Hem Fråga Experten Fråga Experten: Vad är svartrost?

Fråga Experten: Vad är svartrost?

Fråga Tidskriften Betongs experter

Vad är så kallad ”svartrost”? Den förklaringen jag hört är korrosion vid syrefattig miljö, och det skulle kunna vara galvanisk korrosion. Det intressanta är att det inte blir någon volymökning och därmed inte spjälkning eller bom. Men hur kommer detta sig? Vad är produkten från denna typen av korrosion? Är det en typ av galvanisk korrosion som inträffat? Är det en korrosion är produkterna lättare kan transporteras genom väldigt små porer till betongytan?
/Martin

Armeringskorrosion förknippas oftast med den initierad av karbonatisering och av klorider. Järnen skyddas främst av tjockleken på täckskiktet, betongens täthet och alkaliteten (högt pH). Passiveringen av järnen (korrosionsskyddet) kan brytas av att betongens pH sjunker (karbonatisering) och/eller att klorider tränger in till järnen. Klorider finns i tösalt, havsvatten och klorerat vatten (simbassäng/pool).

Armeringskorrosion av klorider går betydligt snabbare (korrosionshastighet) än vid karbonatisering, samt kan ske även om konstruktionen är relativt torr (vid lägre RF). Extra utsatta är exempelvis tösaltade anläggningskonstruktioner, marina konstruktioner på västkusten, badhus och parkeringshus. Armeringskorrosion av klorider är ofta det som begränsar livslängden på våra betongkonstruktioner. Däremot tar betongen i sig tar ingen skada, eller får försämrade egenskaper, av klorider eller karbonatisering.

Förutom att ha tillräckliga täckskikt och tät betong, kan man välja järn eller fiberarmering som klarar sig bättre (kolfiber, plast, mineraliska, rostfria, varmgalvade, epoximålade, mm). Ett annat sätta att ha ett så kallat katodiskt skydd, exempelvis att ”strömsätta” järnen (elektrolytiskt skydd) eller med offeranod (galvaniskt skydd). Man kan ju också tänka sig att bygga oarmerade betongkonstruktioner (typ valv, mm), och då få nära obegränsad livslängd.

När armeringsjärnen korroderar bildas en anod (oxidation, negativ) och katod (reduktion, positiv), och det är i anodytan det bildas den expansiva järnoxiden som gör att täckskiktet riskerar att spjälkas loss och järnens tvärsnittsarea minska. Anodytan brukar vara lokal, exempelvis vid en defekt i betongen (spricka, gjutsår m.m.), och katodytan stor.

Normalt hamnar anod och katod bredvid varandra där armeringsjärnet rostar, men det finns tillfällen när de också är en bit mellan. När det börjar rosta på ett ställe kan denna punkt fungera som en ”offeranod” för resterande järnet och på så sett skydda delar som exempelvis borde rosta av att kloridhalterna i betongen är höga. Skulle man då reparera delen med korrosion flyttas problemet i stället till de kloridhaltiga delarna. Och när det väl börjar rosta där går det mycket fort. Det kan därför ibland vara svårt att tillståndsbedöma utifrån kloridmätningar i betongen, och att göra lämpliga åtgärder.

Galvanisk korrosion, som du nämner, brukar vara effekten av när man skapar en anod och katod genom att sammankoppla metaller med olika ”ädelhet” (exempelvis zink och järn). Dessutom behövs någon typ av ledande material som kan bilda en elektrisk krets (exempelvis saltvatten eller klorider i fuktig betong). När då elektronerna rör sig från anod till katod bildas spänning/ström, typ som ett batteri fungerar när det är kopplat till en last. Så med galvanisk korrosion tänker jag exempelvis på marina betongkonstruktioner när man skapar ett katodiskt skydd av armeringsjärnen genom att ansluta en zinkanod.

Din fråga om ”svartrost” är intressant, och något som är ganska ovanligt (som tur är). Problemet med denna typ av korrosion, precis som du påpekar, är att det inte blir någon volymökning och spjälkning som indikerar/varnar om angreppen. Svartrost av järnen sker i syrefattig miljö, exempelvis under vatten.

Vanligtvis är det inte tillräckligt med syre under vatten för att korrosion skall ske, så marina betongkonstruktioner under skvalpzonen brukar som regel klara sig från korrosion även om kloridhalterna i betongen kan vara mycket höga. Däremot om det är strömmande vatten kan det finnas tillräckligt med syre för att korrosion kan ske, av typen svartrost. Det kan exempelvis vara kylvattenintag (havsvatten) till kärnkraftverk, där man har sett denna typ av korrosion hos armeringsjärnen.

Det finns benämningar på rost av järn kopplat till den nyans det får. Rödrost är det första steget där man får en mindre allvarlig ytlig korrosion, och som sedan kan fortgå/ombildas den mörkbruna gravrosten. Eller om det är syrefattiga förhållanden kan då svartrost bildas.

Vad jag förstår skiljer det i korrosionsprodukterna (järnoxid) där rödrost är av typen FeO, gravrost Fe2O3 och svartrost Fe3O4. Och att det är gravrosten som är den expansiva typen. Svartrosten skadar således inte betongen och syns inte vid en okulär besiktning. Och det är inte alltid att ”vanlig” armeringskorrosion heller syns, exempelvis med stålfiber eller när armeringsjärnen ligger långt in och därför inte får tillräckligt med kraft för att spjälka betongen.

Det går att dekretera armeringskorrosion även om det inte syns på betongytan, exempelvis genom att mäta den spänning som uppstår eller att mäta med magnetfält. Dock innebär det ofta att man behöver bila fram järnet någonstans där man kan ansluta utrustningen, såvida man inte har förberett konstruktionen genom att ha tillgängliga anslutningspunkter kopplade till armeringsjärnen.

Oskar Esping, tekn. dr. Thomas Betong och Thomas Concrete Group