121102 Karydis Galvanic f2

ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΣΤΗΛΩΣΗΣ ΤΩΝ ΜΝΗΜΕΙΩΝ (ΕΤΕΠΑΜ ΕΤΕΠΑΜ)) ου 1-3 Νοεμβρίου Πρακτικά 3 Πανελλήνιου Συνεδρίου Αναστηλώσεων Αναστηλώσεων,, Αθήνα 1-3 Νοεμβρίου 2012

Καθοδική Προστασία (Γαλβανική) Γαλβανική) για την Αντιμετώπιση της Διάβρωσης του Χαλύβδινου Οπλισμού από Χλωριόντα, Χλωριόντα, σε Ιστορικό Διατηρητέο Κτίριο Οπλισμένου Σκυροδέματος Γεώργιος Καρύδης Πολιτικός Μηχανικός Μηχανικός , Market Field Manager Refurbishment, Refurbishment, Sika Hellas Hellas ABEE Χρήστος Ροδόπουλος Καθηγητής , Centre of Expertise in Structural Mechanics, Monash University, Victoria, 3800, Australia

1. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 1.1 Σύντομη Ιστορική Αναδρομή Κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος Από τα τέλη του 19ο αιώνα, αιώνα, οι μηχανικοί στη προσπάθεια να δομήσουν κατασκευές, κατασκευές, κυρίως στα μεγάλα αστικά και βιομηχανικά κέντρα, κέντρα, αναζητούν νέες τεχνολογικές λύσεις, λύσεις, ώστε να περιορίσουν τις ογκώδεις κατασκευές φέρουσας τοιχοποιίας, τοιχοποιίας, καθώς και να αποφύγουν τις δυσμενείς συνέπειες από καταστροφικές πυρκαγιές που πλήττουν της μεγαλουπόλεις της εποχής. εποχής. Την ίδια περίοδο μια από τις βασικές καινοτομίες πραγματοποιείτε καταρχήν στην τεχνολογία του τσιμέντου και εν συνεχεία στην παραγωγή σκυροδέματος, σκυροδέματος, όπου σε συνδυασμό με τον εγκιβωτισμό χαλύβδινων ράβδων οδηγούμαστε προοδευτικά στις κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος, σκυροδέματος, όπου κυριαρχούν σε όλο τον αναπτυγμένο κόσμο μέχρι και τις μέρες μας. μας. Τεχνολογικά ο συνδυασμός των δύο υλικών, υλικών, σκυροδέματος και χάλυβα, χάλυβα, βασίζεται στην ορθή χρήση των ιδιοτήτων τους, τους, με τη θλίψη να παραλαμβάνεται από το σκυρόδεμα και τον εφελκυσμό από το χάλυβα. χάλυβα. Το αποτέλεσμα της σύνθεσης αυτής επιφέρει μονολιθικές κατασκευές που παρουσιάζουν σταθερότητα σε θερμοκρασιακές μεταβολές λόγω του κοινού συντελεστή θερμικής διαστολής. διαστολής. Επίσης, Επίσης, ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά τους είναι ότι το σκυρόδεμα λόγω της υψηλής αλκαλικότητας του τσιμέντου (pH>12), δημιουργεί ένα περιβάλλον, περιβάλλον, ιδανικό για να προστατεύει τον χαλύβδινο οπλισμό έναντι διάβρωσης. διάβρωσης. H γενική αντίληψη του τότε τεχνικού κόσμου για τις κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος, σκυροδέματος, ήταν ότι είχαν ανακαλύψει μια τεχνολογία υψηλής τεχνολογία υψηλής αντοχής και ανθεκτικότητας, ανθεκτικότητας, ικανής να ικανής να ανθίσταται στις δυσμένειες του περιβάλλοντος. περιβάλλοντος. Παρόλα αυτά με το πέρασμα των ετών και παρατηρώντας τις φθορές και τις βλάβες, βλάβες, είμαστε πλέον σε θέση να καταγράφουμε με ακρίβεια τους μηχανισμούς που οδηγούν σε παθογένειες και ειδικότερα στη διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού, οπλισμού, λόγω κυρίως της ενανθράκωσης του σκυροδέματος (πτώση αλκαλικότητας, αλκαλικότητας, ηλεκτρολύτη χαμηλότερα από pH 8.6) και της προσβολής από χλωριόντα. χλωριόντα. Η έννοια της ανθεκτικότητας αποτελεί πλέον μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους για τους μηχανικούς τόσο για το σχεδιασμό νέων, νέων, όσο και για τη συντήρηση υφιστάμενων κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος, σκυροδέματος, καθώς μπορεί να οδηγήσει σε πληθώρα μηχανισμών υποβάθμισης της δομικής ακεραιότητας, ακεραιότητας, όπως ρηγμάτωση και απολέπιση σκυροδέματος, σκυροδέματος, απώλεια ενεργής διατομής χάλυβα, χάλυβα, απώλεια συνάφειας, συνάφειας, απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων χάλυβα, χάλυβα, απώλεια ωφέλιμου μήκους αγκύρωσης, αγκύρωσης, κλπ [1,2]. 1.2 Διατηρητέο Κτίριο Οπλισμένου Σκυροδέματος Στο Βαθύ του νησιού της Ιθάκης, Ιθάκης, βρίσκεται ένα αρχοντικό το οποίο είναι αντιπροσωπευτικό δείγμα νεοκλασικού και αναγεννησιακού ρυθμού των αρχών του 20ου 20ου αιώνα, αιώνα, με αρχική χρήση


αυτή της αμιγούς κατοικίας. κατοικίας. Πρόκειται για κτίριο οπλισμένου σκυροδέματος, σκυροδέματος, σε κεντρικό σημείο της παραλιακής λεωφόρου του οικισμού, οικισμού, με πλούσια διαμόρφωση του περιβάλλοντος χώρου, χώρου, όπου στον μπροστινό περίβολο δεσπόζουν οι φοινικιές στις παρειές του κτιρίου καθώς και μια τεχνητή λίμνη. λίμνη. Αρχιτεκτονικά παρουσιάζει τετραγωνική κάτοψη και στην πρόσοψη κυριαρχεί η αντιστοιχία των ανοιγμάτων και η συμμετρία ως προς τον κεντρικό άξονα. άξονα. Επιπλέον στην πρόσοψη ο κεντρικός εξώστης στεγάζει την είσοδο που τον στηρίζουν ζεύγη κιόνων ιωνικού ρυθμού, ρυθμού, τετραγωνικής διατομής. διατομής. Το Υπουργείο Πολιτισμού λόγω του ότι αποτελεί ενδιαφέρον δείγμα αρχιτεκτονικής και ένα από τα ελάχιστα αυτής της μορφής που απέμειναν μετά τους καταστροφικούς σεισμούς του 1953, αποφάσισε με την υπουργική απόφαση ΥΑ / ΥΠΠΟ ΥΠΠΟ / ΔΙΛΑΠ ΔΙΛΑΠ / Γ /3609/58331/3-11-1995 /3609/58331/3-11-1995 - ΦΕΚ μνημείο, όπου απαιτείται η 1022/ Β /12-12-1995, να το χαρακτηρίσει ως ιστορικό διατηρητέο μνημείο, πλήρη προστασία και ανάδειξή του. του.

2. ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ 2.1 Γενικές Αρχές Παθολογίας Κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος – Μηχανισμός Διάβρωσης Η απόδοση του όρου της διαβρώσεως για τεχνητά και φυσικά υλικά κατά τη διάρκεια του Διεθνούς Συμβουλίου για τη Διάβρωση (International Corrosion Council), της Ευρωπαϊκής Ομοσπονδία Διάβρωσης (European Federation of Corrosion), ήταν η εξής: εξής:

Διάβρωση είναι κάθε αυθόρμητη , ακόμη και εκβιασμένη , χημικής , ηλεκτροχημικής , φυσικής , μηχανικής , βιολογικής βιολογικής φύσης διεργασία αλλοίωσης της επιφάνειας (εξωτερικής και εσωτερικής (πόροι)) των υλικών , που οδηγεί σε οδηγεί σε απώλεια υλικού. Ειδικότερα για το μηχανισμό της διάβρωσης των μετάλλων είναι χρήσιμο να αναφέρουμε ότι κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των μεταλλευμάτων (δηλ . εδαφικών υλικών τα οποία βρίσκονται κυρίως υπό τη μορφή οξειδίων, οξειδίων, υδροξειδίων και άλλων ενώσεών τους - οξειδωμένα μέταλλα), μέταλλα), πραγματοποιείται αναγωγή αυτών με προσφορά ενέργειας. ενέργειας. ΜxΟy(s) + yCO(g) + ΔQ → xΜ(1) + yCO2(g) Επομένως, Επομένως, από τη φύσης τους τα μεταλλικά στοιχεία όταν βρίσκονται σε υγρό περιβάλλον παρουσία οξυγόνου έχουν μια τάση προς διάβρωση, διάβρωση, δηλαδή προδιάθεση στο να επιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση, κατάσταση, δηλαδή αυτή των μεταλλευμάτων. μεταλλευμάτων. Σε κατασκευές που εγκιβωτίζονται μέταλλα ή κράματα μετάλλων (χάλυβας, χάλυβας, χαλκός, χαλκός, ορείχαλκος, ορείχαλκος, κ .α.) με διαφορετικές στατικές λειτουργίες (σύνδεσμος, σύνδεσμος, σκελετός, σκελετός, κ .α.) και τα οποία έχουν τοποθετηθεί τόσο από την αρχή της κατασκευής, κατασκευής, όσο και σε επεμβάσεις αποκατάστασης ή αναστήλωσης, αναστήλωσης, η φύση του αιτίου που οδήγησε στη διάβρωση είναι κυρίως λόγω ηλεκτροχημικών διεργασιών. διεργασιών. Το φαινόμενο της ηλεκτρόλυσης περιγράφει αναλυτικότερα την ηλεκτροχημική διεργασία, διεργασία, καθώς η ηλεκτρική σύνδεση των πόλων (μεταλλικό στοιχείο) στοιχείο) επιτρέπει τη ροή e-, ενώ το νερό δρα στους πόρους ως ηλεκτρολύτης. ηλεκτρολύτης. Επιπλέον, Επιπλέον, ένας πρόσθετος διαχωρισμός αναφέρεται στα είδη της διάβρωσης βάσει της μορφής και των αποτελεσμάτων της, της, διακρίνοντάς τη σε «ομοιόμορφη» ομοιόμορφη» ή «γενική διάβρωση» διάβρωση» και «διάβρωση με βελονισμούς», βελονισμούς», παράγοντας αντιστοίχως προϊόν είτε ομοιόμορφο / ισόπαχο, ισόπαχο, ή τοπικά εξελισσόμενο. εξελισσόμενο. Παρά τις όποιες ουσιώδεις διαφορές των δύο ειδών διαβρώσεως (ομοιόμορφης και με βελονισμό), βελονισμό), το κεντρικό σημείο αναφοράς όπως τεκμηριώθηκε από τις θεωρίες και τις πειραματικές διατάξεις του Wagner, αποτελεί το ότι ο μηχανισμός λειτουργίας είναι κοινός. κοινός. Η αυτόβουλη (άνευ εξωτερικής επίδρασης) επίδρασης) ύπαρξη γαλβανικού στοιχείου με πόλους, πόλους, το μέταλλο /


κράμα, κράμα, το διαβρωτικό μέσο (αέρας, αέρας, έδαφος, έδαφος, νερό, νερό, κ .α.), ο ηλεκτρολύτης και τα προϊόντα διάβρωσης αποτελούν τη βασική θεώρηση του μηχανισμού. μηχανισμού. Ειδικότερα η ανοδική δράση πραγματοποιείται στο μέταλλο / κράμα κράμα (αρνητικός πόλος) πόλος) με τη διάλυσή (οξείδωση) οξείδωση) του, του, συνοδευμένη από απόδοση ηλεκτρονίων ως εξής: εξής: 2+ κατιόντα) Fe → Fe +2e (κατιόντα) Αντιθέτως, Αντιθέτως, κατά την καθοδική δράση, δράση, είναι απαραίτητη η ύπαρξη οξειδωτικού μέσου (στη συγκεκριμένη αντίδραση οξυγόνο δηλ . θετικός πόλος) πόλος) που συνοδεύεται από το σχηματισμό των υδροξυλίων (αναγωγή) αναγωγή) ως εξής: εξής: ½ Ο2 + Η2Ο + 2e- → 2OH- (ανιόντα) ανιόντα) Τα ιόντα του σιδήρου και τα υδροξυλιόντα από την ανοδική και καθοδική δράση αντίστοιχα μετακινούνται μέσα στον ηλεκτρολύτη (πορώδες κονιάματος, κονιάματος, προϊόντα αντίδρασης) αντίδρασης) και αντιδρώντας σχηματίζουν στερεό προϊόν κατά την αντίδραση: αντίδραση: 2+ Fe + 2OH → Fe(OH)2 Εν συνεχεία, συνεχεία, το σχηματιζόμενο υδροξείδιο του δισθενούς σιδήρου είναι ασταθές και παρουσία οξυγόνου μετατρέπεται σε υδροξείδιο του τρισθενούς σιδήρου (Fe(OH)3 ή ανάλογα με τον ηλεκτρολύτη σε άλλα είδη προϊόντων όπως οξείδια του δισθενούς Fe2O3 η τρισθενούς σιδήρου Fe3O4, τα οποία καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο και ασκώντας εφελκυστικές τάσεις στο σκυρόδεμα κι επιφέροντας τις γνωστές συνέπειες (δηλ . ρηγματώσεις, ρηγματώσεις, αποφλοιώσεις σκυροδέματος, σκυροδέματος, απώλεια συνάφειας, συνάφειας, κα.) κα.) 2.2 Σχηματισμός Μικροστοιχείου και Μακροστοιχείου Γαλβανικής Δράσης Ανάμεσα στο μέταλλο / κράμα κράμα και το διαβρωτικό περιβάλλον δημιουργείται το «δυναμικό διάβρωσης», διάβρωσης», το οποίο ενισχυμένο από τα «τοπικά γαλβανικά στοιχεία» στοιχεία» που οφείλονται σε διάφορες περιπτώσεις αταξιών δομής, δομής, αποδίδεται στο ολικό δυναμικό διάβρωσης. διάβρωσης. Τα τοπικά γαλβανικά στοιχεία προκύπτουν λόγω αταξίας στη δομή κατά την παραγωγική διαδικασία (δηλ . γεωμετρική, γεωμετρική, ενδόκκοκη χημική σύσταση) σύσταση) και εμφάνισης διαφορών δυναμικού στην επιφάνεια μετάλλου, μεταξύ δύο οξειδωμένων (δηλ . με προσκόλληση ανοδικότερου ή καθοδικότερου μετάλλου, σημείων). σημείων). Τα μακροστοιχεία σε αντίθεση με τα τοπικά γαλβανικά στοιχεία εμφανίζονται σε μεγάλες περιοχές του μεταλλικού οπλισμού και οφείλονται στη συνολική δομή και λειτουργία της κατασκευής και όχι αποκλειστικά και μόνο στην ύπαρξη του μετάλλου. μετάλλου. Επίσης, Επίσης, ένα μακροστοιχείο δημιουργείται και στην περίπτωση της επαφής δύο διαφορετικών μετάλλων (δηλ . επιεπι-ψευδαργυρωμένος (γαλβανιζέ) γαλβανιζέ) χάλυβας / κοινός κοινός χάλυβας, χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας / κοινό κοινό χάλυβα) χάλυβα) ακόμα και ενσωματωμένων στη μάζα του κονιάματος / σκυροδέματος. σκυροδέματος. Το γαλβανικό μακροστοιχείο δημιουργείται λόγω της προδιάθεσης (ηλεκτροδιακό δυναμικό) δυναμικό) των μετάλλων να οξειδωθούν σύμφωνα με τις τιμές της ηλεκτροχημική τους έντασης. έντασης. Στην περίπτωση οπλισμένου σκυροδέματος, σκυροδέματος, η δημιουργία μακροστοιχείων οφείλεται κυρίως στις επιδράσεις του περιβάλλοντος, περιβάλλοντος, καθώς τα χλωριόντα εισέρχονται στο σκυρόδεμα από μία διεύθυνση και προσβάλλουν τους πρώτους οπλισμούς ενώ οι ευρισκόμενοι σε γειτονικά τμήματα να μην παραμένουν προστατευμένοι. προστατευμένοι. Το αποτέλεσμα είναι ότι μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών μεταλλικών στοιχείων δημιουργείται μέσω των συνδετήρων μακροστοιχείο, μακροστοιχείο, καθώς λαμβάνουν δράση όλες οι ηλεκτροχημικές διεργασίες με τη μεταφοράς των ιόντων στο σκυρόδεμα και τους οπλισμούς που έχουν ήδη γύρω τους χλωριόντα να χλωριόντα να αποτελούν την άνοδο, άνοδο, τη στιγμή που οι οπλισμοί χωρίς χλωριόντα αποτελούν την κάθοδο του γαλβανικού στοιχείου. στοιχείου. Η ταχύτητα διάβρωσης εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος του γαλβανικού μακροστοιχείου. μακροστοιχείου. Η ένταση του ρεύματος εξαρτάται από το δυναμικό του μακροστοιχείου, μακροστοιχείου, την ηλεκτρική αντίσταση του σκυροδέματος και το λόγο της ανοδικής προς την καθοδική επιφάνεια. επιφάνεια. Επίσης, Επίσης, γαλβανικά μακροστοιχεία εμφανίζονται όταν υπάρχουν περιοχές (αεριζόμενες / μη αεριζόμενες, / μη αεριζόμενες, υγρές / στεγνές, στεγνές, χαμηλού pH (λόγω ενανθράκωσης) ενανθράκωσης) / υψηλού / υψηλού pH). Η λειτουργία γαλβανικών


μακροστοιχείων οδηγεί αναπόφευκτα στη διάβρωση των μεταλλικών στοιχείων και σε επακόλουθες ρηγματώσεις των υλικών των υλικών που τα περικλείουν (σκυρόδεμα), σκυρόδεμα), επιφέροντας παράλληλα και δομητικές ανεπάρκειες λόγω της απομείωσης της ενεργής διατομής τους. τους. Συνοπτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων της διάβρωσης σε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος δίνονται στον πίνακα που ακολουθεί (πιν. πιν. 1).

Εύρος Υποβάθμισης Συνάφειας λόγω Χλωριόντων από τη Θάλασσα σύμφωνα με το ΕΝ 206 - 1 ΥποΥπο- Κατηγορία (Sub Category) Category) XS1 XS2 XS3 0.5-5 0.1-1 1-10 Ρυθμός Διάβρωσης (corrosion Rate) Icor ( µA/cm2) Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature (Temperature Range) ≤20οC [3] 1.5-15 0.3-3.0 0.3-3.0 3.0-30 Ρυθμός Διάβρωσης (corrosion Rate) Icor ( µA/cm2) ο ο Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature (Temperature Range) 20 C ≤T≤40 C [4] Ετήσια Απομείωση Διαμέτρου Ενεργής Διατομής 11.6-116 2.3223.223.2 232.0 (Reduction of Rebar Diameter per Year ( µm/year) Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature Range) ≤20οC [5] Ετήσια Απομείωση Διαμέτρου Ενεργής Διατομής 34.86.9669.6-696 348.0 69.6 (Reduction of Rebar Diameter Diameter per Year ( µm/year) Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature Range) 20 oC ≤T ≤40οC [5] Τύπος Οξειδίων Διάβρωσης FeO, (Type of Corrosion Oxide) [6] Fe(OH) 2 Fe(ΟΗ Fe(ΟΗ))3, Fe(ΟΗ Fe(ΟΗ))3 + 3Η 3Η2Ο Απομένουσα Συνάφειας Fbd σε οπλισμό διάτμησης 0.67-.0. 1.060.38-0.0 (Fbd range with stir-ups) 0.38 Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature Range) ≤20οC , δηλ . διάμετρο ράβδου Φ12 [7] Απομένουσα Συνάφειας Fbd σε οπλισμό διάτμησης 0.22-0.0 0.85-0.0 0.0-0.0 (Fbd range with stir-ups) Θερμοκρασιακό Εύρος (Temperature Range) 20 oC ≤T ≤40οC, δηλ διάμετρο ράβδου Φ12 [7] Ελάχιστη Κατηγορία Σκυροδέματος C30/37 C30/37 C35/45 (Minimum Concrete Category) Ελάχιστη Ποσότητα σε Τσιμέντο (kgr) ανά κ .μ. Σκυροδέματος 330 330 350 (Minimum Cement (kgr) per cubic meter of concrete mix ) Μέγιστη Λόγος Ν / Τ 0.50 0.50 0.45 (Maximum W/C ratio) Ελάχιστος Εγκλεισμός Αέρα (%) (Minimum Air-Entrainment (%)) Ελάχιστη Επικάλυψη Σκυροδέματος (mm) 35 40 50 (Minimum Cover Thickness (mm))

πιν. πιν. 1 Εύρος Υποβάθμισης Συνάφειας λόγω Χλωριόντων (από τη Θάλασσα) Θάλασσα) σύμφωνα με το ΕΝ 206-1. 2.3 Μορφή Διάβρωσης – Περιβάλλον Έκθεσης Περιβάλλον Έκθεσης Η αυθόρμητη διάβρωση στα μέταλλα με μικρή προδιάθεση ή μικρής έντασης γεωμετρικά ή ενδόκοκκα ενεργά κέντρα σε συνθήκες όπου το περιβάλλον παραμένει ήπιο (δηλ . αέρας, αέρας, χωρίς βροχή, βροχή, με χωρίς ή λίγη υγρασία και σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες) θερμοκρασίες) παρουσιάζουν ηλεκτροχημική ομοιόμορφη διάβρωση. διάβρωση. Το αξιοσημείωτο όμως στην εξέλιξη της προαναφερόμενης διεργασίας είναι ότι είτε όταν τροποποιηθεί το διαβρωτικό περιβάλλον (δηλ . η υγρασία είναι έντονη, έντονη, υπάρχει παρουσία χλωριόντων), χλωριόντων), είτε όταν παρουσιαστούν ανομοιογένειες στη δομή του μετάλλου (δηλ . η επιφάνεια εμφανίζει ενεργειακά αναβαθμισμένα σημεία, σημεία, γεωμετρικά ενεργά κέντρα, κέντρα, αταξίες δομής ή σύστασης λόγω δυσκολίας του προϊόντος διάβρωσης


να παρακολουθήσει το μακροσκοπικό σχηματισμό, σχηματισμό, μηχανικές κακώσεις, κακώσεις, θερμικές ανισότητες μεταξύ μετάλλου και προϊόντος διάβρωσης), διάβρωσης), η διάβρωση εξελίσσεται ή ακόμη και από την εκκίνησή της παρουσιάζει χαρακτηριστικά διάβρωσης με βελονισμό. βελονισμό. Μακροσκοπικός Έλεγχος 2.4 Διερεύνηση - Μακροσκοπικός Έλεγχος Κατά τη διάρκεια των διερευνητικών εργασιών διαπιστώθηκε ότι σημαντικό μέρος του φέροντος οργανισμού παρουσίαζε έντονα προβλήματα διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού, οπλισμού, λόγω των χλωριόντων από την άμεση γειτνίαση της κατασκευής με το θαλασσινό περιβάλλον. περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια της αποτύπωσης και εν συνεχεία τεκμηρίωσης της υφιστάμενης καταστάσεως του κτιρίου, κτιρίου, διαπιστώθηκαν έντονα σημάδια φθοράς, φθοράς, με αποφλοιώσεις σκυροδέματος, σκυροδέματος, κηλίδες οξείδωσης και σημαντική απομείωση της ενεργής διατομής του οπλισμού, οπλισμού, (φωτ. φωτ. 1, 2). Ως εκ τούτου, τούτου, πραγματοποιήθηκαν πρόσθετες διερευνητικές εργασίες, εργασίες, τόσο στο έργο, έργο, όσο και στο εργαστήριο, εργαστήριο, ώστε να προσδιοριστούν με ακρίβεια τα πιθανά αίτια και ο μηχανισμός που οδήγησαν στις αστοχίες αυτές, αυτές, προτού προταθούν αναστηλωτικές επεμβάσεις. επεμβάσεις. Το κτίριο σχεδιάστηκε οπλισμένο σκυρόδεμα κατηγορίας B160 (DIN 1045) και λείο χάλυβα κατηγορίας StI. Το σκυρόδεμα παρουσιάζει υψηλό λόγο Ν / Τ και χαμηλό ποσοστό τσιμέντου. τσιμέντου. Επιπλέον η κοκκομετρία του σκυροδέματος (μέγιστος κόκκος 42mm) σε σχέση με το πάχος επικάλυψης (ΜΟ 12mm) δημιούργησε προβλήματα διαχωρισμού (segregation) με αποτέλεσμα η περιεκτικότητα της επικάλυψης σε τσιμεντοπολτό να είναι ιδιαιτέρως χαμηλή [8] και κατ' κατ' επέκταση περιορισμένης αντίστασης στην διάχυση χλωριόντων. χλωριόντων.

φωτ.1 φωτ.1 Διάβρωση Χαλύβδινου Οπλισμού με βελονισμό. βελονισμό.

φωτ.2 φωτ.2 Απo Απoφλοιώσεις Χαλύβδινου Οπλισμού

Το ανάπτυγμα / χαρτογράφηση των ρηγματώσεων υποδεικνύει ότι οι βλάβες προέρχονται από προϊόντα οξειδώσεως των μεταλλικών στοιχείων, στοιχείων, ανατρέποντας παράλληλα οποιαδήποτε υπόνοια για δυσμενή αποτελέσματα λόγω σεισμικής διέγερσης. διέγερσης. Ειδικότερα για το φαινόμενο της οξείδωσης του χαλύβδινου οπλισμού, οπλισμού, εντοπίζεται στη διεπιφάνεια χάλυβα / σκυροδέματος, σκυροδέματος, επιβεβαιώνοντας τη διαφορετικότητά του σε σχέση με τις προκληθείσες συνέπειες των τυχηματικών δράσεων (π.χ . σεισμός, σεισμός, καθίζηση). καθίζηση). Η φυσική εξήγηση της προκαλούμενης ρηγμάτωσης εντοπίζεται στο ότι τα παραγόμενα οξείδια του σιδήρου παρουσιάζουν μικρότερη πυκνότητα και συνεπώς μεγαλύτερο όγκο, όγκο, με άμεση συνέπεια τη δημιουργία εφελκυστικών τάσεων στα υλικά που τα περιβάλλουν (σκυρόδεμα) σκυρόδεμα) και την τελική διάρρηξη της επικάλυψης. επικάλυψης. Επιπλέον, Επιπλέον, σε περιπτώσεις επίθεσης από χλωριόντα (παραθαλλάσια έργα) έργα) υπάρχει σοβαρή


πιθανότητα διάβρωσης βελονισμού (εξαχνώσεις) εξαχνώσεις) με ταυτόχρονη δημιουργία περιοχών συγκέντρωσης εφελκυστικών τάσεων στον οπλισμό. οπλισμό. Ανάλογα με τις διαστάσεις και την πυκνότητα των εξάχνωσεων υπάρχει αύξηση του συντελεστή ψαθυροποίησης του χάλυβα με αποτέλεσμα την μείωση της πλαστιμότητας [9]. του Έργου & Εργαστηριακή Τεκμηρίωση 2.5 Διερεύνηση – Επί του Έργου Ο τρόπος προσβολής από χλωριόντα, χλωριόντα, διακρίνεται σε ενδογενείς περιπτώσεις, περιπτώσεις, ο οποίος λαμβάνει χώρα εξ’ εξ’ αρχής στο άμεσο περιβάλλον κατά την υλοποίηση της κατασκευής (δηλ . παραγωγή κονιαμάτων και σκυροδεμάτων με χρήση θαλασσινού νερού θαλασσινού νερού,, αδρανών πλούσια σε άλατα), άλατα), καθώς και εξωγενείς περιπτώσεις, περιπτώσεις, ο οποίος πραγματοποιείται μέσω διείσδυσης σε υγιές υλικό (δηλ . παγολυτικά άλατα, άλατα, γειτνίαση σε θαλασσινό περιβάλλον). περιβάλλον). Η ύπαρξη χλωριόντων στη μάζα του σκυροδέματος προκαλεί διττή δυσμένεια για τις κατασκευές, κατασκευές, καθώς η δράση του ως μηχανισμός μακροστοιχείου συμπληρώνεται κι από την επικείμενη προσβολή της παθητικής στρώσης των οξειδίων σιδήρου. σιδήρου. Η παθητικότητα του χάλυβα εξαρτάται από τη σταθερότητα του υμένα προστασίας που δημιουργείται κατά τη διαδικασία εγκιβωτισμού του από το φρέσκο σκυρόδεμα. σκυρόδεμα. Η απενεργοποίηση δε του υμένα του υμένα αυτού εμφανίζεται όταν το ποσοστό των χλωριόντων υπερβαίνει χλωριόντων υπερβαίνει ένα κρίσιμο επίπεδο, επίπεδο, με αποτέλεσμα τα μη δεσμευμένα χλωριόντα να χλωριόντα να τον προσβάλουν τοπικά. τοπικά. Σημαντικό μέρος της μελέτης αποτελεί η τεκμηριωμένη εξακρίβωση των αιτίων που οδήγησαν στην εξέλιξη του μηχανισμού διάβρωσης των χαλύβδινου οπλισμού. οπλισμού. Σε περιπτώσεις παραθαλλάσιων έργων κρίνετε επιβεβλημένη τόσο η μέτρηση των εναερίων χλωριόντων όσο και η διάχυση τους στο σκυρόδεμα. σκυρόδεμα. Η συγκέντρωσης εναερίων χλωριώντων μετρήθηκε με τη χρήση διαφραγματικής αντλίας 35 lt/min και φίλτρα PTFE Φ47/8μ 47/8μm+ φίλτρο υαλονήματος 1 μm για 3 ημέρες (1 φίλτρο ανά 1 ημέρα). ημέρα). Η συγκέντρωση χλωριώντων υπολογίσθηκε μετά από χρωματογραφία. χρωματογραφία. Τα αποτελέσματα δίνονται παρακάτω (σχ .1), .1), όταν το τυπικό όριο κατηγοριοποίησης έκθεσης οπλισμένο σκυρόδεμα σε διαβρωτικό περιβάλλον από εναέρια χλωριόντα είναι τα 1000 mg/lt (ΕΝ (ΕΝ 206-1, XS).

σχ .1 .1 Μετρήσεις Πεδίου Εναέριων Χλωριόντων (ISO 9223) Η καμπύλη διάχυσης χλωριόντων στο σκυρόδεμα έγινε βάση του AASHTO T260. Ενδεικτικά αποτελέσματα δίνονται στο διάγραμμα που ακολουθεί (εικ . 1). Το γενικό όριο κρίσιμης


συγκέντρωσης στο βάθος επικάλυψης είναι 0.18% κ .β. σκυροδέματος. σκυροδέματος. Το όριο του 0.18% αναφέρετε σε σκυρόδεμα με pH 13.5 και σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να υπολογίζετε σε σχέση με το πραγματικό pH στο βάθος επικάλυψης. επικάλυψης. Τυπικά αποτελέσματα pH σύμφωνα με ASTM D 4262-05 δίνονται στο παρακάτω διάγραμμα (εικ . 2). Ενδεικτικές τιμές κρίσιμης συγκέντρωσης χλωριόντων σε σχέση με το pH, δίνονται στον πίνακα (πιν. πιν. 2) SIDE B Testing according to AASHTO T260

SIDE B Testing according to ASTM D4262–05

Θέση Οπλισμού

Θέση οπλισμού

0.6

11

K18 K16 K1

0.5

10

) e t e r c 0.4 n o c . t . w % 0.3 ( l C

h P 9 e t e r c n o C 8

-

0.2

critical alkalility limit

K18 K16 K1

7

critical penetration limit 0.1 0

10

20

30

40

50

60

70

6 0

10

Concrete Thickness (mm)

εικ .1 .1 Καμπύλες διάχυσης χλωριόντων σε σχέση με το πάχος σκυροδέματος (πλευράς προς το θαλάσσιο μέτωπο). μέτωπο).

20

30

40

50

60

70

Concrete Thickness (mm)

εικ .2 .2 Καμπύλες pH σε σχέση με το πάχος σκυροδέματος (προς το θαλάσσιο μέτωπο). μέτωπο).

Από τα παραπάνω γίνετε αντιληπτό ότι η διάχυση των χλωριόντων στο βάθος επικάλυψης είναι πιν. 2, φωτ.3). φωτ.3). 905 φορές μεγαλύτερη από το κρίσιμο όριο (πιν.

φωτ.3 φωτ.3 Διάβρωση χαλύβδινου οπλισμού και απώλεια διατομής

pH Σκυροδέματος στο Βάθος Επικάλυψης

Κρίσιμη Συγκέντρωση Χλωριόντων σε Βάθος Επικάλυψης, Επικάλυψης, κ .β. Σκυροδέματος (%)

13.5 13.0 12.5 11.0 9.0

0.18 0.056 0.018 0.0056 0.00053

πιν. πιν. 2 Κρίσιμη συγκέντρωση χλωριόντων στο βάθος επικάλυψης σε σχέση με την αλκαλικότητα του σκυροδέματος [10].

Στο πλαίσιο αυτό, αυτό, μια πρώτη διερευνητική εργασία ιδιαίτερης σπουδαιότητας επί του έργου αποτέλεσε η μέτρηση του ρυθμού διάβρωσης με Μέθοδο Γραμμικής Πόλωσης - Linear Polarization Resistance (LPR). Κατά τη μέτρηση αυτή είναι σημαντικό να υπάρχει αναγωγή θερμοκρασίας, θερμοκρασίας, ώστε να προβλεφθούν τα μέγιστα όρια του ρυθμού διάβρωσης (καλοκαιρινοί μήνες). μήνες). Για την περιοχή της Ιθάκης με φάσμα μέση θερμοκρασίας 17.3 - 33.6 oC, ο συντελεστής


αναγωγής είναι 1.33. Στη συνέχεια (εικ . 3α και 3β) δίνονται τυπικά αποτελέσματα από τις μετρήσεις. μετρήσεις. Η χρήση contour plot είναι επιβεβλημένη για την αποτύπωση γαλβανικών ζωνών (μακρομακρο-στοιχεία). στοιχεία).

εικ . 3(α 3(α) Περίοδος) Περίοδος)

Ρυθμός

Διάβρωσης

(Χειμερινή

εικ . 3(β 3(β) Ρυθμός Διάβρωσης (Καλοκαιρινή Περίοδος) Περίοδος)

Καθοριστικό παράγοντα για την ύπαρξη μακρομακρο-στοιχείων στο δόμημα καθώς και του ρυθμού εξέλιξης της διαβρώσεως αποτελεί η μέτρηση της περιεχόμενης υγρασίας στους πόρους σκυροδέματος. σκυροδέματος. Ο προσδιορισμός αυτός επιτυγχάνεται με μετρήσεις της ηλεκτρικής αντίστασής τους με τη μέθοδο Wenner (τεσσάρων σημείων) ή θερμογράφο (λειτουργία υπέρυθρων λειτουργία υπέρυθρων ακτινών). ακτινών). (τεσσάρων σημείων) Στο έργο αυτό χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Wenner (ASTM C1202), όπου οι μετρήσεις κατέδειξαν τις διαφορετικές τιμές μεταξύ των δομικών στοιχείων, στοιχείων, τεκμηριώνοντας με τον τρόπο αυτό την ύπαρξη την ύπαρξη μακρομακρο-στοιχείων. στοιχείων. Τυπικά αποτελέσματα δίνονται παρακάτω (εικ 4). εικ 4). Concrete Wenner Resistance (Kohmcm) 900

25

30

20

800

15

10

10

700

15 2520 30 40 45

15 45

40 600

45

15 20 20

) m c ( t 500 h g i e H 400

35 45 40

1025 20 10 15 25

20

5 10 15 10

300

15

25 30 50

20 15

35 45

35

5 10

10

20

40 30

30 25 20 15

0 0

10

2015

50

20 5 10 15 20 20 5 10 15

5

100

2530

45

20 520 10 15

200

10 10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

35 30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 130 140 150 160

Side Length (cm)

εικ . 4. Μετρήσεις ηλεκτρικής αντίστασης σκυροδέματος και εμφάνιση γαλβανικών μακρομακροστοιχείων. στοιχείων. Οι περιοχές μακρομακρο-στοιχείων εμφανίζονται με τα βέλη. βέλη.


Επιπροσθέτως, Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκαν μετατροπές των μετρήσεων σε βαθμό παραμένουσας συνάφειας, συνάφειας, εικόνα 5α. Οι παραπάνω πληροφορίες σε συνδυασμό με απαιτούμενο συντελεστή αξιοπιστίας (required reliability index) βSLS για το επίπεδο της αποπαθητικοποίησης (depassivation) του χαλύβδινου οπλισμού σύμφωνα με την οδηγία της fib TG 5.6 (2000) ορίζουν μέγιστο συντελεστή εξάντλησης 0.75 με Πιθανότητα Αστοχίας (Probability of Failure) Pf=10-2 (Model Code CEB 78 Serviceability Limit State). Με βάση τα παραπάνω υπολογίζετε ο συντελεστής δομικής ακεραιότητας, ακεραιότητας, εικόνα 5β.

εικ . 5(α 5(α) Υπολειπόμενο Ποσοστό Συνάφειας Σκυροδέματος / Χάλυβα Χάλυβα

εικ . 5(β 5(β) Συντελεστής Δομικής Ακεραιότητας (με συντελεστή εξάντλησης 0,75)

Τιμές του συντελεστή δομικής ακεραιότητας μεγαλύτερες από 3.0 δηλώνουν ότι το συγκεκριμένο στοιχείο θα πρέπει να επισκευαστεί με στάθμη επισκευής / συντήρησης συντήρησης > IV, V ώστε να διασφαλιστεί ο μέγιστος συντελεστής εξάντλησης για εύρος ωφέλιμης ζωής Τ>30 έτη. έτη. Ο αρχικός συντελεστής εκμετάλλευσής, εκμετάλλευσής, συμπεριλαμβανόμενων των προβλημάτων υπολογίσθηκε στο 1.13. Για την επίτευξη του συντελεστή εξάντλησης 0.75 απαιτήθηκε η ενίσχυση των τοιχίων με συμβατικό μανδύα από χαλύβδινο οπλισμό και εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, σκυρόδεμα, καθώς και τη χρήση σύμμεικτων μεταλλικών ενισχύσεων για τα υποστυλώματα τα υποστυλώματα.. 2.6 Αποτίμηση – Αποτελέσματα Μετρήσεων Σύμφωνα με τα αποτελέσματα από τις επί του έργου και εργαστηριακές μετρήσεις συμπεραίνουμε ότι ο χαλύβδινος οπλισμός του κτιρίου και η χαμηλού ρυθμού εξέλιξη της ηλεκτροχημικής αντιδράσεως οξείδωσης επιταχύνεται σημαντικά λόγω της συγκέντρωσης χλωριόντων (δηλ . δράση γαλβανικού μακροστοιχείου, μακροστοιχείου, προσβολή παθητικής στρώσης οξειδίων του σιδήρου, σιδήρου, αύξηση αγωγιμότητας). αγωγιμότητας). Ως αποτέλεσμα, αποτέλεσμα, ο ρυθμός της διάβρωσης, διάβρωσης, ο οποίος αρχικά εξαρτάται από το πορώδες και την αγωγιμότητα του σκυροδέματος που βρίσκονται σε επαφή με τον χαλύβδινο οπλισμό, οπλισμό, διαφοροποιείται όσο το φαινόμενο εξελίσσεται και το πάχος των οξειδίων αυξάνεται στην επιφάνεια του χάλυβα. χάλυβα. Αυτό συμβαίνει, συμβαίνει, διότι τα οξείδια του σιδήρου σκουριά) με συγκεκριμένη περιεκτικότητα υγρασίας παρουσιάζουν μικρότερη αντίσταση (σκουριά) (μεγαλύτερη αγωγιμότητα) αγωγιμότητα) από εκείνη του περιβάλλοντος (σκυροδέματος), σκυροδέματος), καθώς επίσης και λόγω του ότι με το πέρασμα του χρόνου ο ρυθμός επιβαρύνεται ακόμη περισσότερο με την ύπαρξη των προκληθέντων ρηγματώσεων, ρηγματώσεων, από την διόγκωση που προκαλείται από την μετατροπή σιδήρου σε οξείδια, οξείδια, που αποτελούν σημεία εισόδου διαβρωτικών ουσιών ( νερό, νερό, χλωριόντα). χλωριόντα).


3. ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗ ΕΠΕΜΒΑΣΗΣ 3.1 Μελέτη Καθοδικής (Γαλβανικής) Γαλβανικής) Προστασίας Η επιτυχής επισκευή και προστασία των κατασκευών που έχουν υποστεί έχουν υποστεί βλάβες ή φθορά απαιτεί επαγγελματική εκτίμηση, εκτίμηση, μελέτη, μελέτη, εκτέλεση και επίβλεψη μιας τεχνικής λύσης που συνάδει με τον αντικειμενικό στόχο της ομάδας εργασίας του έργου. έργου. Η επιλογή διαδικασιών καθώς και υλικών – συστημάτων σύμφωνα με την επιλεγμένη στρατηγική, στρατηγική, αποτελούν τον κορμό της επιστημονικής προσέγγισης, προσέγγισης, διασφαλίζοντας την απαιτούμενη χρονοεπάρκεια της κατασκευής. κατασκευής. Ένα από τα συστήματα καθολικού ελέγχου του φαινόμενου της διάβρωσης αποτελεί η καθοδική προστασία, προστασία, κατά την οποία εφαρμόζεται δυναμικό αντίθετο του δυναμικού διάβρωσης (εικ . 6), μεταβάλλοντας τη μεταλλική ράβδο σε κάθοδο ενός ηλεκτρολυτικού κελιού. κελιού. Επομένως, Επομένως, με τη διαδικασία αυτή αναστέλλεται η διεξαγωγή αντιδράσεων οξείδωσης του μετάλλου και αντιθέτως λαμβάνει χώρα η αντίδραση της αναγωγής. αναγωγής. Το δυναμικό συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος προκαλείται με δύο διαφορετικούς τρόπους, τρόπους, οι οποίοι είναι είτε με την επιβολή τάσεως από μια πηγή συνεχούς ρεύματος ή κάνοντας χρήση ενός μετάλλου / κράματος κράματος (θυσιαζόμενο) θυσιαζόμενο) υψηλότερου δυναμικού από εκείνου του προστατευμένου μετάλλου / κράματος / κράματος (εικ . 7).

εικ . 6 Αρχή Λειτουργίας Καθοδικής Προστασίας

εικ . 7 Αρχή Λειτουργίας Θυσιαζόμενων Ανοδίων

Κατά τη φάση σχεδιασμού για τον περιορισμό και τον έλεγχο της περαιτέρω διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού, οπλισμού, επιλέχθηκε από τη μελετητική ομάδα η χρήση της καθοδικής προστασίας και ειδικότερα της γαλβανικής με τα θυσιαζόμενα ανόδια ψευδαργύρου. ψευδαργύρου. Η αρχή της λειτουργίας της βασίζετε στην ηλεκτροηλεκτρο-αρνητικότητα του ψευδαργύρου σε σχέση με τον χάλυβα και κατ’ κατ’ επέκταση στη δημιουργία νέων ανόδων. ανόδων. Η μελέτη της γαλβανικής προστασίας προσδιορίζετε βάση των αρχών του Προτύπου ΕΝ 12696 όσον αφορά τις απαιτήσεις σε μάζα ψευδαργύρου ανά επιφάνεια οπλισμού, οπλισμού, της αγωγιμότητας του σκυροδέματος και τις διαφοροποιήσεις ομοιόμορφης λειτουργίας από γαλβανικά κελιά. κελιά. Η απλότητα στη χρήση γαλβανικής προστασίας έγκειται στο γεγονός ότι η λειτουργία της δεν απαιτεί τη χρήση εξωτερικής ηλεκτρικής μονάδας και αισθητήρων καταγραφής, καταγραφής, όπως στην περίπτωση της κλασσικής καθοδικής προστασίας, προστασίας, ενώ η ωφέλιμη ζωή της μπορεί να μπορεί να ξεπεράσει, ξεπεράσει, κατά περίπτωση τα 20 χρόνια υπό χρόνια υπό αυτόνομη λειτουργία ή και τα 25-30 χρόνια με επιπλέον επικουρικά μέσα, μέσα, όπως χρήση αναστολέα διάβρωσης για περιορισμό των γαλβανικών κελιών, κελιών, υδροφοβισμό για περιορισμό της υγρασίας και φραγμάτων διάχυσης χλωριόντων (βαφές) βαφές) που περιορίζουν την επιφανειακή συγκέντρωση χλωριόντων και κατά συνέπεια το λόγο δεσμευμένων / ελευθέρων ελευθέρων χλωριόντων. χλωριόντων.


Σε κάποιο βαθμό η ανοδική αντίδραση συνεχίζεται διαβρώνοντας τις ανόδους, ανόδους, κι αυτό αποτελεί και το βασικό σημείο για το σχεδιασμό του συστήματος της καθοδικής προστασίας. προστασίας. Η δράση του συστήματος καθοδικής προστασίας επιβεβαιώνεται διπλά, διπλά, επηρεάζοντας καταλυτικά όλο το μηχανισμό της διάβρωσης και εξαλείφοντας τοπικά γαλβανικά στοιχεία και μακροστοιχεία, μακροστοιχεία, ενώ παράλληλα συνεισφέρει με τον μηχανισμό της και στη μετακίνηση των χλωριόντων προς την άνοδο (θετικά φορτισμένη), φορτισμένη), απομακρύνοντας τα κατά συνέπεια κι από το χαλύβδινο οπλισμό. οπλισμό. 3.2 Τεχνολογία Θυσιαζόμενων Ανοδίων – Γαλβανικής Προστασίας Στο πλαίσιο της ανθεκτικότητας των κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος τα τελευταία χρόνια αναπτύχθηκαν και εξελίχθηκαν τεχνολογικές λύσεις υψηλού επιπέδου, επιπέδου, που διασφαλίζουν υψηλό βαθμό προστασίας τόσο για νέες κατασκευές όσο και για επεμβάσεις αποκατάστασης. αποκατάστασης. Ο τρόπος είναι άμεσος με δυνατότητα ελέγχου του μηχανισμού που προκαλεί τη φθορά και ειδικότερα επιφέροντας μείωσης του ρυθμού διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού. οπλισμού. Η ηλεκτροχημική τεχνολογία των εγκιβωτιζώμενων ανοδίων γαλβανικής προστασίας Sika® Galvashield® (εικ . 8, εικ 9), κάνουν χρήση της καινοτόμου Τεχνολογίας™ Τεχνολογίας™ 2G - Υψηλού Ρεύματος, Ρεύματος, που αποτελείται από ένα ψευδαργυρικό πυρήνα υψηλής πυρήνα υψηλής καθαρότητας που περικλείεται σε ένα ειδικά σχεδιασμένο τσιμεντοειδές κονίαμα. κονίαμα. Τα στοιχεία ανοδίων είναι ενεργοποιημένα για χρήση σε αλκαλικό περιβάλλον (Τύπος Α) με pH 14, έτσι ώστε να παραμένει ενεργοποιημένος ο ψευδάργυρου καθ’ καθ’ όλη τη διάρκεια λειτουργίας του ανοδίου, ανοδίου, χωρίς να χωρίς να αναστέλλεται η δράση τους. τους .

εικ . 8 Ανόδια Sika® Galvashield®

εικ . 9 Ανόδια Sika® Galvashield®

3.3 Μεθοδολογία Μελέτης Γαλβανικής Προστασίας Για τον ορθό σχεδιασμό της γαλβανικής προστασίας απαιτείται να συνεκτιμηθούν αρκετοί παράμετροι, παράμετροι, ώστε η τελική πρόταση να καλύπτει τις ανάγκες λειτουργίας του έργου. έργου. Συνοπτικά θα πρέπει να θιγούν θέματα όπως η αισθητική, αισθητική, η όχληση, όχληση, το κόστος, κόστος, η ανθεκτικότητα, ανθεκτικότητα, το προσδόκιμο λειτουργίας, λειτουργίας, η προσβασιμότητα, προσβασιμότητα, η συντήρηση, συντήρηση, η αναστρεψιμότητα, αναστρεψιμότητα, αλλά σημαντικά σημεία υπό εξέταση, εξέταση, για τον μελετητή αποτελούν η πυκνότητα ρεύματος και η κατανομή του δυναμικού. δυναμικού. Η επιλογή της πυκνότητας ρεύματος αποτελεί ίσως το βασικό σχεδιαστικό παράγοντα, παράγοντα, δεδομένου ότι καθορίζει σε σημαντικό βαθμό το ρυθμό διάβρωσης των ανοδίων και


κατά συνέπεια του χρόνου λειτουργίας του συστήματος. συστήματος. Επιπλέον, Επιπλέον, ο προσδιορισμός του δεν αποτελεί εύκολη διαδικασία, διαδικασία, καθώς δεν υπάρχουν προκαθορισμένες τιμές που να δίνονται αποκλειστικά και μόνο από πίνακες ενός κανονιστικού κειμένου. κειμένου. Η ποιότητα του άμεσου περιβάλλοντος μέσα στο οποίο εγκιβωτίζεται το μεταλλικό στοιχείο, στοιχείο, δηλαδή η περιεκτικότητα και η κατανομή του σε χλωριόντα, χλωριόντα, το ποσοστό της υγρασίας, υγρασίας, ο βαθμός της θερμοκρασίας, θερμοκρασίας, η μεταβλητότητα του περιβάλλοντος εν γένει, γένει, η αντίσταση του μέσου κ .α., αποτελούν μερικά από τα κριτήρια υπό εξέταση πριν τη λήψη της τελικής απόφασης (εικ . 10). Ο σχεδιασμός της γαλβανικής προστασίας θα πρέπει να πρέπει να διασφαλίζει τα παρακάτω: παρακάτω: καθ’ όλο το χρόνο σχεδιασμού 3.3.1 Ομοιόμορφη απόδοση ανοδίων καθ’ Αυτό επιτυγχάνεται γνωρίζοντας τον ρυθμό διάβρωσης (current density) και το ποσοστό όπλισης της επιφάνειας προστασίας. προστασίας. Η περιοχή αρχικά χωρίζεται σε περιοχές 1 m 2 που εμφανίζονται διαφορές στον ρυθμό διάβρωσης > 10% και έντονα μακρομακρο-στοιχεία (ΔR>20KOhm cm). Τυπικά αποτελέσματα μελέτης δίνονται στον Πίνακα 3.

No.

Ιcorr

2

µA/cm

Steel Surface

Concrete Volume

m2

m3

Max. Anode Output

ΔR>20

(1)

KOhmcm

Ah/Kgr

Design Anode Output

Συντελεστής Απόδοσης Ανοδίου

Βάρος Ανοδίων

ΚατανάΚατανάλωση Ανοδίου

Αh/Kgr

0-1

Kgr

h/Kgr

Μax Closed Circuit Potential (mV) in Chlorides (2)

1 2 3 4

4.8 3.6 1.8 1.8

1.72 1.72 1.72 1.72

0.2 0.2 0.2 0.2

850 850 850 850

Yes No Yes No

637 722.5 637 722.5

0.75 0.85 0.75 0.85

0.44 0.40 0.17 0.15

770349 657062 1539490 1744917

≈ 995 ≈ 995 ≈ 995 ≈ 995

1

ανοδίου) . Sika® Galvashield (Οι ( Οι τιμές διαφέρουν ανάλογα τον κατασκευαστή και τον τύπο του ανοδίου) 2. Το designed Closed Circuit Potential (mV) είναι 775mV

Πίνακας 3. Προστασία 30 ετών Παρόλα αυτά στις περιπτώσεις 3 και 4 ο αριθμός των απαιτούμενων ανοδίων Sika® Galvashield® XP-2 (100gr) δημιουργεί προβλήματα ομοιόμορφης λειτουργίας, λειτουργίας, καθώς ο αριθμός δεν επιτρέπει την τοποθέτηση σε κεντροβαρική απόσταση μικρότερη των 500 mm (radial operational range) που δίνεται από τον κατασκευαστή (ACI RAP-8 Installation of Embedded Galvanic Anodes) για την αποφυγή ζωνών με Closed Circuit διάβρωσης). Circuit Potential > -150mV (όριο έλεγχος έναρξης διάβρωσης). Η περίπτωση αυτή αντιμετωπίζετε με πύκνωση των ανοδίων εκμεταλλεύονται την ιδιότητα AC των ανοδίων Sika® Galvashield® XP-2. Η ιδιότητα AC χαρακτηρίζει την διπλή τους ικανότητα σε κατάσταση ελέγχου διάβρωσης (corrosion control) και σε κατάσταση αναμονής (corrosion prevention). Με λίγα λόγια τα ανόδια τύπου AC έχουν την δυνατότητα επανεκκινήσεως του κλειστού κυκλώματος δυναμικού (Closed Circuit Potential), ανάλογα με το αναπτυσσόμενο δυναμικό διάβρωσης του οπλισμού. οπλισμού. 3.3.2 Ομοιόμορφη κατανάλωση ανοδίου Αποτελεί την πλέον σοβαρή παράμετρο σχεδιασμού αφού η πρόωρη κατανάλωση του ανοδίου σε σχέση με αυτά της αλληλοεπικαλύψεως (overlapping) θα δημιουργήσει προβλήματα στο radial operational range με αποτέλεσμα, αποτέλεσμα, α) τη δημιουργία μη προστατευμένων ζωνών, ζωνών , β) τη μείωση της ζωής του συστήματος και γ) τη δημιουργία έντονων μακρομακρο -στοιχείων (artificial anode zones). Σημαντική παράμετρος στα παραπάνω είναι η μη γραμμική απόδοση του ανοδίου σε σχέση με τον χρόνο [11-14]. Το ανόδιο ή καλύτερα το σύστημα των ανοδίων (anode grid) / επιφάνεια


προστασίας σχεδιάζετε ώστε να λειτουργήσει αρχικά σε υψηλές τιμές δυναμικού (Closed Circuit Potential), ώστε να επιφέρει τάχιστη παθητικοποίηση του χάλυβα. χάλυβα. Η περίοδος αυτή στην διεθνή βιβλιογραφία αναφέρεται σαν αρχική περίοδο παθητικοποίησης - initial passivation period (IPP). Συνήθως ο μελετητής θα πρέπει να πολλαπλασιάσει τον ρυθμό διάβρωσης με έναν συντελεστή μηνών, ενώ ο Συντελεστής Απόδοσης 1.4<Κ 1.4<Κ IDP IDP<3 για χρονική περίοδο όχι μεγαλύτερη των 6 μηνών, Ανοδίου θα πρέπει να πρέπει να είναι ίσος με 1.0. O πίνακας 4 δείχνει κατά αντιστοιχία με τον Πίνακα 3 τα αποτελέσματα. αποτελέσματα.

No.

1 2 3 4

Ιcorr

Steel Surfa ce

Concrete Volume

Max. Anode Output

(µA/cm2)

(m2)

(m3)

(Ah/Kgr) 1

4.8 Χ 3 3.6 Χ 3 1.8 Χ 3 1.8 Χ 3

1.72 1.72 1.72 1.72

0.2 0.2 0.2 0.2

850 850 850 850

ΔR>20

Design Anode Output

Συντ. Συντ. Απόδοσης Ανοδίου

Κατανά -λωση Ανοδίου

(KOhm cm)

(Ah/Kgr)

(0-1)

(h/Kgr)

Yes No Yes No

637 722.5 637 722.5

1 0.85 0.75 0.85

256581 388027 684218 776055

Μax Closed Circuit Potential (mV) in Chlorides ≈995 ≈995 ≈995 ≈995

ΚατανάΚατανάλωση μάζας ανοδίου (gr)

17 11 6.4 5.6

Πίνακας 4. Υπολογισμός κατανάλωσης IDP. Στην περίπτωση Νο. Νο. 2 συμπεραίνουμε ότι 11 από τα 100 gr ανοδίου δύνατε να καταναλωθούν για την κάλυψη του IDP, με αποτέλεσμα ο ωφέλιμος αριθμός των ανοδίων για την διατήρηση των 30 ετών της μελέτης να αυξάνετε σε 1 επιπλέον ανόδιο ανά 4 ανόδια του πλέγματος (grid) ανά τετρ. τετρ. μέτρο επιφανείας (σύνολο 5). μακρο-στοιχείων 3.3.3 Εξάλειψη μακροΓια την εξάλειψη μακρομακρο-στοιχείων υπάρχει ο εμπειρικός κανόνας της πύκνωσης των ανοδίων στο ελάχιστο επιτρεπόμενο όριο κεντροβαρικής απόστασης (20 εκ ). ). Το ανόδιο στην περιοχή του μακροστοιχείου ονομάζετε balancing anode (σε υποστήριξης). Ο (σε ελεύθερη μετάφραση ανόδιο υποστήριξης). ρόλος του ανοδίου υποστήριξης είναι να καταναλωθεί πρόωρα χωρίς να επηρεάζει το radial operational range. Συνήθως υδροφοβισμός με τριχοειδής δράση (capillary action) χρησιμοποιείται επικουρικά στην περιοχή ώστε να μειώσει την ένταση του μακρομακρο-στοιχείου. στοιχείου.

εικ . 10 Μια τυπική Διάταξη Μελέτης Ανοδίων


3.4 Μεθοδολογία Τοποθέτησης Γαλβανικής Προστασίας Πρώτη βασική προϋπόθεση για την επιτυχή εφαρμογή της καθοδικής (γαλβανικής) γαλβανικής) προστασίας είναι να ακολουθηθεί η μελέτη εφαρμογής που περιγράφει αναλυτικά τη θέση, θέση, καθώς και τις αποστάσεις μεταξύ των ανοδίων. ανοδίων. Τα συστήματα ανοδίων και τα επισκευαστικά κονιάματα εφαρμόστηκαν άμεσα, άμεσα, μετά την προετοιμασία και τον καθαρισμό του χαλύβδινου οπλισμού, οπλισμού, χρησιμοποιώντας εγκεκριμένες τεχνικές σύμφωνα με το ACI RAP-8 Installation of Embedded Galvanic Anodes. Επίσης, Επίσης, καταγράφηκαν οι ακριβής θέσεις τοποθέτησης των ανοδίων, ανοδίων, ώστε να παρακολουθείτε η απόδοσης τους σε βάθος χρόνου (φωτ. φωτ. 8) Το σκυρόδεμα απομακρύνθηκε περιμετρικά και πίσω από το διαβρωμένο οπλισμό χρησιμοποιώντας εγκεκριμένες τεχνικές σύμφωνα με το ICRI Οδηγία R310,1R, ενώ ο εκτεθειμένος οπλισμός προετοιμάστηκε καταλλήλως, καταλλήλως, απομακρύνοντας σκόνες και υπολείμματα σκυροδέματος. σκυροδέματος. Στη συνέχεια αφού πρώτα ενεργοποιήθηκαν τα ανόδια (φωτ. φωτ. 4), μετά τοποθετήθηκαν με τη βοήθεια συρμάτων (φωτ. φωτ. 5) δίπλα ή κάτω από τον οπλισμό και σε κοντινή απόσταση από το σκυρόδεμα (μέχρι 100 mm) διασφαλίζοντας και την πλήρη επικάλυψη που πρέπει να επακολουθήσει από το επισκευαστικό κονίαμα, κονίαμα, καθώς το ελάχιστο πάχος επικάλυψης με επισκευαστικό κονίαμα πρέπει να είναι 20mm. Στις περιπτώσεις που το πάχος επικάλυψης ήταν μικρότερο των 20mm, η τοποθέτηση των ανοδίων πραγματοποιήθηκε στη πίσω πλευρά του κύριου οπλισμού, οπλισμού, ενώ στις περιπτώσεις που το πάχος επικάλυψης ήταν μεγαλύτερο από 20 mm η τοποθέτηση των ανοδίων πραγματοποιήθηκε μεταξύ κύριου οπλισμού και διατμητικού οπλισμού συνδετήρα). (συνδετήρα).

φωτ. φωτ. 4 Ενεργοποίηση Sika® Galvashield®

φωτ. φωτ. 5 Τοποθέτηση Sika® Galvashield®

Η σύνδεση μεταξύ ανοδίων με τον χαλύβδινο οπλισμό ελέγχθηκε με τη χρήση ηλεκτρικού πολύμετρου (φωτ.7), φωτ.7), ενώ τα σημεία με ασυνέχειες, ασυνέχειες, επιδιορθώθηκαν με την ένωση του “μη συνδεδεμένου” συνδεδεμένου” οπλισμού με κάποιο γειτονικό, γειτονικό, χρησιμοποιώντας ανοξείδωτο ή γαλβανισμένο σύρμα Φ4 σε πυκνότητα 1 σύνδεση ανά τρέχον μέτρου ύψους (φωτ. φωτ. 6), ώστε να επιτευχθεί διαφορά δυναμικού μεταξύ 0 και 1 mV για την επιβεβαίωση της ηλεκτρικής συνέχειας. συνέχειας. Η σύνδεση σφραγίστηκε χρησιμοποιώντας υπερ χρησιμοποιώντας υπερ--αγώγιμη κόλλα βάσεως αργύρου. αργύρου.


φωτ. φωτ. 6 Διασφάλιση ηλεκτρικής συνέχειας

φωτ.7 φωτ.7 Έλεγχος ηλεκτρικής συνέχειας με πολύμετρο

Η ηλεκτρική συνέχεια του δικτύου (χαλύβδινος μεταλλικός σκελετός), σκελετός), του οποίου η ασυνέχεια ενδεχομένως να οφείλεται είτε στην ύπαρξη ανοικτού κυκλώματος, κυκλώματος, ή λόγω στο φράγμα που δημιουργείται από τα προϊόντα της διαβρώσεως. διαβρώσεως. Επιπλέον ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην εφαρμογή των επαλειφόμενων υλικών αντιδιαβρωτικής προστασίας, προστασίας, όπως των Sika® MonoTop® 910 και SikaTop® Armatec® 110 Epocem®, καθώς πρέπει να αποφεύγεται η επάλειψη τόσο των συρμάτινων καλωδίων σύνδεσης του ανοδίων, ανοδίων, όσο και της θέσης σύνδεσή τους με τον χαλύβδινο οπλισμό. οπλισμό.

φωτ. φωτ. 8 Τοποθετημένα ανόδια με διασφάλιση ηλεκτρικής συνέχειας και κανάλι ελέγχου Για υψηλότερη απόδοση, απόδοση, η ειδική αντίσταση του επισκευαστικού κονιάματος δε θα πρέπει να υπερβαίνει τα 15.000 ohm * cm, σύμφωνα με το ASTM G57. Ως εκ τούτου για τον εγκιβωτισμό των ανοδίων χρησιμοποιήθηκε επισκευαστικό κονίαμα Sika® MonoTop® 412 NFG, εμπλουτισμένο με αναστολέα διάβρωσης, διάβρωσης, έτσι ώστε να διασφαλιστεί η ύπαρξη αγώγιμης διόδου με το υπόστρωμα το υπόστρωμα..


3.4 Αξιολόγηση Γαλβανικής Προστασίας Σε διάστημα μεταξύ 48 - 72 ωρών μετά την τοποθέτηση των ανοδιών πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ημιημι-δυναμικού ακολουθώντας την ακτίνα λειτουργίας (radial operational range) υπό μορφή ακτινικής απόστασης από το ανόδιο. ανόδιο. Οι μετρήσεις ξεκινούν από απόσταση 10 εκ από το ανόδιο και σε ακτινική πορεία επεκτείνονται μέχρι το αντιαντι-διαμετρικό ανόδιο. ανόδιο. εικόνα 11.

Galvashield XP2 720 700 680 ) V 660 m ( 4 640 o S u 620 C / u 600 C l a i t 580 n e t o 560 P

Radial Distance

540 Overlapping Region

520 500 - 10 10 - 5 0

5 1 0 15 15 2 0 2 5 3 0 35 35 4 0 4 5 50 50 5 5 6 0 65 65 7 0 7 5 80 80 8 5 9 0

Radial Distance between Anodes (cm)

εικ . 11 Ενεργοποίηση ανοδίων Sika® Galvashield® Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε ώστε, ώστε, α) η μέγιστη τιμή (10 εκ ) να μην ξεπεράσει το σχεδιαστικό δυναμικό κλειστού κυκλώματος (designed Closed Circuit Potential) (-750mV) υποδηλώνοντας πρόωρη κατανάλωση, κατανάλωση, β) η ελάχιστη τιμή αλληλεπικαλυπτόμενης επιφάνειας (overlapping region) να μην είναι μεγαλύτερη από -300mV (μη (μη προστατευμένη ζώνη) ζώνη) και γ) η διαφορά DP (potential differential) στην απόσταση των ανοδίων να μην ξεπερνάει το 30% (ομοιόμορφη (ομοιόμορφη κατανάλωση). κατανάλωση). Στην εικόνα 12 δίνονται πραγματικές μετρήσεις από το έργο, έργο, και αναλυτικότερα στην εικ . 12α 12α. τα αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 48 ώρες. ώρες. Με τα χρώματα δίνονται τα όρια του συστήματος. συστήματος. Στην περίπτωση των -1000mV παρουσιάστηκε πρόωρη κατανάλωση και η επιβεβλημένη εισαγωγή 2 επιπλέον ανοδίων. ανοδίων. Στην περίπτωση των -831 mV δεν έγινε αρχικά καμία πύκνωση (η μέτρηση είναι εντός της απόκλισης του ηλεκτροδίου Cu/CuSO4). Στην εικ .12β .12β. τα αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 80 ημέρες. ημέρες. Με τα χρώματα δίνονται τα όρια του συστήματος. συστήματος. Μετά την πύκνωση του σημείου των -1000mV η κατανάλωση του ανοδίου μειώθηκε στα όρια σχεδιασμού. σχεδιασμού. Είναι σημαντικό να παρατηρήσουμε την σταδιακή μείωση των τιμών του ημιημι-δυναμικού. δυναμικού. Στην εικόνα 12γ 12γ. δίνονται τα αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 180 ημέρες (IPP), και με τα χρώματα τα όρια του συστήματος. συστήματος. Η στάθμη του υπογείου είναι ήδη σε κατάσταση παθητικοποίησης (passivation). Στην εικόνα 12δ 12δ. δίνονται τα αποτελέσματα μετρήσεων μετά από λειτουργίας), και με τα χρώματα τα όρια του συστήματος. συστήματος. Η στάθμη του 240 ημέρες (περίοδος λειτουργίας), υπογείου και του ορόφου είναι ήδη σε κατάσταση παθητικοποίησης (passivation). Στην στάθμη του ισογείου παρατηρείτε έντονος ρυθμός μείωσης του ημιημι-δυναμικού. δυναμικού.


εικ . 12α 12α. Αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 48 εικ . 12β 12β. Αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 80 ώρες. ώρες. ημέρες. ημέρες.

12γ 12γ. Αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 180 12δ 12δ. Αποτελέσματα μετρήσεων μετά από 240 ημέρες (IPP). ημέρες (περίοδος λειτουργίας). λειτουργίας). Δρ. Δρ. Ροδόπουλος Χρήστος (Set Point) - Υπεύθυνος Μηχανικός, Μηχανικός, Διάγνωση Μελέτης Ανθεκτικότητας και Γαλβανικής Προστασίας κος. κος. Μπαλής Δημήτριος (CERS) - Υπεύθυνος Μηχανικός, Μηχανικός, Εφαρμογής Επεμβάσεων Ανθεκτικότητας και Ενίσχυσης


4. ΣYΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να παρουσιάσει τη μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επιλογή της τεχνολογίας καθοδικής (γαλβανικής) γαλβανικής) προστασίας, προστασίας, για τη διαφύλαξη έναντι διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού σε μνημειακή κατασκευή οπλισμένου σκυροδέματος στην Ιθάκη. Ιθάκη. Αναλυτικότερα για την τεκμηρίωση της σπουδαιότητας του μνημείου και την επιλογή της επέμβασης, επέμβασης, συγκεντρώθηκαν στο πρώτο κεφάλαιο θεωρητικά στοιχεία που αφορούν την ιστορική αναδρομή και τον αρχιτεκτονικό ρυθμό του κτίσματος. κτίσματος. Στην επόμενη ενότητα προσδιορίστηκαν οι παθογένειες του κτιρίου, κτιρίου, όπου με διερευνητικής εργασίας που πραγματοποιήθηκαν με επί τόπου και εργαστηριακές δοκιμές επιβεβαιώθηκαν οι μηχανισμοί φθοράς που έχουν προκαλέσει διάβρωση στο χαλύβδινο οπλισμό και ρηγματώσεις στην επικάλυψη των δομικών στοιχείων. στοιχείων. Εν συνεχεία αναλύθηκαν συμβατικές και καινοτόμες ηλεκτροχημικές τεχνικές για την αντιμετώπιση του προβλήματος της διάβρωσης και πιο συγκεκριμένα αναλύθηκε το σύστημα καθοδικής (γαλβανικής) γαλβανικής) προστασίας. προστασίας. Το τελευταίο μέρος της εργασίας αυτής επικεντρώθηκε στο να στο να επιχειρηματολογήσει για τη λήψη της τελικής απόφασης, απόφασης, περί της χρήσης της καθοδικής (γαλβανικής) γαλβανικής) προστασίας με τις θυσιαζόμενα ανόδια ως μέθοδο προστασίας του κτιρίου. κτιρίου. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού, αυτού, δηλαδή για το δόκιμο της πρακτικής της καθοδικής (γαλβανικής) γαλβανικής) προστασίας με τα ανόδια ® ® (Sika Galvashield XP2), χρησιμοποιήθηκαν και επιβεβαιώθηκαν οι βασικές αναστηλωτικές αρχές (δηλ . απώλεια πρωτογενούς υλικού, υλικού, μέγεθος επέμβασης, επέμβασης, συμβατότητα υλικών / τεχνικών, τεχνικών, αναστρεψιμότητα, αναστρεψιμότητα, αναγνωρισιμότητα, αναγνωρισιμότητα, αισθητικής) αισθητικής) που πηγάζουν από τους Διεθνείς Καταστατικούς Χάρτες. Χάρτες.


5. ΑΝΑΦΟΡΕΣ / ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ / ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] BE 4062 (1995), Manual for assessment of residual service life of reinforced concrete structures, DG XII. C.E.C. Interim report [2] Alonso C, Andrade C, Rodriguez J, et al. (1998), Factors controlling cracking of concrete affected by reinforcement corrosion [J]. Materials and Structures, 31(8-9): 435–441. [3] Rodriguez J., Orteca L. M. and Casal J. (1994), ‘Corrosion of of reinforcing bars and service service life of reinforced concrete structures: Corrosion and bond deterioration’, International International Conference on Concrete Across Borders, Odense, Denmark, Vol. II, pp. 315-326. [4] Modelling of reinforcement corrosion in concrete - State of the art (2008), COIN Project report 7 [5] Broomfield, J. P. (2003), “Corrosion of Steel in Concrete. C oncrete. Understanding, Understanding, Investigation and Repair”, Spon Press, London, UK. [6] Mehta, P. K. (1991), “Concrete in the Marine Environment”, Taylor & Francis, UK. [7] Bhargava, K., Ghosh, A.K., Yasuhiro M.S., Ramanujama (2007), Corrosion-induced bond strength degradation in reinforced concrete-analytical and empirical models. Nuclear Engineering and Design, 237 [8] ACI Committee 211 (1996), Guide for Submittal of Concrete Proportions, ACI 211.5R-96, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan [9] Coronelli D. and Gambarova P.G. (2004), Structural assessment of corroded r.c. beams: modeling guidelines. guidelines. “ASCE J. of Structural Engineering”, Engineering”, Vol. 130, No. (8, pp. 1214–1224). 1214 –1224). [10] Technical Literature on Corrosion / Carbonisation Protection in Concrete Structures, Government of India Ministry of RailWays, Research Designs and Standards Organisation Lucknow – 226011 [11] Sophie J. Bullard, Stephen Cramer, Bernard Covino Final Report Effectivenss of Cathodic Protection SPR 345, FHWA-OR-RD-09-18, Oregon Department of Transportation. [12] S.D. Cramer, B.S. Covino, Jr., S.J. Bullard, G.R. Holcomb, J.H. Russell, F.J. Nelson, H.M. Laylor, S.M. Soltesz (2002), “Corrosion Prevention and Remediation Strategies for Reinforced Concrete Coastal Bridges,” Cement and Concrete Composites, Vol. 24, pp. 101 -117. [13] Dong C, Zhang G, Tu L (2009), Electrochemical research on sacrificial anodes and cathodic protection of reinforced concrete, Infrastructure Technology and Protection Technology, 3, 203214. [14] C. A Rodopoulos (2012), Design Guidelines for the application of sacrificial anodes in reinforced concrete, Monash University. [15] Ο. Παΐζη (2011), Ιθακήσιοι Ευεργέτες – Η Προσφορά τους στην Εκπαίδευση και στον Πολιτισμό, Πολιτισμό, Διπλωματική Μελέτη, Μελέτη, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο


[16] P.M. Chess (1998), Cathodic Protection of Steel in Concrete, E and FN SPON, London Τάσιος, Κ .Αλιγιζάκη (1993), Ανθεκτικότητα Ωπλισμένου Σκυροδέματος, Σκυροδέματος, ΦΟΙΒΟΣ, ΦΟΙΒΟΣ, [17] Θ.Π. Τάσιος, Αθήνα [18] Mays, G. (1992), Durability of concrete structures: investigation, investigation, repair, protection, E & F.N. Spon Publication, London [19] ICOMOS (1999), Charter for Place of Cultural Significance (The Burra Charter), International Council on Monuments and Sites, Canberra. [20] BSI (1998), Guide to the Principles of the Conservation of Historic Buildings, BS7913, British Standards Institution, London [21] Brereton, C. (1995), The repair of historic buildings: Advice on principles and methods, English Heritage, London [22] ICOMOS (1967), International Charter for the Conservation and Restoration of Monuments and Sites (The Venice Charter), International Council on Monuments Monuments and Sites, Venice [23] SPAB (1903), Notes on the repair of ancient buildings, SPAB, London [24] ICOMOS (1994), The Nara Document on Authenticity, International Council on Monuments and Sites, Nara [25] ICOMOS (1996), The Declaration of San Antonio, International Council on Monuments and Sites, San Antonio, Texas


SUMMARY The purpose of this paper is to present the methodology which has been followed for the choice of the technology of Galvanic Protection (GP), in order to be used as a preservation scheme against corrosion of the embedded steel reinforcement in the reinforced concrete villa at the island of Ikaria. The theoretical significance of the monument has been documented in the first chapter, where the historical and architectural rhythm of the monument is given in detail. In the course of the second part the pathology of the building is under consideration, and particularly the dome itself, with the implementation of a full range of in situ and laboratory tests. The reasons of the steel corrosion and the cracking of the reinforced concrete have been clearly identified, while the corrosion mechanisms are also illustrated in every detail. Afterwards, conventional and innovative treatment schemes in order to overcome the failure mechanism were analyzed and more particularly the electrochemical of Galvanic Protection (GP). Among a brief analysis of the design restrictions, the part of the anodes has been fully explained, due to the importance in the whole system. The last chapter of this paper is focused on the arguments for the final decision, being for or against the use of Galvanic Protection with sacrificial anodes (Sika Galvashield XP2) as a conservation solution for the protection of the monument. In order to be elaborated further the decision of GP system with a rational manner, the principals of architectural conservation (i.e. minimum intervention, minimum loss of material, technique and material compatibility, reversibility, legibility, aesthetics), are fully outlined and discussed, as they are derived through the International Conservation Charters.

121102 Karydis Galvanic f2

Recommend Documents