Σχεδιασμός τσιμέντων υψηλής ανθεκτικότητας με χρήση παραπροϊόντων της τσιμεντοβιομηχανίας

Abstract

The main goal of this work was to compare the protective performance of corrosion inhibitors to the one of a blended cement with Cement Kiln Dust (CKD). The main conclusions of this work are:● Lightweight concrete exhibits low resistance to corrosion attack, particularly under severe corrosion conditions (such as high w/c ratio, increased porosity, high level of chlorides and absence of corrosion protection). Unprotected specimens show higher level of corrosion in comparison with ordinary OPC concrete.● The use of corrosion inhibitors as additives offered a significant level of protection. Organic, nitrogenous inhibitors (amino-alcohols and alkanolamines) offer an average 17-40% reduction of corrosion rates when applied in medium concentrations (3% w/w of cement). At higher proportions (5%) the reduction exceeds 60%.● The level of protection against corrosion was also significantly high when organic, amino-alcohol-based inhibitor (AM) was applied as additive in specimens with S500s Tempcore while chloride-contaminated water was used for the preparation of the concrete. Corrosion rate was reduced more than 23% in comparison with the unprotected specimens.● AM inhibitor also performs well as surface impregnation. Immediate implementation is more effective, as it reduces corrosion rate up to 43% after 15 months of exposure. When AM is used after one month of exposure, an average 19% of corrosion rate’s reduction is obtained.● Calcium nitrite (CN) offered an average 30% reduction of corrosion rate in comparison with unprotected specimens at a 3% concentration level, but exhibited increasing corrosion rates. This phenomenon should be attributed to the insufficient level of free NO2- anions in the pore solution, which leads – as calcium nitrite acts as an anodic inhibitor – to corrosion acceleration. At higher concentrations (6%), an 80% of corrosion rate reduction was obtained, while the steel remained in the passive zone and, also, with the presence of several cracks due to the strongly exothermic acceleration effect of CN in setting time.● Type II/A-W 32.5, blended cement with 6% CKD performed really well under highly corrosive conditions. The use of CKD exhibited a 60% corrosion rate reduction in comparison with reference specimens. Low operational cost, good anti-corrosive performance and the possibility of a safe, environment-friendly disposal of a hazardous factor, make the prospect of using CKD as a wide-spread protection technique, quite attractive.

Στόχος της παρούσας έρευνας ήταν η σύγκριση της αντιδιαβρωτικής προστασίας που παρέχεται από αναστολείς διάβρωσης με τη συμπεριφορά του σκυροδέματος παρουσία της φαρίνας ηλεκτροφίλτρων (CKD). Τα συμπεράσματα που προέκυψαν, είναι:● Το ελαφροβαρές σκυρόδεμα (ΕλΣ) είναι υλικό υψηλής προδιάθεσης για διάβρωση. Η παρουσία χλωριόντων, το υψηλό πορώδες του αδρανούς (κίσσηρη) και ο υψηλός λόγος νερού/τσιμέντο (1:1) επιβαρύνουν ακόμα περισσότερο την κατάσταση. Τα δοκίμια οπλισμένου ΕλΣ με κίσσηρη παρουσιάζουν μεγαλύτερο ρυθμό διάβρωσης σε σχέση με το σκυρόδεμα από κλασσικό τσιμέντο Πόρτλαντ.● Η χρήση αναστολέων διάβρωσης μπορεί να μειώσει σημαντικά το πρόβλημα και να παρατείνει τον ωφέλιμο χρόνο ζωής των κατασκευών από ΕλΣ. Το συμπέρασμα αυτό ισχύει ακόμα και σε ακραίες περιπτώσεις έκθεσης σε διάβρωση, όπως η «μόλυνση» με χλωριόντα του νερού σκυροδέτησης.● Ο αναστολέας αμινοαλκοόλης παρέχει σημαντική προστασία, τόσο στο λείο δομικό χάλυβα S220, όσο και σε «νευροχάλυβα» S500s Tempcore.● Η αύξηση της συγκέντρωσης των αναστολέων, είτε ανοδικού (νιτρώδες ασβέστιο), είτε μικτού τύπου (αμινοαλκοόλες) βελτιώνει σημαντικά το βαθμό προστασίας των οπλισμών. ● Ο βαθμός προστασίας των αναστολέων σε μεσαίες αναλογίες χρήσης (περίπου 3%) κυμαίνεται από 17% για τις αλκανολαμίνες, 30% για το νιτρώδες ασβέστιο και 40% για τις αμινοαλκοόλες. Σε υψηλότερες αναλογίες χρήσης (5-6%), ο βαθμός προστασίας πλησιάζει το 60% για τις αμινοαλκοόλες και ξεπερνά το 80% για το νιτρώδες ασβέστιο. Ωστόσο, στη δεύτερη περίπτωση αυξάνει σημαντικά ο κίνδυνος ρηγματώσεων στο σκυρόδεμα, λόγω της επιταχυντικής επίδρασης στο χρόνο πήξης.● Οι αμινοαλκοόλες, ως επιφανειακός εμποτισμός, προσφέρουν σημαντική προστασία στους οπλισμούς. Η βελτίωση μπορεί να ξεπεράσει το 40% όταν ο εμποτισμός εφαρμοστεί αμέσως με την κατασκευή, αλλά και το 18% ακόμα και αν αυτό γίνει μετά από ένα μήνα έκθεσης σε επιταχυνόμενη διάβρωση με χλωριόντα.● Η χρήση σύνθετου τσιμέντου τύπου CEM ΙΙ/A-W 32.5 με 6% σκόνη ηλεκτροφίλτρων στο ΕλΣ, μπορεί να προσφέρει εξαιρετική προστασία στους οπλισμούς από χάλυβα S220 σε περιβάλλον χλωριόντων και έντονης ενανθράκωσης, η οποία ξεπερνά το 60% στους 15 μήνες έκθεσης σε διαβρωτικό περιβάλλον 3,5 % χλωριόντων.● Ο συνδυασμός του χαμηλού κόστους, της σημαντικής προστασίας που παρέχει και της δυνατότητας αξιοποίησης ενός επιβαρυντικού περιβαλλοντικά παράγοντα, καθιστά την προοπτική της ευρείας αξιοποίησης της φαρίνας ηλεκτροφίλτρων στην προστασία του οπλισμένου ΕλΣ από διάβρωση ιδιαίτερα ελκυστική.