Characterization of black corrosion in reinforced concrete structures: analyses of field samples from southern Sweden

Abstract: I den här studien karakteriseras fenomenet anaerob korrosion utifrån både litteraturstudier om korrosionsprocesser och korrosionsprodukter samt genom undersökning av fältprover från betongkonstruktioner i salthaltiga undervattensmiljöer i södra Sverige. Anaerob korrosion av armering i vattenmättad betong är ett omfattande men hittills relativt ouppmärksammat problem. Detta fenomen kan leda till allvarliga skador som försämrar betongkonstruktionens bärighet om dessa skador förblir oupptäckta. Svartrost har korrelerats med den anaeroba korrosionsprocessen och utgör en av de korrosionsprodukter som bildas under processen. Vid undersökning av cementproverna observerades främst rödrost som ett resultat av den ökade syretillgången, i de översta millimetrarna av täckskiktet. Svartrost var mer frekvent förekommande med ökande djup i betongproverna. De svarta korrosionsprodukterna är fördelade i sprickor och hålrum i betongen samt tenderar att visa ett internt cykliskt mönster med alternerande tvåvärt och trevärt järn. Både svartrost och potentiellt en kloridvariant av grönrost (GR(Cl–)) har observerats i anslutning till armeringsjärnet. De fältprover som har undersökts med hjälp av polariserad optisk mikroskopering och svepelektronmikroskoperning (SEM) visar även på nedbrytning av den omgivande cementpastan. Urlakning av grundämnena Ca, Al och Si är ett tydligt återkommande fenomen i betongens täckskikt, runt armeringsjärnet och i de hålrum där korrosionsprodukter återfinns. Ettringit, portlandit och gips har observerats i sprickor och hålrum i betongen och troligtvis bildats till följd av urlakningen. Utfällningar av korrosionsprodukter, kallade noduler, på betongväggarna tyder på en utåtgående transport av de lösta järnjoner som diffunderar i betongens porvatten. Dessa utfällningar består främst av svartrost med en yttre skorpa av rödrost, vilken verkar som ett skyddande hölje för de inre skikten av korrosionsprodukter. Detta gynnar i sin tur den anaeroba korrosionsprocessen som kan fortgå tills armeringsjärnet är helt urholkat.