Vliv koroze zinkované oceli na soudržnost s betonem / The influence of galvanized steel on bond strength with concrete

P. Pokorný

doi:10.2478/v10227-011-0020-9

.blurhash-client-img { display: none !important; }

Vliv koroze zinkované oceli na soudržnost s betonem / The influence of galvanized steel on bond strength with concrete

Koroze a ochrana materiálu

Volume 56 (2012): Issue 4 (December 2012)

By: P. Pokorný

Open Access

|Jan 2013

Abstract

Přehledový článek postihuje vztah mezi korozním chovánímžárově zinkované oceli v betonu a její soudržností. Korozníchování povlakované oceli vychází z předešlých výzkumnýchčlánků hodnotících její odolnost v modelových pórových roztocíchv rozsahu pH 11-13,5. Podle platných norem je popsánasoudržnost výztužné oceli s betonem, metodika jejího zkoušenía jsou rovněž uvedeny faktory, které ji ovlivňují, konkrétnězměna pórovitosti cementového tmelu způsobená vyloučenýmvodíkem na fázovém rozhraní a vliv vzniklých zinečnatanůna zpomalení tvrdnutí betonu. Na základě publikovanýchvýsledků je zhodnocena soudržnost žebírkované a hladké zinkovanévýztuže ve srovnání s běžnou výztužnou ocelí se stejnougeometrií povrchu. Závěrem je krátce zhodnoceno současnénahlížení na použitelnost zinkované výztuže.

References

1. Pytlík, P. Technologie betonu, 1^st ed.; Vysoké učení technické v Brně: Brno, 2000.
Search in Google Scholar
2. Collepardi, M. Moderní beton, 1^st ed.; ČKAIT v edici betonové stavitelství: Pelhřimov, 2009.
Search in Google Scholar
3. Aitcin, P. Vysokohodnotný beton, 2^st ed.; ČKAIT v edici betonové stavitelství: Pelhřimov, 2005.
Search in Google Scholar
4. Škvára, F. Technologie anorganických pojiv II, 1^st ed.; VŠCHT Praha: Praha, 1995.
Search in Google Scholar
5. Bertolini, L.; et al. Corrosion of Steel in Concrete(Prevention, Diagnosis, Repair), WILEY-VCH Verlag GmBH and Co. KGaA: Weinheim, 2004.
Search in Google Scholar
6. Böhni, H.; et al. Corrosion in reinforced concretestructures, 1^st ed.; Woodhead Publishing Ltd and CRC Press LLC: Woodhead Publishing Ltd, 2005.
Search in Google Scholar
7. Yeomans, S. R. Galvanized steel reinforcement in concrete, 2^nd ed.; Elsevier: Canberra, 2004.10.1016/B978-008044511-3/50016-5
Search in Google Scholar
8. Novák, P.; et al. Koroze ocelové výztuže v betonu, Korozea ochrana materiálu, 1996, 40 (1), 2-7.
Search in Google Scholar
9. Kouřil, M.; et al. Korozivzdorné oceli pro výztuže betonu, Koroze a ochrana materiálu 2002, 46 (3), 62-67.
Search in Google Scholar
10. Leonard, H. Kovy verze 06b (pro 1. ročník). Prezentace Kovy, http://147.229.27.214/vyuka/BI01/KOVY-06b.pdf (accessed Oct 05, 2012).
Search in Google Scholar
11. Bojko, M. Alternativní kovové materiály pro výztuže do betonu. Disertační práce, Vysoká škola chemickotechnologická v Praze, 2007.
Search in Google Scholar
12. American Galvanizers Association. Hot-Dip Galvanized Rebar vs Epoxy-Coated Rebar. /uploads/publicationPDFs/Galvanized_Rebar_vs_Epoxy_Rebar (accessed Oct 05, 2012).
Search in Google Scholar
13. Hot Dip Galvanized Reinforcing Steel A Concrete Investment. http://www.scribd.com/doc/49339066/Hot-Dip-Galvanized-Reinforcing-Steel-A-Concrete-Investment-2006 (accessed Oct 06, 2012).
Search in Google Scholar
14. Gustafson, D. P. Epoxy-Coated Reinforcing bars-an effective corrosion -protection system for reinforced concrete structures, http://www.arema.org/files/library/1999_Conference_Proceedings/00021.pdf (accessed Oct 06, 2012).
Search in Google Scholar
15. El-Hawary, M. M.; et al. Evaluation of bond strength of epoxy-coated bars in concrete exposed to marine environment, Construction and Building Materials, 1999, 13, 357-362.
Search in Google Scholar
16. Kobayashi, K.; et al. Experimental studies on epoxy coated reinforcing steel for corrosion protection, The InternationalJournal of Cement Composites and Lightweight Concrete,1984, 6 (2), 99-116.10.1016/0262-5075(84)90039-3
Search in Google Scholar
17. Assaad, J. J.; et al. Bond stregth of epoxy-coated bars in underwater concrete, Construction and Building Materials2011, 30, 667-674.
Search in Google Scholar
18. Cusens, A.; et al. Pullout Tests of Epoxy-Coated Reinforcement in Concrete, Cement & Concrete Composites,1992, 14, 269-276.
Search in Google Scholar
19. De Anda, L. Bond strength of prefabricated epoxy-coated reinforcement, 2004. http://www.caltrans.ca.gov/hq/research/researchreports/reports/2004/bond_strength_prefaricated_epoxycoated_reinforcement.pdf (accessed Oct 07, 2012).
Search in Google Scholar
20. Swamy, R. Epoxy coated rebars-The panacea for steel corrosion in concrete. Construction & Building Materials1989, 3 (2), 86-91.10.1016/S0950-0618(89)80006-6
Search in Google Scholar
21. H. Hanzlová, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
22. J. Vorel, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
23. J. Vanbrabant, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
24. Eriksson, H., Hirnová A. Příručka žárového zinkování, 3^rd ed.; AČSZ: Ostrava, 2009.
Search in Google Scholar
25. Ainsley, M. Hot-dip galvanized reinforcing steel for concrete structures. Asia Pacific Edition - Hot dip galvanized steel. http://www.gaa.com.au/uploads/galvanize70.pdf (accessed Oct 14, 2012).
Search in Google Scholar
26. Hot dip galvanized steel reinforcement in concrete. Hot dip galvanizers association Southern Africa (case history). http://www.hdgasa.org.za/Journals/indSearchs/R/Reinforcement1.pdf (accessed Oct 14, 2012).
Search in Google Scholar
27. Krejčík, V. Povrchová úprava kovů I.; SNTL: Praha, 1987.
Search in Google Scholar
28. Marder, A. The metallurgy of zinc-coated steel. Progressin Materials Science 2000, 45, 191-271.10.1016/S0079-6425(98)00006-1
Search in Google Scholar
29. Černý, L. Strzyž, P. Mikoláš J. Vliv chemického složení oceli na vlastnosti žárově zinkovaného povlaku (Prezentace Asociace českých a slovenských zinkoven na konferenci AKI 2012).
Search in Google Scholar
30. Kubiš, A. Využití žárového zinkování proti atmosferické korozi. Bakalářská práce, VUT v Brně, 2006.
Search in Google Scholar
31. Lískovec, T. Koroze zinkované oceli v prostředí betonu. Bakalářská práce, VŠCHT-Praha, 2011.
Search in Google Scholar
32. Greenwood, N. Chemie prvků I; Informatorium: Praha, 1993.
Search in Google Scholar
33. Černý, M.; et al. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů; SNTL: Praha, 1984.
Search in Google Scholar
34. Macías, A.; Andrade, C. Corrosion of galvanized steel in dilute Ca(OH)2 solutions (pH 11,1 - 12,6). Br. Corros. J. 1987, 22 (3), 162-171.
Search in Google Scholar
35. Macias, A., Andrade C. Corrosion of galvanized steel reinforcements in alkaline solutions. (Part 1: Electrochemical results) Corrosion Journal 1987, 22 (2).10.1179/000705987798271631
Search in Google Scholar
36. Macias, A., Andrade C. Corrosion of galvanized steel reinforcements in alkaline solutions.(Part 2: SEM study and identification of corrosion products) Corrosion Journal 1987, 22 (2).10.1179/000705987798271749
Search in Google Scholar
37. Blanco, M. T. Macias, A., Andrade C. SEM study of the corrosion products of galvanized reinforcements immersed in solutions in the pH range 12,6-13,6 Corrosion Journal 1984, 19 (1).10.1179/000705984798273524
Search in Google Scholar
38. Macias, A. Andrade C. Galvanized steel behaviour in Ca(OH)₂ saturated solution containing SO₄ ions. Cement and Concrete Reaserch 1987, 17, 307-316.10.1016/0008-8846(87)90113-X
Search in Google Scholar
39. Macias, A. Equilibria of the chemical composition of the concrete pore solutions. Part I. Comparative study of synthetic and extracted solutions. 1987, 17 (2), 173-182.
Search in Google Scholar
40. Macias, A. Andrade C. Stability of the calcium hydroxyzincate protective layer developed on galvanized reinforcements after a further increase of the pH value. 1986, 36 (204), 19-28.
Search in Google Scholar
41. Ghost, R. Sing D.D.N. Kinetics, mechanism and characterisation of passive film formed on hot dip galvanized coating exposed in simulated concrete pore solution. 2007, 201, 7346-7359.
Search in Google Scholar
42. Zhang, X. Corrosion and electrochemistry of zinc; Plenum Press: New York, 1996.10.1007/978-1-4757-9877-7
Search in Google Scholar
43. Kouřil, M. Konference žárového zinkování. In Koroze pozinkované oceli v modelovém prostředí betonu, 9. Konference žárového zinkování; Ed.; 2003; pp 23-30.
Search in Google Scholar
44. Bautista, A., Gonzales, J.A. Analysis of the protective efficiency of galvanizing agains corrosion of reinforcements embedded in chloride contaminated concrete. Cement and Concrete Reaserch 1996, 26 (2), 215-223.10.1016/0008-8846(95)00215-4
Search in Google Scholar
45. Macias, A. The behaviour of galvanized steel in chloridecontaining alkaline solutions-I. The influence of the cation. 1990, 30 (4/5), 393-407.
Search in Google Scholar
46. Rostam, S. Trvanlivost a provozní životnost betonových mostů-inteligentní návrh, reálná výstavba a předpokládáná údržba. Beton-Technologie, Konstrukce, Sanace 2004, 5, 28-34.
Search in Google Scholar
47. Wienerová, K. Nové způsoby ochrany zinkované oceli v prostředí čerstvého betonu. Bakalářská práce, VŠCHTPraha, 2010.
Search in Google Scholar
48. Sergi, G.; et al. Corrosion of galvanized and galvannealed steel in solutions of pH 9,0-14,0. National Association of Corrosion Engineers (Presented during Corrosion/85) 1985, 618-624.10.5006/1.3582994
Search in Google Scholar
49. Problematika šestimocného chromu. MŠMT-Investice do rozvoje vzdělávání. http://www.ucitsnadno.cz/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=161&category_id=15&option=com_virtuemart&Itemid=67 (accessed Oct 25, 2012).
Search in Google Scholar
50. Ostrá, V. Žárově zinkovaná výztuž do betonu, 15^th Hot Dip Galvanizing Conference; Ed.; 2009; pp 173-179.
Search in Google Scholar
51. Arenas, M., Cascado C. Influence of the conversion coating on the corrosion of galvanized reinforcing steel. Cement & Concrete Composites. 2006, 28, 267-275.
Search in Google Scholar
52. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, 2.nd ed.; National Association of Corrosion Engineers-Cebelcor: Houston, Texas, 1974.
Search in Google Scholar
53. Kouřil, M. Soudržnost zinkované oceli s betonem. Koroze a ochrana materiálu 2007, 51 (4), 80-83.
Search in Google Scholar
54. Burchett, K. United States Patent 3619441, Nov 09, 1971.
Search in Google Scholar
55. Lambrechts, A. United States Patent US 2010/0021759 A1, Jan 28, 2010.
Search in Google Scholar
56. ČSN 73 1328. Stanovení soudržnosti oceli s betonem. Praha: Český normalizační institut, 1971. 11 p.
Search in Google Scholar
57. ČSN EN 10080. Ocel pro výztuž do betonu- Svařitelná betonářská ocel- Všeobecně. Praha: Český normalizační institut, 2005. 63 p. (příloha C, D)
Search in Google Scholar
58. Pokorný P. et al. Zkoušení soudržnosti žárově zinkované výztuže s betonem (Prezentace Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství VŠCHT Praha na konferenci AKI 2011).
Search in Google Scholar
59. Peslar, P. Matematické modelování betonových konstrukcí vyztužených FRP výztuží, 2008. http://www.fce.vutbr.cz/veda/juniorstav2008_sekce/pdf/2_1/Peslar_Pavel_CL.pdf (accessed Nov 05, 2012).
Search in Google Scholar
60. P. Strzyž, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
61. J. Tydlitát, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
62. Concrete Corossion. American galvanizers associacion. http://www.galvanizeit.org/about-hot-dip-galvanizing/how-long-does-hdg-last/in-concrete (accessed Nov 23, 2012).
Search in Google Scholar
63. Hot Dip Galvanizing data Sheet. Zinkpower Kopf Gruppe. http://www.zinkpower.com/media/files/arbeitsblaetter_englisch/5_1.pdf (accessed Nov 23, 2012).
Search in Google Scholar
64. F. Škvára, osobní sdělení.
Search in Google Scholar
65. Kayali, O., Yeomans S.R. Bond of ribbed galvanized reinforcing steel in concrete. Cement & Concrete Composites 2000, 22, 459-467.10.1016/S0958-9465(00)00049-4
Search in Google Scholar
66. Kayali, O., Yeomans S.R. Bond and slip of coated reinforcement in concrete. Construction and Building Materials 1995, 9 (4), 219-226.10.1016/0950-0618(95)00024-A
Search in Google Scholar
67. Sistonen, E.; et al. Bonding of hot dip galvanized reinforcement in concrete. 2005, http://www.betong.net/ikbViewer/Content/225411/F40%20-%20Sistonen%20-%202005-09-02%20FINAL.pdf (accessed Nov 19, 2012).
Search in Google Scholar
68. Abdulkareem Mohammad, A.; et al. The effect of Zinc, Tin, and Lead coating on corrosion protective effectivness of steel reinforcement in concrete. American Journal of Science and Industrial Reaserch, 2011, 2 (1), 89-98.10.5251/ajsir.2011.2.1.89.98
Search in Google Scholar
69. Gukild I., Hofsøy A.: Hot-dip galvanized steel reinforcement (Varmforsinket armeringsstål) Teknisk ukeblad, Oslo 1965, p. 37-43.
Search in Google Scholar
70. Hamad, B.; et al. Bond strength of hot dip galvanized reinforcement in normal strength concrete structures. Construction and Building Materials, 2005, 19, 275-283.
Search in Google Scholar
71. Mike, J. Bond of hot dip galvanized reinforcement in concrete. Master of engineering thesis, The American university of Beirut-Department of civil and environmental engineering of the faculty of engineering and architecture, 2001.
Search in Google Scholar
72. Hamad, B.; et al. Bond strength of hot dip galvanized hooked bars in normal strength concrete structures. Construction and Building Materials, 2008, 22, 1166-1177.
Search in Google Scholar
73. Hamad, B. Bond strength of hot dip galvanized hooked bars in high strength concrete structures. Construction and Building Materials, 2008, 22, 2042-2052.10.1016/j.conbuildmat.2007.07.028
Search in Google Scholar
74. Maldonado, A.; et al. Bond between galvanized steel and concrete prepared with limestone aggregates. Anti-Corrosion Methods and Materials 2010, 57 (6), 305-313.10.1108/00035591011087163
Search in Google Scholar
75. Tashiro, Ch., Ueoka K.; Bond strength between C₃A paste and iron, cooper or zinc wire and microstructure of interface. Cem. Concr. Res. 1981, 11, 619-624.
Search in Google Scholar
76. Tashiro, Ch., Tatibana S.; Bond strength between C₃S paste and iron, cooper or zinc wire and microsstructure of interface. Cem. Concr. Res. 1983, 13, 377-382.
Search in Google Scholar
77. Fratesi, R. Galvanized reinforcing steel bars in oncrete. In COST 521 Workshop, Luxembourg, 18-19 February 2002; , Ed.; 2002; pp 33-44.
Search in Google Scholar
78. Galvanizing Asia. http://www.galvanizingasia.com/pdfs/page27-32.pdf (accessed Nov 21, 2012).
Search in Google Scholar
79. Ryant L., Vorel J. Kotvení pozinkované výztuže, laboratorní práce, SPŠS-Josefa Gočára, Praha, 2008.
Search in Google Scholar
80. Huňka, P., Sutner O., Srovnávací zkoušky vytahování nepozinkované a pozinkované výztuže z betonu. Protokol o zkoušce, České vysoké učení technické-Kloknerův ústav, 2011.
Search in Google Scholar
81. Bird, C. E.: Bond of galvanized steel reinforcement in concrete. Nature 1962, 194, 798.10.1038/194798a0
Search in Google Scholar
82. Hegyi, A.; et al. The increased durability of reinforced concrete with hot dip galvanized rebars. Int. Rev.Appl.Sci. Eng. 2010, 1, 45-50.
Search in Google Scholar
83. Cheng, A.; et al. Effect of rebar coating on corrosion resistance and bond strength of reinforced concrete. Construction and Building Materials 2005, 19, 404-412.
Search in Google Scholar
84. Andrade, C.; et al. Tests on bond of galvanized rebar nad concrete cured in seawater. Journal of Materials in Civil Engineering 2001, 319-324.10.1061/(ASCE)0899-1561(2001)13:5(319)
Search in Google Scholar
85. COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON Coating protection for reinforcement; Thomas Telford Ltd., 1995.
Search in Google Scholar
86. Belaid, F.; et al. Porous structure of the ITZ around galvanized and ordinary steel reinforcements. Cem. Concr. Res. 2001, 31, 1561-1566.
Search in Google Scholar
87. Rovnaníková P., Bayer P.; Mikrostruktura cementového tmelu v okolí pozinkované výztuže, 9. konference žárového zinkování; Ed.; 2003; pp 57-62.
Search in Google Scholar
88. Rovnaníková P.,et al.; Impact of galvanized steel corrosion on cement paste microstructure, EUROCCOR 2004-Nice; Ed.; 2004; p. 9.
Search in Google Scholar
89. Pokorný P., An objective assessment of change in porosity of the concrete stone from the phase interface hot-dip galvanized steel/concrete and carbon steel/concrete, METAL 2012 (poster); Ed.; 2012.
Search in Google Scholar
90. Pokorný P. et al. Vliv pórovitosti fázového rozhraní na soudržnost modelu žárově zinkované výztuže s betonem (Prezentace Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství VŠCHT Praha na konferenci AKI 2012).
Search in Google Scholar
91. Rovnaníková, P. Problémy spojené s použitím pozinkované výztuže do betonu. Koroze a ochrana materiálu 2002, 46 (5), 104-107.
Search in Google Scholar
92. Olmo, I.; et al. Influence of lead, zinc iron (III) and chromium (III) oxides on the setting time and strength development of Portland cement. Cem. Concr. Res. 2001, 31, 1213-1219.
Search in Google Scholar
93. Takahashi, H.; et al. Hardening property of cement mortar adding heavy metal compound and solubility of heavy metal from hardened mortar. Cem. Concr. Res. 1977, 7, 283-290.
Search in Google Scholar
94. Asavapisit, S.; et al. Solution chemistry during cement hydratation in the presence of metal hydroxides wastes. Cem. Concr. Res. 1997, 27 (8), 1249-1260.
Search in Google Scholar
95. Arliguie, G.; et al. Etude de l´effet retardateur du zinc sur l´hydratation de la paste de ciment portland. Cem. Concr. Res. 1982, 12, 79-86.
Search in Google Scholar
96. ČSN 73 1214. BETONOVÉ KONSTRUKCE, Základní ustanovení pro navrhování ochrany proti korozi. Praha: Federální úřad pro normalizaci a měření, 1983. 8 p.
Search in Google Scholar
97. ČSN EN 206-1 (73 2403) Část 1: Beton-Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda, Praha: Český normalizační institut, 2008. 70 p.
Search in Google Scholar
98. ASTM A767/A767M-09. Standard Specification for Zinc-Coated (Galvanized) Steel Bars for Concrete Reinforcement, ASTM International, West Conshohocken 2009. 5p.
Search in Google Scholar
99. SVÚOM s.r.o. TP 136 (zpráva): Povlakovaná výztuž do betonu-Technické podmínky, SVÚOM 2000.
Search in Google Scholar
100. Technologický předpis: Provádění monolitických železobetonových konstrukcí, http://www.bba-monolit.cz/Technolog_predpis_BBA-MONOLIT.pdf, (accessed Dec. 03, 2012) Praha 2007.
Search in Google Scholar
101. Marek J.: Kontrola jakosti betonových konstrukcí (prezentace), HOCHTIEF VSB a.s., Praha 2006.
Search in Google Scholar
102. Šmejkal J., Procházka P.: Betonářská výztuž-evropské trendy, http://www.betontks.cz/casopis/2008-5/70.pdf, (accessed Dec. 03, 2012)
Search in Google Scholar