Quality specifications of hot dip galvanized reinforcement to ensure the objective service life

(1)

T alonrakennustekniikka

Susanna Peltola

KUUMASINKITTYJEN BETONITERÄSTEN LAATUVAATIMUKSET TAVOITEKÄYTTÖIÄN VARMENTAMISEKSI

Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 09.05.2001

Työn valvoja: Professori Seppo Huovinen Työn ohjaaja: Diplomi-insinööri Esko Sistonen

(2)

Teknillinenkorkeakoulu Diplomityöntiivistelmä

Tekijä ja työn nimi: Susanna Peltola

Kuumasinkittyjen betoniterästen laatuvaatimukset tavoitekäyttöiän varmentamiseksi

Päivämäärä: 9.5.2001 Sivumäärä: 97 s. + liitteet 69 s.

Osasto:

Rakennus-ja ympäristötekniikan osasto

Professuuri:

T alonrakennustekniikka Koodi: Rak-43

Työn valvoja:

Työn ohjaaja:

Professori

Diplomi-insinööri

Seppo Huovinen Esko Sistonen

Työn tavoitteena oli tutkia niitä osatekijöitä, jotka vaikuttavat kuumasinkittyjen be

toniterästen käyttöikään sekä kuumasinkittyjen betoniterästen asettamia laatuvaati

muksia teräkselle, sinkitykselle ja betonille, kuten myös tankojen käsittelylle ja käy

tölle. Työssä myös etsittiin vaihtoehtoja kuumasinkittyjen betoniterästen

”kromaattipassivoinnille”.

Kirjallisuusosassa esiteltiin sinkkipinnoitteen muodostumista ja rakennetta. Lisäksi selvitettiin kuumasinkityn betoniteräksen ominaisuuksia ja toimintaa betonissa sekä näihin vaikuttavia tekijöitä.

Työn empiirinen osuus koostui useasta kokeesta, joissa tutkittiin sinkkipinnoitteen paksuutta ja rakennetta sekä kuumasinkittyjen betoniterästen taivutus- ja tartunta- ominaisuuksia erivahvuisilla ja -tyyppisillä harjateräksillä. Myös ns. passivoitu- misilmiötä ja kuumasinkittyjen osien yhteensopivuutta muiden rakennusosien kanssa tutkittiin.

Työnaikaisella sinkitysmenetelmällä ei saavutettu riittävän tasalaatuista pinnoitetta.

Teräksen alhainen piipitoisuus (optimi 0,15 %) ja nikkelin lisääminen sinkkikylpyyn saattavat parantaa pinnoitteen laatua. Raijojen loiventuminen ja madaltuminen sinkityksen yhteydessä heikensivät haij at erästen tartuntaa. Vain kahdella tutkituista terästyypeistä tartunta parani sinkityksen myötä. Liian paksu ja heterogeeninen pin

noite ei kestänyt tankojen taivuttamista halkeilematta. Taivuttamista ennen sinkitystä onkin syytä tutkia.

Sinkkipinnan vedynmuodostumiseen ja korroosioon tuoreessa betonissa vaikuttavat betonin ominaisuudet, kuten pH, vesisementtisuhde ja seosaineet sekä sinkkipinnan passivointikäsittely. Perinteinen kromatointikäsittely ei ole pitkäikäinen. Mahdollisia korvaavia vaihtoehtoja ovat välisäilytys ulkona ja oksaalihappokäsittely.

Sinkityissä teräsbetonirakenteissa tulisi välttää eri metallien ja erilailla sinkittyjen terästen yhdistämistä galvaanisen korroosion riskin takia. Tankojen käsittelyssä on syytä noudattaa varovaisuutta, ettei pinnoite vaurioituisi, ja varastoinnissa on huolehdittava siitä, ettei sadevesi jää seisomaan pinnoille.

AVAINSANAT: Käyttöikä, kuumasinkitty betoniteräs, ”passivointi”, vedynmuo- dostus, tartunta.___________________________________________________ ____

(3)

Helsinki Universityof Technology Abstractofthe Master’s Thesis

Author and the title: Susanna Peltola

Quality specifications of hot dip galvanized reinforcement to ensure the objective service life

Date: 9.5.2001 Pages : 97 p. + app. 69 p.

Department:

Civil and Environmental Engineering

Professorship:

Structural Engineering and Building Physics

Supervisor:

Instructor:

Professor M.Sc. (Eng.)

Seppo Huovinen Esko Sistonen

The aim of this thesis was to study the factors influencing the service life of hot dip galvanized concrete reinforcement and the quality specifications of steel, galvanizing, and concrete. Also an alternative for the chromate passivating of hot dip galvanized reinforcement was reseached for.

The theoretical part of this study concentrated on the formation and structure of the zinc coating as well as on the properties and reactions of galvanized reinforcement in concrete and the factors affecting them.

The experimental part consisted of several tests. The thickness and structure of the coating, and the bending and bonding properties of the hot dip galvanized reinforcement were tested on various dimensions and types of ribbed reinforcement steels. The phenomenon of passivation and the compatibility with other metallic parts were also investigated.

The galvanizing method at use during the tests was not suitable for achieving a uniform coating. The addition of nickel and restricting the silicon content of the steel to the optimal of 0,15 % may improve the quality of the coating. The bonding was reduced with the ribs becoming flatter and lower during galvanizing. The bonding was improved by galvanizing in only two of the tested steel types. The coating cracked during bending due to the thick and heterogeneous coating. Therefore bending prior to galvanizing should be looked into.

Concrete properties such as pH and water-cement ratio as well as the passivation of the zinc coating affect the hydrogen evolution and the corrosion of zinc in fresh concrete. The chromate treatment is not lasting. Possible treatments to replace the chromating are the use of outside storage, or treatment with oxalic acid.

In concrete, the contact with other metals and with other types of zinc coatings should be avoided due to the risk of galvanic corrosion. Care should be taken when handling the reinforcement in order not to damage the zinc coating. Also during storage, stagnant water on the reinforcement should be avoided.

KEYWORDS: Service life, hot dip galvanized concrete reinforcement,

“passivation”, hydrogen evolution, bonding._________________________________

(4)

ESIPUHE

Tämä diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun Rakennus- ja ympäristötekniikan osastolla talonrakennustekniikan syventymiskohteessa. Työ oli osa projektin Ulkoteräs- betonirakenteiden säilyvyyden parantaminen halkeamia rajoittaen ja raudoitteiden suojauksella jatkotutkimusta. Tutkimuksen päärahoittajana oli Teknologian edistämis

keskus (TEKES). Muut rahoittajat olivat Fundia Betoniteräkset Oy, Tammet/Polarkudos Oy, Outokumpu Zinc Oy sekä Teknillinen korkeakoulu.

Kiitän diplomityöntyön valvojaa professori Seppo Huovista. Ohjaajalleni diplomi- insinööri Esko Sistoselle esitän kiitokset opastuksesta, hyvistä neuvoista ja kannustuk

sesta. Haluan kiittää myös kaikkia niitä talonrakennustekniikan laboratorion työnteki

jöitä ja yhteistyökumppaneita, joilta sain apua diplomityöni aikana.

Lämpimät erityiskiitokset kaikesta saamastani avusta Pekalle, Viljalle ja Santulle sekä vanhemmilleni.

Espoossa 16.5.2000

Susanna Peltola

(5)

SISÄLLYSLUETTELO

DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ... 2

ABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS... 3

ESIPUHE... 4

SISÄLLYSLUETTELO... 5

MERKINNÄT... 7

1. JOHDANTO... 8

1.1 Tutkimuksen tausta... 8

1.2 Tutkimuksen tavoitteet ja sisältö... 8

2. KUUMASINKITYS... 9

2.1 Yleisimmät sinkitysmenetelmät... 9

2.2 Kuumasinkitysmenetelmä...10

2.3 Kastotavat...11

3. KUUMASINKITYN BETONITERÄKSEN OMINAISUUKSIA...13

3.1 Yleistä...13

3.2 Faasikerrosten ominaisuuksia... 14

3.3 Muita ominaisuuksia...15

3.4 Sinkkipinnoitteen korjaus ruiskusinkityksellä ja sinkkipölymaalauksella...16

4. KOEJÄRJESTELYJEN TEORIATAUSTA... 17

4.1 Sinkkipinnoitteen paksuus ja rakenne... 17

4.1.1 Yleistä...17

4.1.2 Paksuuteen ja rakenteeseen vaikuttavat tekijät... 17

4.2 Korroosionkestävyys...19

4.2.1 Sinkin korroosionkestävyys tuoreessa betonissa... 19

4.2.2 Betoniteräksien suojaus... 23

4.3 Kuumasinkittyjen harjaterästen tartunta...26

4.3.1 Ulosvetokoe ja harj apinta-alamittaus...26

4.4 Kuumasinkittyjen harjaterästen taivutus...28

4.5 Kuumasinkittyjen harjaterästen yhteensopivuus...29

4.6 Muut kuumasinkityt rakenneosat... 30

5. KOEOHJELMA... 31

5.1 Tankojen sinkitys... 31

5.2 Sinkkipinnoitteen paksuuden määritys...32

5.2.1 Yleistä... 32

5.2.2 Mikrorakennetutkimus... 32

5.2.3 Liuotusmenetelmä... 33

5.3 Ca(OH)2-koe... 34

5.4 Passivointikoe... 36

5.4.1 Yleistä... 36

5.4.2 Koekappaleiden valmistus... 37

5.4.3 Kokeen suoritus... 41

5.4.4 Lisäkokeet... 41

5.5 Ulosvetokoe ja harj apinta-alamittaus...42

5.5.1 Koekappaleiden mitta-ja materiaalitiedot...42

5.5.2 Kokeiden suoritus...44

5.6 Taivutuskoe... 44

5.7 Galvaanisen korroosion koe...45

5.8 Rappausverkot... 46

5.8.1 Koekappaleiden mitta- ja materiaalitiedot...46

5.8.2 Koekappaleiden valmistus ja säilytys sekä kokeen suoritus... 46

5.9 Sinkityt kiila-ankkurit, muuraussiteet ja läpiviennit... 48

5.9.1 Koekappaleiden mitta-ja materiaalitiedot...48

5.9.2 Koekappaleiden valmistus ja säilytys sekä kokeen suoritus... 48

6. KOKEIDEN TULOKSET... 49

6.1 Sinkityksen laatu... 49

6.2 Sinkkikerroksen paksuuden määrittäminen...49

6.3 Ca(OH), -koe... 50

6.5 Ulosvetokoe ja haijapinta-alamittaus... 57

6.7 Rappausverkot, kiila-ankkurit, muuraussiteet ja läpiviennit...65

7. KOETULOSTEN TARKASTELU... 65

7.1 Sinkkikerroksen paksuuden määrittäminen...65

(6)

7.1.1 Mikrorakennekoe... 65

7.1.2 Muut mittaukset... 68

7.2 CalOH); -koe... 69

7.4 Ulosvetokoe ja harjapinta-alamittaus...72

7.4.1 Teräsjännitys ja liukuma... 72

7.4.2 Liukumat teräsjännityksellä 160 MPa... 74

7.4.3 Liukumat teräsjännityksellä 235 MPa...75

7.4.4 Sinkkikerroksen paksuuden vaikutus...76

7.4.5 Suhteellisen harjapinta-alan ja kaltevuuskulman vaikutus... 79

7.4.6 Virhelähteitä... 79

7.5.1 Yleistä... 80

7.5.2 Parannuksia sinkitysmenetelmiin... 81

7.6 Rappausverkot, kiila-ankkurit, muuraussiteet ja läpiviennit...82

7.6.1 Yleistä... 82

7.6.2 Laatat... 82

7.6.3 Muuraussiteet, läpiviennit ja kiila-ankkurit...84

7.7 Galvaanisen korroosion koe... 84

7.8 Muuta... 85

8. YHTEENVETO... 86

8.1 Koetulokset... 86

8.1.1 Sinkityksen laatu... 86

8.1.2 Pinnoitepaksuus... 86

8.1.3 Passivointi... 87

8.1.4 Korroosionkestävyys... 88

8.1.5 Tartunta... 89

8.1.6 Taivutus... 89

8.2 Yleistä... 90

9. EHDOTUS KUUMASINKITYN BETONITERÄKSEN LAATUOHJEISTUKSEKSI S1NK1TYKSEEN JA TYÖMAALLE... 92

KIRJALLISUUSVIITTEET... 95 LIITE la, Mikrorakennekoe, ensimmäinen sinkityserä

LIITE Ib, Mikrorakennekoe, toinen sinkityserä

LIITE le, Mikrorakennekoe, muuraussiteet ja rappausverkot LIITE 2, Kalsiumhydroksidikoe

LIITE 3, Passivointikokeen korroosiopotentiaalit LIITE 4, Harjapinta-alamittaus

LIITE 5, Ulosvetokoe LIITE 6, Taivutuskoe

LIITE 7, Rappausverkot, kiila-ankkurit, muuraussiteet ja läpiviennit

(7)

MERKINNÄT

D teräksen nimellishalkaisija liuotuksenjälkeen [mm]

Ecott korroosiopotentiaali [mV]

Icon- korroosiovirta [pA/cm2]

L tangon pituus [mm]

R betonin ominaisvastus [kficm]

R2 korrelaatiokerroin RH suhteellinen kosteus [%]

S nimellispinta-ala [mm2]

Spr poikittaisharjan projektiopinta-ala [mm2]

T lämpötila [°C]

a harjaväli [mm]

b harjan leveys [mm]

d tangon nimellishalkaisija [mm]

d pinnoitteen keskimääräinen paksuus [pm]

fR suhteellinen harjapinta-ala

famin suhteellisen harjapinta-alan minimi h harjan korkeus [mm]

mi massa ennen liuotusta [g]

m2 massa liuotuksen jälkeen [g]

vcorr korroosionopeus [pm/a]

a kaltevuuskulma [°]

P harjan vinous [°]

(j) tangon nimellishalkaisija [mm]

Xn normaalinen lämmön] ohtavuus [W/mK]

pA pinta-alamassa [g/m2]

(8)

1. JOHDANTO

1.1 TUTKIMUKSEN TAUSTA

Suurimmat ongelmat teräsbetonirakenteiden käyttöiän kannalta ovat betonin pakkasen

kestävyys ja betoniterästen korroosionkestävyys.

Korroosio on sähkökemiallinen prosessi, johon liittyy vähäinen sähkövirta syöpyvän metallin ja toisen metallin tai syöpyvän metallin eri kohtien välillä. Jotta sähkövirta syntyisi, tarvitaan eri osien välillä potentiaaliero ja elektrolyytti sähkön johtimeksi.

Riittävän potentiaalieron voivat aiheuttaa hyvinkin pienet paikalliset kemialliset vaih

telut pinnan koostumuksessa ja elektrolyyttinä voi toimia vesi tai suolojen, emästen ja happojen vesiliuokset ja sulatteet. Useimmiten korroosio on hapettumisreaktio, jolloin myös hapen tasainen ja jatkuva läsnäolo metallin pinnalla on välttämätöntä korroosion esiintymiselle.

Betonirakenteissa suojabetonikerros hidastaa haitallisten aineiden tunkeutumisen beto

niterästen pinnalle. Lisäksi huokosveden korkea alkalisuus suojaa betoniteräksiä kor

roosiolta. Betoniterästen pinnalle muodostuu liukenemattomista korroosiotuotteista passiivikerros, joka pysäyttää korroosion. Kloridien tunkeutuessa betoniterästen tasolle tai betonin karbonatisoituessa ilman hiilidioksidin vaikutuksesta passiivikerros hajoaa ja betoniterästen korroosio voi jatkua aktiivisena.

Betoniterästen korroosiolla on vakavia seurauksia, jotka lyhentävät rakenteen käyt

töikää: betoniteräksen kantokyky heikkenee poikkileikkauksen pienenemisen myötä.

Korroosiotuotteiden 1-6 -kertainen tilavuus alkuperäiseen teräkseen verrattuna synnyt

tää betonipeitteeseen vetojäänityksiä, jotka aiheuttavat halkeilua ja lohkeilua. Tällöin myös betonin kantokyky heikkenee. Lisäksi betonin ja betoniteräksen välinen tartunta voidaan menettää. Rakenteiden turvallisuuden kannalta merkityksetön seuraus on epä

esteettiset ruostevalumat.

Helpoin tapa estää betoniterästen korroosio olisi eristää betoniteräkset haitallisilta ai

neilta ja olosuhteilta. Betonin laatua parantamalla pyritään hidastamaan karbonatisoitumista ja estämään haitallisten aineiden tunkeutuminen betoniin. Näitä parannuskeinoja ovat esimerkiksi suojabetonikerroksen paksuntaminen, betonin pinnoittaminen, betonin uudelleen alkalointi ja tiiviyden parantaminen mm. riittävällä sementtimäärällä, alhai

sella vesisementti-suhteella ja hyvällä jälkihoidolla.

Toinen vaihtoehto on keskittyä betoniteräksen laadun parantamiseen (erikoisteräkset, kuten ruostumaton teräs) tai pinnoittamiseen. Pinnoite voi toimia kahdella tavalla: joko eristämällä betoniteräs kokonaan hapelta ja kosteudelta tai ”uhrautumalla”. Eristäviä pinnoitteita ovat metallit, muovit ja maalit. Uhrautuva pinnoite on metalli, joka suu

remman elektronegatiivisuutensa takia syöpyy suojattavan metallin sijasta.

Sinkkipinnoite toimii sekä eristämällä että uhrautumalla. Kuumasinkitys on varteen

otettavin vaihtoehtoisista sinkitysmenetelmistä, kun on kyse betoniteräksistä.

1.2 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA SISÄLTÖ

Tämä diplomityö liittyy TKK:n talonrakennustekniikan laboratorion Ulkoteräsbetonira- kenteiden säilyvyyden parantaminen halkeamia rajoittaen ja raudoitteiden suojauksella

(9)

-projektin jatko-osaan. Tavoitteena oli tutkia niitä osatekijöitä, jotka vaikuttavat kuumasinkittyjen betoniterästen käyttöikään lähinnä korroosionkestävyyden kannalta sekä kuumasinkityksen asettamia laatuvaatimuksia betoniteräkselle, sinkitykselle ja betonille, kuten myös tankojen käsittelylle ja käytölle. Edellä mainittujen tekijöiden tarkkaa vai

kutusta käyttöikään ei tutkittu.

Olennaista kuumasinkittyjen betoniterästen käytön kannalta on, miten sinkitys muuttaa tankojen ominaisuuksia, ja minkälaisia rajoituksia se asettaa niiden käytölle. Perusolet

tamuksena oli, että sinkitys parantaisi betoniterästen korroosion kestävyyttä heikentä

mättä oleellisesti muita ominaisuuksia. Tutkimuksen tärkeimpiä osa-alueita olivatkin korroosionkestävyys ja tartunta.

Tartunnasta voidaan erotella pinnoitteen tartunta betoniteräkseen ja pinnoitetun tangon tartunta betoniin. Sinkin tartunta teräkseen on poikkeuksellisen hyvä, sillä kuumasinki

tyksessä muodostuu luja metallisidos. Tangon ja betonin väliseen tartuntaan vaikuttaa harjalangon profiilin, lähinnä haijapinta-alan ja kaltevuuskulman muuttuminen, kuu- masinkitysprosessista tulevan sinkkipinnoitteen myötä.

Korroosionkestävyys voidaan jakaa betoniterästä suojaaviin ominaisuuksiin ja itse pin

noitteen kestävyyteen betonissa. Betoniteräksen suojaaminen vaatii riittävää pinnoite- paksuutta sekä pinnoitteen säilymistä eheänä ja tiiviinä raudoilleen käsittelyn aikana.

Pinnoitteen on säilyttävä ehjänä erilaisissa käsittelyissä tai se on pystyttävä paikkaa

maan mahdollisten vaurioiden ilmaantuessa.

Erilaisia käsittelyjä ovat mm. kuljetus ja varastointi, taivutus, hitsaus sekä asennus ja valu. Kuljetus, asennus ja valu vaativat kulutuskestävyyttä, varastointi lisäksi kor

roosionkestävyyttä valkoruostetta vastaan. Jotta sinkkipinnoite säilyisi toimivana myös taivutuksen jälkeen, siltä edellytetään riittävää sitkeyttä sekä sopivaa ja tasaista pak

suutta. Tankojen katkaisuun ja hitsaukseen liittyy pinnoitteen korjattavuus.

Sinkkipinnoitteen sitkeys ja kulutuskestävyys riippuvat pinnoitteen rakenteesta, lähinnä eri faasikerrosten koostumuksesta. Pinnoitepaksuuteen ja -rakenteeseen vaikuttavat sinkitystavan lisäksi teräksen ominaisuudet.

Pinnoitteen oma korroosionkestävyys perustuu sinkin passivoitumisen onnistumiseen ja yhteensopivuuteen muiden osien, kuten esimerkiksi tavallisten betoniterästen kanssa.

2. KUUMASINKITYS

2.1 YLEISIMMÄT SINKITYSMENETELMÄT

Kuusi yleisintä raudan ja teräksen sinkitysmenetelmää ovat1 2:

1. Kuumasinkitys: Puhdistettu teräs upotetaan sulaan sinkkiin, jolloin sinkki reagoi teräksen kanssa muodostaen pinnoitteelle metallisen sidoksen.

2. Sähkösinkitys eli elektrolyyttinen sinkitys: Puhdistetut sinkittävät esineet upo

tetaan sinkkisuolaliuokseen ja kytketään tasavirtalähteeseen (katodi). Anodina toimii puhdas sinkki. 1 2

1 Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s.142.

2 Thomas, R., muok. Wallin, T. Kuumasinkitys, s. 8-9.

(10)

3. Mekaaninen sinkitys: Puhdistetut ja esikäsitellyt kappaleet rummutetaan lasi- kuulien kanssa sinkkijauheessa.

4. Sherardisointi: Puhdistetut kappaleet rummutetaan hiekan kanssa sinkkijauhees

sa lämpötilassa, joka on aivan sinkin sulamispisteen alapuolella.

5. Ruiskusinkitys: Sulaa sinkkiä ruiskutetaan puhdistetuille pinnoille.

6. Sinkkipölymaalaus: Sinkkipitoinen maali levitetään puhdistetulle pinnalle joko siveltimellä tai ruiskuttamalla.

Isoille kappaleille, kuten betoniteräksille näistä menetelmistä soveltuvat kuitenkin vain kuumasinkitys, ruiskusinkitys ja sinkkipölymaalaus. Verrattaessa näiden kolmen mene

telmän ominaisuuksia keskenään, kuumasinkityksellä on ylivoimainen korroosionkestä

vyys, katodinen suoja, mekaaninen kestävyys ja kulutuskestävyys ’.

2.2 KUUMASINKITYSMENETELMÄ

Kuumasinkitysmenetelmässä teräksen pinta on ensin puhdistettava perusteellisesti, jotta rauta pääsee reagoimaan sulan sinkin kanssa. Ruoste, oksidit, valssihilse ja muut epä

puhtaudet poistetaan peittaamalla kappaleet suola- tai rikkihapossa. Suomalaisissa kuu- masinkityslaitoksissa suolahappo on yleisimmin käytetty liuos. Suolahapon väkevyys on 3 - 18 p-%, rikkihapon 10 - 20 p-%. Rikkihappoa käytettäessä peittauskylvyn läm

pötilan on oltava 40 - 80 °C. Peittaus voi kestää 2 - 6 h, normaalisti 2 - 3 h (4 - 12 h 2), riippuen tankojen ruosteisuudesta ja liuoksen väkevyydestä. Lopuksi tangot huuhdellaan vedellä.

Ennen varsinaista sinkkikylpyä tankojen pinnalle mahdollisesti syntyneet oksidit pois

tetaan sinkki-ammonium-kloridi -juoksutteella (ZnC^-SNEUCl). Samalla muodostuva suolakerros estää terästen uudelleen hapettumisen. Nyt sinkin ja teräksen reaktio tapah

tuu tankojen pinnalla kauttaaltaan ja saadaan tasainen ja jatkuva pinnoitus. Juoksutetta voidaan lisätä joko kuiva- tai märkämenetelmällä.

Kuivamenetelmässä juoksute on omassa altaassaan. Juoksutteeseen upotuksen jälkeen tangot kuivataan kuivatusuunissa tai ilmassa ja upotetaan pikimmiten sulaan sinkkiin.

Ennen upotusta sulan sinkin pinta puhdistetaan oksideista ja juoksutejäänteistä. Märkä- menetelmässä juoksute, joka voi olla myös ammoniumkloridia, on peittona sulan sinkin pinnalla. Tangot upotetaan juoksutekerroksen läpi ja poistetaan altaan toiselta reunalta, jossa juoksutetta ei ole. Ainoa ero kuiva-ja märkämenetelmässä on juoksutteen lisäämi

nen. Muuten sinkitys tapahtuu samalla periaatteella.

Normaalisti sinkkikylvyn lämpötila on 450 - 460 °C ja kappaleiden upotusaika on 1,5 - 5 minuuttia, eli kunnes kappale on lämmennyt sinkin lämpöiseksi. Nostettaessa kappa

letta kylvystä ylimääräiset sinkkivalumat pyyhitään tai ”kolistetaan” pois. Ylimääräisen sinkin poistamiseen voidaan myös käyttää salmiakkipuhallusta (ammoniumkloridia), joka vähentää sinkin pintajännitystä siten, ettei valumia ja sinkkikertymiä synny. Noston jälkeen kappaleet jäähdytetään ilmassa tai vedessä. Kuvassa 2.1 on esitetty kuumasin

kitys kuivamenetelmällä. 1 2

1 Thomas, R., muok. Wallin, T. Kuumasinkitys, s. 9.

2 Sarja, A., Jokela, J., Metso, J. Sinkityt betoniraudoitteet. s.11.

(11)

Kuva 2.1 Vaakasinkitys kuivamenetelmällä \ 1 = peittaus, 2= huuhtelu, 3= juoksute, 4 = kuivatus, 5 = sinkkikylpy, 6 = jäähdytys.

Upotuksessa esineen pintaan jähmettyy aluksi sinkkikerros, joka kuitenkin sulaa uudel

leen esineen kuumentuessa ympäröivän kylvyn lämpötilaan. Sinkki reagoi teräksen kanssa muodostaen rauta-sinkki -faasikerroksia. Kun kappale nostetaan sinkkikylvystä, sen pintaan tarttuu vielä kerros puhdasta sinkkiä. Kuvan 2.2 mukaisesti faasikerrokset teräksestä lukien ovat gamma- (y), delta- (5), zeeta- (Q ja puhdas sinkkifaasi eeta (r|).

Seosfaasien rautapitoisuudet vaihtelevat lähteestä riippuen.

Kuva 2.2 Sinkkipinnoitteen faasikerrokset.

Betoniteräkset kromatoidaan sinkityksen jälkeen kromaattiliuokseen kastamalla. Kro- matoinnin jälkeen seuraa noin minuutin mittainen vesihuuhtelu. Kromaatti muodostaa sinkin pinnalle passiivikerroksen, joka estää voimakkaan korroosion ja vedynmuodostumisen erittäin alkalisessa tuoreessa betonissa.

2.3 KASTOTAVAT

Sinkitystavan määrää pitkälti sinkittävän kappaleen muoto. Pitkät tangot ja verkot kas

tetaan vaakakastona, noin 25 - 30° kulmassa (ks. kuva 2.1). Lyhyemmät kappaleet kas

tetaan pystyasennossa koreissa tai noin 45° kulmassa telineessä, jonka kastokulmaa voi säätää. Pienimmät kappaleet voidaan sinkitä linkokorissa tai ripustaa telineeseen. Osat pyritään ripustamaan siten, ettei mikään kohta olisi aivan pysty- tai vaakasuorassa. Näin parannetaan sinkkipisaroiden valuvuutta ja minimoidaan pisaroiden kasautuminen har- javäleihin.

(12)

Linkokorimenetelmässä esikäsittely on samanlainen kuin muussakin sinkityksessä. Sin- kitystä varten kappaleet pakataan linkokoriin, joka upotetaan sulaan sinkkiin. Kylvyn lämpötila on n. 550 °C. Heti noston jälkeen kori lingotaan, jolloin ylimääräinen sinkki irtoaa kappaleiden pinnasta, eivätkä kappaleet tartu toisiinsa. Kuvassa 2.3 on esitetty linkosinkityksen periaate.

Kuva 2.3 Linkosinkitys '. 1 = peittaus, 2 = huuhtelu, 3 = juoksute, 4 = kuivatus, 5= panostus linkoko- riin, 6 = upotus sulaan sinkkiin ja linkous, 7 = vesijäähdytys, 8 = kuivatus.

Linkosinkityksellä sinkkipinnoitteesta saadaan huomattavasti tasaisempi ja ohuempi kuin vaakasinkityksellä. Linko uksesta johtuen puhdas sinkkikerros, eeta-faasi, jää usein puuttumaan kokonaan, mikä näkyy mikroskooppikuvassa 2.4. Lingottavien kappaleiden kokoa rajoittaa linkokorin koko: normaalisti linkokorin korkeus on noin 400 mm ja hal-

Kuva 2.4 Mikroskooppikuva sinkkipinnoitteesta. A = vaakasinkitty A500HW, B = vaakasinkitty B500K, C = linkosinkitty A500HW ja D = linkosinkitty B500K. Kuvan leveys on n. 4,6 mm.

(13)

Verkot ja langat sinkitään jatkuvana sinkityksenä. Tuotteet esikäsitellään samoin kuin muissa menetelmissä. Sinkityksessä verkko vedetään sinkkikylvyn läpi, suoraruutuiset verkot hieman vinossa asennossa. Kuivatus tapahtuu ilmassa, minkä jälkeen verkko rullataan. Langan sinkitys tapahtuu vastaavalla tavalla.

3. KUUMASINKITYN BETONITERÄKSEN OMINAISUUKSIA 3.1 YLEISTÄ

Puhtaan sinkin tiheys +25 °C:ssa on 7,14 g/cm3 '. Sinkkipinnoitteen keskitiheyden ar

vona, seoskerrokset huomioituna, voidaan käyttää 7,2 g/cm3 2. Tarkkaa pinnoitteen tihe

yttä on hyvin vaikea määrittää, sillä eri faasien suhteellinen osuus ja koko sinkkikerroksen paksuus riippuu teräksen koostumuksesta ja pinnasta (profiili, raekoko, jännitykset, epätasaisuudet), sinkitysolosuhteista sekä nosto-ja jäähtymisnopeudesta. Kuumasinki- tyn teräksen sinkkikerroksen paksuus voidaan ilmoittaa myös 100 g/m" = 14 pm 3, mikä vastaa puhtaan sinkin tiheyttä.

Sinkki on amfoteerinen metalli, eli se reagoi sekä happojen että emästen kanssa. Sinkki on lähes pysyvä pH-arvoilla n. 6 - n. 12,5, mutta tämän alueen ala- ja yläpuolella kor

roosionopeuden arvot kasvavat eksponentiaalisesti 4. Sama voidaan havaita myös ns.

Pourbaix -diagrammista ja korroosionopeus-pH -kaaviosta, jollainen on kuvassa 3.1.

Kaavio on saatu makean veden olosuhteissa, joten betoniterästen tapauksessa se on lä

hinnä suuntaa antava. 1 2 * 4 5

Kuva 3.1 Puhtaan sinkin korroosionopeuden riippuvuus ympäröivän liuoksen pH:sta 5.

2 SFS-EN ISO 1461 Teräs-ja valurautatuotteiden kuumasinkkipinnoitteet kappaletavaroille. Erittelyt ja koestusmenetelmät. Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles. Specifications and test methods, s. 8.

J Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s.232.

4 Alonso, C., Sanchez, J., Pullea, 1, Andrade, C., Tierra, P., Bernal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 1.

5 Bentur, A., Diamond, S., Berke, N.S. Steel Corrosion in Concrete: Fundamentals and Civil Engineering Practice.

(14)

3.2 FAASIKERROSTEN OMINAISUUKSIA

Teräksen tiheys on noin 7,85 g/cm3. Gamma-faasi, y, on erittäin ohut seoskerros (FeaZnio) ', joka sijaitsee lähinnä terästä. Usein kerros ei ole havaittavissa. Gamma- faasissa on rautaa 21-28 paino-% ja sen tiheys on noin 7,36 g/cm3 2. Hila on tilakeski- nen ja kuutiomainen. Erityisesti pitkillä kastoajoilla saattaa gamma- ja delta-faasien välissä esiintyä lisäksi ns. gamma-viiva-faasi FesZi^i.

Delta-faasi, 5, (FeZnio) sisältää rautaa noin 7- 12 paino-% 3 4 3ja sen tiheys on noin 7,24 g/cm3 6. Kirjallisuudessa annetut raja-arvot rautapitoisuudelle vaihtelevat hieman lähteestä riippuen. Delta-faasissa sinkkikiteet ovat rakenteeltaan kuusikulmaisia. Usein faasikerros jaetaan kahteen osaan: tiiviimpään sisempään osaan ja ulompaan aitamai- seen sulkuosaan.

Zeeta-faasin, (FeZnn) 1 2 3 4 * 6 7 8, rautapitoisuus vaihtelee välillä 5,7 - 6,8 painoprosenttia, lähteestä riippuen. Faasin tiheys on noin 7,18 g/cm3 8. Zeeta-kiteet ovat hyvin asymmet

risiä ja monokliinisiä, mikä vähentää pinnoituksen muokkautuvuutta.

Uloimmaisena on puhtaan sinkin kerros, eeta-faasi, rj, joka voi sisältää rautaa joitakin promilleja - sadasosapromilleja. Eri lähteissä rautapitoisuuden arvot vaihtelevat 0,003 maksimipainoprosentista 9 jopa 0,3 prosenttiin 10 11. Sinkin tiheys on 7,14 g/cm3 ja kide on kuusikulmainen ja tiivisrakenteinen. Kuusikulmainen muoto erottuu kuvasta 2.4A. Puh

das sinkki jähmettyy kappaleen pinnalle vasta, kun kappaletta nostetaan sinkkikylvystä ja jos tangon lämpötila säilyy yli 200 °C:ssa reaktio voi jatkua siten, että eeta-faasikin muuttuu seosfaasiksi. Betonissa eeta-faasi on vastustuskykyisempi korroosiota vastaan kuin seoskerrokset 11.

Sinkkipinnoitteen rauta-sinkki-seosfaasit ovat erittäin kovia, kovempia kuin teräs tai puhdas sinkki yksinään. Puhdas sinkki on huomattavan pehmeä ja siten myös iskun- kestävämpi ja sitkeämpi kuin seosfaasit. Faasien keskimääräiset kovuudet ovat:

teräs 159 DPN,

gamma-faasi 350 DPN, delta-faasi 244 DPN, zeeta-faasi 179 DPN ja eeta-faasi 70 DPN 12.

2 Vinka, T.-G., Becker, M. Korrosion på förz inkat stål i betong, s. 10.

6 Vinka, T.-G., Becker, M. Korrosion på förzinkat stål i betong, s. 10.

8 Vinka, T.-G., Becker, M. Korrosion på forzinkat stål i betong, s. 10.

11 Alonso, C., Sånchez, J., Pullea, J., Andrade, C., Tierra, P., Bemal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 2.

12 Andrade, C., Holst, J.D., Numberger, U., Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Rein

forcement. s. 7.

(15)

3.3 MUITA OMINAISUUKSIA

Kuumasinkitys ei merkittävästi vaikuta kuumavalssattujen terästen staattisiin lujuus- arvoihin \ Kylmämuokattujen betoniterästen lujuus voi hieman laskea kuumasinkityk

sen seurauksena 1 2, mikä johtuu teräksen lämpötilan nousemisesta sinkityksen aikana.

Korkea lämpötila saattaa myös nopeuttaa erityisesti tiivistämättömän kylmämuokatun teräksen myötövanhenemista eli haurastumista 3. Kuumasinkityissä teräksissä ei esiinny vetyhaurautta 4 5. Ennen sinkitystä taivutettujen tankojen tapauksessa vähäinen vety- haurauden riski on vältettävissä lyhentämällä ylipitkää peittausaikaa ja viivästyksiä peittauksen jälkeen \ Kova ja hauras gamma-faasi alentaa terästen väsymislujuutta, mutta vaikutus on vähäinen verrattuna korroosion aiheuttamaan väsymislujuuden piene

nemiseen 6. Sinkin alhaisen virumavastuksen takia 7 8 sinkitystä ei suositella esijännite

tyille teräksille.

Sinkkipinnoitus kestää hyvin kulutusta: se kestää kuljetuksen, varastoinnin ja raudoitteiden valmistuksen aikaisia iskuja ja hankausta sinkityksen merkittävästi rikkoutumatta

\ Tankojen siirtely tulisi kuitenkin tehdä nostamalla, ei vetämällä. Asennuksessa ja betonia tiivistettäessä saattaa syntyä hankausta, joka vaurioittaa sinkkipinnoitetta pai

kallisesti. Kuumasinkittyjä betoniteräksiä olisikin syytä käsitellä varoen ja asennuksessa sidonta tulisi tehdä siten, että raudoitus on tukevasti, eikä liiallista hankaantumista ta

pahdu.

Sinkityt betoniteräkset kestävät ruostumatta sellaisissa lämpimissä ja kosteissa säily- tysoloissa, joissa tavallinen betoniteräs ruostuisi. Sinkitys siis suojaa betoniteräksiä ruostumiselta säilytyksen ajan ja rakenteissa ennen betonointia. Kuumasinkitty betoni- teräs on myös puhtaampi ja helpompi käsitellä kuin tavallinen betoniteräs.

Ulkoilman happi muodostaa sinkkioksidikalvon ZnO, mutta se muuntuu pian sinkki- hydroksidiksi Zn(OH)2 9 ilman kosteuden tai veden vaikutuksesta, ja edelleen alkalisek- si sinkkikarbonaatiksi, 2ZnC03-3Zn(0H)2 10 11 tai ZnC03-3Zn(0H)2 n, sekä muiksi aika

lisiksi sinkkisuoloiksi ilman hiilidioksidin ja kemiallisten epäpuhtauksien vaikutuksesta.

Sinkkikarbonaatti on tiivis, alustaansa hyvin kiinnittynyt ja lähes veteen liukenematon, joten se suojaa sinkkiä hyvin 12.

Jos pinnalle ei pääse ilmaa, ja sinkkikarbonaattia ei pääse muodostumaan, korroosio jatkuu hyvin voimakkaana muodostaen niin kutsuttua valkoruostetta, jonka tilavuus voi olla yli 100-kertainen alkuperäiseen sinkin tilavuuteen verrattuna 13. Valkoruosteen välttämiseksi sinkityt tangot tulisi säilyttää ilmavasti ja sateelta suojattuna tai ulko- oloissa siten, että vesi pääsee valumaan pois pinnoilta.

2 Sarja, A., Jokela, J., Metso, J. Sinkityt betoniraudoitteet. s. 18.

3 Thomas, R. Kuumasinkitys korroosiosuojana. s. 22-24.

4 Thomas, R. Kuumasinkitys korroosiosuojana. s. 22-24.

5 Harju, T.

8 Sarja, A., Jokela, J., Metso, J. Sinkityt betoniraudoitteet. s.27-28.

9 Tunturi, P.J. (toim.) Korroosiokäsikirja. s. 594.

11 Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s. 101.

u Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s. 104.

(16)

Kuumasinkittyä betoniterästä voidaan hitsata kaikilla tavallisilla hitsausmenetelmillä, kunhan otetaan huomioon muutamat erityispiirteet. Hitsausnopeutta on alennettava, elektrodit on puhdistettava usein ja riittävästä ilmanvaihdosta olisi huolehdittava myr

kyllisen sinkkipitoisen kaasun haihtumisen takia Australialainen ohje 1 2 kehottaa pois

tamaan pinnoitteen ennen hitsausta. Se olisi suositeltavaa erittäin paksujen pinnoitteiden kohdalla. Hitsiliitos on hyvä paikata sinkkimaalilla tai ruiskusinkityksellä. Käytännön ohjeita löytyy lähteestä 3.

Sinkityn ja sinkitsemättömän betoniteräksen yhdistämistä betonissa ei suositella. Myös sidelankana ja työteräksenä olisi varminta käyttää sinkittyä lankaa ja tankoa galvaanisen korroosion takia.

3.4 SINKKIPINNOITTEEN KORJAUS RUISKUSINKITYKSELLÄ JA SINKKIPÖLYMAALAUKSELLA

Ruiskupinnoite saadaan aikaan sulattamalla sinkkijauhetta tai -lankaa liekillä tai valo- kaarella ja ruiskuttamalla sulat pisarat ilman tai kaasun avulla teräsraepuhalletulle pin

nalle. Sinkitys kiinnittyy betoniteräkseen mekaanisesti. Pinnoite on huokoinen, mutta huokoset täyttyvät pian sinkin korroosiotuotteilla, minkä jälkeen pinnoite on tiivis.

Sinkkioksidi (korroosiotuote) ei estä pinnoitteen sähköistä jatkuvuutta ja kontaktia be

toniteräkseen, joten katodinen suojaus toimii 4. Sinkkipölymaalaus antaa betoni- teräkselle kohtalaisen katodisen suojan, jos kuivan maalipinnan sinkkipitoisuus on vä

hintään 92 paino-% 5. Myös maalaus kiinnittyy betoniteräkseen mekaanisesti.

Sekä sinkkipölymaalauksella että ruiskusinkityksellä saadaan hyvä, joskaan ei kuu

masinkityksen veroinen mekaaninen ja korroosionkestävyys. Kulutuskestävyys on maalatulla pinnoitteella huonompi kuin ruiskutetulla. Ruiskusinkitys ja sinkkipöly

maalaus soveltuvat kuumasinkittyjen betoniterästen sinkkipinnoitteen korroosio-, hit

saus- ja mekaanisten vaurioiden (katkaisupinnat, taivutushalkeamat, kolhut) paikkauk

seen. Porterin 6 mukaan sinkkimaalilla korjattaessa sinkkipinnoitteen paksuuden pitäisi olla n. 50 % paksumpi kuin alkuperäisen pinnoitteen paksuus, jotta pinnoite toimisi riittävästi. Yeomans 7 esittää 100 pm kalvon olevan riittävä. Tarkempia käyttöohjeita löytyy lähteistä 8 ja 9.

1 Andrade, C., Holst, J.D., Numberger, U., Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Reinfor

cement. s. 10.

2 Galvanizers association of Australia. Galvanized steel reinforcement for concrete, s. 5.

3 Thomas, R. Kuumasinkitys korroosiosuoj ana.

4 Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s. 147-148.

7 Yeomans, S.R. Galvanized Steel Reinforcement in Concrete, s. 664-665.

9 Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s. 302-322.

(17)

4. KOEJÄRJESTELYJEN TEORIATAUSTA

4.1 SINKKIPINNOITTEEN PAKSUUS JA RAKENNE 4.1.1 YLEISTÄ

Kuumasinkitysstandardin SFS - EN ISO 1461 1 mukaan kuumasinkittäville tuotteille vaadittavat sinkkipinnoitteen vähimmäispaksuudet, kun tuotteita ei ole lingottu, ovat teräkselle (> 6 mm) seuraavat: paikallinen kerrospaksuus vähintään 70 pm (= 505 g/m1 2, pinnoitteen nimellistiheydellä 7,2 g/cm") ja keskimääräinen kerrospaksuus vähintään 85 pm (=610 g/m2). Lingottavien tuotteiden kuumasinkitykselle vaadittavat kerrospak

suudet ovat em. standardin mukaan teräkselle (> 3 mm) seuraavat: paikallinen kerros

paksuus vähintään 45 pm (= 325 g/m2) ja keskimääräinen kerrospaksuus vähintään 55 pm (= 395 g/m2).

Sinkkikerroksen paksuus vaikuttaa sekä sinkin ja betoniteräksen että sinkin ja betonin väliseen tartuntaan. Mekaanisessa kuormituksessa sinkin ja betoniteräksen välinen tar

tunta heikkenee huomattavasti jos sinkkikerros on liian paksu. Usein suositellaankin sinkkikerroksen maksimipaksuudeksi 200 pm (n. 1400 g/m2)2.

Kovin paksu kerros muuttaa myös betoniteräksen profiilia ja sitä kautta tartuntaa beto

niin. Taivutuksissa oleellisinta olisi tasainen, suhteellisen ohut kerros, jossa sitkeän eeta-faasin osuus olisi suuri. Toisaalta mitä paksumpi sinkkikerros on sitä pidempään sinkki suojaa betoniterästä korroosiolta. Lisäksi sinkin passivoituessa tuoreessa betonis

sa voi sinkkiä kulua jopa 10 pm 3.

4.1.2 PAKSUUTEEN JA RAKENTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT

Sinkkipinnoitteen rakenteeseen, faasikerrosten muodostumiseen ja paksuuteen vaikutta

vat pääasiassa kylvyn lämpötila, kastoaika, jäähdytysnopeus sekä betoniteräksen omi

naisuudet, joista tärkeimpänä piipitoisuus. Prosessi on monimutkainen. Normaalilla lämpötila-alueella, 440 - 470 °C, reaktionopeus ei muutu mainittavasti ja kaikki faasit on mahdollista saavuttaa.

Sinkittävän kappaleen muoto ja paksuus määräävät pitkälti upotusajan. Normaalisti upotusajat vaihtelevat 1,5 ja 5 minuutin välillä, mutta vaikeasti käsiteltävän esineen upotusaika voi olla jopa 10 minuuttia. Upotusajan vaikutukset eri teräslaaduilla ilmene

vät kuvasta 4.1. Jos sinkkikylvystä nostettu betoniteräs jäähtyy hitaasti, toisin sanoen ilmassa, puhdas sinkkikerros saattaa vielä reagoida raudan kanssa ja muuttua zeeta- faasiksi.

Betoniteräksen laatuvaatimukset

Sinkkikerroksen vähimmäispaksuus määräytyy betoniteräksen paksuudesta. Mitä pak

sumpi betoniteräs sitä paksumpi pinnoite, mikä johtuu teräksen kuumenemisajasta.

Myös teräspinnan karheus erityisesti kylmämuokatuilla betoniteräksillä vaikuttaa pinnoitepaksuuteen. Epätasaisuuden lisääntyessä pinnoitteen paksuus kasvaa.

1 SFS-EN ISO 1461 Teräs-ja valurautatuotteiden kuumasinkkipinnoitteet kappaletavaroille. Erittelyt ja koestusmenetelmät. Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles. Specifications and test methods, s. 10 ja s. 22.

2 Andrade, C., Holst, J.D., Niimberger, U., White ley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Reinfor

cement. s. 13.

3 Yeomans, S.R. Corrosion of the Zinc Alloy Coating in Galvanized Reinforced Concrete, s. 3.

(18)

Sinkkipinnoittæn paksuus pm dj Sinkkipinnoittæn paksuus

Si = 0,07 % 400 r

Si = 0,30 % 9 min

Si « 0,25 %

0,20 %

3 min

Si => jälkiä Sinkin lämpötila 460 °C

Upotusaika, min Teräksen Si-pitoisuus

Kuva 4.1 Teräksen piipitoisuuden ja upotusajan vaikutus sinkkikerroksen paksuuteen

Betoniteräksen pinnan kemiallisellakin koostumuksella on merkitys pinnoitteen muo

dostumisessa. Useimpia betoniteräslaatuja voidaan sinkitä tyydyttävästi, mutta reaktiivi

set aineet kuten pii (Si) ja fosfori (P) voivat vaikuttaa kuumasinkitykseen. Kuuma- valssatun betoniteräksen piipitoisuus sulatusanalyysin mukaan saa standardin SFS 1200 2 mukaan vaihdella 0,15 % ja 0,55 % välillä. Kylmämuokatun betoniteräksen maksimi- piipitoisuus on 0,60 %. Fosforipitoisuuden maksimi on molemmille betoniterästyypeille 0,06 %. Suuren sallitun vaihteluvälin takia betoniteräksen piipitoisuuteen on sinkittäessä kiinnitettävä huomiota.

Sinkin, raudan ja piin yhteistoiminnalla on merkittävä osa sinkityksen olosuhteiden luomisessa sellaisiksi, että sula sinkki reagoisi jatkuvasti samalla nopeudella teräksen kanssa, paksunevasta sinkkikerroksesta huolimatta. Piipitoisuuden tulisi olla noin 0,12 — 0,20 %. Tällöin on mahdollista saada kaikki faasit1 2 3 sisältävä normaali kerrospaksuus.

Piipitoisuuden ollessa 0,04-0,12% sinkkipinnoitteen paksuus kasvaa huomattavasti, kasto ajasta riippuen jopa hallitsemattomasti. Tätä ilmiötä kutsutaan Sandelin -ilmiöksi (Ks. kuva 4.1a). Sinkin ja teräksen reaktiivisuus on korkea myös piipitoisuuden ylittäes

sä n. 0,25 %. Tällöin seoskerroksista voi tulla merkittävästi paksumpia ja eeta-faasi saattaa puuttua kokonaan 4.

Fosfori lisää seoskerrosten kasvunopeutta. Se hidastaa delta-faasin muodostumista ja lisää zeeta-faasin kasvua, kun taas gamma-faasista tulee epäjatkuva 5. Tämä epäjatku

vuus johtaa parempaan pinnoitteen ja betoniteräksen väliseen tartuntaan. Fosforin ja piin käyttäytyminen liittyvät toisiinsa.

2 SFS 1200 Betonirakenteiden yleiset teräkset. Lajit, nimikkeet ja merkinnät tuotteissa, s. 2.

cement. s. 5.

(19)

Sulatusanalyysin ilmoittama Si-pitoisuus antaa kuitenkin vain suuntaa reaktioihin osal

listuvan, betoniteräksen pinnalla olevan vapaan piin määrästä Kaava Si -% + 2,5 x P -% antaa pii-ekvivalenssiluvun, jota käytetään Sandelin-käyrien yhtey

dessä 1 2. On esitetty, että optimipitoisuus betoniteräksille olisi Si -% + 2,5 x P -% = 0,25, kun sinkkikylvyssä ei ole nikkeliä.

Nikkelin lisääminen sinkkikylpyyn pienentää seosfaasien paksuuksia, mutta säilyttää puhtaan sinkin kerroksen 3. Nikkelipitoisuudella 0,1 % Sandelin-käyrä tasoittuu lineaa

riseksi Si-pitoisuuteen 0,2 % asti 4 5. 4.2 KORROOSIONKESTÄVYYS

4.2.1 SINKIN KORROOSIONKESTÄVYYS TUOREESSA BETONISSA

Metallien korroosionkestävyys perustuu pääasiassa passivoitumisilmiöön, jossa metallin pintaan muodostuu tiivis oksidi- tai hydroksidikerros. Passiivikerros saattaa estää me

tallin liukenemisen lähes kokonaan, jolloin korroosiovirta pienenee huomattavasti. Pas- siivikerroksen rakenne voi olla joko kiteinen tai amorfinen \

Tuoreen betonin ja sinkin reaktiossa tärkeimmät osa-alueet ovat:

• sinkin ja kalsiumhydroksidin reaktio,

• sinkkipintoj en passivoituminen j a

• vedyn muodostuminen.

Sinkin korroosioreaktioyhtälöt vahvasti alkalisessa betonissa ovat:

anodireaktio Zn (s) + 40H" Zn(OH)42" + 2e" (1) katodireaktio 2H20 + 2e" -> H2 (g) t + 20H" (2) kokonaisreaktio Zn (s) + 20H" + 2H20 -> Zn(OH)42" + H2 (g) f 6. (3) Sinkkihydroksidi muuttuu välittömästi kalsiumhydroksosinkaatiksi 7, joka muodostaa tiiviin sulkukerroksen sinkin pintaan:

2Zn + Ca(OH)2 + 6H20 -» Ca[Zn(0H)3]2-2H20 + 2H218. (4) Myös liukenevan silikaatin muodostuminen betonissa on mahdollista:

Zn + 20H" ->Zn02"2 + H2 t 9. (5)

3 Alonso, C., Sånchez, J., Pullea, J., Andrade, C., Tierra, P., Bernal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 1.

7 Yeomans, S.R. Galvanized Steel Reinforcement in Concrete, s. 664.

8 Andrade, C., Holst, J.D., Niimberger, U., Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Reinfor

cement. s. 7.

(20)

Tuoreen betonin pH:sta ja koostumuksesta riippuu mitä ja kuinka pysyviä reaktiotuot

teita sinkin korroosioreaktiossa syntyy. Betonin huokosveden pH:n ja sementin alkali- suuden väliseen yhteyteen puolestaan vaikuttavat ennen kaikkea liukenevat alkalit1.

Betonin pH-arvo on aivan kovettumisen alusta alkaen korkea: 12-14 sementin koos

tumuksen ja hydrataatioasteen funktiona. Alkalisuus johtuu sementin hydrataatiossa syntyvästä kalsiumhydroksidista ja helppoliukoisista kalium-ja natriumsuoloista. Lyhy

en ajan heti sementin ja veden sekoittamisen jälkeen huokosvesi on Ca(OH)2 -kylläinen (pH 12,6)1 2. Muutaman päivän kuluttua Ca(OH)2 -pitoisuus laskee, mutta muut ainekset kuten NaOH ja KOH pitävät yllä korkeaa pH-arvoa 3. Näissä tuoreen betonin liuoksissa Ca2+ -ionien konsentraatio laskee pH:n noustessa 4 5. Hieman alemmalla pH:11a, joka on tyypillinen hydrataation alkuvaiheilla, liuos on kyllästetty Ca2+ -ionilla. Kalsium-ionin läsnäolo on välttämätöntä, jotta sinkki passivoituisi alkalisessa aineessa \

Sementtiin sideaineeksi lisättävä silika kuluttaa hydrataation myöhemmässä vaiheessa kalsiumhydroksidia, jolloin kovettuneen betonin pH laskee. Samanlainen, mutta huo

mattavasti heikompi vaikutus on myös masuunikuonalla ja lentotuhkalla. Tosin Anderssonin et ai. tutkimuksessa 6 7 kymmenen kuukauden ikäisen lentotuhkaa sisältävän betonin huokosveden pH (13,4) ei poikennut saman ikäisestä Portland-betonista, vaikka kalsium-ionipitoisuus oli vain kuudennes. pH-arvon alentuessa siirrytään sinkin passii- vialueelle, mutta vähentyneen kalsiumhydroksidipitoisuuden takia passiivikerroksen muodostuminen vaarantuu. Alhaisempi pH vähentää kuitenkin vedyn muodostumista.

Vedynmuodostumisaikaa lyhentää myös alhainen vesisementtisuhde, joka toisaalta nostaa pH:ta 1.

Myös sinkaattikiteiden koolla on ratkaiseva merkitys passiivikerroksen muodostumi

selle. Kun pH nousee, kiteiden koko kasvaa: pH-arvon 13,2 ±0,1 8 yläpuolella korroosiotuotteet esiintyvät yksittäisinä kiteinä, jotka eivät pysty sulkemaan pintaa täydelli

sesti. Pinta ei passivoidu ja sinkin syöpyminen jatkuu aktiivisesti. Alonso et ai. 9 ovat todenneet, että nikkelin lisääminen sinkkikylpyyn pienentää kalsiumhydroksosinkaatti- kiteiden kokoa.

Jos kalsiumhydroksosinkaatti -passiivikerros on muodostunut, sen pysyvyys ei enää muutu pH:n myöhemmin mahdollisesti noustessa 10. Sinkin passivoituminen on kuiten-

1 Proverbio, E., Meloni, M., Fratesi, R., Luminari, M. Longterm exposure tests on galvanized steel in different concrete types, s. 517.

2 Alonso, C., Sånchez, J., Pullea, J., Andrade, C., Tierra, P., Bemal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 1-2.

3 Andrade. C., Molina, A., Huete, F., Gonzalez, J.A. Relation between the alkali content of cements and the corrosion rates of the galvanized reinforcements, s. 353.

6 Andersson, K., Allard, B., Bengtsson, M., Magnusson, B. Chemical composition of cement pore solu

tions. s. 330.

7 Fagerlund, G. Betongkonstruktioners Beständighet, En översikt, s. 38.

8 Andrade, C., Holst, J.D., Ntimberger, U., Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Reinfor

cement. s. 11.

9 Alonso, C., Sanchez, J., Pullea, J., Andrade, C., Tierra, P., Bemal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 4.

10 Alonso, C, Sanchez, J., Pullea, J., Andrade, C., Tierra, P., Bemal, M. The addition of Ni to improve the corrosion resistance of galvanized reinforcement, s. 2.

(21)

kin monimutkainen ja monesta tekijästä riippuvainen reaktio, jota ei vielä täysin tunne

ta. Kirjallisuudessa on kovin ristiriitaista tietoa sinkin passivoitumisesta. Lähteestä riip

puen passiivikerroksen muodostumisen ylärajan pH-arvo on noin 13,2 ±0,1

’...13,4 ±0,1 1 2 3. Todennäköisesti tulosten vaihtelu johtuu sementin hyvinkin erilaisesta koostumuksesta eri puolilla maailmaa.

Korkea-alkalisementissä kuumasinkityn betoniteräksen korroosionopeus voi olla jopa yli kymmenenkertainen matala-alkalisementtiin verrattuna \ Korroosionopeus muuttuu eksponentiaalisesti pH:n noustessa arvosta 12 arvoon 14, pH-arvon 13 yläpuolella no

peus kasvaa merkittävästi 4. Lydmanin 5 mukaan sinkittyjen betoniterästen pinnalle muodostuu yhtenäinen ja tiivis passiivikerros, jos käytetty sementti on matala-alkalista.

Suomalainen sementti on kuitenkin tyypillisesti erittäin korkea-alkalista.

Betonin kovetuttua sinkin ja alkalisen ympäristön reaktiot käytännöllisesti katsoen lak

kaavat vapaan kalsiumhydroksidin puuttuessa. Reaktion pysähtyminen ei tosin merkitse passiivikerroksen muodostumista. Myös kloridien läsnäolo tuoreessa betonissa estää kokonaan passiivikerroksen muodostumisen.

Vedynmuodostus

Tuoreen betonin ja sinkin reaktiossa muodostuvat vetykuplat voivat heikentää betonin ja betoniteräksen välistä tartuntaa. Lisäksi karbonatisoituminen ja haitalliset aineet, kuten vesi, happi ja kloridit etenevät huokoisessa betonissa nopeammin. On kuitenkin esitetty, että betoniin ei synny halkeamia aiheuttavia vetojännityksiä, kun sinkin korroosiotuotteet pääsevät laajenemaan vetyhuokosiin.

Vedynuodostuksesta on kirjallisuudessa monia näkökantoja. Alonso et ai. 6 esittävät vedyn muodostuksen alkavan pian sinkin ja alkalisen aineen kosketuksessa. Muut läh

teet antavat pH-rajoja (11 7 ... 13,2 ±0,1 8), joiden alapuolella vetyä ei muodostu.

Vetykaasua muodostuu helpommin sinkki-rautaseoksesta kuin puhtaasta sinkkipinnasta, joten myös korroosionopeus on suurempi pinnoitteessa, josta eeta-faasi puuttuu 9. Jos sinkkipinta on ehtinyt oksidoitua ennen betonointia 10 11 tai jos kuumasinkityt kappaleet on kromatoitu ", vedynmuodostumisreaktio estyy ja eeta-faasin puuttumisella ei ole mer

kitystä korroosionopeuteen.

1 Andrade, C., Holst, J.D., Ntimberger, U., Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Reinfor

cement. s. 11.

2 Lydman, M, Sinkityt betoniraudoitteet. s. 32-33.

cement. s. 12.

4 Andrade. C., Molina, A., Huete, F., Gonzalez, J.A. Relation between the alkali content of cements and the corrosion rates of the galvanized reinforcements, s. 343.

5 Lydman, M., Sinkityt betoniraudoitteet. s. 35-36.

cement. s. 11.

11 Yeomans, S.R. Coated Steel Reinforcement in Concrete, s. 24.

(22)

Aiemmin kromaatteja lisättiin passivoimistarkoituksessa myös betoniin,- mutta siitä on luovuttu kromaattien myrkyllisyyden ja työturvallisuuden takia. Kromaatit toimivat inhibiittoreina vedynmuodostumisreaktiossa. Corderoy et ai. 1 esittävät, että vedyn muodostuminen lakkaa lähes täysin, kun kromaatti-ionit pelkistyvät veden sijaan. pH- arvolla noin 12,5 kromitrioksidi (CrOs) pelkistyy kromioksidiksi (O2O3), jolloin muo

dostuu sinkkikromaattia, kromioksidia ja mahdollisesti myös sinkkihydroksidia tai kal- siumhydroksosinkaattia sisältävä passiivikerros. Reaktioita ei tunneta tarkkaan 1 2 3 4. Vesiliukoisen kromaattikerroksen säilyvyys huuhtelun, kuljetusten, mahdollisen sateelle altistetun säilytyksen ja asennuksen jälkeen on hyvin epävarmaa. S. Yeomans onkin todennut artikkeleissaan 3 4, että sinkittyjen betoniterästen kromaattikerroksen säily

vyyttä muutamia viikkoja tai kuukausia pidempään ei voida taata. Olettamusta tukevat myös standardit SFS 4789:1982 5 ja SFS 4788:1982 6.

SFS 4789:1982 :n mukaan kromaattipinnoitteet kovettuvat ajan mittaan veden vähitel

len poistuessa ja tankoja olisi käsiteltävä varovasti ensimmäiset 24 tuntia kromatoinnin jälkeen. SFS 4788:1982 kehottaa tekemään tietyt kromaattipinnoitteen testaukset 3 ja 30 päivän kuluessa kromatoinnista. Nämä käsittely- ja aikarajoitukset tekevät kromatoinnista epäkäytännöllisen menetelmän.

Kalsiumhydroksidi- ja passivointikokeet

Kalsiumhydroksidikokeessa oli tarkoitus tutkia sinkitysmenetelmien, kromatoinnin ja välisäilytyksen vaikutusta passiivikerroksen muodostumiseen tuoretta betonia simuloi

vassa Ca(OH)2 -liuoksessa. Passivointikokeessa etsittiin ympäristöystävällisempää ja pysyvämpää vaihtoehtoa kromatoinnille vedynmuodostumisen estämiseksi. Mahdollisia vaihtoehtoja olivat passivointi ilman hapen, kosteuden ja hiilidioksidin vaikutuksesta välisäilytyksessä sekä erilaiset happokäsittelyt. Ruotsalaisessa tutkimuksessa 7 natrium- silikaatin käyttö passivointiaineena vähensi korroosiota normaalissa betonissa, mutta matala-alkalisessa betonissa sillä ei ollut vaikutusta.

Orgaaniset hapot ovat helposti hävitettäviä happoja. Orgaanisten happojen passivoiva vaikutus samoin kuin ilmassa passivoituminen perustuisi tiiviin suolakerroksen muo

dostumiseen sinkin pinnalle. Suola- ja rikkihappoja käytetään jo sinkitysprosessissa, joten myös niiden käytölle olisi perusteita.

Tuoreen betonin ja raudoitteen välisen reaktion kulkua sekä raudoitteen korroosiotilaa kovettuneessa betonissa voidaan arvioida korroosiopotentiaalin perusteella. Ns.

Pourbaix -diagrammit esittävät metallien sähkökemiallista korroosiotilaa pH-potentiaali -koordinaatistossa. Piirrosten teoreettisuudesta huolimatta niiden avulla voidaan arvioi

da metallin passivoitumista.

Korroosiopotentiaali voidaan ajatella betoniteräksen pinnan (tässä tapauksessa sinkin) ja elektrolyytin, eli betonin välisenä potentiaalierona. Yksikkönä on millivoltti [mV], Kos

ka käytännössä tätä potentiaalia ei pystytä tarkkaan mittaamaan, mitataan elektrolyytin

1 Corderoy, D.J.H., Herzog, H. Passivation of Galvanized Reinforcement by Inhibitor Anions, s. 143.

2 Corderoy, D.J.H., Herzog, H. Passivation of Galvanized Reinforcement by Inhibitor Anions, s. 144.

5 SFS 4789. Sähkösinkki-ja sähkökadmiumpinnoitteet. Kromatointi. s. 2.

6 SFS 4788. Sinkin ja kadmiumin kromatointi. Testausmenetelmät, s. 1-2.

(23)

kanssa kosketuksissa olevan referenssielektrodin ja betoniteräksen välinen potentiaa

liero. Kun referenssielektrodin elektrodipotentiaali on tunnettu ja muuttumaton saadaan betoniteräksen ja betonin potentiaaliero laskettua \

4.2.2 BETONITERÄKSIEN SUOJAUS

Sinkin suojaava vaikutus perustuu kahteen eri mekanismiin: mekaaniseen suojaukseen ja uhrautuvaan eli katodiseen suojaukseen. Mekaanisessa suojauksessa sinkkipinnoite muodostaa kovan, kulutusta kestävän ja metallisesti kiinnittyvän tiiviin, vesihöyryä ja happea läpäisemättömän kerroksen betoniteräksen pinnalle 1 2.

Katodinen suojaus voidaan jakaa kahteen osaan: puhtaasti katodiseen suojaukseen ja korjaavaan suojaukseen. Kun kaksi eri metallia koskettavat toisiaan ja niitä yhdistää myös elektrolyyttiä sisältävä vesi, kulkee epäjalommalta metallilta (anodi) sähkövirta jalommalle metallille (katodi). Tästä seuraa, että jalompi metalli on suojassa, kun taas epäjalompi on alttiina voimakkaalle korroosiolle. Juuri tämä on periaatteena katodisessa suojauksessa ja betoniteräksen sinkkipinnoittamisessa3 4 5: sinkistä tulee kuvan 4.2 mukai

sesti syöpyvä anodi ja betoniteräksestä tulee säästyvä katodi. Mitä paksumpi sinkkiker- ros, sitä parempi suoja korroosiota vastaan. Usein kuitenkin suositellaan sinkkikerrok- sen maksimipaksuudeksi 200 pm (n. 1400 g/m2) 4.

Ca(OH)

Zn** + 20H*—► Zn(OH)

A discontinuity in the surface coating Cathode (exposed steel) Anode

(Zinc coating)

Electrolyte (wet concrete) Kuva 4.2 Katodisen suojauksen periaate 5.

Sinkkipinnoitteen syöpyessä liuenneet sinkkiyhdisteet saattavat kulkeutua sähköparin katodille, jossa ne saostuvat ja peittävät pinnoitteen vähäisen reiän 6. Samalla elektro

lyyttinen virta hidastuu ja sähkökemiallinen reaktio rajoittuu, jolloin betoniteräs on suojassa. Ilmiötä kutsutaan itsestään korjautumiseksi. On kuitenkin huomattava, että sinkkipinnoite ei palaudu entiselleen. Vähäisen reiän koko riippuu ympäröivistä olo

suhteista. Jos elektrolyyttiä on paljon, esimerkiksi merivedessä, sinkkipinnoituksen rei

kä voi olla jopa 5-10 mm 7. Ilmassa, jos kosteutta on vähän ja se on puhdasta, reikä saa

1 Camitz, G., Pettersson, K. Korrosionsskydd av stål ingjutet i betong - Etapp 1, Katodiskt korrosionsskydd av stålarmeringen i betongkonstructioner - litteraturundersökning, s. 14.

cement. s. 13.

5 www.galvarebar.com 4.1.2001. The process of galvanizing steel rods with zinc 6 Tunturi, P.J. (toim.) Korroosiokäsikirja. s. 596.

(24)

olla maksimissaan 5 jam ’. S. Yeomans 1 2 esittää artikkelissaan, että betonissa jopa lähes kolmen millimetrin kokoiset paikalliset halkeamat korjautuisivat katodisen suojauksen ansiosta, mutta esimerkiksi leikkauspinnat olisi paikattava.

Sinkin uhrautumisnopeus on verrannollinen sinkin ja paljastuneen betoniteräksen pinta- alojen suhteeseen sekä virtaan per sinkin yksikköala, joka puolestaan riippuu elektro

lyytin sähkönjohtavuudesta 3. Korroosion kannalta ratkaisevaa ei niinkään ole potenti

aalieron suuruus, vaan elektrolyytin sähkönjohtavuus 4 5. Jos anodipinta-ala on pieni ympäröivään katodipinta-alaan nähden anodi syöpyy erittäin voimakkaasti \ Kuuma- sinkittyjen betoniterästen leikkauspinnat ja suuret halkeamat sinkkipinnoitteessa muo

dostavat suurehkon katodipinnan, joten ne on syytä paikata maalamalla tai ruiskusinki- tyksellä.

Sinkin käyttäytyminen kovettuneessa betonissa

Betonin aikaisuudesta johtuen tavallisen betoniteräksen pinnalle muodostuu korroosion etenemisen estävä oksidikerros. Kerros katoaa, kun betoni karbonatisoituu (neutraloi

tuu) tai betoniterästen ympärille tunkeutuu klorideja 6. Betonipeite suojaa sinkkiä, kuten betoniterästäkin, ilman epäpuhtauksien haitallisilta vaikutuksilta. Sinkin amfoteerisyy- destä huolimatta betonin korkea alkalisuus suojaa sinkkiä, sillä sinkin korroosionopeus on minimissään pH-arvolla n. 12,5, joka on lähellä hydratoituneen sementin pH:ta 7 matala-alkalisilla betoneilla.

Betonin karbonatisoituessa ilman hiilidioksidin vaikutuksesta pH alenee arvosta noin 12,5 - 14,0 arvoon n. 8,5 8. Kun ympäristön pH laskee alle arvon 11,5 9 voi tavallisen betoniteräksen korroosio alkaa, jos muut korroosiovaatimukset täyttyvät. Sinkitty beto

niteräs kestää karbonatisoitumista pinnoittamatonta terästä paremmin, sillä sinkki säilyy passivoituneena paljon laajemmalla pH alueella, noin pH-arvoon 9,5 asti 10 11 12. Sinkin kor

roosio alkaa vasta, kun betoni on tankojen tasolla karbonatisoitunut lähes kokonaan.

Huonosta työstöstä aiheutunut vaihtelu betonin laadussa ja mahdollisesti pienentynyt suojapaksuus ovat vähemmän vaarallisia sinkityillä kuin pinnoittamattomilla betonite

räksillä n.

Toisaalta passivoituiin epäonnistuttua vetykuplien muodostama huokoinen kerros edesauttaa hiilidioksidin ja haitallisten aineiden tunkeutumista betoniterästen tasolle.

Tällöin korroosion aktiivivaihe saavutetaan nopeammin.

Sinkin pääasiallinen korroosiotuote on sinkkioksidi (ZnO), joka on tilavuudeltaan suu

rempi kuin sinkki l2. Sinkkioksidin tilavuus on kuitenkin noin 1/3 13 pienempi kuin te

2 Yeomans, S.R. Galvanized Steel Reinforcement in Concrete, s. 664-665.

5 Tunturi, P.J. (toim.) Korroosiokäsikiija. s. 168.

6 Mehto, L., Pentti, M., Käkönen, H. Betonijulkisivujen karbonatisoituminen. s. 14 ja s. 48.

8 Mehto, L., Pentti, M., Käkönen, H. Betonijulkisivujen karbonatisoituminen. s. 62.

11 Andrade, C., Holst, J.D., Numberger, IL, Whiteley, J.D., Woodman, N. Coating Protection for Rein

forcement. s. 22.

u Yeomans, S.R. Coated Steel Reinforcement in Concrete, s. 24-25.

(25)

räksen korroosiotuotteiden, jolloin betoniin syntyvä vetojännitys on myös vastaavasti pienempi. Sinkkioksidin tyypillisesti irrallisen ja pulverimaisen olomuodon takia ZnO saattaa kulkeutua tangon pinnalta halkeamiin ja huokosiin ', jolloin betoni saattaa tii

vistyä ja muodostaa sulkukerroksen haitallisten aineiden (CO2, vesi, happi ja kloridit) tunkeutumista vastaan. Betonin mikrohalkeamien ja pienten huokosten täyttymistä voi esiintyä jopa 0,5 mm etäisyydellä tangon pinnasta 1 2 3. Sinkitys siis viivästyttää halkeilun alkamista ja betoniin kohdistuvat halkaisuvoimat ovat pienempiä. Myös tartunta voi parantua J. Toisaalta betonin tiivistyessä sen pakkasenkestävyysominaisuudet heikkene- vät.

Passiivikerroksen paikallinen tuhoutuminen tuo mukanaan pistekorroosion riskin. Jos suojakerros tuhoutuu pieneltä alueelta, korroosio keskittyy tähän kohtaan. Syöpyminen voi olla hyvin nopeaa, jos suojakerros on sähköä johtava ja toimii katodina paljastuneen metallipinnan toimiessa anodina 4 5.

Korroosioreaktiossa metallin pinnalle syntyvät korroosiotuotteet aiheuttavat käytännön olosuhteissa suuria muutoksia metallien keskinäisessä jalousjäijestyksessä \ Myös sinkkipinnoitteen eri faasien jalousaste voi poiketa suurestikin alkuperäisen alkuaineen jalousasteesta 6 7. Aikalisissä liuoksissa, kuten betonissa, rauta-sinkki -seosfaasit toden

näköisesti kestävät korroosiota huonommin kuin puhdas sinkki 1. Lievästi happamissa olosuhteissa, esimerkiksi ilmassa, tilanne on päinvastainen 8.

Kloridienkestävyys

Eri kokeiden tulokset ovat ristiriitaisia keskenään, mutta voitaneen sanoa, että kuumasinkitty betoniteräs sietää klorideja yleensä paremmin kuin tavallinen betoniteräs.

Yleisesti ottaen sinkkikerros viivästyttää teräksen aktiivisen korroosion alkua: korroosio alkaa kuumasinkityillä betoniteräksillä korkeammissa kloridipitoisuuksissa kuin tavalli

sella teräksellä 9. Tosin joissakin tapauksissa 10 11 sinkin korroosio kloridipitoisessa ympä

ristössä oli niin voimakasta, että se vaurioitti betonia jo hyvin aikaisessa vaiheessa, vaikka itse betoniteräkset olisivat säilyneet vielä vaurioitumattomina.

Kloridipitoisessa betonissa sinkin katodinen suojaus ei toimi, vaan sinkin paikallinen korroosio aiheuttaa pistekorroosiota 11.

1 Yeomans, S.R. Coated Steel Reinforcement in Concrete, s. 24-25.

8 Porter, F. Zinc Handbook, properties, processing and use in design, s. 98 ja s. 149.

cement. s. 22.

10 Sarja, A., Jokela, J., Metso, J. Sinkityt betoniraudoitteet. s.41-42.

cement. s. 18.