Vliv koroze žárově zinkované oceli na soudržnost s betonem a způsoby její ochrany

Na základě experimentů realizovaných na Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství na VŠCHT Praha byla v modelových pórových roztocích betonu ověřena koroze zinku a zinkované oceli v aktivním stavu s vylučováním vodíku, který zvyšuje pórovitost cementového tmelu z fázového rozhraní (obr. 1), což vede ke ztrátě soudržnosti (obr. 2).

Technická použitelnost žárově zinkované výztuže v betonu musí být spjata s dodatečnou ochranou dalším vhodným konverzním povlakem nebo jinou úpravou. Možnost využití vhodného režimu tepelného žíhání zinkované oceli, vedoucí k odhalení intermetalických fází se zvýšeným podílem železa, může vést ke zvýšení odolnosti upravené zinkované oceli v alkalickém prostředí. Výhodou tepelného zpracování zinkované oceli oproti jejímu dalšímu povlakování by byla především její nižší technologická a ekonomická náročnost.

Základní výzkum posuzující účelnost zavedení vhodného režimu tepelného žíhání žárově zinkované oceli byl založen na posouzení korozní odolnosti plnoprůřezových vzorků skládajících se z intermetalické fáze Fe3.25Zn9.75 (obr. 3) v modelových pórových roztocích betonu. Tato fáze, svým složením blízká na železo nejbohatší fázi Γ, která se běžně vyskytuje v žárově zinkovaných povlacích, byla připravena metodou práškové metalurgie v evakuované křemenné ampuli. Kompaktizace práškového intermetalika proběhla metodou SPS s následnou homogenizací vzorků (opět zatavených v evakuované křemenné ampuli) kalením do vody.

Výsledkem korozních zkoušek fáze Fe3.25Zn9.75 v prostředí simulující minimální pH čerstvého betonu (nízkoalkalický beton s pH 12,6) je koroze této fáze v aktivitě (obr. 4) s nízkým polarizačním odporem (obr. 5). Možnost dodatečného žíhání žárově zinkované oceli tedy nepovede k vylepšení její korozní odolnosti v prostředí čerstvého betonu.

Stejným způsobem byly zkoušeny i vzorky žárově zinkované oceli opatřené konverzními povlaky. Povlaky s potenciální odolností v alkalickém prostředí a běžnou dostupností byly vytipovány na základě literární rešerše. Jedná se především o alternativní povlaky k chromátování se zvýšeným obsahem ekotoxického a karcinogenního CrVI, jejichž používání je v současnosti významně omezeno (odolnost tohoto povlaku v alkalických prostředích simulujících čerstvý beton byla již dříve s pozitivními výsledky otestována). Literatura dále uvádí nedostatečnou odolnost nejčastěji používaného alternativního chromátového povlaku na bázi CrIII.

Korozní odolnost dalších alternativních konverzních povlaků byla ověřována na VŠCHT-Praha, jedná se o povlaky na bázi ceru, dekananu, a organosilanu. Zvýšenou korozní odolnost i v prostředí o pH 12,6 vykazují pouze vzorky opatřené povlakem organosilanu (obr. 6). Mezi další netestované povlaky s potenciálem ochrany zinkované oceli v alkalickém prostředí patří povlaky fosfátové, oxalátové, povlaky na bázi ceru vyloučené s přispěním katodické polarizace a zinksilikátové nátěry.

Protože dodatečná finální povrchová úprava je jedinou alternativou dostatečné ochrany zinkované oceli je v přednášce rovněž diskutována její technologická a ekonomická náročnost v obvyklých provozech žárového zinkování.

Autoři

• Ing. Pokorný Petr
• Ing. Kouřil Milan Ph.D.
• Hotmarová D.
• doc. Ing. Brožek Vlastimil DrSc.
• Cinert J.