Zpět na materiály, výrobky, technologie

Migrující inhibitory koroze chrání železobetonové konstrukce

2. prosince 2020
Ing. Petr Martínek PR článek

Během provozu a někdy už i během výstavby železobetonových konstrukcí se mohou začít objevovat první problémy, které častokrát není jednoduché řešit běžně dostupnými metodami.


Právě zde se otevírají možnosti pro aplikace speciální stavební chemie – migrujících inhibitorů koroze od Master Builders Solutions, které dokážou dlouhodobě stabilizovat betonové konstrukce a zvýšit jejich životnost.

Koroze ocelové výztuže

Koroze může být definována jako přeměna čistého kovu (zde oceli) na jeho stabilnější oxidy za účasti kyslíku a vody. Tyto elektrochemické reakce probíhají na dvou odlišných místech na kovovém prvku, anodě a katodě.

Anodická reakce
Fe → Fe2+ + 2e-

Katodická reakce
2e- + H2O + ½O2 → 2OH-

Beton, resp. cementový tmel poskytuje přirozený štít, který chrání ocelovou výztuž před korozí. Vysoce alkalické prostředí vytvářené cementovým tmelem kolem výztuže vede k vytvoření pasivní vrstvy na povrchu oceli. Tato pasivní vrstva je tvořena nepropustnými oxidy a zabraňuje dalším korozním reakcím udržováním kyslíku a vody mimo povrch výztuže. Tento způsob ochrany je funkční tak dlouho, dokud přetrvává vysoce alkalické prostředí. Avšak tento pasivní stav nemůže být v průběhu času zachován v důsledku procesů, které se v betonu přirozeně vyskytují. Karbonatace betonu, způsobená reakcí betonu s atmosférickým oxidem uhličitým, snižuje alkalitu cementového tmelu. Chloridové ionty, nejčastěji z posypových solí, pronikají difúzí skrz beton k povrchu oceli. Chloridy narušují pasivní vrstvu, což vede ke korozi. Jakmile dojde k porušení pasivní vrstvy, iniciují se korozní reakce, které způsobují rychlé poškození výztuže. Vlhkost betonu a přítomnost kyslíku jsou předpoklady pro pokračování elektrochemických reakcí. V závislosti na rychlosti koroze ztrácejí výztužné pruty soudržnost s betonem. Ztráta soudržnosti a průřezové plochy výztuže ohrožují integritu konstrukce.

Přestože nelze korozi výztuže zcela zabránit, existují metody, jak korozi zpomalit nebo ji oddálit. Jedním ze způsobů jsou inhibitory koroze, což jsou chemické sloučeniny, které potlačují korozi výztuže. Inhibitory koroze mohou být jednak přidány ve formě přísad do čerstvého betonu. Tato metoda je však omezena pouze pro nové konstrukce. Tzv. migrující inhibitory koroze lze aplikovat na povrch starého betonu, do kterého penetrují. Toho se využívá především v rámci sanací železobetonových konstrukcí.

MasterProtect 8500 CI: nejpokročilejší ochrana ocelové výztuže

MasterProtect 8500 CI je zcela nový migrující inhibitor koroze, který se používá na povrch starých i nových železobetonových konstrukcí a který je dle průkazních zkoušek účinný i v případě budoucího rozvoje trhlin v betonu. Tento dvoufázový inhibitor koroze je založen na revoluční kombinaci vysoce účinných silanů a speciálních latentních inhibitorů, které zůstávají ukotveny v betonu a k jejichž aktivaci dochází až v případě průniku vlhkosti, např. při vzniku trhlin nebo postupném zvětrávání betonu.

Princip dvoufázové ochrany výztuže

Běžné migrující inhibitory koroze vyžadují hlubokou penetrační schopnost až k výztuži, kterou následně pasivují a chrání proti korozi. MasterProtect 8500 CI posunul tuto technologii o krok dál a poskytuje tzv. dvoufázovou ochranu.

V první fázi působí kombinace vysoce účinných silanů jako hloubková hydrofobní impregnace, která brání pronikání vody a chloridů do betonu a zároveň nebrání odpařování vodních par z konstrukce. Silany chemicky reagují s betonem a stávají se jeho integrální součástí. Díky tomuto jevu je krycí vrstva betonu udržována suchá a její elektrický odpor (rezistivita) na vysokých hodnotách. Jelikož se beton chová ve vztahu k výztuži jako elektrolyt, slouží vysoký elektrický odpor jako účinná prevence korozních reakcí.

V druhé, tzv. latentní fázi, se uplatňuje speciální latentní inhibitor koroze, který byl do krycí vrstvy betonu dopraven na silanovém nosiči. Přítomnost tohoto „spícího“ inhibitoru je klíčem k dlouhodobé ochraně výztuže proti korozi. Vzniku trhlin v betonu v průběhu jeho životního cyklu nelze prakticky zabránit. Rozvoj trhlin v krycí vrstvě má za následek porušení hydrofobního štítu, který poskytují silanové sloučeniny. Za normálních okolností by trhlinami začala pronikat voda a chloridy, což by v konečném důsledku mohlo vést až k poškození výztuže korozí. V tomto kritickém momentě, tedy při průniku vlhkosti do betonu, se latentní inhibitor aktivuje, stane se mobilním a pronikající vlhkostí je transportován až k výztuži, kterou dodatečně pasivuje a opětovně chrání proti korozi.

MasterProtect 8500 CI: prokázaná účinnost

Nezávislé laboratorní zkoušky a studie prokázaly účinnost MasterProtect 8500 CI při potlačování rychlosti koroze. Protože pro zkoušení účinnosti inhibitorů koroze neexistuje harmonizovaná evropská norma ani zkušební metoda, bylo využito americké metody ASTM G109, která je pro tento účel navržena. Jedno betonové těleso bylo opatřeno trhlinou před aplikací inhibitoru, druhé těleso bylo opatřeno trhlinou až po aplikaci inhibitoru. Tato tělesa společně s kontrolním neošetřeným tělesem bez trhlin byla umístěna do 3% solného roztoku a po dobu 24 měsíců byla měřena rychlost koroze. Výsledky měření koroze jsou zobrazeny na obrázku 1. V tělese s trhlinou, které bylo následně ošetřeno inhibitorem, nebyla naměřena prakticky žádná koroze po celou zkušební dobu. V tělese, kde byla trhlina uměle vytvořena až po aplikaci inhibitoru, probíhala koroze v menším rozsahu první tři měsíce a následně byla účinně potlačena latentním inhibitorem. V kontrolním neošetřeném tělese bez trhlin probíhala koroze v značném rozsahu po celou zkušební dobu.

Na trhu nejrozšířenější migrující inhibitory koroze na amino-alkoholové bázi se v dalších nezávislých studiích ukázaly jako málo nebo zcela neúčinné proti korozi i na betonových tělesech bez trhlin. Tato měření tak potvrdila všeobecně rozšířenou nedůvěru vůči inhibitorům koroze na jiné než silanové bázi.

Migrující inhibitor koroze MasterProtect 8500 CI představuje nejpokročilejší technologii pro efektivní zastavení nebo prevenci koroze výztuže v železobetonových konstrukcích. Koncept dvoufázové ochrany byl ověřen při mnoha laboratorních studiích a prokázán během měření koroze na exponovaných průmyslových a dopravních stavbách po celém světě. Schopnost potlačit korozi i při následném rozvoji trhlin v betonu je zcela revoluční. MasterProtect 8500 CI tak představuje jednoduchý, nízkonákladový a efektivní způsob prodloužení životnosti železobetonových konstrukcí, zvláště když se použije jako součást sanačního systému v rámci oprav staveb.

Obr. 1 Měření rychlosti koroze dle ASTM G109. Tělesa ošetřená inhibitorem MasterProtect 8500 CI před vznikem trhliny, po vzniku trhliny a kontrolní těleso. Šířka trhliny cca 0,3 mm.
Obr. 1 Měření rychlosti koroze dle ASTM G109. Tělesa ošetřená inhibitorem MasterProtect 8500 CI před vznikem trhliny, po vzniku trhliny a kontrolní těleso. Šířka trhliny cca 0,3 mm.