Improvement of the steel-concrete interface for more durable and greener reinforced concrete structures

Betongkonstruktioner drabbas ofta av omfattande skador på grund av att armeringen rostar, med stora reparationskostnader som följd. Dessutom drabbas näringsliv och samhälle av kostnader för trafikstörningar inom väg, järnväg, flyg och sjöfart tillhörande infrastrukturen. Att stålarmering rostar orsakas ofta av att klorider tränger in och ger lokala angrepp. Tidigare utförd forskning har till stor del varit inriktad på att bestämma kritiska kloridhalter, kloridtröskelvärden. Det är dock inte bara mängden klorider som har betydelse, minst lika viktigt är betongens egenskaper och egenskaper hos stålets yta. Framförallt har glödskalets egenskaper har stor inverkan. För betongkonstruktioner används varmvalsad stålarmering som vid leverans alltid har ett oxidskikt, ett glödskal, på ytan. På grund av att olika tillverkare av armering använder olika värmebehandlingsprocesser erhålls stora skillnader i glödskalet tjocklek. Vid utomhuslagring av armeringsstål ger glödskalet korrosionsskydd så länge det är intakt. Glödskalet är dock sprött och innehåller både sprickor och porer där stålet blottläggs. Den blottlagda stålytan kommer att fungera som anod och glödskalet, som oftast är mycket ädlare, fungerar som en effektiv katod. Man har fått en korrosionscell där stålet korroderar under inverkan av det ädla glödskalet. Eftersom den blottlagda stålytan är betydligt mindre än glödskalets yta fås frätgropar i stålet. Beroende på tillverkningsprocessen består glödskalet av olika järnoxider med olika elektrokemiska egenskaper, något som påverkar korrosionshastigheten stål i skador i glödskalet. Inom detta doktorandprojekt kommer egenskaperna hos gränsytan stål-betong att undersökas genom grundläggande studier av stålets mikrostruktur och av glödskalets kemiska sammansättning och egenskaper. Hur korrosionen av stål i betong påverkas av defekter i betongen och av glödskalets kemiska sammansättning, tjocklek och elektrokemiska egenskaper kommer att undersökas genom elektrokemiska mätningar. Baserat på grundläggande förståelse för glödskalets egenskaper, kommer en teknik för att förbättra korrosionsegenskaperna hos gränsytan stål-betong att utvecklas. Genom en förändrad, mer energieffektiv, tillverkningsprocess för stålarmering, med optimering av glödskalets egenskaper, fås en mer korrosionshärdig armering och ökad livslängd.

Participants

Luping Tang (contact)

Professor vid Chalmers, Architecture and Civil Engineering, Building Technology

Collaborations

CBI Betonginstitut

Stockholm, Sweden

Swerea KIMAB

Stockholm, Sweden

Funding

Formas

Funding years 2014–2017

More information

Latest update

2015-10-22