Corrosie van stalen wapeningsstaven in beton

Corrosie van stalen wapeningsstaven in beton

Gewapend beton (RC) is een composietmateriaal bestaande uit stalen wapeningsstaven (wapeningsstaven) ingebed in een betonmassa. Rebars draagt ​​het grootste deel van de trekbelasting en verleent een zekere mate van scheurweerstand aan het beton dat zelf onder druk wordt belast. Staal in beton is normaal gesproken in een niet-corroderende, passieve toestand. In de praktijk worden echter niet-corroderende, passieve condities bereikt, waardoor corrosie van wapening plaatsvindt. Corrosie van wapeningsstaven heeft fysieke gevolgen zoals verminderde uiteindelijke sterkte en bruikbaarheid van de betonconstructies. De corrosie van stalen wapening in beton is een groot universeel probleem. De schade die ontstaat door corrosie kan de bruikbaarheid en structurele integriteit van de RC in grote mate verminderen. Door corrosie veroorzaakte schade aan de betonconstructie vereist een vroege reparatie of in sommige gevallen volledige vervanging van de betonconstructie.

Telkens wanneer de wapeningsstaaf ingebed in staal corrodeert, vergroten de corrosieproducten het volume. Alle vormen van ijzeroxide en hydrooxide hebben specifieke volumes die groter zijn dan die van staal. De expansiekrachten die door de staalcorrosie worden gegenereerd, leiden tot trekscheuren en roestvlekken van het beton. Dit veroorzaakt op zijn beurt een vermindering van de bruikbaarheid en structurele integriteit van beton, naast de esthetiek ervan. Als de corrosie eenmaal begint, is het slechts een kwestie van tijd voordat er een cumulatieve hoeveelheid schade aan de betonconstructie optreedt en deze faalt ruim vóór de ontwerplevensduur.

De twee belangrijkste oorzaken van corrosie van de wapening in beton zijn (i) plaatselijk falen van de passieve film op het staal door de chloride-ionen en (ii) algemeen falen van de passiviteit door neutralisatie van de betonalkaliteit als gevolg van de reactie met atmosferische CO2 (kooldioxide). De belangrijkste factoren die de corrosie van wapeningsstaven in RC beïnvloeden zijn (i) verlies van alkaliteit door carbonatatie, (ii) verlies van alkaliteit door chloriden, (iii) scheuren in het beton door mechanische belasting, (iv) zwerfstromen, ( v) luchtverontreiniging, (vi) vochtpaden, (vii) water-cementverhouding, (viii) lage treksterkte van het beton, (ix) elektrisch contact met ongelijksoortige metalen en (x) corrosie door verschil in omgeving.

Elektrochemische aard van corrosie van staal in beton

Corrosie kan worden gedefinieerd als de verslechtering of vernietiging van een materiaal door reactie met zijn omgeving. Het is een elektrochemisch proces (Fig 1), dat een stroom van elektrische stroom en veel chemische reacties vereist. Een voorbeeld van het elektrochemische proces is een galvanische cel. Om een ​​elektrochemische cel te laten functioneren, zijn drie basiselementen nodig, namelijk (i) anode, (ii) kathode en (iii) elektrolyt. Een anode is een elektronenproducerende eenheid, terwijl de kathode de elektronenconsumerende eenheid is. De elektrolyt is een medium waardoor ionenstroom kan plaatsvinden. Typische reacties aan de anode en kathode voor de corrosie van ijzer zijn (i) anodische reactie Fe =Fe (++) + 2e(-) (oxidatie), kathodische reactie 2H (+) + 2e(-) =H2 (reductie) , en depolarisatiereactie 2H(+) +2e(-) + 0,5 O2 =H2O.

Fig 1 Concept van elektrochemisch proces van corrosie van wapeningsstaven in beton

Aan de anode wordt metallisch ijzer (Fe) geoxideerd en worden elektronen gegenereerd. Aangezien het metaal in een toestand van elektronenevenwicht moet blijven, wordt een gelijke hoeveelheid elektronen aan de kathode verbruikt om waterstof (H2) gas te vormen. Het H2-gas heeft de neiging dicht bij het oppervlak van de wapening te blijven en de reactie wordt zelfremmend. Men zegt dan dat de kathode gepolariseerd is en geen verdere reactie mogelijk is tenzij de beschermende H2-film wordt verwijderd (gedepolariseerd). H2 kan worden ontwikkeld als een gas, maar dit proces is normaal gesproken vrij traag. Belangrijker is de afbraak van de H2-film door de depolariserende werking van zuurstof (O2). In dit geval werkt O2 om de opbouw van H2-gas te voorkomen door de vrije elektronen te consumeren. Zodra de H2-laag is verbroken, kunnen de corrosiereacties doorgaan

Aangezien natrium- en chloride-ionen niet deelnemen aan de reactie, kan de totale reactie worden uitgedrukt als de som van anodische en depolarisatiereacties. Gebruik makend van de reactie H2O =H(+) + OH(-) geeft de belangrijkste corrosiereactie als Fe + H2O + 0,5 O2 =Fe(OH)2. De verbinding die neerslaat is ferrohydroxide, een vorm van roest met een witachtige kleur. In geoxygeneerde oplossingen wordt ijzerhydroxide echter verder geoxideerd tot ijzerhydroxide. Het uiteindelijk gevormde product is de bekende roodbruine roest

Type wapeningscorrosie

Er zijn twee soorten corrosie die worden waargenomen in de wapeningsstaven die in beton zijn ingebed. Dit zijn (i) spleetcorrosie en (ii) putcorrosie. Spleetcorrosie is een gelokaliseerde vorm van corrosie die gewoonlijk wordt geassocieerd met een stilstaande oplossing op micro-omgevingsniveau. Dergelijke stagnerende micro-omgevingen komen vaak voor in spleten (afgeschermd gebied). O2 in de vloeistof die zich diep in de spleet bevindt, wordt verbruikt door reactie met het metaal. Het O2-gehalte van de vloeistof aan de monding van de spleet die aan lucht wordt blootgesteld, is groter. Er wordt dus een lokale cel gevormd waarin de anode (het aangevallen gebied) het oppervlak is dat in contact staat met de O2-arme vloeistof. In het geval van putcorrosie vallen theorieën over passiviteit in twee algemene categorieën. De eerste is gebaseerd op adsorptie, terwijl de tweede is gebaseerd op de aanwezigheid van een dunne oxidefilm. Putcorrosie treedt in het eerste geval op als schadelijke of activatorsoorten, zoals chloride-ionen, concurreren met O2 of hydroxylionen op specifieke oppervlakteplaatsen. Volgens de oxidefilmtheorie worden schadelijke soorten opgenomen in de passieve film, wat leidt tot de lokale oplossing ervan of tot de ontwikkeling van geleidende paden. Eenmaal geïnitieerd, planten pits zich autokatalytisch voort, wat resulteert in verzuring van het actieve gebied en corrosie in een versneld tempo.

Corrosiemechanisme

In een medium met perfecte uniformiteit is het zeer onwaarschijnlijk dat corrosie optreedt. Gewapend beton is echter geenszins een homogeen materiaal en onder bepaalde voorwaarden ontstaan ​​corrosiecellen. Er zijn tal van redenen voor de corrosiebevorderende ongelijkmatigheid van beton. Beton kan honingraatvormig, poreus en ongelijk nat en droog zijn. Kraken veroorzaakt verschillen in staalspanning, differentiële beluchting en afzetting van zout. Er zijn altijd inherente niet-uniformiteiten in de wapening zelf als gevolg van aanvankelijk vergrendelde restspanningen en de fabricageprocessen. Als resultaat worden gebieden met een lager potentieel anodisch en worden gebieden met een hoger potentieel kathodisch. Vochtig beton fungeert als elektrolyt, waarvan de werking verder wordt versneld als er zoutionen aanwezig zijn. Corrosie in gewapend beton valt normaal gesproken onder twee algemene groepen, namelijk (i) gescheurd beton en (ii) ongescheurd beton.

In het geval van vers ongescheurd beton is er normaal gesproken voldoende weerstand tegen corrosieve aantasting. De betonnen afdekking over de wapening is zeer effectief in het remmen van de penetratie van corrosieve stoffen tot het niveau van het staal. Het is duidelijk dat hoe dikker en dichter de betonnen bekleding is, hoe effectiever het bestand is tegen corrosie. Ook heeft vers beton een zeer hoge pH-waarde die meestal corrosiereacties remt. Het pH-getal is een index van de zuurgraad of alkaliteit van een medium. Getallen van 0 tot 7 geven de zuurgraad van een oplossing aan (waarin corrosie wordt bevorderd), en cijfers van 7 tot 14 geven de alkaliteit van de oplossing aan (waarin corrosie wordt vertraagd). Vers beton heeft een hoog gehalte aan Ca(OH)2 (calciumhydroxide) waardoor het een pH heeft van ongeveer 13. De laatste bescherming tegen corrosie wordt geboden door de blauwe oxidefilm (walshuid) rond het oppervlak van de wapening. Deze oxidefilm voorkomt dat bijtende stoffen in direct contact komen met het blanke metaal. Zo biedt walshuid plaatselijke corrosiebescherming.

Naarmate de tijd verstrijkt, hebben de bovenstaande omstandigheden echter de neiging om te veranderen. Water, zout, O2, CO2 en industriële gassen (indien aanwezig) beginnen langzaam in het beton te dringen, waarvan de snelheid afhangt van de doorlaatbaarheid van de betondekking. CO2, dat door poriën en scheuren in beton dringt, reageert met Ca(OH)2 en produceert calciumcarbonaat. Zo worden zowel de pH-waarde als de beschermende kwaliteit van beton verminderd. Het algemene mechanisme waardoor corrosie in beton optreedt, is weergegeven in figuur 2.

Fig 2 Algemeen mechanisme voor de corrosie van wapening

De kans op corrosie is groot wanneer de pH van beton tot 8 daalt. Kristalliserend zout en vries-dooi-effecten veroorzaken interne krachten die de duurzaamheid van de betondekking nadelig beïnvloeden. Als een corrosief medium het staal bereikt, concentreert het zijn aanval op de gebreken in de oxidefilm. Wat nog belangrijker is, als zout aanwezig is, vernietigt het de passiviteit van de oxidefilm op het staal en wordt zo corrosie bevorderd.

Het is duidelijk dat bij grote scheuren in het beton de penetratiefase van de bovenstaande reeks aanzienlijk korter is en dat corrosie snel begint op het staal onder de scheuren. In ongescheurde delen van het beton vindt dezelfde volgorde plaats als geschetst, maar in een veel lager tempo. Dat wil zeggen, corrosie begint zodra het corrosiebevorderende medium door het beton dringt tot op het niveau van het staal.

Er moet aan worden herinnerd dat de aanwezigheid van zout een belangrijke factor is in het corrosieproces. Zoutionen vernietigen de passiviteit van staal, zetten corrosiecellen op en verhogen de geleidbaarheid van de elektrolyt. Zonder zoutionen kan corrosie van wapening in beton voor een lange periode worden geremd. In dat geval wordt de corrosiesnelheid over het algemeen gecontroleerd door de processen van carbonatatie. Als de betonnen afdekking relatief ondoordringbaar en dik is, kan in ongescheurde gebieden helemaal geen corrosie optreden. Scheuren verliezen in dit geval echter niet hun belang omdat eronder plaatselijke corrosie kan optreden.

De gevormde corrosieproducten hebben de neiging om een ​​remmend effect te hebben op voortgezette corrosieve reacties. Deze producten kunnen het basismetaal afsluiten voor de diffusie van O2 en H2 en zo de corrosiereacties beëindigen. Dit proces staat bekend als zelfbeperkende corrosie. Een zelfbeperkende corrosie kan optreden bij hoge C/D-verhoudingen (dekkingsdikte / wapeningdiameter) die het optreden en de mate van longitudinale splijting langs de wapening lijken te bepalen. De longitudinale splitsing is voornamelijk te wijten aan de trekkrachten die worden gecreëerd door de corrosieproducten, die ongeveer drie keer meer volume innemen dan het staal waaruit ze zijn gevormd. Als de betonnen dekking niet voldoende is om dergelijke krachten te weerstaan, ontstaan ​​er langsscheuren waardoor O2 en andere externe middelen toegang krijgen tot het staal. Op dit punt is het slechts een kwestie van tijd totdat de constructie een gevaarlijke staat van corrosie bereikt en moet worden gerepareerd of vervangen. Herhaalde belastingen kunnen ook een rol spelen bij het doorbreken van het beschermende effect van de roestaanslag, maar er is meer onderzoek nodig om het belang ervan vast te stellen.

Staal is thermodynamisch onstabiel in de atmosfeer van de aarde en heeft daarom altijd de neiging terug te keren naar een lagere energietoestand zoals een oxide of hydroxide door reactie met O2 en water. Deze processen vinden continu plaats. De vraag van belang bij het gebruik van staal is om deze processen in de praktijk te laten plaatsvinden. Gelukkig worden alleen de oppervlakte-atomen van het staal blootgesteld aan de atmosfeer en zijn ze dus beschikbaar om te reageren. In het geval van een staaf met een diameter van 15 mm is dit slechts ongeveer 1 op elke 40 miljoen atomen. Elke coating op het staal vermindert dit aantal nog verder.

Voor staal dat in beton is ingebed, vormt het beton zelf een coating die de toegang van water en O2 tot het staaloppervlak beperkt. Een tweede gunstig aspect van beton is dat de oplossing in de poriën van de cementpasta een zeer hoge alkaliteit heeft en, zoals aangegeven in het Pourbaix-diagram in figuur 3, bij de pH-waarden die typisch zijn voor beton, zijn de corrosieproducten die zich vormen onoplosbaar . Ze produceren een zeer dunne (ongeveer enkele nanometers) beschermende coating op het staal (een passieve film) die het metaalverlies van het staaloppervlak door corrosie beperkt tot ongeveer 0,1 micrometer tot 1,0 micrometer per jaar. Algemeen wordt aangenomen dat bij deze passieve corrosiesnelheden het in beton ingebedde staal normaal gesproken niet merkbaar wordt aangetast binnen een levensduur van 75 jaar en dat de hoeveelheid corrosieproducten niet voldoende is om schadelijke spanningen in het beton te veroorzaken. De passieve film vormt zich niet onmiddellijk maar begint zodra de pH van het aanmaakwater in het beton stijgt wanneer het cement begint te hydrateren en stabiliseert gedurende de eerste week om het staal te beschermen tegen actieve corrosie.

Fig 3 Pourbaix-diagram van ijzer

Corrosie, of het nu gaat om de verwaarloosbare passieve of de schadelijke actieve snelheid, is een elektrochemisch proces waarbij anodische en kathodische halfcelreacties op microscopisch en/of macroscopisch niveau plaatsvinden. In oplossingen met een hoge pH en in afwezigheid van chloride-ionen, wordt de anodische oplossingsreactie van ijzer gecompenseerd door de kathodische reactie, de Fe2+-ionen combineren met de OH-ionen om de stabiele passieve film te produceren.

Zowel de anodische als kathodische reacties zijn nodig om het corrosieproces gelijktijdig te laten plaatsvinden. De anode kan naast elkaar worden geplaatst of kan worden gescheiden. Wanneer ze zich direct naast elkaar bevinden, dat wil zeggen op microscopische schaal, wordt de resulterende corrosiecel microcelcorrosie genoemd. Wanneer ze over een eindige afstand van elkaar zijn gescheiden, wordt de resulterende corrosiecel macrocelcorrosie genoemd. De corrosie van wapeningsstaven in beton kan het gevolg zijn van een combinatie van microcellen en macrocelcorrosie. Fig 4 toont zowel de microcel- als macrocelcorrosie van wapeningsstaven in beton.

Fig 4 Microcel- en macrocelcorrosie van wapeningsstaven in beton

Door chloor veroorzaakte corrosie

Het mechanisme waarmee chloride-ionen de passieve film afbreken is niet volledig begrepen, voornamelijk omdat de film te dun is om te onderzoeken en omdat de gebeurtenissen plaatsvinden in het beton. Een hypothese is dat de chloride-ionen in de passieve film worden opgenomen en de weerstand ervan verminderen. Deze opname is niet uniform en, waar het voorkomt, zorgt het voor een snellere reactie en het ontstaan ​​van een anodisch gebied waar corrosie voortduurt terwijl het resterende staal passief blijft (Fig 5b).

Fig 5 Schematische weergave van passieve en door chloride geïnduceerde actieve corrosie

Een tweede hypothese is dat de Cl-ionen 'concurreren' met de OH-anionen om te combineren met Fe2+-kationen en, aangezien de Cl-ionen oplosbare complexen vormen met de Fe2+-ionen, er geen passieve film wordt gevormd en het proces verdere metaaloplossing stimuleert . De oplosbare ijzerchloridecomplexen diffunderen weg van het staal en breken vervolgens af, wat resulteert in de vorming van expansieve corrosieproducten en tegelijkertijd de Cl-ionen vrijmaken, die vervolgens terug kunnen migreren naar de anode en verder reageren met het staal. In dit algemene proces worden continu hydroxylionen verbruikt, waardoor de pH plaatselijk wordt verlaagd (d.w.z. de oplossing zuur wordt in dat gelokaliseerde gebied) en dus de verdere metaaloplossing wordt verbeterd. De Cl-ionen daarentegen worden niet verbruikt en de aanval wordt dan ‘autokatalytisch’. Uiteindelijk worden de wapeningsdoorsnede en de structurele weerstand ernstig aangetast.

Elk van deze veronderstelde mechanismen verklaart de lokale aard van de vaak waargenomen aanval. De lokale actief corroderende gebieden gedragen zich als anodes, terwijl de overige passieve gebieden kathoden worden waar reductie van opgeloste O2 plaatsvindt. De galvanische cellen kunnen macro- of microschaal zijn, afhankelijk van een aantal factoren. De anode en kathode kunnen dus ver van elkaar verwijderd zijn of ze kunnen aangrenzend zijn op atomaire schaal.

Tijdsafhankelijkheid van wapeningcorrosie

Het corrosieproces van wapeningsstaven heeft drie verschillende fasen (i) initiatie, (ii) depassivering en (iii) voortplanting. Initiatie gaat vooraf aan depassivering, die vervolgens wordt gevolgd door voortplanting om de uiteindelijke toestand te bereiken (figuur 6). Na de initiatie verschijnt er een scheur op het uitwendige betonoppervlak die zich voortplant en verdere schade aanricht en zich ontwikkelt tot. De levensduur wordt bepaald wanneer de wapening de definitieve staat bereikt, het moment waarop het afspatten van het beton begint.

Fig 6 Stadia van corrosie van wapeningsstaven

Corrosieproducten

Het meest schadelijke gevolg van door chloride veroorzaakte corrosie van wapeningsstaven is de ophoping van volumineuze, onoplosbare corrosieproducten in het beton, wat leidt tot interne spanningen en uiteindelijk tot barsten en afspatten van de betondekking. Zodra dergelijke schade visueel zichtbaar is, is het duidelijk dat de wapening vatbaar is voor een zeer snelle verdere corrosieve aantasting omdat de toegang tot O2 en vocht niet langer wordt beperkt door diffusie door de betonnen afdekking. Alle vormen van ijzeroxiden en -hydroxiden hebben hoge specifieke volumes die groter zijn dan het volume staal van de wapening (Fig 7). De mate van schade aan het beton die door een bepaalde hoeveelheid corrosie wordt veroorzaakt, hangt dus af van de specifieke gevormde corrosieproducten en hun verdeling binnen de betondekking, evenals van de porositeit en sterkte van het beton zelf.

Fig 7 Specifiek volume van de corrosieproducten van ijzer

Soms wordt aangenomen dat de corrosieproducten roest zijn, d.w.z. Fe2O3.3H2O en daardoor wordt het oranjekleurige product waargenomen op beschadigd beton. Daarom wordt ook aangenomen dat de corrosieproducten meer dan zes keer zo volumineus zijn als het staal waaruit ze zijn gevormd en de voorspelde spanningen in het beton zijn op deze conclusie gebaseerd. In feite geeft analyse van de gevormde producten aan dat er andere producten zijn, zoals weergegeven in figuur 7, die een specifiek volume hebben dat varieert tussen 2,2 keer en 3,3 keer dat van het staal. Pas na barsten en afspatten en dus blootstelling aan de atmosfeer, worden deze producten omgezet in het bekende roest.

Parameters die corrosie van staal in beton beïnvloeden

De parameters die de corrosie van staal in beton beïnvloeden, worden weergegeven in Fig. 8. De staalgerelateerde parameters zijn metallurgische eigenschappen, roestvorming, grootte van de staaf en staalopstelling.

Fig 8 Parameters die corrosie van staal in beton beïnvloeden

Metallurgische eigenschappen – Het is misschien algemeen bekend dat veel met staal gelegeerde elementen een verhoogde corrosieweerstand opleveren. De belangrijkste corrosieremmende elementen zijn koper (Cu), nikkel (Ni) en chroom (Cr), waarvan de meeste in verwaarloosbare hoeveelheden aanwezig zijn in het staal voor wapening. Van specifieke combinaties van deze en andere elementen is gevonden dat ze de corrosieweerstand van staal verbeteren, maar vanuit praktisch oogpunt hebben ze weinig invloed gehad op de toepassing van wapeningsstaal in beton.

Plaatselijke metallurgische verschillen in de atomaire structuur van het staal veroorzaken differentiële energievelden in het staal en bevorderen de vorming van de anodische en kathodische gebieden die nodig zijn voor elektrochemische corrosie. Deze gebieden zijn in feite verschillende materialen die met elkaar in contact staan. Energievelden worden meestal geassocieerd met dislocaties, niet-passende korrelgrenzen, insluitsels, onzuiverheden, metallurgische fasegrenzen, enz. Er is bijvoorbeeld vastgesteld dat de ferrietfase van staal gemakkelijk wordt aangetast, terwijl cementiet bestand is tegen corrosie. Waar beide fasen naast elkaar bestaan, wordt het cementiet de kathode en het ferriet de anode en wordt een corrosiecel ontwikkeld.

Erkend moet worden dat differentiële energieveldbronnen voor corrosiecellen aanwezig zijn in alle commerciële staalsoorten en dat er daarom een ​​ander middel gevonden moet worden om corrosie te remmen dan te proberen de staalsoorten te homogeniseren, wat onpraktisch en twijfelachtig effectief is. Om deze reden is het een geluk dat het effect van deze verschillende energievelden op de corrosie van wapeningsstaal minimaal is zolang de pH van het omringende beton relatief hoog blijft (in het bereik van 10 tot 13).

Naast de corrosiecelbronnen die samenhangen met de atomaire basisstructuur van het staal, biedt het oppervlak van de wapening extra mogelijkheden voor celvorming. Factoren als oppervlakteruwheid, krassen, sneden en in het bijzonder walshuid zijn vaak verantwoordelijk voor het ontstaan ​​van corrosie. Als de walshuid gevormd tijdens het warmwalsen van het staal niet resulteert in een continue aanslag, dan zijn de met walshuid beklede oppervlakken kathodisch voor de niet-beklede aangrenzende gebieden.

In bepaalde toepassingen bieden metallische coatings corrosiebescherming aan stalen oppervlakken. Dergelijke kathodische coatings zoals Ni en Cu zijn echter niet effectief in wapeningsstaal omdat ze relatief duur zijn en waarschijnlijk beschadigd raken tijdens de constructie, waardoor er ernstige plaatselijke corrosiecondities ontstaan. Cadmium (Cd) en zink (Zn) zijn anodisch voor staal en kunnen worden gebruikt als opofferende coatings. Gegalvaniseerde coatings op wapening zijn misschien praktisch, maar om effectief te zijn, moet de coating voldoende dik zijn.

Vooraf roesten van wapeningsstaven – De toestand van de wapening voorafgaand aan de inbedding is van grote invloed. In sommige normen is het vereist dat losse, 'schilferige' roest vóór gebruik van wapeningsstaal wordt verwijderd en dat bij normale ruwe behandeling in het algemeen schadelijke roest wordt verwijderd. Aan de andere kant zijn sommige andere normen minder beperkend met betrekking tot eerder roesten van wapening, omdat het gebruik van eerder verroeste wapening is toegestaan ​​zolang aan de vereisten voor vervormingshoogte, afmetingen en geborsteld staafgewicht wordt voldaan.

Verder is gemeld dat normale roest de hechting juist verhoogt. Er is ook gevonden dat voor 14 dagen oud beton het gebruik van eerder verroest gelast draadweefsel resulteerde in minder hechtslip in vergelijking met schoon draad. De langetermijneffecten van het gebruik van eerder verroeste wapeningsstaven zijn echter niet goed gedefinieerd. Dit is vooral van cruciaal belang voor blootgestelde structuren. Er is zelfs gesuggereerd dat voorafgaand roesten van voorspanningskabels ernstige corrosie kan veroorzaken na inkapseling in betonspecie. Dezelfde zorg kan worden geuit voor eerdere verroeste wapeningsstaven in blootgestelde structurele elementen.

Grootte van de staaf en staalopstelling – Er zijn relatief weinig corrosiestudies waarin variabelen zijn opgenomen die verband houden met de staafmaat en de staalopstelling. In één onderzoek is vastgesteld dat een gelast raster van wapeningsstaven niet meer corrosiegevoelig is dan de afzonderlijk geïsoleerde wapeningsstaven. In een ander onderzoek is waargenomen dat er een verband bestaat tussen de staafafstand en door corrosie veroorzaakte scheurvorming. In deze studie ontwikkelden wapeningsstaven met een onderlinge afstand van 300 mm over het algemeen greppelachtige spalls, terwijl die wapeningsstaven met een onderlinge afstand van 150 mm de neiging hadden om verzwakte vlakken te ontwikkelen.

Preventieve maatregelen

Om de corrosie van wapeningsstaven in beton te verminderen en te voorkomen, worden verschillende methoden gebruikt. Sommige hebben betrekking op het maken van beton, terwijl andere verband houden met de kwaliteit, samenstelling en coating van staal dat wordt gebruikt bij het maken van wapening van staven. De keuze wordt normaal gesproken gemaakt op basis van de kosten. Coatings die op de wapening worden gebruikt, zijn (i) thermisch verzinken, (ii) smeltlijm epoxycoating en (iii) roestvrijstalen bekleding. Ook worden wapeningsstaven van roestvast staal gebruikt. Coatings hebben het nadeel dat coatings fysiek kunnen worden beschadigd of elektrochemisch kunnen worden gepenetreerd, zodat het basisstaal weer kwetsbaar is voor het gebruikelijke corrosieproces. Stalen wapeningsstaven met een speciale samenstelling om corrosie te weerstaan, zijn ook geprobeerd. Verschillende staalfabrieken hebben geëxperimenteerd met verschillende samenstellingen van het verweringsstaal. Na uitgebreide tests is echter gebleken dat verweringsstaal constant slecht presteert wanneer het wordt begraven. Vandaar dat de meeste producenten de productie van stalen wapeningsstaven hebben opgegeven.