Korroosioriskin huomiominen ankkurointien suunnittelussa

Korroosio on metallin ja sen ympäristön välinen kemiallinen tai sähkökemiallinen reaktio, joka vaikuttaa suuresti metallin kestävyyteen, käyttöikään ja visuaaliseen ilmeeseen. Projekteilla nämä asiat vaikuttavat niin rakennusaikaisiin kuin käytön aikana syntyviin kustannuksiin sekä yleiseen turvallisuuteen.

Oikeilla materiaalivalinnoilla voidaan kuitenkin merkittävästi vaikuttaa sovellusten käyttöikään ja ennen kaikkea turvallisuuteen. Korroosion huomioiminen suunnittelussa lähtee liikkeelle siitä mitä suunnitellaan ja minne. Korroosioon vaikuttavia ympäristötekijöitä ovat muun muassa kosteus, lämpötila, suola ja ilmansaasteet, joten maantieteelliset ja paikalliset olosuhteet kuin myös käytönaikaiset altistumiset tulee ottaa huomioon suunnitteluvaiheessa. Ympäristöolosuhteiden lisäksi tulee huomioida galvaanisen korroosion, pistekorroosion ja jännityskorroosion mahdollisuus. 

Galvaaninen korroosio

Suunnitellessa jälkiankkurointeja tulee suunnitelmiin aina valita keskenään yhteensopivat materiaalit. Sähkökemiallinen eli galvaaninen korroosio syntyy, kun kaksi jaloudeltaan erilaista metallia ovat kontaktissa toisiinsa ja elektrolyyttiin, kuten ilmankosteuteen. Metallit muodostavat tällöin sähkökemiallisen parin, joiden välille syntyy potentiaaliero. Potentiaaliero aiheuttaa epäjalomman metallin voimakkaan syöpymisen ja jalomman metallin säilymisen korroosiolta. Korroosion voimakkuuteen vaikuttaa materiaalien välinen potentiaaliero ja metallien pinta-alojen suhde.

Koska korroosion voimakkuuteen vaikuttaa materiaalien pinta-alat, tulisi pienemmän pinta-alan omaava osa (tyypillisesti ankkuri) olla mielellään samaa tai jalompaa materiaalia. Tällöin korroosiolle ei muodostu kohonnutta riskiä. Oikean ankkurin valintaan voidaan käyttää apuna korroosioparitaulukkoa, jolla voidaan vertailla eri materiaalien sopivuutta keskenään.

Pistekorroosio ja jännityskorroosio

Passiivisten materiaalien, kuten ruostumattoman teräksen tai alumiinin, korroosionkesto perustuu ohueen oksidikerrokseen materiaalin pinnalla. Pistekorroosiosta puhutaan, kun passiivisen materiaalin passiivinen pintakalvo rikkoutuu ja pintaan syntyneestä halkeamasta korroosio etenee vauhdikkaasti pinnan alle. Kyse on hyvin paikallisesta korroosion muodosta, jonka etenemistä on vaikea seurata visuaalisesti. Pistekorroosion yleisin aiheuttaja on erilaiset kloridit, joten sitä ilmenee esimerkiksi uimahalleissa. Suunnitellessa jälkikiinnityksiä uimahalliin on tärkeä ottaa huomioon oikeat materiaalivalinnat ja ruostumattoman teräksen sijaan valita ensisijaisesti HCR eli high corrosion resistant materiaalista (1.4529 teräslaatu tai korkeampi) valmistetut kiinnikkeet tai käyttöikää sopeuttaen toissijaisesti kuumasinkityt tai monikerrospinnoitteiset ankkurit.

Pistekorroosiosta voi seurata ns. vakavampi korroosion muoto eli jännityskorroosio, jolloin vaurioituminen aiheutuu korroosion ja jännityksen yhteisreaktiosta. Paikallinen vaurio passiivisessa pintakalvossa altistaa korroosiolle ja kuormitus lisää materiaalin jännitystä. Ulkoisia merkkejä korroosiosta ei välttämättä ole ennen rakenteen, kuten alakattojen, romahtamista. 

Korroosiovaikutuksen huomioiminen suunnittelussa

Korroosion huomioiminen suunnittelussa mahdollistaa kustannustehokkaat, kestävät ja ennen kaikkea turvalliset sovellukset, jotka palvelevat suunnitellusti koko käyttöikänsä ajan. Korroosiosta puhuttaessa viitataan usein ympäristöluokkiin, joilla tarkoitetaan tietynlaisia ympäristöolosuhteita, joissa suunniteltavaa sovellusta tullaan käyttämään. Standardit ISO 9223 ja suomenkielinen ISO 12944-2 standardi määrittelevät erilaisia ympäristöolosuhteita ja jakavat ne luokkiin C1-CX riippuen niiden korroosiovaikutuksesta. Hiltin korroosiomanuaalista löytyy tietoa Hilti tuotteiden korroosiotestauksesta ja erilaisista korroosiosuojausmenetelmistä. Hilti luokittelee sovellukset sisäkäyttöön ja/tai ulkokäyttöön soveltuviksi tai erikoissovelluksiksi. Sovellukset ovat linkitettävissä olosuhdekuvausten perusteella standardien mukaisiin korroosiovaikutusluokkiin.   

Korroosiosuojat ankkureissa:
> Sähkösinkitys
> Kuumasinkitys (HDG)
> Monikerrospinnoite (-F)
> Ruostumaton ja haponkestävä teräs A2 ja A4 (-R)
 > HCR = High corrosion resistant

Tyypillisesti kaikkia eri ankkurityyppejä on saatavissa useammalla eri pinnoitevaihtoehdolla. Mikäli ankkurilta vaaditaan hyvää korroosion kestoa, voidaan käyttöympäristön mukaan kiinnityksiin käyttää monikerrospinnoitettuja tai kuumasinkittyjä tuotteita. Mikäli kiinnitykseltä vaaditaan pidempää käyttöikää tai kovempaa korroosionkestoa, voidaan puolestaan käyttää ruostumattomasta A2 tai haponkestävästä A4 teräksestä valmistettuja kiinnikkeitä. Äärimmäisissä olosuhteissa tai erikoistilanteissa, kuten uimahalleissa, joihin ruostumaton teräs ei sovellu käytettäväksi voidaan valita erittäin hyvän korroosiokeston omaavia HCR kiinnikkeitä. ETA-arvioinnin mukainen 50 vuoden käyttöikä eri ympäristöolosuhteissa on ilmoitettu alla olevassa taulukossa. 

Suunnittelussa
> poista galvaanisen korroosion mahdollisuus valitsemalla yhteensopivat materiaalit suunnitelmiisi
> huomioi erikoiskohteiden kiinnityksissä kuten uimahalleissa jännityskorroosio

Monikerrospinnoite voittaa perinteisen kuumasinkityksen korroosionkestossa

Vuonna 2022 Hilti toi markkinoille uuden HUS4 ruuviankkurin, joka kasvatti betoniruuviportfoliota uusilla tuotteilla ja muun muassa tarjosi parannuksia ontelolaattakiinnityksiin. HUS4 betoniruuvia on saatavilla sinkittynä, monikerrospinnoitettuna ja ruostumattomasta teräksestä.

• Voit lukea ankkurista lisää aikaisemmasta artikkelistamme.

HUS4-HF ja HUS4-AF betoniruuvien monikerrospinnoite nimensä mukaisesti muodostuu useammasta kerroksesta: 8µm sinkkipinnoitteen lisäksi metallin kemiallista kestävyyttä lisää suojaava pintakerros. Pinnoitteen kokonaispaksuus jää silti huomattavasti pienemmäksi kuin vastaavan kuumasinkityn tuotteen ja takaa samalla myös paremman korroosionkeston. 

Monikerrospinnoitteen korroosiokestävyyttä on testattu laajasti. HUS4 betoniruuveissa pinnoite on testattu asennettuna, jotta testitulokset kuvaisivat mahdollisimman hyvin todellista tilannetta käytössä. Suolasumutesti (DIN EN ISO 9227) ja syklinen korroosiotesti (ISO 16701) osoittavat, että monikerrospinnoite päihittää 40 µm kuumasinkityksen.

HUS4-HF betoniruuvien käyttöikä on jopa 25 vuotta C3 korroosiorasitusluokassa. Mikäli tarve on pidemmälle käyttöiälle tai sovellusta käytetään korkeammassa rasitusluokassa, löytyy betoniruuvista rosteriset versiot HUS4-HR tai HUS4-CR.

Onko korroosiovaikutuksien arviointi aiheuttanut haasteita suunnittelulle?

Ota yhteyttä Hiltin insinööripalveluihin niin keskustellaan lisää jälkiankkuroinneista projekteillasi.