Zink offeranoder vid reparation av armerad betong

Betong är ett mycket starkt och hållbart byggmaterial. När betong armeras med stål, skapas grunden för modern byggnation. I denna kombination ger betongen styrka mot tryckspänning och armeringen ger styrka mot dragspänning. Stålarmering löser en av betongens största begränsningar, men skapar ett helt nytt problem: korrosion av inbäddad stålarmering leder till spjälkning av betongen och försvagning i konstruktionen. Betong är ett relativt ogenomträngligt och hållbart material, som skyddar det inbäddade stålet. Vatten och föroreningar kan vanligtvis inte ta sig igenom betongen fram till stålet. Även den alkaliska miljön innebär ett skydd genom att betongs höga PH-värde skapar ett tunt oxidskikt på stålet som ger skydd. Men ibland är dessa skydd inte tillräckligt och det förekommer att betongen skadas genom att rost angriper armeringen. Om kloridjoner kan ta sig igenom betongen, korroderar stålarmeringen. Små sprickor i betong är vanligt förekommande bland annat till följd av att betong krymper, när det härdar. Temperaturförändringar kan orsaka expansion och sammandragning som kan leda till sprickbildning. Betong kan också spricka under normala, förväntade belastningsförhållanden på grund av hur stålet tar upp spänning eller förändringar i den omgivande miljön. En fuktig och salthaltig miljö kan medföra risker. När stål korroderar skapar det järnoxid som expanderar inuti betongen och spjälkar denna.

Ett effektivt och billigt sätt att skydda metaller från oxidering är att tillföra en offeranod. I stället för att låta armeringen försvagas genom rost, tillförs en offeranod av zink som äts upp istället för den ädlare metallen stål. Processen är grundläggande kemi. När metaller med olika elektrokemisk potential kommer i kontakt med varandra bildas galvaniska celler. En metall inom den galvaniska cellen som har den lägre potentialen blir anodisk och korroderar.  Med andra ord så korroderar eller rostar offeranoden i stället för den ädlare metallen. Anoden har till uppgift att offras istället för materialet i armeringen. Ett batteri fungerar på samma sätt. Elektronerna vandrar från anoden till katoden och energi uppstår.

Offeranod är en bit av oädel metall som fästs på metallytor för att skydda från korrosion. Offeranoden måste vara av mindre ädel metall än metallytan den skyddar, då korroderar offeranoden istället för den ädlare metallen, det vill säga den som befinner sig längre upp i den elektrokemiska spänningsserien. Ett exempel på en metall som utnyttjas i offeranoder är zink för att skydda stål. Den negativa elektroden kallas anod och den positiva katod. Inuti cellen är anod och katod enbart i kontakt med varandra genom elektrolyten – ett material som har en förmåga att leda joner men inte elektroner.

Framför allt påverkas stålarmeringen av klorider som finns i olika kemikalier och salter. Sedan mitten av 1970-talet pågår forskning om olika tekniker för att förebygga rost till följd av kloridförekomst. Numera finns en samstämmighet om att den enda varaktiga metoden att hejda rost i armeringsstål är att skydda med offeranoder. Skydd genom zinkbaserade offeranoder innebär en galvanisk process som inte bara hejdar ett pågående rostangrepp utan också förebygger rostangrepp i den aktuella betongkonstruktionen. Det är allmänt känt att efter en omfattande betonglagning kan nya spjälkningar uppstå inom 3 – 5 år i gränssnittet mellan den nya och gamla betongen, vilket beror på en elektrokemisk process och kallas ”halo”-effekt. Genom att tillföra offeranoder i samband med en betonglagning skapas en process som förebygger rost inte bara i det lagade området utan i ett betydligt större sammanhang och under lång tid.

Morneon Fasad arbetar idag med zinkpuckar för att ge betonglagningar en betydligt längre underhållscykel. Vi har i egen regi genomfört experiment för att åskådliggöra vad en offeranod tillför jämfört med korrosion med fritt förlopp.

För att på ett djupare plan förstå processen var vänlig följ denna länk:

Morneon Fasad har sedan 2012 utfört accelererade tester för att se hur väl annonserade värden från materialleverantör stämmer. Vi är häpna hur bra zinkanoder skyddar mot korrosion. I våra exemplen nedan är vattnet utspätt med 5 matskedar salt.