VLIV KOROZE NA VLASTNOSTI PŘEDPÍNACÍ VÝZTUŽE KOLÍSKO J., Vacek V., Pokorný P., Čítek D. jiri.kolisko@cvut.cz Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Definice: Koroze je fyzikálně - chemická interakce kovu a prostředí, při které kov přechází v oxidovaný stav a ztrácí své primární užitné vlastnosti. Dodatek: V průběhu korozního procesu dochází ke znečištění prostředí korozními produkty. Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Obvykle uváděné typy koroze: Koroze kovů a tedy i předpínací výztuže je primárně elektrochemický proces Obvykle uváděné typy koroze: 1. Plošná (rovnoměrná) 2) Lokalizovaná Důlková Bodová Mezikrystalová nebo transkrystalová Štěrbinová koroze Koroze působením makročlánků Praskání vyvolané prostředím Vodíková Erozivní poškození (mechanicky) Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

PŘÍKLADY KOROZE PŘEDPÍNACÍ VÝZTUŽE NA KONSTRUKCÍCH Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Diagnostika předpínací výztuže Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

ZKOUŠKY DRÁTŮ Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

STANOVENÍ PLOCHY VÁŽENÍM d – průměr drátu A – plocha drátu A = m/(L.r) L – délka drátu m – hmotnost drátu r – hustota oceli 7,85 g/cm2 Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Pevnost = 1720 MPa Tažnost = 6,3 % Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Korozní zplodiny Jádro výztuže Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Úbytek hmotnosti 2,23 % tj. také plochy na 19,2 mm2= korozní úbytek 30 mikrometrů rovnoměrně po obvodu. Plocha stanovená za předpokladu průměrné pevnosti 1730 MPa = 17,6 mm2 tj. zmenšení plochy o 11,4 % z 19,64 mm2 = korozní úbytek 140 mikrometrů rovnoměrně po obvodu. Pevnost = 1590 MPa Tažnost = 1,55 % Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Difraktogram korozních produktů zastoupení [semiquant, hm. %] název fáze chemický vzorec zastoupení [semiquant, hm. %] lepidokrokit FeO(OH) (γ) 6 magnetit Fe3O4 38 goethite FeO(OH) (α) 36 křemen SiO2 3 vápenec CaCO3 1 akaganeit FeO(OH)-Cl (β) 16 Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

ZKOUŠKY LAN Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Fm=247,6 kN tj. smax= 1730 MPa Tažnost Agt= 5,24 % Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Změna plochy stanovená z vážení je o 1,2 % Max. síla Fm= 202,6 kN Tažnost Agt= 1,08 % Změna plochy stanovená z vážení je o 1,2 % Změna plochy z přepočtu pro smax= 1730 MPa je o -18,5 % tj. 81,5 % Areal Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Změna plochy stanovená z vážení je o 84,8 % Max. síla Fm= 110,8 kN Tažnost Agt= 0,88 % Změna plochy stanovená z vážení je o 84,8 % Změna plochy z přepočtu pro smax= 1730 MPa je o -55,7 % tj. 44,7 % Areal Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Shrnutí Za vhodných korozních podmínek předpínací výztuž rychle a snadno koroduje. Koroze probíhá v mnoha formách tj. plošná i lokalizovaná (důlková, štěrbinová ..) s vrubovým narušením mikrostruktury a zmenšení plochy výztuže. Lokalizovaná koroze s výrazným korozním úbytkem nebo narušením struktury kovu lana může probíhat ve velmi krátkém úseku délky pouze několika centimetrů či desítek centimetrů. Z poslední doby jsou známé konstrukce, kde v průběhu cca 34 let došlo ke kompletnímu překorodování předpínacích lan průměru 15,5 mm = korozní rychlost cca 70 µm/rok Koroze lan s úbytkem plochy nad 5% je chápána normou ČSN 736221 jako havarijní stav. 5 % ztrátu plochy lana způsobí již korozní úbytek 60 mikrometrů (tl. vlasu). Zmenšení plochy lana již v řádu jednotek procent zásadně ovlivňuje tj. zmenšuje celkovou tažnost lana. Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Shrnutí Pevnost lana vyjádřená v kN je přímo úměrná ploše v nejslabším místě lana. Stanovení plochy lana v tomto nejslabším místě není u korozí napadeného lana jednoduché. Plocha lana či drátu stanovená vážením neprokáže ovlivněnou plochu lana lokalizovanou formu koroze s místním narušením mikrostruktury (důlková, štěrbinová koroze atd.). V současnosti není známá spolehlivá NDT metoda pro věrohodnou a průkaznou detekci korozního stavu předpínací výztuže přímo v konstrukci. Bohužel se stále jako nejúčinnější a průkazné ukazují klasické lokální semidestruktivní bourané sondy. V případě semidestruktivních sond do kanálků a posuzování stavu výztuže lze analýzou korozních zplodin zjistit zda koroze je indukována chloridy či nikoli. Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Shrnutí Zmenšení plochy lana vlivem koroze zahrnuje také lokalizovanou formu koroze s vrubovým narušením mikrostruktury. Vizuálně lze míru tohoto poškození obtížně hodnotit. V případě zjištěné koroze výztuže s odlupujícími se korozními zplodinami lze doporučit uvažovat přítomnost lokalizované formy koroze. Tato koroze výrazně zmenšuje skutečnou plochu lana přenášející zatížení ve srovnání s plochou teoretickou. Je evidentní, že v oblasti detekce, popisu charakteru, příčin a hodnocení koroze předpínacích lan je potřeba aktualizovat poznatky a na základě jejich vyhodnocení vytvořit nové podklady pro využití v praxi. Kloknerův ústav, ČVUT v Praze

Děkuji Vám za pozornost Kloknerův ústav, ČVUT v Praze