IMATERIALEN IDUURZAAMHEID IONDERHOUD EN REPARATIEVANBETONCONSTRUCTIES(~SCHADEMECHANISMEND. CORROSIE VAN WAPENINGSSTAALW.Buist, Cementfabriek Ijmuiden (CEMIJ) bv, IjmuidenCorrosie van wapeningsstaal is waarschijnlijk de meest voorkomende vorm vanbetonschade en verdient daarom aparte aandacht in deze serie. In deze bijdragewordt het corrosieproces van staal in beton geanalyseerd en de betekenis van deverschillende invloedsfactoren besproken. Kennis van met name deel n in de seriewordt als bekend verondersteld.I?nditderde enlaatstedeel overschademechanismenwordt. ingegaan op de waarschijnlijk wel meest voorkomendeoorzaak van betonschade: corrosie van de wapening. Webeperkenons daarbij totcorrosievan gewoonbetonstaaL(Metbetrekking tot corrosie van voorspanstaal wordt verwezennaar CDR-rapport 49.)Hetprobleemvan roestende wapeningis in het algemeen nietzozeer het verlies aan diameter en daarbij aan sterkte van hetstaal, maar veeleer de scheurvorming in het omringende be-ton. Deze scheurvorming vindt zijn oorsprong in het feit datde gevormde roest in het algemeen zeervolumineus is. In eer-ste instantie is de schade dan ook vooral van esthetische aard.Gelukkig blijkt in de praktijk dat bij beton dat op de juistemanier is samengesteld en vervaardigd, wapeningsstaal af-doende tegen corrosie is beschermd. Wanneer roestende wa-pening wordt waargenomen, dan is vrijwel altijd sprake vaneen ofmeer van de volgende factoren:- een (vaak plaatselijk) te geringe dekking op de wapening;~ eenporeuze dekking door een te hogewater-cementfactorofonvoldoende nabehandeling;~ de aanwezigheid van scheuren evenwijdig aan de wape-ning;- een te hoog chloridegehalte.Een merkwaardige bijzonderheid is dat, wanneer door hetroesten van wapening plaatselijk de betondekking is afge-drukt en de roestende wapening dus aan weer en wind isblootgesteld, het corrosieproces vaak stopt ofnog maar zeerlangzaam voortschrijdt. Kennelijk kan de aanwezigheid vaneen betondekking zowel een gunstige als een ongunstigewerking hebben. Dit wijst er al op dat het corrosieproces vrijgecompliceerd is. Hoe ontstaat nu die beschermendewerkingvan beton, en hoe functioneert deze onder bepaalde omstan-digheden in haar eigen nadeel?Beschermende werking van betonIn feite is roesten van staal een volkomen normaal proces.Thermodynamisch gezien is een volledig in roest omgezettewapening de natuurlijke toestand en niet het blanke staal datmet zoveel zorg is vervaardigd en in het beton gebracht. Datblijkt ook al uit het feit dat in het hoogovenproces voor de re-64ductie van ijzererts tot ruwijzer een zeer grote hoeveelheidenergie nodig is. Die energie komt weervrij wanneer hetijzerdoor oxidatie wordt omgezet in roest, een verbinding die insamenstelling sterk lijkt op die van het oorspronkelijke erts.Zowel ijzerroest als het ijzererts goethiet hebben de globalesamenstelling Fe20 3 ? H 20.Het bijzondere van wapening in beton is dan ook niet dat hetsoms roest, maar dat het meestal niet roest.De beschermende werking die van het beton uitgaat, kanworden verklaard door de volgende twee factoren:- de hetondekking, mits gaaf, dicht en voldoende groot,vormt een niet te verwaarlozen barri?re tegen inwerkingvan buitenafmet name van zuurstofen koolzuurgas;- de zuurstofdie aanvankelijkin de betonspecie aanwezig isvormt in het sterk alkalische betonmilieu een zeer dunnemaar ook zeer dichte laag ijzeroxide op het staal, waardoorhet tegen verdere inwerking wordt beschermd. Men zegtdan dat het staal gepassiveerd is.Invloed van carbonatatie en chloride-indringingMet opzet wordt de invloed van de betondekking als eerstegenoemd. De passiverende oxidehuid verliest namelijk aanwerkzaamheid naarmate de pH van het poriewater lager ofhet chloridegehaltehogeris. Voorwaterige oplossingenwordtwel het Hausmanncriterium gehanteerd: hoven een equiva-lenteverhoudingvanCl-IOH-vanO,6ontstaatgevaarvooraf-braakvan de passiverende laag. Inhetonwordt echter een nietonbelangrijk deel van het aanwezige chloride chemisch offy-sisch gebonden. (Waarden rond de 0,4% ten opzichte van hetcementgewicht worden hiervoor genoemd.) Het is alleen het'vrije' chloride dat in competitie met de hydroxylionen depassiverende laag doorbreekt.Een complicatie is datdoor car-bonatatie van het beton een deel van het gebonden chlorideweer vrij komt.Zoals in deel TI van deze serie is aangegeven, daalt de pH vanhet poriewater door de inwerking van koolzuurgas (carbona-tatie) vrij abrupt van boven de 13 tot onder de 9. Ook chlori-den kunnen het betonvan buitenafbinnendringen. Denk aanconstructies in de kuststrook en aan hetgebru?kvan dooizou~ten.Cement 1987 nr. 12t>~I.J2HzO-+Ozt+4H++4e-(oxidatie van water)H20 is stabieli>"~LUo10-4/ z Fe3 04/Fez03-10- pHz\ 1 HzO/Hz-1 Fe/ Fe30410 12 4 6 8 10 12 14 16pH-- pH~2HzO+ 2e--+ H2t+20H-(reductie van water)1 Pourba;x-diagram H~O, voorverschillende H~- en O~-gasdrukken 2 Pourbm-diagram Fe!Fe30iFe203'voor pH-waarden van 4 tot 14De bescherming door passivering is dus betrekkelijk. De be-scherming die een voldoende dekking van beton van goedekwaliteit biedt, is in meerdere opzichten veel degelijker. Ineerste instantie verhindert deze dekking zowel de pH-dalingals te hoge chlorideconcentraties aan het staaloppervlak. Debeschermende werking gaat echter verder. Daarvoor zullenwe eerst kijken naar het corrosieproces zoals dat verlooptwanneer de passiverendehuid afwezig is ofplaatselijkis door-broken.simplificatie van het werkelijke verloop, zelfs de schijnbaarsimpele reactieFeAlle zes kunnen in een evenwichtssituatie voorkomen. Weschrijven dan bijvoorbeeldConcluderend kunnenwe stellendat een dergelijk evenwichtin grote lijnen wordt bepaald door de pB en het potentiaal-verschil staal/poriewater.Hetbetekent dat de reactie even snel naar rechts als naar linksverloopt. Een dergelijk evenwicht is thermodynamisch be-paald door de concentraties van de deelnemende componen-ten, dat wil voor bovenstaande zes reacties zeggen:- de concentratie van de FeZ+-ione (niet belangrijk voor hetpH gebied in beton);- de concentratievande OH--ionen, dus depHvan deporie-vloeistof;- de concentratie van op~elost Oz en Hz (wordt meestal alsverzadigd aangenomen);- de 'concentratie' van de uitgewisselde elektronen, dat wilzeggen het potentiaalverschil tussen staal enporiewater.(5) Een groot aantalvan dergelijke corrosie-evenwichtenis bere-(6) kend en grafisch weergegeven door prof.M.PourbaiX. Ditsoortgrafiekenwordtdaarom Pourba?x-d?agrammengenoemd.In figuur 1wrdt hetPourbaix-diagramvanwaterweergege-ven als functie van de Oz- en Hz-spanning. Hetdiagram is be-langrijk omdat dit het stabiliteitsgebied van water aangeeft;water is altijd betrokken bij elektrochemische reacties. Datblijkt ook uit figuur 2, die de ijzerevenwichten aangeeft. Hetblijkt dat het evenwicht Fe/Fe30 4 heneden hetstabiliteitsge-bied vanwater ligt. !fzermoet dus in contact metwater onderwaterstofontwikkelingworden omgezetin Fe30 4 via de com-binatie van de volgende twee reacties:Fe ~ Fe2+ +2e-(1)3 Fez+ + 8 OH- ~ Fe30 4 + 4HzO + 2 e- (2)2 Fe30 4 + 2 OH- ~ 3 FeZ03 + HzO + 2 e- (3)2 Fez+ + 6 OH- ~ FeZ0 3 + 3 HzO +2e-(4)In de elektrochemie worden speciale termen voor een derge-lijk verloop gehanteerd:- Als bij een reactie elektronen vrijkomen (reacties 1 tlm 4)danwordtdateen ox?dat?egenoemd,zelfswanneer er(zoalsbij reactie 1) helemaal geen zuurstofbij betrokken is.- De lokatie waar een oxidatie plaats vindt wordt een anodegenoemd. Reacties 1 tlm 4 zijn anod?sche reacties.- Wanneer bij een reactie elektronen worden opgenomen(reacties 5 en 6) dan wordt dat een reduct?e genoemd.- De lokatie waar een reductie plaatsvindtwordt een kathodegenoemd. Reacties 5 en 6 zijn kathod?sche reacties.en aan de andere kant reacties waarbij elektronen wordenopgenomen:2 Hz? + Oz + 4 e- ~ 4 OH-2 Hz? + 4 e- ~ 2 OH- + HzElektrochemische processenCorrosie van wapening is een elektrochem?sch proces. Dit wilzeggendat, behalvedenormale chemischecomponenten, ookgeladen deel~es, ionen en elektronen, bij het proces zijn be-trokken. De helangrijkste corrosiereactie van staal in betonmaken dat direct duidelijk. Het zijn aan de ene kant reactieswaarbij elektronen vrijkomen:3 Fe + 8 OH-Snelheid van het corrosieprocesBovenstaande weergave van alle 6 reacties is overigens een 8 HzO + 8 e- 8 OH- + 4HzCement 1987 nr. 12 65'-- -_~I-MA--TE--RIALE~~N-~~---I DUURZAAMHEIDi>o-1log i (i in mAlcm2) ~o-1log i(i in mAlcm2) __o-1corrosie-evenwichtenbij gepassifeerd staalcorrosiesnelheid steedsverwaarloosbaarcorrosie-evenwichtenbij niet-gepassifeerd staalmeer zuurstof __sterkere corrosielog i(i in mAlcm2) ~3Schematisch B-Iogi-diagramFelFe304FeZ03' bij pH == 13 4 E-Iogi-diagram voor reductie vanzuurstofen oxidatie van OH--ionen 5 Combinatie van reacties (4) en (5).het eigenlijke corrosieprocesCorrosie van metalen bestaat altijd uit zo'n combinatie vaneen anodische met een kathodische reactie. Bij corrosie vanwapening speelt bovengenoemde combinatie overigens vrij-wel geen rol. Veel belangrijkeris de combinatie waarbij zuur-stofwordt gereduceerd tot OH--ionen, bijvoorbeeld via4 Fe + 12 OH"Duidelijk is te zien dat de reacties wederzijds de gevormdeOH--ionen en elektronen consumeren. Er is dus sprake vaneen kringloop van OH--ionen en elektronen. Een kringloopvan negatiefgeladen deelges betekent echter dat er een elek-trische stroom loopt. Hoe sterker deze stroom, hoe groter decorrosiesnelheid.Eveneens is echter tezien datvooreenconti-nuverloopvanhetcorrosieproces zuurstofmoetworden aan-gevoerd. Uitgedrukt in weerstanden kan dus het volgendeworden geconstateerd:1. Zuurstof diffundeert van buitenaf via het poriesysteemnaar het staaloppervlak. De permeabiliteit van het betonten opzichte vanzuurstofis een maatvoor de ondervondenweerstand. De permeabiliteit wordt voornamelijk bepaalddoor de vullingsgraad van de pori?n met water.2. Zuurstof wordt, overeenkomstig reactievergelijking 6,omgezet in OH"-ionen onder opname van elektronen uithet staal. Voor dergelijke reacties aan het metaaloppervlakgeldt de regel van Tafel die zegt dat de logaritme van destroomsterkte een lineaire functie is van de afwijking vande evenwichtspotentiaal.3. De aan de kathode opgenomen elektronen moeten via hetstaal weer worden aangevuld. Gezien de relatieflage weer-stand van het staal is deze aanvoer nooit bepalend voor decorrosiesnelheid.4. De aan de kathode gevormde OH--ionen moeten naar deanode worden getransporteerd. Voor dit transport geldt,net als voor de elektronen, de wet van Ohm; de stroom-sterkte is evenredig met het spanningsverschil en omge-keerd evenredig met de weerstand.5. Aan de anode gaan Fe2+-ionen in oplossing. Voor de snel-heid van deze reactie geldt weer de regel van Tafel, uiter-aard met andere constanten.666. Het in oplossing gegane ijzer wordt naar verhouding snelneergeslagen als slecht oplosbare ijzeroxiden en -hydroxi-den.Samenvattend zijn er dus vier belangrijke weerstanden:- diffusieweerstand voor de zuurstofaanvoer;- reductie van zuurstofaan de kathode;- transport van OH--ionen naar de anode;- oxidatie van het staal aan de anode.Het hangt van de omstandighedenafwelke van deze factorenbepalend is voor de uiteindelijke corrosiesnelheid.De eerste twee factoren hangen overigens samen: hoe lager dezuurstofspanning aan het staaloppervlak is hoe langzamerook de reductie van deze zuurstof plaats vindt. In de Tafel-vergelijking komt dat tot uiting in een kleinere richtiiigco?f-fici?nt naarmate de zuurstofspanning lager is.Metbetrekking totdeinvloedvandeweerstandvanhetporie-systeem voor het transport van OH--ionen moet nog wordenopgemerkt dat ook hier de permeabiliteit van het poriesys-teem een belangrijkefactoris. In tegenstelling met de diffusievanzuurstofbetekent nu een groterevullingsgraad metwatereen grotere permeabiliteit.Een vaak vergeten factor is daarnaast de afstand tussen anodeen kathode. Vaak zijn microscopisch kleine anoden en katho-den gelijkmatig over hetstaaloppervlak verdeeld. Menspreekt dan van microcelvorming. In zo'n geval speelt deOhmse weerstand van het poriesysteem nauwelijks een rol. Inandere gevallen kunnen duidelijk van elkaar afgescheidenanodische en kathodische oppervlakken worden onderschei-den. M?il spreekt dan van macrocelvorrning. In die gevallenkan de vloeistofweerstand wel de bepalende factor voor decorrosiesnelheid vormen. Een typisch voorbeeld hiervan is destraks te bespreken putvormige corrosie.Metingen van het corrosieprocesIn de praktijk is het beschreven, ingewikkelde samenspel vanomstandigheden nauwelijks te meten. Onder geconditio-neerde laboratoriumomstandighedenkunnen de afZonderlij-ke factoren echter wel worden vastgelegd. Wat betreft deelektronenuitwisseling aan het staaloppervlak wordt daarbijvaak gebruik gemaakt van een potentiostaat, die het potenti- .aalverschil tussen staal en vloeistof op een bepaalde waardeCement 1987 nr. 12l' 1,0.z::w0,50,0-0,5passiveringspotentiaal Fei2o-1maximale oxi?atiestroom te(i in mA/cm )8 10 12 14pH~-1,0 -+--r----r-..,-~,----.--...,....---,o 2 4 6- 2+--...-----r---.--..,.----,....----r-..,o 2 4 6 8 10 12 .14pH~6 Relatie tussen pH enpassiveringspotentiaal 7 Stroomdichtheid bijpassiveringspotentiaalinstelt, waarna dan de resulterende stroomsterkte wordt ge-meten. Deze E-i of, gedachtig aan de regel van Tafel, E-logi-diagrammen, kan men zich loodrecht op het Pourbaix-dia-gram getekend denken. Ze geven een goed inzicht in het cor-rosieproces wanneer de weerstand van de porievloeistofen deaanvoer van zuurstofgeen rol spelen.Wanneer de weerstand van de porievloeistof niet is te ver-waarlozen, dan heeft in een evenwichtssituatie het water incontact met de kathode een lagere potentiaal dan hetwater incontact met de anode. Het gevolg is dat pas bij hogere zuur-stofspanning passivering optreedt en dat ook de corrosie vaneen niet-gepassiveerd oppervlak minder snel verloopt.121086Fe is passief41,0 +-----r-~--.-----r-~-,----,---.20,00,5Figuur 8 geeft eensamenvattingvan de belangrijkstesituaties.De lijnen a enb geven de corrosiepotentialenaanvoor respec-tievelijkruim beluchten onbeluchtstaal. Lijn c geeft de passi-veringspotentialen weer en lijn d tenslotte de potentialen be-neden welke ijzer stabiel is.Er is een gebied, begrensd door de lijnen a, b en c waarbinnenstaal corrodeert. Door arcering is aangegeven hoe groot deDezelfde beschouwing kanworden gegevenvoor andere pH-waarden. Pourbaixheeftgemetenwat de passiveringspotenti-aal was bij verschillende pH~waarden en tevens hoe sterk decorrosiestroomwas bij deze potentialen. De figuren 6 en 7 ge-ven een beeld.Hetisinteressant dat bij de pH van hetporiewaterin niet-ge-carbonateerd beton decorrosiestroom juist zijn minimumbereikt. Maar ook wordt duidelijk dat de abrupte verlagingvan de pHvan circa 13 naar circa 9 ten gevolge van carbonata-tie een enorme toename van de corrosiesnelheid inhoudt!3 Fe + 8 OH-Figuur 3 geeft schematisch het E-logi-diagram weer van staalbij een pH van 13, dus in niet-gecarbonateerd beton. De kat-hodische tak, die de reactieweergeeft, isvoor devolledigheid geschetst. Indepraktijkis dekathodische reactie bij deze lage potentialen de reductie vanwater tot waterstofgas.De anodische tak loopt tot een potentiaal van ongeveer -0,6Voltnormaal.Bij opvoerenvan depotentiaal neemt echtervrijplotseling de stroomsterkte sterk af. De oorzaak is passiveringvan het staaloppervlak. Het passiverende oxidehuidje laatwelelektronen door (het is goed geleidend) maar geen ijzerionen.In figuur 4 is, eveneens schematisch, de reductie van zuurstofen de oxidatie van OH--ionen weergegeven voor een drietalzuurstofspanningen.Figuur 5tenslotte toont de combinatievan reductievanzuur-stof en oxidatie van staal, het eigenlijke corrosieproces. Hetcorrosie-evenwichtwordt, wanneer de weerstand vanhet po- r---~~----~----------------lriewater is te verwaarlozen, gevonden bii het sniipunt van de 8 Overzicht situaties zonder: J : J chloridekathodische en anodische lijn.Het blijkt dan dat bij hogere zuurstofspanning het staal passi- iveert. Het resultaat is een hoge corrosiepotentiaal en een zeer 0,5lage corrosiesnelheid. ~Bij lagezuurstofspanning daarentegen treedtgeenpassiveringop, de corrosiepotentiaalligt laag, terwijl de corrosiesnelheidnaar verhouding groot is. (Absoluut gezien is de maximalecorrosiesnelheid bij deze pH zeer klein zoals straks zal blij-ken.)Bij nog lagere zuurstofspanning daalt de corrosiepotentiaalnog verder en neemt ook de corrosiesnelheid af. Andersomvergroot een toenemende aanvoer van zuurstofgeleidelijk decorrosiesnelheiden -potentiaal totdat depassiveringspotenti-aal wordt overschreden, waarna de corrosiepotentiaal sterkstijgt en de corrosiesnelheid sterk afneemt.Cement 1987 nr. 12 67C ~I_MA:__TE_._RIALEN """"""'_ID__UURZAAMHE---_ID ----'EEBEp =B IIIIIIIIEI EbtLLI J IpH=9 pH=11 pH=13pH=7BpH =5ABInvloed van de pH-waarde, bij eenchlorideconcentratievan 350 mg/l (circa 0,02 % t.o.V. cementgewicht)Reacties bij pitvorming910corros?esnelhe?d ?s ?n afhankelijkhe?d van de pH en de zuur-stofspann?ng. Daarbij moet worden bedacht dat de metingenvanPourba?xzijn u?tgevoerd ?n sterk geroerdevloe?stoffen. Inbeton spelen meestal d?ffus?eprocessen een rol, waardoor decorros?esnelhe?d belangrijkkle?nerkan zijn dan ?n figuur 7 en8 aangegeven.Putvormige corrosieMacrocelvorm?ng kan optreden wanneer wapemng ?n betongedeeltelijkonbelucht, gedeeltelijk sterk belucht ?s (zoals hetgeval ?s bij plaatselijk afgesprongen betondekk?ng). Afhanke-lijk van de zuurstofspann?ng ter plaatse van het onbeluchtedeel kan d?t, zoals h?erboven aangegeven, l?cht tot sterkcorro-deren en als de spanmng hoog genoeg ?s m?ssch?en ook welpass?veren.Een bijzondergevalvanmacrocelvorm?ng ?s putvorm?ge cor~ros?e, vaak ook met de Engelse term 'p?tting' aangedu?d. P?t-ting ontstaat wanlleer een metaal ?s gepass?veerd, maar doorbepaalde oorzaken de pass?verende laag zeer plaatselijk ?sdoorbroken. Dan kan de s?tuatieontstaand?e ?n figuur 9 ?s ge-schetst. Omdat de zuurstof, d?e ?n de omgering van de put ?nvoldoende mate aanwez?g ?s, met tothet?nwend?gevande putkan doordringen, ontstaateen du?delijke macrocel, bestaandell?t een kle?ne anode en een groot kathod?sch oppervlak.Putvorm?ge corros?e z?enwe, behalvebij staal ?n beton, ookbijandere metalen. Bekende voorbeelden zijn alum?mum (eenzeer onedel metaal dat echter dooreen zeer dun laagje A120 3pass?ef?s geworden) en ook bij roestvrij staal, bijvoorbeeld deroestvrijstalen pan waar aardappels ?n worden gekookt. In aldeze gevallen ?s de ?nwerk?ng Van chloriden meestal de oor-zaak van de p?tvorm?ng.Door de comb?natie van een kle?ne anode met een grote kat-hode kan, zelfs bij ger?nge beluchting van het kathod?sch op-pervlak, toch ?n de p?t een relatief grote corros?esnelhe?dontstaan. Omdatbij de ox?datievanhetstaal ?n de p?tOH--?o-nen worden verbru?kt, kan de pH ?n de p?t dalen tot 3 ? 4.De invloed van chloridenZoals gezegd ?s de aanwez?ghe?d van chloriden ?n het porie-water een veel voorkomende oorzaak van putvorm?ge corro-s?e. Het chloride-?onkan de plaatsvan 0 H-~?onen ?nde pass?-verende laag ?nnemen. IJzerchlor?de?s echter, ?n tegenstell?ngtotde ijzerox?denenhyrox?den, zeergoed oplosbaar. De chlo-ride-?onen kunnen daardoor ijzerionen u?t de pass?verendelaag devloe?stof?n trekken, waar dan op emge afstand van hetstaaloppervlak alsnog ijzerox?de neerslaat. Het chlor?de-?onkomt weer vrij en kan n?euw materiaal ?n oploss?ng brengen.U?t metingen van Pourba?x blijkt dat ook de werk?ng vanchlor?den goed ?n het pH-E-i-d?agram kunnen wordenweergegeven. F?guur 10 geeft schematisch aan wat er gebeurt.De chlorideconcentratie ?s 350 mgll, datw?l zeggen ?n de or-de van 0,02% van het cementgew?cht, dus zeer laag.Bij pH ~ 13 ?s het beeld geheel normaal.Bij puntP treedt pas-s?ver?ng op, en bij potentialen boven de evenw?chtspotentiaalvan het systeem water/zuurstof ontw?jkt zuurstofgas. Hetverloop ?s verder ?n grote lijnen reversibel.Ook bij pH ~ 11 treedt pass?ver?ng op. Nuwordt rond punt Bechter geen zuurstofontw?kkel?ng waargenomen maar weleen plotsel?nge anodestroom. Bij verlagen van de potentiaalblijkt het proces du?delijk met revers?beL De stroomsterkteneemt maar langzaam af en wordt pas bij een potentiaal ~weervrijwel o.Deverklar?ngvanhetverloop ?s datbij eenvol-doende hoge potentiaal de chlor?de-?onen plaatselijk p?ttingveroorzaken. De potentiaal waarbij d?t gebeurt kan redelijkreproduceerbaar worden vastgesteld en wordt de pittingspo-tentiaal(Ep) genoemd.Bij verlagenvan de potentiaal blijvendegevormde p?tten actief. Pas bij een voldoende lage potentiaaldoven ze en wordt de gepass?veerde toestand hersteld. Poten-tiaal Eb wordt de bescherrningspotentiaal genoemd.Bij pH - 9 wordt een vergelijkbaar beeld verkregen. welblijkt de p?tringpotentiaal belangrijk lager te liggen dan bijpH ~ 11. De bescherm?ngspotentiaal daarentegen ligt op on-geveer hetzelfde mveau.Bij pH ~ 7 ligt de p?ttingpotentiaal nog lager, terwijl er geenbescherm?ngspotentiaal meer kanwordenvastgesteld. Depo-tentiaal moet onder de pass?veringspotentiaal worden ge-bracht om de p?t te doven. In fe?te betekent dat echter dat deputvorm?ge corros?e overgaat ?n algehele corros?e.Bij pH - 5 tenslotte blijkt dat bij deze chlorideconcentratiezelfs geen pass?ver?ng optreedt.Toenemende zuurstofaanvoerheeft toenemende corros?e tot gevolg.In figuur 11 wordt het gevonden verloop nog eens samenge-vat. Er kunnen bij deze chlor?deconcentratie rijf geb?edenworden ondersche?den:1. een geb?ed waarin het staal stab?el ?s. Het valt geheel samenmet de chlor?devrije s?tuatie;2. een geb?ed van algehele corros?e, dat lijkt op de chloride-vrijes?tuatie, maardatvoorpH-waardenkle?ner dan 6 geenpass?vering meer toelaat;68 Cement 1987 nr. 12-1.0+--~.......---r--~~-~.---'---~'--10,5LU0,0-0,5corrosie4stabiel6 8 10volledig beschermddoor p;lssivering12 14pH-"7r0,5LU0,0-0,54 6 8 10 12 14pH-"711 Pourbaix-diagram, overzicht bijcWoride-concentratie van 3S0m 12? Zoab fIguur 11, voor cWoride-concentratiesvan resp. 0,2, 2 en 20 !l3. een gebied tussen passiverings- en beschermingspotenriaalwaarin het staal volledig is beschermd tegen corrosie;4. eengebied tussen pittingpotentiaalenbeschetmingspoten-tiaalwaarbij bestaandepitten actiefblijven maar geennieu-we pitten ontstaan;5. en tenslotte een gebied waar spontane pitting optreedt.Herhaling van de metingen bij andere chlorideconcentratiesleverde figuur 12. In deze figuur zijn de zojuist genoemde vijfgebieden voor drie chlorideconcentraties weergegeven. Hetblijkt datde pHwaarbij geen passivering meer optreedt even~redig is met de logaritme van de chlorideconcentratie. Datklopt met het beeld van elkaar beconcurrerende chloride- enOH~-ionen. Toenemende pH betekent immers een eveneenslogaritmisch toenemende OH--ionenconcentratie.In het diagram zijn bovendien de evenwichtssituaties bij ster-ke beluchting enbij afwezigheidvanzuurstofdoor arceringenaangegeven.Hetblijkt dat bij pH ~ 13 envrij sterkebeluchting de bescher~mingspotentiaal wordt overschreden. Dat betekent dat een-maal begonnencorrosiezichvoortzet. Spontanepitvorming isechter niet te verwachten.Bij iets lagere pH-waardenwordt de toestand snel ongunsti-ger. Bij de pH ~ 9 van gecarbonateerd beton geeft zelfs geringebeluchting al potentialen die boven de beschermingspotenti-aal liggen, terwijl bij sterkere beluchting chloridepenetratiesbovende 2 gil(datis dus 0,1 %tenopzichtevanhetcementge-wicht) al spontane pitting geven.Chloriden hebben echter niet alleen invloed op het optredenvan corrosiepitten. Vooral bij grotere concentraties kan depitvormingovergaan in algehele corrosie. De corrosiesnel-heid kan groot zijn omdat chloride de geleidbaarheidvan hetporiewater vergroot. Door hun negatieve lading bewegen zezich naar de anodische plaatsen enversterken daar de concen-tratie ten koste van de OH--ionen. De porievloeistof wordtdus ter plaatse zuurder en sterker chloridehoudend, twee za-ken die sterk ongunstig op het corrosiegedrag werken.Eveneens een ongunstig aspectvan chloride is de hygroscopi-citeit. Dit heeft tot gevolg dat op het staaloppervlakook ondervrij droge omstandigheden toch voldoende water aanwezig isom het corrosieproces voortgang te doen vinden.Enige compensatievan deze ongunstige factoren geefthet feitdat roestvorming over een veel groter betonvolume wordtverdeeld enhet gevaarvoor scheurvorming dus kleinerwordt.Corrosie ten gevolgevan chloriden uitzichin de praktijkdoorCement 1987 nr. 12deze grotere verspreiding van de roestvorming dan ook vaakdoor een bruine verkleuring van het oppervlak.LiteratuurEen uitstekend boek over de elektrochemische aspecten vancorrosie, met veel aandacht voor de corrosie van staal is:M.Pourbaix, Lectures on electrochemical corrosion, PlenumPress.69