller sandsynligvis vil blive beskadiget ved korrosion af metalelementerne, og dermed de zoner, som har behov for reparation eller forebyggende behandling.

10 Dette opnås ved udøvelse af den i krav 1 angivne fremgangsmåde.

Det har også vist sig, at disse målinger af korrosionspotentialer kan udnyttes til kontinuerlig eller intermitterende at overvåge virkningen af reparationer udført på 15 forstærkede betonkonstruktioner og nærmere betegnet ved udøvelse af den i krav 1 angivne fremgangsmåde.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 skematisk viser en første udførelsesform for op-20 findelsen, fig. 2 viser et snit gennem en indretning, som benyttes til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 3 viser en matrix over elektriske potentialer målt i overensstemmelse med opfindelsen og 25 fig. 4 skematisk viser en anden udførelsesform for opfindelsen.

I overensstemmelse med opfindelsen består det første trin i at foretage en række punktmålinger af det elektriske potential i metallet i forstærkningselementer 1 indlejret i 30 beton 2 ved bevægelse af en referenceelektrode 3, fx en elektrode af Cu/CuS04-typen, med regelmæssige intervaller langs en overflade 4 med pågældende struktur eller konstruktion. I overensstemmelse med arbejdsbetingelserne vil den overflade, som er lettest tilgængelig, blive valgt til 3

DK 165711 B

dette formål, fx siden af en væg eller en grøft, periferien af en betonpille eller oversiden eller bundfladen af dækket på en bro.

Målingerne udføres i kontakt med den pågældende overflade, 5 fx for hver meter, hver 50 cm eller mindre i overensstemmelse med den aktuelle situation, men som generel regel skal disse målinger foretages med regelmæssige intervaller langs to ortogonale akser (fx en x- og en y-akse). Disse målinger udføres med et konventionelt voltmeter 5, for-10 trinsvis et voltmeter med stor indre modstand, idet den ene af dette voltmeter 5's klemmer er forbundet til et af metalelementerne l i strukturen eller konstruktionen, hvilket metalelement er blotlagt eller er direkte tilgængeligt, medens voltmeterets anden klemme er forbundet til 15 referenceelektroden 3. Elektroden 3 kan flyttes eller bevæges ved hjælp af et vilkårligt passende organ eller ganske enkelt ved hjælp af hånden. Dette vil blive mere detaljeret beskrevet nedenfor. Den foretrukne referenceelektrode er en elektrode af CU/CUSO4-typen, men det er 20 også muligt at benytte en calomelelektrode eller en elektrode af Ag/AgCl-typen.

I overensstemmelse med opfindelsen udskrives resultaterne af de foretagne målinger på et vilkårligt egnet medium, fx tegnepapir for at opstille en todimensional matrix, såsom 25 den i fig. 3 viste. Denne matrixtype indeholder rækker af værdier, der i placering er mere eller mindre homogene, ligesåvel som zoner, i hvilke måleværdierne varierer meget fra punkt til punkt.

Ved benyttelse af en referenceelektrode 3 af Cu/CuS04-typen 30 viste stålstænger 1, som var indlejret i beton 2, sig at være fri for korrosion, hvis det målte elektriske potential var større end ca. -200 mV, medens der optrådte korrosion af metal ved et potential mellem -200 og ca. -300 mV. Der forekommer reel korrosion ved et potential under -300 mV.

35 Det er således muligt ved hjælp af den ovennævnte todimen- 4

DK 165711 B

sionale matrix at afgrænse én eller flere overfladezoner 6, 6a, 6b, 6c..., hvor det målte elektronegative potential ligger under en grænseværdi, som i dette tilfælde er -200 mV.

5 I overensstemmelse med opfindelsen foretages der under overfladen og i den ovenfor angivne zone, når først overfladezonerne 6, 6a, 6b... er blevet afgrænset, én eller flere punktmålinger af det relative fugtindhold i betonmassen, idet fugtindholdet i omgivelsesluften tages som 10 referenceværdien. Disse målinger kan udføres ved hjælp af vilkårlige konventionelle organer, fx ved brug af en elektronisk sonde, som anbringes i et forseglet hul udformet i betonmassen. Det viste sig, at et relativt fugtindhold på mere end 45% i betonen skabte et medium, som fremmer ud-15 viklingen af stålkorrosion. Disse målinger kan naturligvis foretages i vilkårlig dybde i overensstemmelse med den aktuelle situation.

I overensstemmelse med opfindelsen bestemmes de zoner af betonen, som kræver behandling, således på følgende måde: 20 Zoner, som sandsynligvis vil blive beskadiget ved korrosion af forstærkende metalelementer: målt elektronegativt potential med mellem ca. -200 og ca. -300 mV og et relativt fugtindhold på mere end ca. 45% (6, 6a, 6b—), og zoner, som er beskadiget ved korrosion af forstærkende 25 metalelementer: målt elektronegativt potential under ca.

-300 mV og et relativt fugtindhold større end ca. 45% (7, 7a, 7b...).

De på denne måde lokaliserede zoner kan behandles ved hjælp af konventionelle teknikker tilpasset de aktuelle forhold, 30 specielt i overensstemmelse med den fundne grad af metalkorrosion og betonbeskadigelse. Afhængigt af det pågældende tilfælde vil denne behandling være rent forebyggende, eller en zone vil blive repareret i større eller mindre grad. Behandlingstyper, som kan nævnes, er katodisk beskyttelse, 5

DK 165711 B

coating eller forsegling af eil del af betonen eller endog erstatning af en del af beskadiget beton med ny mørtel, eventuelt kombineret med en antikorrosionsbehandling af de pågældende metalelementer.

5 En behandling, som både er forebyggende (zoner, der er udsat for beskadigelse) og genopbyggende (zoner, som faktisk er beskadiget), og som er egnet til talrige situationer, består i coating af den del af overfladen, som er afgrænset i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge den 10 foreliggende opfindelse eller af en større del med et polymer iseret syntetisk materiale, som fortrinsvis er uigennemtrængeligt for vand og luft, fx en epoxyharpiks eller en polyurethanharpiks.

Den til udøvelse af den ovenfor beskrevne fremgangsmåde 15 benyttede referenceelektrode 3 er af Cu/CuS04-typen. Den omfatter en central elektrode 8, som er fremstillet af kobbermetal, og som er nedsænket i en mættet vandig opløsning 9 af CUSO4, et fyldbart kammer 11, som er placeret ved elektrodens øverste ende 10, og som er nedsænket i 20 opløsningen 9, samt en porøs prop 13, der er placeret ved elektrodens nederste ende 12, og som er i kontakt med CuS04-opløsningen 9.

Elektroden 3 omfatter også en lækagetæt prop 14 placeret ved elektrodens øverste ende og naturligvis et kabel 15 til 25 at forbinde elektroden til voltmeteret 5. Som følge af denne nye konstruktion forbliver den porøse prop 13 permanent imprægneret med CuS04-op løsn ingen, og elektroden 3 kan anbringes i vilkårlig position, uden ødelæggelse af måle-nøjagtigheden. En vilkårlig zone af overfladen, som skal 30 inspiceres, kan således nås på simpel måde.

I en anden udførelsesform for opfindelsen kan virkningen af de ovenfor beskrevne behandlinger overvåges kontinuerligt eller intermitterende ved følgende fremgangsmåde: 6

DK 165711 B

Én eller flere referenceelektroder 16 implanteres i betonmassen 2, og hver af disse elektroder er forbundet til et instrument 5 til måling af det elektriske potential, hvilket instrument i sig selv er forbundet til et forstærkende 5 metalelement 1 indlejret i betonen 2. Som ovenfor benyttes der fortrinsvis et voltmeter 5 med stor indre modstand til måling af det elektriske potential. Som referenceelektrode 16 er det muligt at benytte en vilkårlig egnet referenceelektrode, specielt en elektrode af Cu/CuS04-typen beskre-10 vet ovenfor. En anden fordelagtig mulighed består i at benytte en blyelektrode, som er indlejret i betonmassen på det ønskede sted. I fig. 3 angiver de med en stjerne (*) angivne steder placeringen af en blyelektrode 16. Denne elektrode er normalt forseglet i betonmassen med frisk 15 mørtel, idet kun elektrodens ende 17 er i kontakt med betonen, medens den resterende del beskyttes af et isolerende materiale 18, fx en plastcoating.

For så vidt angår stålkorrosion viste de målte elektriske potentialer sig at være følgende: 20 Cu/CuS04 Pb >-200 mV >+515 mV: ingen korrosion -200 til -300 mV +515 til +415 mV: begyndende korrosion 25 <-300 mV <+415 mV: kraftig korrosion

Virkningen af den behandling, som er blevet benyttet i forbindelse med den beskadigede beton eller den beton, som sandsynligvis vil blive beskadiget, vil derfor være relateret til målingen af korrosionspotentialet; en sådan 30 fremgangsmåde kan fx benyttes til at følge regressionen af korrosion i metalelementer som funktion af tid. Behovet for behandling af beton kan ligeledes detekteres i tide ved hjælp af målinger udført med regelmæssige intervaller, når først visse grænseværdier er overskredet.

7

DK 165711 B

Et faktisk eksempel vil i det følgende blive givet til illustration af én blandt talrige anvendelser af opfindelsen.

EKSEMPEL

5 Der blev foretaget elektriske potentialmålinger på bundpladen af dækket eller gulvet i en forstærket betonbro ved benyttelse af en Cu/CuS04-referenceelektrode, således som vist i fig. 2. Potentialet blev målt for hver 50 cm langs to ortogonale akser, og måleresultaterne blev optegnet på 10 et papirmedium. Den i fig. 3 viste matrix blev således frembragt visende fordelingen af de registrerede elektro-negative potentialværdier (mV).

De skraverede zoner 6a, 6b, 6c... er de zoner, i hvilke det på overfladen målte potential er mindre end -200 mV, medens 15 den indrammede zone 7a er en zone, i hvilken det målte potential er mindre end -300 mV. Målingen af det relative fugtindhold foretaget ved hjælp af en sonde i zonen 6a, angav et relativt fugtindhold på 90%. Overfladen af den indrammede zone 7a viste sig endvidere at fremvise kraftig 20 ødelæggelse i form af revner som følge af korrosion af metallet i forstærkningsstænger.

Til behandling af betonen blev der implanteret fire blyelektroder i betonen, i zonen 6a, idet den ene af elektroderne blev placeret i den indrammede zone 7a. Placeringen 25 af disse elektroder er angivet med en stjerne (*), og det målte elektriske potential lå mellem +380 mV og +423 mV før behandling.

Zonen 6a (potentialet mindre end -200 mV) blev coated med en polyurethanharpiks, og efter nogle få dage steg de 30 registrerede elektriske potentialer til ca. +560 mV. Efter at et område af betonen uden for zonen 6a også var blevet coated, nåede det målte potential efter nogle få dage +650

Claims (6)

1. 5 PATENTKRAV l. Fremgangsmåde til overvågning, kontinuerlig eller intermitterende, af virkningen af reparationer udført på zoner af forstærkede betonstrukturer eller -konstruktioner, som er blevet beskadiget eller er udsat for beskadigelse ved 10 korrosion af forstærkende metalelementer (1) indlejret i betonen (2) kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter følgende trin: a) der frembringes en række punktmålinger af det 15 elektriske potential af metallet i de forstærkende elementer (1) ved at flytte en første referenceelektrode (3) langs betonens overflade (4) og i kontakt med overfladen, hvilke målinger frembringes ved hjælp af et instrument (5) til måling af et elektrisk 20 potential, hvilket instrument er forbundet på den ene side til den første referenceelektrode (3) og på den anden side til et forstærkende metalelement (l), b) der opstilles en todimensional matrix over punktmålingerne udført på denne måde, 25 c) matrixen bruges til at afgrænse en zone (6a) af betonoverfladen, i hvilken zone det målte elektriske potential er mindre end en given grænseværdi, d) én eller flere andre referenceelektroder (16), der er fremstillet af bly, nedfældes i betonmassen (2), 30 der er lokaliseret under overfladezonen (6a) , idet hver af disse elektroder (16) er forbundet til et instrument (5) til måling af et elektrisk potential, 9 DK 165711 B hvilket instrument i sig selv er forbundet til et forstærkende metalelement (1), e) der udføres en reparation ved at behandle denne overfladezone (6a), og 5 f) ændringen i de elektriske potentialer, der måles ved hjælp af de andre blyelektroder (16), observeres for at kunne vurdere effektiviteten af den udførte behandling.
2. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 10 kendetegnet ved, at punktmålingerne af potentialet, der foretages med den første referenceelektrode (3), foretages med regelmæssige mellemrum langs to ortogonale akser.
3. 3. Fremgangsmåde ifølge krav l eller 2, 15 kendetegnet ved, at den første referenceelektrode (3) er en elektrode af CuS04-typen, og at den afgrænsede zone (6, 6a, 6b ...) er den zone, i hvilken det målte elektronegative potential ligger under -200 rav.·
4. 4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 20 3, kendetegnet ved, at der, efter at overfladezonen (6a) er blevet afgrænset, også foretages mindst én punktmåling af det relative fugtindhold i betonmassen, hvor den omgivende lufts fugtighed tages som referenceværdi.
5. 5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 4, kendetegnet ved, at overfladen af de zoner, som er repareret ved, at betonen er blevet retableret, coates med et syntetisk materiale efter betonens retablering.
6. 6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 5, kendetegnet ved, at en overflade, som er større 10 DK 165711 B end overfladen af de reparerede zoner, coates efter retablering af betonen.