Voorkomen en Beheren van Wapeningsstaf Corrosie in Gewapend Beton

Gewapend beton (GB) is een composietmateriaal bestaande uit wapeningsstaven (rebars) ingebed in een betonmassa. Wapeningsstaven dragen het grootste deel van de trekkracht en geven een mate van scheurweerstand aan het beton dat zelf onder druk belast is. Staal in beton is normaal in een niet-corroderende, passieve toestand. Echter, niet-corroderende, passieve condities worden in de praktijk niet altijd bereikt, waardoor corrosie van wapeningsstaven optreedt. Corrosie van wapeningsstaven heeft fysieke gevolgen zoals verminderde uiteindelijke sterkte en bruikbaarheid van de betonconstructies. De staal wapeningsstaf corrosie in beton is een groot universeel probleem. De schade die ontstaat door corrosie kan de bruikbaarheid en structurele integriteit van het GB in grote mate verminderen. Corrosie-geïnduceerde schade aan de betonconstructie noodzaakt tot een vroege reparatie of in sommige gevallen complete vervanging van de betonconstructie.

Wanneer de wapeningsstaf in staal corrodeert, neemt het volume van de corrosieproducten toe. Alle vormen van ijzeroxide en hydroxides hebben specifieke volumes die groter zijn dan die van het staal. De expansieve krachten gegenereerd door de staalcorrosie leiden tot trekkrakken en roestvlekken op het beton. Dit zorgt op zijn beurt voor vermindering van de bruikbaarheid en structurele integriteit van beton naast het beïnvloeden van de esthetiek. Eenmaal de corrosie begint, is het slechts een kwestie van tijd voordat een cumulatieve hoeveelheid schade optreedt aan de betonconstructie en deze ver weg voor het ontwerpleeftijd faalt.

Hoofdoorzaken van Wapeningsstaf Corrosie

De twee hoofdoorzaken van corrosie van wapeningsstaven in beton zijn: (i) gelokaliseerde uitval van de passieve film op het staal door chloride-ionen en (ii) algemene uitval van de passiviteit door neutralisatie van de betonalkalinitijd door reactie met atmosferische CO2 (koolstofdioxide). De belangrijkste factoren die de corrosie van wapeningsstaven in GB beïnvloeden zijn: (i) verlies van alkalinitijd door carbonatisatie, (ii) verlies van alkalinitijd door chloriden, (iii) krakken in beton door mechanische belasting, (iv) afwijkende stromen, (v) atmosferische verontreiniging, (vi) vochtpaden, (vii) water-cementverhouding, (viii) lage trekkracht van het beton, (ix) elektrisch contact met ongelijke metalen, en (x) corrosie door verschil in omgevingen.

Electrochemische Aard van Corrosie van Staal in Beton

Corrosie kan gedefinieerd worden als de verslechtering of vernietiging van een materiaal door reactie met zijn omgeving. Het is een electrochemisch proces (Afbeelding 1), dat een stroom van elektriciteit vereist en veel chemische reacties. Een voorbeeld van een electrochemisch proces is een galvanische cel. Voor een electrochemische cel te functioneren, zijn drie basiselementen nodig: (i) anode, (ii) kathode, en (iii) elektrolyt. Een anode is een elektronenproducerende eenheid, terwijl de kathode de elektronenverbruikende eenheid is. De elektrolyt is een medium waar door ionische stroom kan plaatsvinden. Typische reacties aan de anode en kathode voor de corrosie van ijzer zijn: (i) anodische reactie Fe = Fe(++) + 2e(-) (oxidatie), (ii) kathodische reactie 2H(+) + 2e(-) = H2 (reductie), en (iii) depolarisatiereactie 2H(+) + 2e(-) + 0,5 O2 = H2O.

Afbeelding 1: Concept van electrochemisch proces van corrosie van wapeningsstaven in beton

Bij de anode wordt metallisch ijzer (Fe) geoxideerd en elektronen gegenereerd. Aangezien het metaal in een toestand van elektronevenwicht moet blijven, wordt een gelijke hoeveelheid elektronen verbruikt bij de kathode om waterstof (H2) gas te vormen. Het H2-gas neigt om nabij het oppervlak van de wapeningsstaf te blijven en de reactie wordt zelf-remmend. De kathode wordt dan gepolariseerd en geen verdere reactie is mogelijk tenzij de beschermende H2-film wordt verwijderd (gedepolariseerd). H2 kan als gas ontwikkelen, maar dit proces is normaal tamelijk 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. Eenmaal de H2-laag gebroken is, zijn de corrosiereacties vrij om door te gaan.

Aangezien natrium- en chloride-ionen niet deelnemen aan de reactie, kan de totale reactie uitgedrukt worden als de som van de anodische en de depolarisatiereacties. Gebruikmakend van de reactie H2O = H(+) + OH(-) geeft de hoofdcorrosiereactie: Fe + H2O + 0,5 O2 = Fe(OH)2. Het neerslagende verbinding is ijzer(II)hydroxide, een vorm van roest met witachtige kleur. Echter, in geoxideerde oplossingen wordt ijzer(II)hydroxide verder geoxideerd tot ijzer(III)hydroxide. Het uiteindelijk gevormde product is de bekende roodbruine roest.

Typen Wapeningsstaf Corrosie

Er zijn twee typen corrosie die waargenomen worden in de wapeningsstaven ingebed in beton: (i) spleetcorrosie, en (ii) putcorrosie. Spleetcorrosie is een gelokaliseerde vorm van corrosie meestal geassocieerd met een stationaire oplossing op micro-omgevingsniveau. Dergelijke stationaire micro-omgevingen neigen ertoe in spleeten (beschermde gebieden) te voorkomen. O2 in de vloeistof die diep in de spleet zit, wordt verbruikt door reactie met het metaal. O2-gehalte van de vloeistof aan de monding van de spleet die blootgesteld is aan lucht, is groter. Dus een lokale cel wordt gevormd waarin de anode (gebied onder aanval) het oppervlak is in contact met de O2-uitgeputte vloeistof. In het geval van putcorrosie, vallen theorieën van passiviteit in twee algemene categorieën. De eerste is gebaseerd op adsorptie, de tweede op aanwezigheid van een dunne oxidefilm. Putcorrosie in het eerste geval ontstaat als schadelijke of activerende soorten, zoals chloride-ion, concurreren met O2 of hydroxyl-ion op specifieke oppervlaktelocaties. Volgens de oxidefilmtheorie worden schadelijke soorten geïntegreerd in de passieve film, wat leidt tot lokale oplossing of tot ontwikkeling van geleidende paden. Eenmaal geïnitieerd, propageren putten auto-katalytisch, wat resulteert in verzuring van de actieve regio en corrosie met een versnelde snelheid.

Corrosiemechanisme

In een medium van perfecte uniformiteit is corrosie zeer onwaarschijnlijk. Echter, gewapend beton is bij geen betekenis een homogene materiaal en corrosiecellen worden opgesteld wanneer bepaalde condities bestaan. Er zijn talloze redenen voor de corrosiebevorderende non-uniformiteit van beton. Beton kan honingraatstructuur, porieus, en ongelijkmatig nat en droog zijn. Scheuringen veroorzaken verschillen in staalspanning, differentiële aeratie, en zoutdeposities. Er zijn altijd inherente non-uniformiteiten in de wapeningsstaf zelf door initiële ingesloten resterende spanningen en productieprocessen. Als resultaat worden gebieden van lagere potentieel anodisch en gebieden van hogere potentieel kathodisch. Vochtig beton fungeert als elektrolyt, de werking van welke verder versneld wordt als zoutionen bestaan. Corrosie in gewapend beton valt normaal onder twee algemene groepen: (i) gescheurd beton, en (ii) ongescheurd beton.

In het geval van vers ongescheurd beton is er normaal voldoende weerstand tegen corrosieve aanval. Het betonbedekking over de wapeningsstaf is heel effectief in het remmen van de penetratie van corrosieve agenten tot het niveau van het staal. Het is duidelijk dat hoe dikker en dichter het betonbedekking, hoe effectiever het wordt in het weerstaan van corrosie. Ook vers beton heeft een zeer hoge pH-waarde die doorgaans corrosiereacties remt. Het pH-getal is een index van de zuriteit of alkalinitijd van een medium. Getallen van 0-7 geven zuriteit van een oplossing aan (waarbij corrosie bevorderd wordt), en getallen van 7-14 geven oplossingsalkalinitijd aan (waarbij corrosie geremd wordt). Vers beton heeft een hoge Ca(OH)2 (calciumhydroxide) inhoud wat het een pH van ongeveer 13 geeft. De laatste verdediging tegen corrosie wordt geboden door de blauwe oxidefilm (walzschil) rond het oppervlak van de wapeningsstaf. Deze oxidefilm voorkomt dat corrosieve agenten in direct contact komen met het blote metaal. Dus walzschil biedt gelokaliseerde corrosiebescherming.

Echter, na verloop van tijd neigen de bovengenoemde condities te veranderen. Water, zout, O2, CO2, en industriële gassen (indien aanwezig) beginnen langzaam het beton te penetreren, de snelheid waarvoor afhangt van de permeabiliteit van het betonbedekking. CO2, dat in beton door poriën en krakken penetrateert, reageert met Ca(OH)2 en produceert calciumcarbonaat. Dus worden zowel de pH-waarde als de beschermende kwaliteit van beton verminderd. Het algemene mechanisme waarmee corrosie in beton optreedt is in Afbeelding 2 weergegeven.

Afbeelding 2: Algemeen mechanisme voor de corrosie van wapeningsstaf

De kans op corrosie is hoog wanneer de pH van beton zo laag daalt als 8. Kristallisatie van zout en vries-dooi-effecten stellen interne krachten op die de duurzaamheid van het betonbedekking nadelig beïnvloeden. Naarmate een corrosief medium het staal bereikt, concentreert het zijn aanval op de fouten in de oxidefilm. Belangrijker, als zout aanwezig is, vernietigt het de passiviteit van de oxidefilm op het staal en wordt corrosie dus bevorderd.

Het is duidelijk dat bij grote krakken in het beton, de penetratiefase van de bovengenoemde reeks aanzienlijk korter is en corrosie snel begint op het staal onder de krakken. In ongescheurde gebieden van het beton vindt dezelfde reeks plaats zoals uiteengezet, maar met een aanzienlijk verminderde snelheid. Dat wil zeggen, corrosie initieert zodra het corrosiebevorderende medium door het beton naar het niveau van het staal penetrateert.

Het moet onthouden worden dat de aanwezigheid van zout een belangrijke factor is in het corrosieproces. Zoutionen vernietigen de passiviteit van staal, stellen corrosiecellen op, en verhogen de geleidbaarheid van de elektrolyt. Zonder zoutionen kan corrosie van wapeningsstaf in beton voor een lange tijd geremd worden. In dat geval wordt de corrosiesnelheid doorgaans gecontroleerd door de processen van carbonatisatie. Als het betonbedekking relatief impermeabel en dik is, kan corrosie helemaal niet optreden in ongescheurde gebieden. Echter, krakken verliezen hun belang niet in dit geval omdat gelokaliseerde corrosie onder hen kan optreden.

De gevormde corrosieproducten neigen een remmend effect te hebben op voortgaande corrosieve reacties. Deze producten kunnen het basismetaal afsluiten van de diffusie van O2 en H2 en dus de corrosiereacties beëindigen. Dit proces heet zelf-begrenzende corrosie. Een zelf-begrenzende corrosie kan plaatsvinden bij hoge C/D (bedekkingsdikte / wapeningsstafdiameter) verhoudingen die lijken de voorkomen en omvang van longitudinale splitsing langs de wapeningsstaven te bepalen. De longitudinale splitsing is voornamelijk door de trekkrachten gecreëerd door de corrosieproducten die ongeveer drie keer groter volume innemen dan het staal waaruit ze gevormd zijn. Als het betonbedekking niet voldoende is om dergelijke krachten te weerstaan, ontwikkelen zich longitudinale krakken waardoor O2 en andere externe agenten toegang krijgen tot het staal. Op dit punt is het slechts een kwestie van tijd tot de constructie een gevaarlijke toestand van corrosie bereikt en gerepareerd of vervangen moet worden. Herhaalde belasting kan ook een rol spelen in het breken van het beschermende effect van de roestschil, maar meer onderzoek is nodig om het belang vast te stellen.

Staal is thermodynamisch onstabiel in de aardse atmosfeer en neigt daarom altijd om te retourneren naar een lagere energietoestand zoals een oxide of hydroxide door reactie met O2 en water. Deze processen gebeuren continu. De vraag van belang in het gebruik van staal is om deze processen in de praktijk te controleren. Gelukkig zijn alleen de oppervlakte-atomen van het staal blootgesteld aan de atmosfeer en dus beschikbaar om te reageren. In het geval van een 15 mm diameter staaf, bedraagt dit slechts ongeveer 1 op de 40 miljoen atomen. Elke coating op het staal verlaagt dit aantal nog verder.

Voor staal ingebed in beton, biedt 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 alkalinitijd heeft en, zoals aangegeven in het Pourbaix-diagram in Afbeelding 3, bij de pH-niveaus typisch voor beton, de corrosieproducten die zich vormen onoplosbaar zijn. Ze produceren een zeer dunne (omtrent enkele nanometers) beschermende coating op het staal (een passieve film) die het metaalverlies van het staaloppervlak door corrosie beperkt tot ongeveer 0,1-1,0 micrometer per jaar. Het wordt doorgaans beschouwd dat bij deze passieve corrosiesnelheden, het staal ingebed in beton niet normaal opvallend gedegradeerd is binnen een 75-jarige levensduur en het volume van corrosieproducten niet voldoende is om schadelijke spanningen binnen het beton te veroorzaken. De passieve film vormt niet onmiddellijk maar begint zodra de pH van het mengwater stijgt in het beton wanneer het cement begint te hydrateren en stabiliseert over de eerste week om het staal te beschermen tegen actieve corrosie.

Afbeelding 3: Pourbaix-diagram van ijzer

Corrosie, ofwel bij de verwaarloosbare passieve snelheid of de schadelijke actieve snelheid, is een electrochemisch proces, betreffende de vestiging van anodische en kathodische half-cel reacties op microscopische en/of macroscopische niveaus. In hoge pH-oplossingen en in afwezigheid van chloride-ionen, is de anodische oplossingsreactie van ijzer in evenwicht met de kathodische reactie waarbij de Fe2+-ionen zich combineren met OH--ionen om de stabiele passieve film te produceren.

Zowel de anodische als kathodische reacties zijn nodig voor het corrosieproces om gelijktijdig plaats te vinden. De anode kan naast elkaar liggen of gescheiden zijn. Wanneer ze onmiddellijk naast elkaar liggen, dat wil zeggen op microscopische schaal, wordt de resulterende corrosiecel aangeduid als micro-cel corrosie. Wanneer ze gescheiden zijn door een eindige afstand, wordt de resulterende corrosiecel aangeduid als macro-cel corrosie. De corrosie van wapeningsstaven in beton kan veroorzaakt worden door een combinatie van micro-cel en macro-cel corrosies. Afbeelding 4 toont zowel de micro-cel als macro-cel corrosies van wapeningsstaven in beton.

Afbeelding 4: Micro-cel en macro-cel corrosies van wapeningsstaven in beton

Chloride Geïnduceerde Corrosie

Het mechanisme waarmee chloride-ionen de passieve film afbreken, is niet volledig begrepen, grotendeels omdat de film te dun is om te onderzoeken en omdat de gebeurtenissen binnenin het beton plaatsvinden. Een hypothese is dat de chloride-ionen geïntegreerd worden in de passieve film en de weerstand ervan verminderen. Deze integratie is niet uniform en, waar het plaatsvindt, laat het een snellere reactie toe en de vestiging van een anodisch gebied waar corrosie voortduurt terwijl de overige staal passief blijft (Afbeelding 5b).

Afbeelding 5: Schematische voorstelling van passieve en chloride-geïnduceerde actieve corrosie

Een tweede hypothese is dat de Cl- ionen 'concurreren' met de OH- anionen om zich te combineren met Fe2+ kationen en, aangezien de Cl- ionen oplosbare complexen vormen met de Fe2+ ionen, een passieve film niet gevormd wordt en het proces verdere metaaloplossing stimuleert. De oplosbare ijzer-chloride complexen diffunderen weg van het staal en breken vervolgens af, wat resulteert in de vorming van expansieve corrosieproducten en, gelijktijdig bevrijdend de Cl- ionen, die dan in staat zijn om terug te migreren naar de anode en verder te reageren met het staal. In dit algehele proces worden hydroxyl-ionenen continu verbruikt, wat lokaal de pH verlaagt (d.w.z. de oplossing zuur maakt in dat gelokaliseerde gebied) en, dus, verdere metaaloplossing versterkt. De Cl- ionen, aan de andere kant, worden niet verbruikt en de aanval wordt dan 'auto-katalytisch'. Uiteindelijk worden de wapeningsstaf doorsnede en zijn structurele weerstand ernstig aangetast.

Beide gehypothetiseerde mechanismen verklaren de locale aard van de aanval die vaak waargenomen wordt. De lokaal actief corroderende gebieden gedragen zich als anoden terwijl de overige passieve gebieden kathoden worden waar reductie van opgeloste O2 plaatsvindt. De galvanische cellen kunnen macro of micro in schaal zijn, afhankelijk van een aantal factoren. Dus de anode en kathode kunnen wijd gescheiden zijn of ze kunnen op atoomschaal angrenzen.

Tijdsafhankelijkheid van Wapeningsstaf Corrosie

Corrosieproces van wapeningsstaven heeft drie duidelijke stadia: (i) initiatie, (ii) de-passivatie, en (iii) propagatie. Initiatie voorafgaat aan de-passivatie wat dan gevolgd wordt door propagatie om de eindtoestand te bereiken (Afbeelding 6). Na de initiatie verschijnt een kraak op het externe betonoppervlak die propageert en verdere schade doet en ontwikkelt zich tot. De levensduur wordt bepaald wanneer de wapeningsstaf de eindtoestand bereikt, wat de tijd is waarop het afsplitzen van het beton begint.

Afbeelding 6: Stadia van corrosie van wapeningsstaven

Corrosieproducten

Het meest schadelijke gevolg van chloride-geïnduceerde corrosie van wapeningsstaven is de opbouw van volumineuze, onoplosbare corrosieproducten in het beton wat leidt tot interne spanningen en, uiteindelijk, tot scheuring en afsplitzen van het betonbedekking. Heldere, zodra dergelijke schade visueel duidelijk is, zijn de wapeningsstaven vatbaar voor heel snelle verdere corrosieve aanval omdat toegang tot O2 en vocht niet meer beperkt is door diffusie door het betonbedekking. Alle vormen van ijzeroxiden en hydroxiden hebben hoge specifieke volumes die groter zijn dan het volume van het staal van de wapeningsstaf (Afbeelding 7). Daarom hangt de mate van schade aan het beton geproduceerd door een bepaalde hoeveelheid corrosie af van de specifieke corrosieproducten gevormd en hun verdeling binnen het betonbedekking alsook op de porositeit en sterkte van het beton zelf.

Afbeelding 7: Specifiek volume van de corrosieproducten van ijzer

Soms wordt aangenomen dat de corrosieproducten roest zijn, d.w.z. Fe2O3·3H2O en omdat dit, het oranje gekleurde product, waargenomen wordt op beschadigd beton. Daarom wordt ook aangenomen dat de corrosieproducten meer dan zes keer zo volumineus zijn als het staal waaruit ze gevormd zijn en de voorspelde spanningen in het beton zijn gebaseerd op deze conclusie. In feite, analyse van de gevormde producten toont aan dat er andere producten zijn zoals in Afbeelding 7 getoond, die een specifiek volume hebben tussen 2,2 en 3,3 keer dat van het staal. Het is pas na scheuring en afsplitzen, en dus blootstelling aan de atmosfeer, dat deze producten converteren naar de bekende roest.

Parameters die Corrosie van Staal in Beton Beïnvloeden

De parameters die corrosie van staal in beton beïnvloeden zijn in Afbeelding 8 weergegeven. De staalgerelateerde parameters zijn metallurgische eigenschappen, voorgaande roestvorming, grootte van de staaf, en staalrangschikking.

Afbeelding 8: Parameters die corrosie van staal in beton beïnvloeden

Metallurgische Eigenschappen

Het is misschien algemeen bekend dat veel elementen gelegeerd met staal verhoogde corrosieweerstand produceren. De belangrijkste corrosieremmende elementen zijn koper (Cu), nikkel (Ni), en chroom (Cr), waarvan de meeste in verwaarloosbare verhoudingen in het staal voor wapeningsstaven aanwezig zijn. Specifieke combinaties van deze en andere elementen zijn gevonden om de corrosieweerstand van stalen te verbeteren, maar vanuit praktisch oogpunt hebben ze weinig impact gehad in de toepassing van wapeningsstafstalen in beton.

Gelokaliseerde metallurgische verschillen in de atoomsstructuur van het staal veroorzaken differentiële energievakken binnen het staal en bevorder de vorming van de anodische en kathodische regio's die nodig zijn voor electrochemische corrosie. Deze regio's zijn, in effect, verschillende materialen in contact met elkaar. Energiekvelden zijn meestal geassocieerd met dislocaties, niet-matchende korrelgrenzen, insluitingen, onzuiverheden, metallurgische fassengrenzen, etc. Bijvoorbeeld, is bepaald dat de ferrietfase van staal gemakkelijk aangevallen wordt, terwijl cementiet resistent is tegen corrosie. Waar beide fasen naast elkaar bestaan, wordt de cementiet de kathode en de ferriet de anode en een corrosiecel wordt ontwikkeld.

Het moet erkend worden dat differentiële energiekveldbronnen voor corrosiecellen in alle commerciële stalen aanwezig zijn en dus een middeltje om corrosie te remmen moet worden gevonden anders dan poging te doen de stalen te homogeniseren, wat onpraktisch is en van twijfelachtige effectiviteit. Om deze reden is het gelukkig dat het effect van deze diverse energiekvelden op de corrosie van wapeningsstafstaal minimaal is zolang de pH van het omringende beton relatief hoog blijft (in het bereik van 10-13).

Naast de corrosiecelbronnen geassocieerd met de basale atoomsstructuur van het staal, biedt het oppervlak van de wapeningsstaf additionele kansen voor celvorming. Factoren als oppervlakteroughness, krassen, sneden, en met name walzschil zijn vaak verantwoordelijk voor de initiatie van corrosie. Als de walzschil gevormd tijdens het warmwalzen van het staal niet resulteert in een continue schilcoating, dan zijn de oppervlaktegebieden bedekt met walzschil kathodisch ten opzichte van de onbedekte aangrenzende gebieden.

In bepaalde toepassingen bieden metallische coatings corrosiebescherming aan staaloppervlakken. Echter, dergelijke kathodische coatings als Ni en Cu zijn niet effectief in wapeningsstafstalen aangezien ze relatief duur zijn en waarschijnlijk beschadigd worden tijdens de constructie, wat ernstige gelokaliseerde corrosiecondities creëert. Cadmium (Cd) en zink (Zn) zijn anodisch ten opzichte van staal en kunnen als offercoatings gebruikt worden. Gegalvaniseerde coatings op wapeningsstaven zijn misschien praktisch, maar om effectief te zijn, moet de coating van adequate dikte zijn.

Voorgaande Roestvorming van Wapeningsstaven

De toestand van de wapeningsstaven vóór inbedding heeft een aanzienlijke invloed. In sommige normen is vereist dat losse, 'vlakkige' roest van wapeningsstafstaal vóór gebruik verwijderd wordt en dat normale ruwe behandeling doorgaans schadelijke roest verwijdert. Aan de andere kant, sommige andere normen zijn minder restrictief met betrekking tot voorgaande roestvorming van wapeningsstaven in dat gebruik van vooraf geroste wapeningsstaf toegestaan is zolang de eisen aan deformatiehoogte, afmetingen en geborstelde staafgewicht worden voldaan.

Verder is gerapporteerd dat normale roest eigenlijk de hechting verhoogt. Het is ook gevonden dat voor 14 dagen oud beton het gebruik van vooraf geroste gelaste draadstof resulteerde in minder hechtingsglijden in vergelijking met schone draad. Echter, de lange-termijneffecten van het gebruik van vooraf geroste wapeningsstaven zijn niet goed gedefinieerd. Dit is met name kritiek voor blootgestelde constructies. In feite is voorgesteld dat voorgaande roestvorming van voorgespannen kabels ernstige corrosie na inbedding in betonmortel kan veroorzaken. Dezelfde zorgen kunnen uitgedrukt worden voor vooraf geroste wapeningsstaven in blootgestelde structurele elementen.

Grootte van de Staaf en Staalrangschikking

Er zijn relatief weinig corrosiestudies die variabelen gerelateerd aan staafgrootte en staalrangschikking hebben opgenomen. In één studie is bepaald dat een gelast rooster van wapeningsstaven niet meer vatbaar is voor corrosie dan afzonderlijk geïsoleerde wapeningsstaven. In een andere studie is waargenomen dat een relatie bestaat tussen staafafstand en corrosie-geïnduceerde scheuring. In deze studie ontwikkelden wapeningsstaven op 300 mm afstand doorgaans grachtvormige afsplitzingen, terwijl die op 150 mm afstand geneigd waren om verzwakte vlakken te ontwikkelen.

Preventieve Maatregelen

Om de corrosie van wapeningsstaven in beton te verminderen en te voorkomen worden verschillende methoden toegepast. Sommige zijn gerelateerd aan het maken van beton, terwijl andere gerelateerd zijn aan de kwaliteit, samenstelling en coating van staal gebruikt in het maken van wapeningsstaven. De keuze wordt normaal gemaakt op basis van de kosten. Coatings toegepast op de wapeningsstaven zijn: (i) warmgalvaniseren, (ii) fusie-gebonden epoxycoating, en (iii) roestvrij staal bekleding. Wapeningsstaven van roestvrije stalen worden ook gebruikt. Coatings lijden onder het nadeel dat coatings fysiek beschadigd of electrochemisch gepenetreerd kunnen worden zodat het basistaal weer kwetsbaar is voor het gebruikelijke corrosieproces. Staal wapeningsstaven van speciale samenstelling om corrosie te weerstaan zijn ook geprobeerd. Verschillende staalplanten hebben geëxperimenteerd met diverse samenstellingen van weerbestendige stalen. Echter na uitgebreide testen is gevonden dat er consistent slechte prestaties van weerbestendige stalen zijn wanneer begraven. Daarom is de productie van staal wapeningsstaven door de meeste producenten gestaakt.