Gli inibitori di corrosione migratori

Gli inibitori di
corrosione migratori
Le soluzioni PROIND CORTEC per la
prevenzione dalla ruggine
INIBITORI DI CORROSIONE MIGRATORI
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Gli inibitori di corrosione migratori
Il problema della corrosione dei ferri d’armatura causata dalla carbonatazione e dai cloruri e dei
prodotti conosciuti ed impiegati per la bonifica e passivazione dell’ossidazione.
Corrosione
Il fenomeno di corrosione delle armature nelle strutture in cemento armato causato da
carbonatazione o attacco da cloruri s’innesca a causa della seguente reazione
ferro + ossigeno + acqua = prodotti di corrosione
Il processo di corrosione dei cementi armati
In soluzioni alcaline con pH>11,5 e in assenza di cloruri, il ferro si ricopre di un sottile strato di
ossido, il cui spessore è di pochi strati molecolari.
In queste condizioni, dette di "passività", la sua velocità di corrosione è praticamente nulla.
Un calcestruzzo correttamente confezionato e messo in opera, si comporta come una soluzione
alcalina e pertanto "passiva" perfettamente le armature.
Nei pori della sua pasta cementizia è contenuta una soluzione, composta per la maggior parte da
idrossido di sodio e di potassio, con pH compreso tra 13 e 14.
Sfortunatamente, col passare degli anni, il calcestruzzo può perdere le sue caratteristiche
protettive. Questo accade di norma per due motivi:
•
L'anidride carbonica proveniente dall'ambiente esterno può neutralizzare l'alcalinità del
calcestruzzo, partendo dagli strati più esterni verso quelli più interni. In tali condizioni, il
calcestruzzo subisce l'effetto detto di "carbonatazione", cioè il suo estratto acquoso passa
da pH>13 a pH>9.
•
A contatto con ambienti contenenti cloruri, nel calcestruzzo possono penetrare questi
anioni fino a raggiungere le armature. Se alla superficie delle armature si supera un tenore
critico di cloruri, nell'ordine di 0,4-1% del contenuto del peso del cemento, lo strato
protettivo può rompersi localmente.
Entità e caratteristiche del processo corrosivo
La distruzione dello strato protettivo di ossido è la precondizione che permette il processo di
corrosione.
Una volta distrutto lo strato protettivo, la corrosione può verificarsi solo se alla superficie delle
armature sono presenti acqua e ossigeno, oppure, nel caso di correnti disperse, se l'interferenza
continua nel tempo.
La depassivazione avviene solo nelle armature che hanno raggiunto una condizione di
"carbonazione" o sulle quali agisce un tenore critico di cloruri. Pertanto, tale fenomeno riguarda
solo una parte delle armature.
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In una tale situazione è possibile formare una macrocoppia fra le armature che si corrodono e le
rimanenti ancora passive, agendo, generalmente, attraverso un collegamento elettrico.
In condizioni particolari, questo processo può però provocare un aumento di velocità del processo
di corrosione sulle strutture già intaccate.
Nella vita dei cementi armati si possono individuare due fasi distinte:
•
•
Una fase di innesco della corrosione (fig. 1), in cui si realizzano i fenomeni di
neutralizzazione della condizione di passività, cioè la distruzione locale o generale dello
strato protettivo di ossido.
Una fase di propagazione, più o meno veloce, del processo di corrosione, che subentra nel
momento in cui lo strato protettivo di ossido è stato completamente eliminato.
La carbonatazione, nel momento in cui raggiunge le armature, distrugge completamente lo strato
passivo. I cloruri, al contrario, ne provocano una rottura localizzata, a meno che non siano presenti
in tenori molto elevati. Le correnti disperse lo distruggono lo distruggono, nel momento in cui
lasciano le armature per penetrare nel calcestruzzo.
Pertanto:
•
•
La corrosione da carbonazione si distribuisce uniformemente sulla superficie dell'armatura.
La corrosione da cloruri è di tipo localizzato e si caratterizza per attacchi penetranti, limitati
in estensione, che assumono la forma di veri e propri crateri, detti "pit", circondati da zone
non corrose. A questo tipo di corrosione si attribuisce il nome di "pitting". Solo nel caso di
un elevato tenore di cloruri, soprattutto al diminuire del pH, si può verificare una distruzione
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dello strato protettivo su ampie zone dell'armatura, fornendo alla corrosione un'entità più
generalizzata ed estesa.
Su armature ad alta resistenza, per strutture di cemento armato precompresso (questo caso non
riguarda le comuni armature per cemento armato), in condizioni ambientali, metallurgiche e
meccaniche molto specifiche, è possibile che si sviluppino cricche di corrosione, in condizioni di
sforzo provocate dall'idrogeno, che conducono alla rottura "fragile" del materiale.
I fenomeni corrosivi risultano spesso segnalati dalla comparsa, sulla superficie esterna del
calcestruzzo, di macchie di ruggine o da danneggiamenti del copriferro provocati dall'azione
espansiva dei prodotti di corrosione (fig. 2).
Infatti, il volume degli ossidi che la corrosione produce, può essere da 2 a 6 volte maggiore del
volume del ferro da cui provengono, in base alla loro composizione e al grado di idratazione. Per
esempio, il volume degli ossidi Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe(OH)3 3H2O risulta rispettivamente
2,3,4,6 volte superiore a quello del ferro da cui provengono. In generale, il volume dei prodotti di
corrosione, formati da una miscela di questi ossidi, viene considerato come 4 volte superiore a
quello del ferro.
Tuttavia, nei casi di attacco corrosivo localizzato, il calcestruzzo può presentare una superficie
esterna totalmente integra.
CONSEGUENZE STRUTTURALI
Sebbene i fenomeni corrosivi sulle armature siano spesso confinati a porzioni localizzate della
struttura, le loro conseguenze si ripercuotono notevolmente, non solo sullo strato esteriore delle
opere interessate, ma anche sulle condizioni strutturali, minandone lo stato di sicurezza generale.
In generale, le principali conseguenze di un attacco corrosivo sono (fig. 3):
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•
•
•
•
Abbassamento del carico portante e della resistenza a fatica delle armature.
Formazione di prodotti di corrosione che possono creare fessure nel copriferro, provocarne
l'espulsione o la totale delaminazione.
Riduzione di aderenza delle armature, fino al limite massimo della perdita di ancoraggio.
Cedimenti improvvisi, per infrangimento da idrogeno. Questo fenomeno riguarda solo
quegli acciai a elevato limite di snervamento.
MECCANISMO ELETTROCHIMICO E PROCESSI CONTROLLANTI
Quando le condizioni di passività vengono meno, il processo corrosivo delle armature può
verificarsi se nel calcestruzzo sono presenti ossigeno e acqua, secondo la reazione per cui
FERRO + OSSIGENO + ACQUA = PRODOTTO DI CORROSIONE.
Questa reazione di natura elettrochimica si realizza secondo quattro processi parziali (fig. 4):
•
•
•
La reazione di ossidazione del ferro (processo anodico), rende disponibili elettroni nella
fase metallica e origina prodotti di corrosione (Fe = Fe2 + e), la cui idrolisi produce acidità
(Fe2+ 2H2O = Fe(OH)2 + 2H).
La reazione di riduzione dell'ossigeno (processo catodico) consuma tali elettroni e produce
alcalinità (O2 + 2H2O + 4e = 4 OH).
Gli elettroni vengono trasportati all'interno del metallo dalle regioni anodiche, dove vengono
resi disponibili, a quelle catodiche, dove sono consumati (poiché gli elettroni sono carichi di
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•
segno negativo, questo produce una circolazione di corrente convenzionale in senso
opposto).
Nella fase di chiusura del circuito, la corrente circola nel calcestruzzo dalle regioni anodiche
a quelle catodiche (trasporta dagli ioni perché, in presenza d'acqua, il calcestruzzo diventa
un elettrolita).
Questi quattro processi sono complementari, cioè devono prodursi con la stessa velocità.
Così, il numero di elettroni liberati dalla reazione anodica nell'unità di tempo (la corrente scambiata
alla superficie delle armature), il numero di elettroni consumati contemporaneamente dalla
reazione catodica (la corrente scambiata in senso catodico sulle armature), la corrente che passa
all'interno dell'armatura dalla regione anodica a quella catodica e la corrente che circola nel
calcestruzzo dalla regione catodica a quella anodica, devono essere uguali tra loro.
Il valore comune di queste correnti misura, in unità elettrochimiche, la velocità del processo globale
di corrosione. Pertanto, la velocità di corrosione è determinata dal più lento dei quattro processi
parziali. Infatti, la resistenza elettrica dell'armatura è sempre trascurabile rispetto a quella del
calcestruzzo.
Il trasporto di corrente all'interno dell'armatura non è mai un processo lento e quindi non
contribuisce mai a ridurre la velocità di corrosione.
Al contrario, ciascuno degli altri tre processi, in specifiche condizioni del calcestruzzo, può prodursi
con velocità inapprezzabile e divenire un processo cineticamente controllante.
Più precisamente, la velocità di corrosione risulta trascurabile in presenza anche di una sola delle
seguenti condizioni:
•
•
•
Il processo anodico è lento perché le armature sono passive, come avviene nel
calcestruzzo non carbonato e non contenente cloruri (controllo cinetico di passività).
Il processo catodico avviene lentamente perché la velocità con cui l'ossigeno giunge alla
superficie delle armature è bassa, come nel caso dei calcestruzzi saturi d'acqua (controllo
di diffusione di ossigeno).
La resistività elettrica del calcestruzzo è elevata, come nel caso di strutture operanti in
ambienti secchi o comunque a bassa umidità relativa (controllo ohmico).
La velocità di corrosione è invece elevata nei casi in cui si verifichino nello stesso momento le tre
seguenti condizioni:
•
•
•
Le armature non sono più in condizioni di passività.
L'ossigeno giunge alle armature con relativa facilità.
La resistività del calcestruzzo risulta bassa (inferiore a 20.000 cm).
L'umidità del calcestruzzo è il principale fattore di controllo della velocità di corrosione. Nel caso di
calcestruzzi a bassa porosità, il contenuto d'acqua a cui corrisponde la velocità di corrosione
massima è quello di equilibrio con atmosfere di umidità relativa attorno al 95%.
Il contenuto d'acqua del calcestruzzo dipende dall'umidità relativa dell'atmosfera esterna,
supponendo che l'atmosfera ed il calcestruzzo siano in condizioni di equilibrio. Nelle strutture reali
questa ipotesi risulta verificata solo alla superficie del calcestruzzo, ma non nel suo interno.
Pertanto, in generale, non si può quantificare il contenuto d'acqua del calcestruzo a contatto con
l'armatura in base al livello di umidità dell'atmosfera esterna. Poiché il calcestruzzo tende ad
assorbire l'acqua più velocemente di quanto non la rilasci, normalmente il contenuto d'acqua a
livello delle armature risulta essere più elevato di quello prevedibile dal grado di umidità
atmosferica, in condizioni di equilibrio. Infine, nei casi di copriferro elevato, le variazioni di umidità
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nelle parti esterne del calcestruzzo sono molto più forti di quelle che si riscontrano a livello di
armatura (che più interessano ai fini della corrosione).
Per calcestruzzi meno compatti, il contenuto d'acqua corrisponde a quello di equilibrio con
atmosfere di umidità relativa appena più elevata, ma non sature.
Se ci si allontana da questi valori di umidità, la velocità di corrosione diminuisce.
Infatti nei calcestruzzi a più alto tenore d'acqua (vicini alla saturazione), caratterizzati da
conducibilità elevata e da velocità di supporto di ossigeno ridotta, la velocità di corrosione dipende
solo dalla velocità di apporto di ossigeno e, quindi, diminuisce al crescere del contenuto d'acqua,
fino quasi ad annullarsi in condizioni si saturazione.
Viceversa, nei calcestruzzi a più basso tenore d'acqua, caratterizzati da velocità di apporto di
ossigeno elevate e da conducibilità che diventano sempre più modeste con l'abbassarsi del tenore
d'acqua, la velocità dipende esclusivamente dalla conducibilità del calcestruzzo e quindi
diminuisce al diminuire del contenuto d'acqua, fino a diventare trascurabile quando è in equilibrio
con atmosfere di umidità relativa inferiore rispettivamente del 50/60% nel caso di calcestruzzo
inquinato da cloruri e del 70% nel caso di calcestruzzo carbonato.
LA VELOCITÀ DI CORROSIONE
La velocità di corrosione è di solito espressa come velocità di penetrazione e viene misurata in
µm/anno.
Raramente si esprime come perdita di massa per unità di superficie e di tempo: in questo caso
l'unità di misura è g/m2/anno.
I corrosionisti, soprattutto in prove di laboratorio, esprimono spesso la velocità di corrosione in
unità elettrochimiche, cioè in mA/m2 o in µA/cm2.
A 1 mA/m2 corrisponde, nel caso dell'acciaio, una perdita di massa pari a circa 9 mg/m2 anno e
una velocità di penetrazione pari a 1,17 µm/anno.
Finché la velocità di penetrazione si mantiene al di sotto di circa 1,5 – 2 µm/anno, sia l'attacco
delle armature che le sue conseguenze sono trascurabili.
Quando invece supera i 2 µm/anno, i prodotti di corrosione si accumulano all'interfaccia
armatura/calcestruzzo provocando dapprima una riduzione di aderenza e poi, una volta che
l'attacco è penetrato di uno spessore compreso tra 20 e 200 µm (in base alle caratteristiche del
copriferro, del diametro delle armature, delle condizioni ambientali, del tipo e della velocità di
corrosione, della natura dei suoi prodotti), procurando danni anche nel calcestruzzo.
Indicativamente, si può parlare di velocità di corrosione trascurabile se inferiore a 2 µm/anno;
bassa tra 2 e 5 µm/anno; moderata tra 5 e 10 µm/anno; intermedia tra 10 e 50 µm/anno; alta tra 50
e 100 µm/anno; elevatissima per valori superiori a 100 µm/anno.
SCHEMA DEL MECCANISMO ELETTROCHIMICO DEL PROCESSO DI CORROSIONE
PROCESSO ANODICO
ferro + acqua = prodotti di ossidazione ferro + acidità + elettroni (nella fase metallica)
PROCESSO CATODICO
ossigeno + acqua + elettroni (dalla fase metallica) Þ alcalinità
INTERVENTI PER IL BLOCCO DELLA CORROSIONE DA CARBONATAZIONE E DA CLORURI
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SCOPO
PRINCIPIO DI BASE
ESEMPI DI TECNICHE
Ripassivazione delle
armature (R)
Sostituzione cls contaminato con malta
alcalina da ripristino: Rialcalinizzazione.
Inibitori.
Blocco processo anodico Rivestimento
dell’armatura (C)
Protezione catodica
(CP)
Blocco della circolazione Riduzione del tenore
di corrente nel cls
d’acqua (W)
Rivestimento nelle zone ripristinate se la malta
non dà una protezione duratura.
Sistema a correnti impresse.
Rivestimenti o membrane sulla superficie del
cls per separarlo dall’ambiente esterno.
MALTA ALCALINA: RIALCALINIZZAZIONE (R)
Ricoprire tutta la superficie interessata dal degrado con uno strato di malta o cls alcalino con
spessore superiore a 20 mm. Questo trattamento è valido fino a quando il riporto di malta
impedisce la penetrazione della carbonatazione. In questo intervento è indispensabile rimuovere
completamente il calcestruzzo carbonatato e pulire perfettamente le armature dalla ruggine.
INIBITORI (R)
Gli inibitori di corrosione sono sostanze in grado di mantenere o riportare le armature in condizioni
di protezione anche quando alla loro superficie il contenuto di cloruri è superiore alla soglia critica
(o il pH è quello del cls carbonatato). Gli inibitori di corrosione si suddividono a seconda del
meccanismo di funzionamento.
Gli Inibitori Anodici consentono il mantenimento alla superficie delle armature di condizioni
passive, gli Inibitori Catodici riducono la velocità della reazione catodica di riduzione dell’ossigeno,
gli Inibitori Misti racchiudono entrambe le caratteristiche.
RIVESTIMENTO DELLE ARMATURE (C)
Applicare una barriera fisica tra l’armatura e la malta da ripristino è l’intervento che si consiglia
solamente quando non è possibile intervenire con una delle altre tecniche proposte. L’applicazione
di un rivestimento organico, resina epossidica sui ferri preventivamente ripuliti dalla ruggine ha
come indirizzo finale quello di generare un rivestimento perfettamente omogeneo resistente alla
penetrazione della carbonatazione e dei cloruri. Solitamente a questo intervento segue il
ricoprimento delle armature con malta da ripristino. Questo intervento è sconsigliato perché è
molto difficile riuscire a realizzare un rivestimento omogeneo e completo di tutte le armature: infatti
è indispensabile raggiungere e ricoprire perfettamente anche il lato opposto del ferro (lato a
contatto con il cls).
PROTEZIONE CATODICA (CP)
La Protezione Catodica delle armature nel calcestruzzo è ormai considerata un metodo affidabile
ed ampiamente accettato per combattere la corrosione. Questa tecnica viene prevalentemente
impiegata quando i metodi tradizionali non sono efficaci: quando si è in presenza di elevate
concentrazioni di Cloruri in prossimità delle armature. In questi casi non è necessario rimuovere
completamente il cls contenente Cloruri ma basta ripristinare le parti in distacco e carbonatate.
Il funzionamento della Prevenzione Catodica si sintetizza in: passaggio di corrente continua dal
calcestruzzo verso le armature. Alla struttura da proteggere vengono applicati uno o più anodi
collegati al polo positivo di un generatore a bassa tensione, mentre il polo negativo è collegato
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all'armatura che diventa quindi un catodo di una cella elettrochimica. Questo costante passaggio di
corrente dal calcestruzzo al metallo consente di diminuire del potenziale di corrosione delle
armature e quindi annullare la velocità di corrosione.
RIDUZIONE DEL TENORE DI ACQUA NEL CLS (W)
Riducendo il contenuto d’acqua contenuto nel calcestruzzo al di sotto del 70 ÷ 75% si riduce
sensibilmente la corrosione imputabile alla carbonatazione; per quanto concerne la corrosione da
cloruri non è sufficiente questa riduzione: infatti per l’aggressione da cloruri si riduce il valore tanto
più basso è il contenuto d’acqua rispetto alla quantità di cloruri che sono contenuti nel
calcestruzzo.
La protezione alla carbonatazione ed all’aggressione da cloruri dipende dalla validità e
dall’efficacia del sistema di protezione superficiale e dalla sua durata nel tempo e dalla valutazione
e prevenzione di eventuali infiltrazioni d’acqua per risalita capillare o penetrazioni dall’atra faccia
della struttura.
CORTEC CORPORATION USA
La CORTEC CORPORATION USA ha sviluppato dal 1977 sistemi e tecnologie per la protezione
dei metalli ferrosi basate sui "Vapour Corrosion Inhibitors" (VCI) per la Produzione e Trattamento
dei Metalli, nel loro Imballaggio, nei Processi Industriali e nei Rivestimenti di elevata prestazione e
come additivi nelle formulazioni di Polimeri ed Elastomeri.
L’azione ionica del VCI crea un film monomolecolare inibitore sulla superficie dei metalli. VCI
vaporizza, condiziona l’atmosfera circostante con un vapore protettivo, migra attraverso tutte le
cavità ed aree recesse, condensa su tutte le superfici dei metalli.
Gli ioni del VCI dissolvono in film umidi (elettrolita acqua), sono attratti dalle superfici metalliche,
formano un film monomolecolare protettivo sulla superficie metallica ed una barriera che si
rigenera attraverso ulteriore condensazione dei vapori.
MCI – Migrating Corrosion Inhibitors
Dalla consolidata esperienza dei VCI la Cortec ha sviluppato gli Inibitori di Corrosione Migratori
MCI.
I Migrating Corrosion Inhibitors (MCI) sono stati appositamente concepiti con l’obbiettivo di
MIGRARE ATTRAVERSO IL CALCESTRUZZO per raggiungere e proteggere le armature
d’acciaio interne anche se in avanzata fase ossidazione.
Le molecole di MCI migrano allo stato di vapore nei punti e cavità anche minuscole, condensando
sulle superfici metalliche sia con cariche positive (sul catodo) che con cariche negative
(sull’anodo), formando un film monomolecolare sulla superficie del metallo; tale strato si auto –
compensa e si auto – rifornisce condensando altro vapore.
La diffusione delle molecole MCI attraverso la porosità del calcestruzzo è stata dimostrata e
misurata utilizzando le tecniche degli isotopi radioattivi e degli elettrodi sensibili. Misure di
potenziale di corrosione con prove di laboratorio e monitoraggi in opera hanno dimostrato
l'efficacia delle molecole MCI nella protezione delle barre di acciaio dalla corrosione anche se in
presenza di alte concentrazioni di sali aggressivi, particolarmente cloruri.
Tecnica degli isotopi radioattivi
Prove effettuate presso Kurchatov Institute of Nuclear Physics – Moscov (Russia) Sept. 93
Come tracciante radioattivo è stato usato l’isotopo radioattivo trizio (3H). Il trizio è stato atomizzato
e gli atomi ad alta energia del trizio bombardarono l’MCI 2000. Come risultato gli atomi d’idrogeno
vennero estratti dalle molecole MCI creando radicali liberi che conseguentemente si unirono agli
atomi di trizio creando [ 3H ] MCI.
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Nel metodo 1 MCI fu applicato direttamente sulla
superficie del calcestruzzo ad una concentrazione di
400 ml/m².
Nel metodo 2 fu usata la seguente misura:
Cemento Ptl 1 parte
Sabbia 2 parti
Acqua 0,45 parti
MCI 0,003 parti
1 METODO (impregnazione cls con MCI 2020)
Sample
2
Time
2 – hours
3
1 day
4
9 days
5
24 days
Specific Radioactivity, Bq/g
5 mm
10 mm
15 mm
20 mm
25 mm
30 mm
9300
4500
1600
50
0
0
(9.13)
(8.41)
(7.38)
(3.91)
7800
2500
450
200
0
0
(8.96)
(7.82)
(6.10)
(5.30)
10050
3300
1750
1250
500
350
(9.21)
(8.10)
(7.47)
(7.13)
(6.21)
10500
4100
2550
1800
1150
(9.26)
(8.32)
(7.84)
(7.50)
(7.05)
500
2 METODO (malta additivata con MCI 2000)
Sample
6
7
8
Time
1 day
9 days
24 days
Specific Radioactivity, Bq/g
5 mm
10 mm
15 mm
20 mm
25 mm
30 mm
7500
8000
5200
1200
450
200
(8.92)
(8.99)
(8.56)
(7.09)
(6.11)
8050
5000
2800
950
450
350
(8.99)
(8.52)
(7.94)
10300
7500
2900
1100
600
400
(9.24)
CONCLUSIONI
Quando direttamente applicato sul calcestruzzo per impregnazione MCI 2000 fu individuato a più
di 3 cm dalla superficie.
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Quando usato come additivo nella miscela e sovrapposto sul calcestruzzo esistente, il 30%
dell’inibitore si diffuse nel supporto in 24 giorni ad una distanza di 4 cm e fu osservata una alta
velocità di diffusione: dopo 1 giorno l’inibitore fu individuato a 3 cm dalla superficie di contatto.
Tecnica dell’elettrodo selettivo
Prove effettuate presso Civil Enginnering Faculty, Materials Department, Universty of Zagreb –
(Croatia) Sept. 93
Analisi tecniche ed esperimenti hanno provato la applicabilità di elettrodi sensibili all’ammoniaca
per la determinazione quantitativa dei componenti volatili della molecola MCI.
Il potenziale all’elettrodo è risultato dipendente dalla concentrazione degli inibitori di corrosione
MCI, come qui di seguito dimostrato.
The electrode potential vs. MCI concentration
Tre tipi di calcestruzzo con differenti permeabilità al gas sono stati preparati e provati per verificare
la diffusione degli inibitori di corrosione MCI 2000 e MCI 2020.
E’ stata costruita una cella per permettere il monitoraggio del processo di diffusione nel
calcestruzzo e sono stati definiti i coefficienti di diffusione. In funzione della variabilità del
coefficiente di permeabilità ai gas di diversi calcestruzzi, può essere valutato nel tempo un valore
caratteristico della concentrazione dell’Inibitore di Corrosione Migratorio (100 ppm).
MCI 2020 diffusion rate on 3 and 5 cm from concrete surface
Gas Permeability Category
I
II
III
Concrete gas permeability
coefficient
m²
1 – 3 . 10 -15
1 – 3 . 10 -16
4 – 5 . 10 -17
MCI 2020 diffusion
coefficient
cm²
3.1 . 10 -8
1.2 . 10 -8
4.2 . 10 -9
Concentration 100 ppm
MCI 2020 at 3 cm
after years
1
2
6
Concentration 100 ppm
MCI 2020 at 5 cm
after years
2
6
19
Diffusion rate
At 3 cm from surface
m/s
1.1 . 10 -9
4.76 . 10 –10
1.58 . 10 –10
Diffusion rate
m/s
7.94 . 10 –10
2.65 . 10 –10
8.49 . 10 –11
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At 5 cm from surface
CONCLUSIONI
Le conclusioni del monitoraggio sono le seguenti:
•
•
•
•
la concentrazione di MCI 2020 a livello dell’armatura di acciaio cambia nel tempo.
La velocità di diffusione è anche variabile nel tempo.
La concentrazione di 100 ppm a 3 cm di profondità è verificabile da 1 a 6 anni e dipende
dal coefficiente di permeabilità del calcestruzzo.
Concentrazioni di 100 ppm sono invece verificabili dopo 2 e 19 anni a 5 cm di profondità.
EFFICACIA DELLE MOLECOLE MCI PER LA PROTEZIONE DEI FERRI D’ARMATURA DALLA
CORROSIONE IN PRESENZA DI CLORURI
Misure di potenziale di corrosione in prove di laboratorio e con monitoraggi hanno dimostrato
l’efficacia delle molecole MCI nella protezione dei ferri d’armatura anche se in presenza di forti
concentrazioni di sali aggressivi, particolarmente cloruri.
Prove effettuate presso la CORTEC CORPORATION - USA "Cracked beam corrosion tests" Nov. 94
Usando la specifica ASTM G 109 della "trave fessurata" modificata per la misurazione della
Corrente Integrale di Coulomb in funzione del tempo, è stato dimostrato un ritardo molto
significativo dell’inizio della corrosione sui calcestruzzi esposti ad acqua contenente cloruri ed una
forte riduzione del valore della Corrente Integrale in funzione del tempo.
ASTM G 109 – 92 Test della trave fessurata
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I provini utili alla prova della "trave fessurata" consistono in prismi 6 x 6 x 30 pollici con all’interno 3
ferri d’armatura Ø 5/8 di pollice. Dopo 28 gg di stagionatura sotto panno umido, i travetti vengono
lesionati al centro del punto di flessione.
La permeazione con permanenza con due settimane di permeazione seguite da due settimane di
essicazione in aria.
MCI 2000 viene additivato al calcestruzzo all’atto del suo confezionamento mentre MCI 2020 viene
applicato per impregnazione della superficie dei travetti 36 gg dopo il getto.
Il potenziale di corrosione è un indicatore del "desiderio" elettrochimico della barra d’acciaio di
corrodersi. Il potenziale viene misurato usando un elettrodo "half – cell" ARGENTO – CLORURO
DI ARGENTO nel mezzo del ciclo umido di permeazione.
La resistenza elettrica del calcestruzzo tra gli strati delle barre d’armatura influenza l’ammontare
della corrosione che può avvenire. Questo particolare è importante nelle prove della "trave
fessurata" dove la permeazione della soluzione salina può agire da condizione di bassa resistenza
attraverso il travetto.
La corrente di corrosione è un indicatore diretto dell’ammontare della corrosione che avviene e,
come tale, è un diretto indicatore della quantità di metallo consumato nella barra di armatura.
E’ calcolato usando la legge di Ohm, V = IR, dopo la misura del voltaggio attraverso il resistore a
10 – ohm.
E’ stato determinato che c’è una buona correlazione tra la corrente di corrosione misurata e
l’ammontare del deterioramento osservato a posteriori sui campioni di prova.
Corrosion Currents –Average of 4 Beam Integral Current
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Conclusioni
MCI 2000 e MCI 2020 ritardano in modo significativo l’innesco della corrosione mentre nel
calcestruzzo senza MCI la corrosione inizia immediatamente all’atto dell’esposizione all’acqua
salina, MCI 2000 ha ritardato l’innesco di corrosione per oltre 100 giorni mentre MCI 2020 più di
200 giorni.
E’ inoltre evidente una forte riduzione (> 75%) del valore della Corrosione Integrale e perciò della
quantità di materiale corroso nel tempo.
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TEST DURABILITA’ EFFETTUATI DALLA SOCIETA’ AUTOSTRADE AMERICANE
The Strategic Highway Research Program
SHRP – S 360
Concrete
bridge
protection,
repair,
and
rehabilitation
reinforcement corrosion: a methods application manual
relative
to
Richard E. Weyers - Brian D. Prowell - Michael M. Sprinkel - Michael Vorster
The Charles E. Via Department of Civil Engineering Virgina Polytechnic Institute and State University
Blacksburg, Virginia
Strategic Highway Research Program - National research Council Washington, DC
1993
Cortec MCI 2020/2000
If MCI 2020 is used as the spray inhibitor, MCI 2000 should be added to the repair and overlay
concrete. The rate of addition should be 2 lb/yd³ (1.2 kg/m³). A high – range water reducer should
be added to improve workability. Research has shown that MCI 2000 has no effect on the
properties of fresh concrete (2). However, trial batches should be prepared with local materials to
ensure air content, workability, and set time.
The inhibitor should be stored in original shipping containers. Containers shoul be kept tightly
closed and kept away from heat, open flame, and spark sources. Personnel working with the
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inhibitor shall be provided with and use safety glasses or goggles, HIOSH – approved respirators,
and chemical – resistant ribber or plastic gloves. The contractor shall provide a field eyewash and
safety shower to be used in the event of an accidental splash of inhibitor on the workers.
Additionally, workers shall be required to thoroughly wash hands with soap and wather before
eating, smoking, drinking, or using the lavoratory. Accidental spills should be absorbed with a
sweeping compound or other absorbent material. The compound shall be or disposed of
according to existing federal, state and local enviromental regulations. The following materials,
proportions, and properties are recommended for the overlay and repair concrete:
1. Cortec MCI 2000 should be added at the rate of 2 lb/yd³ (1.2 kg/m³).
2. A high – range water reducer meeting ASTM C 494 type G should be added at a rate
recommended by the manufacturer.
3. Cement content, ASTM C 150 type I or II, 611 lb/yd³ (362 kg/m³).
4. Maximum water/cement ratio 0.43.
5. Aggregates, ASTM C 33, with maximum aggregate size of 0.5 in. (1.3 cm).
6. Totail air content, 7.5 % ± 1 %.
7. Slump, range 3 to 4 in. (8 to 10 cm).
8. To reduce shrinkage, the total water conten should be kept to a minimum. Concrete not
meeting consistency requirements should be rejected.
9. Shotcrete: The rate of addition is 6 fl oz (177 mL) pre hundred weight of cement. The
MCI 2000 should be dispersed in 32 fl oz (946 mL) water before addition to dry – mix
process. Not changes in addition are necessary for wet – mix applications. The high –
range water reducer should not be included in the wet – mix process.
Cortec MCI 2000/2020 can be obtained from: CORTEC CORPORATION St. Paul, MN 55107
MCI 2000
MCI 2020
Additivo per malte e calcestruzzi inibitore di
corrosione migratorio
Inibitore migratorio per impregnazione e
penetrazione su strutture in cemento
armato
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Campi di impiego
MCI 2000 è indicato per tutte le strutture in
calcestruzzo
armato,
prefabbricato,
precompresso, post – teso, soprattutto se
realizzati in ambienti marini o particolarmente
aggressivi e soggetti all’innesco della corrosione
armature.
Modalità di impiego
MCI
2000
viene
aggiunto
all’atto
confezionamento calcestruzzo o malte.
Dosaggio
0,750 ÷ 1,5 lt/m³ di cls o malta
Campi di impiego
MCI 2020 è indicato per la riabilitazione di
strutture in calcestruzzo armato, prefabbricato,
precompresso, post – teso, con elevato grado
di
corrosione
delle
armature
da
carbonatazione o cloruri.
Modalità di impiego
del MCI 2020 viene applicato a spruzzo o con
pennello direttamente sulle superfici in
calcestruzzo ripulito da pellicole o sostanze
che possano impedire la penetrazione.
Consumi
100 ÷ 300 cc/m²
Copyright © 2004 Proind s.r.l. DP
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