και της Επακόλουθης Υποβάθμισης λόγω Διάβρωσης Οπλισμού από τη Δράση Χλωριόντων

Χάρης ΑΠΟΣΤΟΛΟΠΟΥΛΟΣ, Επίκουρος Καθηγητής Τμήματος Μηχανολόγων – Αεροναυπηγών  Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Ευάγγελος Γ. ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Σωτήρης ΔΕΜΗΣ, Δρ. Πολιτικός Μηχανικός – Ερευνητής

Λέξεις κλειδιά: Διάβρωση, Μηχανικές Ιδιότητες, Χάλυβας, Χλωριόντα, Σκυρόδεμα

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Παρόλο που η ανθεκτικότητα μιας κατασκευής από οπλισμένο σκυρόδεμα (ΟΣ) φαίνεται ότι διασφαλίζεται με την τήρηση των κανονισμών, στην πράξη  καταγράφονται έντονα φαινόμενα πρόωρης γήρανσης και μείωσης της «ωφέλιμης διάρκειας ζωής» εξ αιτίας της  διάβρωσης του σιδηροοπλισμού ιδίως από διείσδυση χλωριόντων. Παρά τις εντατικές έρευνες πάνω στο θέμα, είναι ακόμα δύσκολο για τον μελετητή μηχανικό να προβεί σε μία αξιόπιστη αποτίμηση της δομικής ακεραιότητας των κατασκευών απο ΟΣ λόγω των συνεπειών της διάβρωσης. Στην παρούσα εργασία, γίνεται προσπάθεια ανάπτυξης μίας μεθόδου εμπειρικής αξιολόγησης, εύκολης στην χρήση της, οικονομικής και αξιόπιστης, των επιπτώσεων από την δράση των χλωριόντων στην δομική ακεραιότητα στοιχείων απο ΟΣ. Παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα  αξιολόγησης των μηχανικών ιδιοτήτων «γυμνών» ράβδων οπλισμού και «εγκιβωτισμένων» σε σκυρόδεμα, κάτω από εργαστηριακές συνθήκες επιταχυνόμενης διάβρωσης με αλατονέφωση. Η σχέση των μηχανικών ιδιοτήτων  με την κατανομή διείσδυσης των χλωριόντων, αναλύεται και παρουσιάζεται η βάση  πιθανής συσχέτισής τους.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ένας μεγάλος αριθμός ερευνητικών μελετών υποδεικνύει ότι η διείσδυση χλωριόντων, από άλατα ή θαλασσινό νερό είναι ο κύριος λόγος διάβρωσης του σιδηρού οπλισμού σε κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα (CEB, 1989; Holm & Geiker, 1992; Neville, 1995a; Richardson, 2002; Thompson et al, 1997; Tuutti, 1982). Τα χλωριόντα μεταφέρονται μέσω των τριχοειδών πόρων του σκυροδέματος και των μικρορωγμών, αποπαθητικοποιούν το προστατευτικό φιλμ οξειδίων του χάλυβα,  επιταχύνοντας έτσι τις χημικές αντιδράσεις της διάβρωσης και περαιτέρω υποβάθμισης του σκυροδέματος.

Αρκετές από τις υπάρχουσες μελέτες πάνω στην διάβρωση του οπλισμού αναφέρονται στην επίδρασή της στα μεταλλουργικά χαρακτηριστικά του οπλισμού, όπως η απώλεια μάζας, τα βάθος και η πυκνότητα των βελονισμών (Borgard et al, 1990; Capozucca, 1995; Fang et al, 2004). Πειραματικά αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι η αύξηση του χρόνου έκθεσης σε διαβρωτικό περιβάλλον, επιφέρει σημαντική αύξηση στην απώλεια μάζας του οπλισμού, φαινόμενο, που οδηγεί σε αύξηση των αναπτυσσόμενων μηχανικών τάσεων. Πρόσφατα (Apostolopoulos & Papadakis, 2007; Apostolopoulos & Papadakis, 2008), αποδείχθηκε ότι διαβρωμένα δοκίμια χάλυβα παρουσίασαν μείωση των ιδιοτήτων αντοχής τους καθώς και ιδιαίτερα σημαντική πτώση των ιδιοτήτων ολκιμότητάς τους. Μετά από την έκθεση ράβδων χάλυβα σε επιταχυνόμενη διάβρωση, οι μηχανικές ιδιότητες μειώνονται και κάτω από τα ελάχιστα όρια που θέτουν οι κανονισμοί. Αρκετά πειραματικά αποτελέσματα στην βιβλιογραφία αναφέρονται στην διάβρωση «γυμνών» ράβδων οπλισμού κάτω από επιταχυνόμενες συνθήκες αφού η μέθοδος αυτή δίνει γρήγορα αποτελέσματα (Apostolopoulos & Papadakis, 2007; Apostolopoulos & Papadakis, 2008; Cairns et al, 2005; Fang et al, 2004). Παρόλα αυτά, η χρησιμότητα τέτοιων αποτελεσμάτων τέθηκε υπό αμφισβήτηση με την αιτιολόγηση ότι μπορεί να υπάρχει απόσταση  από τις πραγματικές συνθήκες των «εγκιβωτισμένων» ράβδων στο σκυρόδεμα.

Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται συνοπτικά  ο μηχανισμός διάβρωσης λόγω της δράσης των χλωριόντων. Εξετάζονται οι συνέπειες της διάβρωσης στις μηχανικές ιδιότητες των ράβδων οπλισμού, χρησιμοποιώντας «γυμνά» δοκίμια χάλυβα και «εγκιβωτισμένα» στο σκυρόδεμα, μετά από έκθεση σε διαβρωτικό περιβάλλον αλατονέφωσης. Η κατανομή της διείσδυσης χλωριόντων αναλύεται και συσχετίζεται με την μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων των διαβρωμένων «γυμνών» και «εγκιβωτισμένων» δοκιμίων σιδηροοπλισμού.

Επιστροφή στα Τεύχη