Abstract
Přehledový článek postihuje vztah mezi korozním chováním žárově zinkované oceli v betonu a její soudržností. Korozní chování povlakované oceli vychází z předešlých výzkumných článků hodnotících její odolnost v modelových pórových roztocích v rozsahu pH 11-13,5. Podle platných norem je popsána soudržnost výztužné oceli s betonem, metodika jejího zkoušení a jsou rovněž uvedeny faktory, které ji ovlivňují, konkrétně změna pórovitosti cementového tmelu způsobená vyloučeným vodíkem na fázovém rozhraní a vliv vzniklých zinečnatanů na zpomalení tvrdnutí betonu. Na základě publikovaných výsledků je zhodnocena soudržnost žebírkované a hladké zinkované výztuže ve srovnání s běžnou výztužnou ocelí se stejnou geometrií povrchu. Závěrem je krátce zhodnoceno současné nahlížení na použitelnost zinkované výztuže.
Abstract
This review article describes the relation between corrosion behaviour of hot-dip galvanized steel in concrete and its bond-strength. Corrosion behaviour of coated steel is specified on the grounds of previous research studies assessing its resistance in model pore solutions with pH ranging from 11 to 13.5. The reinforcing steel bond strength with concrete and testing methodology have been described according to the applicable standards as well as the factors affecting the bond strength, namely the change of the cement binder porosity caused by evolved hydrogen on the phase interface and the impact of formed zincates on concrete hardening deceleration. Based on the published results, the bond-strength of both ribbed and plain galvanized rebar was assessed compared to common reinforcing steel with uniform superficial geometry. Current opinions on galvanized reinforcement utilisation are briefly summarized at the end of the paper.
1. Pytlík, P. Technologie betonu, 1st ed.; Vysoké učení technické v Brně: Brno, 2000.
2. Collepardi, M. Moderní beton, 1st ed.; ČKAIT v edici betonové stavitelství: Pelhřimov, 2009.
3. Aitcin, P. Vysokohodnotný beton, 2st ed.; ČKAIT v edici betonové stavitelství: Pelhřimov, 2005.
4. Škvára, F. Technologie anorganických pojiv II, 1st ed.; VŠCHT Praha: Praha, 1995.
5. Bertolini, L.; et al. Corrosion of Steel in Concrete(Prevention, Diagnosis, Repair), WILEY-VCH Verlag GmBH and Co. KGaA: Weinheim, 2004.
6. Böhni, H.; et al. Corrosion in reinforced concretestructures, 1st ed.; Woodhead Publishing Ltd and CRC Press LLC: Woodhead Publishing Ltd, 2005.
7. Yeomans, S. R. Galvanized steel reinforcement in concrete, 2nd ed.; Elsevier: Canberra, 2004.
8. Novák, P.; et al. Koroze ocelové výztuže v betonu, Korozea ochrana materiálu, 1996, 40 (1), 2-7.
9. Kouřil, M.; et al. Korozivzdorné oceli pro výztuže betonu, Koroze a ochrana materiálu 2002, 46 (3), 62-67.
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).
11. Bojko, M. Alternativní kovové materiály pro výztuže do betonu. Disertační práce, Vysoká škola chemickotechnologická v Praze, 2007.
12. American Galvanizers Association. Hot-Dip Galvanized Rebar vs Epoxy-Coated Rebar. /uploads/publicationPDFs/Galvanized_Rebar_vs_Epoxy_Rebar (accessed Oct 05, 2012).
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).
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).
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.
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.
17. Assaad, J. J.; et al. Bond stregth of epoxy-coated bars in underwater concrete, Construction and Building Materials2011, 30, 667-674.
18. Cusens, A.; et al. Pullout Tests of Epoxy-Coated Reinforcement in Concrete, Cement & Concrete Composites,1992, 14, 269-276.
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).
20. Swamy, R. Epoxy coated rebars-The panacea for steel corrosion in concrete. Construction & Building Materials1989, 3 (2), 86-91.
21. H. Hanzlová, osobní sdělení.
22. J. Vorel, osobní sdělení.
23. J. Vanbrabant, osobní sdělení.
24. Eriksson, H., Hirnová A. Příručka žárového zinkování, 3rd ed.; AČSZ: Ostrava, 2009.
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).
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).
27. Krejčík, V. Povrchová úprava kovů I.; SNTL: Praha, 1987.
28. Marder, A. The metallurgy of zinc-coated steel. Progressin Materials Science 2000, 45, 191-271.
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).
30. Kubiš, A. Využití žárového zinkování proti atmosferické korozi. Bakalářská práce, VUT v Brně, 2006.
31. Lískovec, T. Koroze zinkované oceli v prostředí betonu. Bakalářská práce, VŠCHT-Praha, 2011.
32. Greenwood, N. Chemie prvků I; Informatorium: Praha, 1993.
33. Černý, M.; et al. Korozní vlastnosti kovových konstrukčních materiálů; SNTL: Praha, 1984.
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.
35. Macias, A., Andrade C. Corrosion of galvanized steel reinforcements in alkaline solutions. (Part 1: Electrochemical results) Corrosion Journal 1987, 22 (2).
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).
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).
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.
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.
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.
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.
42. Zhang, X. Corrosion and electrochemistry of zinc; Plenum Press: New York, 1996.
43. Kouřil, M. Konference žárového zinkování. In Koroze pozinkované oceli v modelovém prostředí betonu, 9. Konference žárového zinkování; Ed.; 2003; pp 23-30.
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.
45. Macias, A. The behaviour of galvanized steel in chloridecontaining alkaline solutions-I. The influence of the cation. 1990, 30 (4/5), 393-407.
46. Rostam, S. Trvanlivost a provozní životnost betonových mostů-inteligentní návrh, reálná výstavba a předpokládáná údržba. Beton-Technologie, Konstrukce, Sanace 2004, 5, 28-34.
47. Wienerová, K. Nové způsoby ochrany zinkované oceli v prostředí čerstvého betonu. Bakalářská práce, VŠCHTPraha, 2010.
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.
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).
50. Ostrá, V. Žárově zinkovaná výztuž do betonu, 15th Hot Dip Galvanizing Conference; Ed.; 2009; pp 173-179.
51. Arenas, M., Cascado C. Influence of the conversion coating on the corrosion of galvanized reinforcing steel. Cement & Concrete Composites. 2006, 28, 267-275.
52. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, 2.nd ed.; National Association of Corrosion Engineers-Cebelcor: Houston, Texas, 1974.
53. Kouřil, M. Soudržnost zinkované oceli s betonem. Koroze a ochrana materiálu 2007, 51 (4), 80-83.
54. Burchett, K. United States Patent 3619441, Nov 09, 1971.
55. Lambrechts, A. United States Patent US 2010/0021759 A1, Jan 28, 2010.
56. ČSN 73 1328. Stanovení soudržnosti oceli s betonem. Praha: Český normalizační institut, 1971. 11 p.
57. ČSN EN 10080. Ocel pro výztuž do betonu- Svařitelná betonářská ocel- Všeobecně. Praha: Český normalizační institut, 2005. 63 p. (příloha C, D)
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).
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).
60. P. Strzyž, osobní sdělení.
61. J. Tydlitát, osobní sdělení.
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).
63. Hot Dip Galvanizing data Sheet. Zinkpower Kopf Gruppe. http://www.zinkpower.com/media/files/arbeitsblaetter_englisch/5_1.pdf (accessed Nov 23, 2012).
64. F. Škvára, osobní sdělení.
65. Kayali, O., Yeomans S.R. Bond of ribbed galvanized reinforcing steel in concrete. Cement & Concrete Composites 2000, 22, 459-467.
66. Kayali, O., Yeomans S.R. Bond and slip of coated reinforcement in concrete. Construction and Building Materials 1995, 9 (4), 219-226.
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).
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.
69. Gukild I., Hofsøy A.: Hot-dip galvanized steel reinforcement (Varmforsinket armeringsstål) Teknisk ukeblad, Oslo 1965, p. 37-43.
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.
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.
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.
73. Hamad, B. Bond strength of hot dip galvanized hooked bars in high strength concrete structures. Construction and Building Materials, 2008, 22, 2042-2052.
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.
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.
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.
77. Fratesi, R. Galvanized reinforcing steel bars in oncrete. In COST 521 Workshop, Luxembourg, 18-19 February 2002; , Ed.; 2002; pp 33-44.
78. Galvanizing Asia. http://www.galvanizingasia.com/pdfs/page27-32.pdf (accessed Nov 21, 2012).
79. Ryant L., Vorel J. Kotvení pozinkované výztuže, laboratorní práce, SPŠS-Josefa Gočára, Praha, 2008.
80. Huňka, P., Sutner O., Srovnávací zkoušky vytahování nepozinkované a pozinkované výztuže z betonu. Protokol o zkoušce, České vysoké učení technické-Kloknerův ústav, 2011.
81. Bird, C. E.: Bond of galvanized steel reinforcement in concrete. Nature 1962, 194, 798.
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.
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.
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.
85. COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON Coating protection for reinforcement; Thomas Telford Ltd., 1995.
86. Belaid, F.; et al. Porous structure of the ITZ around galvanized and ordinary steel reinforcements. Cem. Concr. Res. 2001, 31, 1561-1566.
87. Rovnaníková P., Bayer P.; Mikrostruktura cementového tmelu v okolí pozinkované výztuže, 9. konference žárového zinkování; Ed.; 2003; pp 57-62.
88. Rovnaníková P.,et al.; Impact of galvanized steel corrosion on cement paste microstructure, EUROCCOR 2004-Nice; Ed.; 2004; p. 9.
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.
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).
91. Rovnaníková, P. Problémy spojené s použitím pozinkované výztuže do betonu. Koroze a ochrana materiálu 2002, 46 (5), 104-107.
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.
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.
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.
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.
96. ČSN 73 1214. BETONOVÉ KONSTRUKCE, Základní ustanovení pro navrhování ochrany proti korozi. Praha: Federální úřad pro normalizaci a měření, 1983. 8 p.
97. ČSN EN 206-1 (73 2403) Část 1: Beton-Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda, Praha: Český normalizační institut, 2008. 70 p.
98. ASTM A767/A767M-09. Standard Specification for Zinc-Coated (Galvanized) Steel Bars for Concrete Reinforcement, ASTM International, West Conshohocken 2009. 5p.
99. SVÚOM s.r.o. TP 136 (zpráva): Povlakovaná výztuž do betonu-Technické podmínky, SVÚOM 2000.
100. Technologický předpis: Provádění monolitických železobetonových konstrukcí, http://www.bba-monolit.cz/Technolog_predpis_BBA-MONOLIT.pdf, (accessed Dec. 03, 2012) Praha 2007.
101. Marek J.: Kontrola jakosti betonových konstrukcí (prezentace), HOCHTIEF VSB a.s., Praha 2006.
102. Šmejkal J., Procházka P.: Betonářská výztuž-evropské trendy, http://www.betontks.cz/casopis/2008-5/70.pdf, (accessed Dec. 03, 2012)
