Vliv vodíkové křehkosti na mechanické vlastnosti konvenční předpínací výztuže

Abstract

Tato diplomová práce má za úkol objasnit problematiku vodíkové křehkosti na konvenční předpínací výztuži, které se využívá u předpjatých betonových konstrukcí např. mostů nebo jiných konstrukcí s větším rozpětím. Motivací vzniku tématu jsou omezené znalosti problematiky především na běžně používaných předpínacích výztužích s podezřením na příspěvkový vliv vodikové křehkosti u konstrukcí, které se v posledních letech zřítily. V rámci teoretické části je vysvětlena problematika vodíkové křehkosti a její vlivy na strukturu oceli. Jsou zde rozebrány mechanismy, kterými vodík ovlivňuje krystalickou mřížku kovu a materiál obecně. Na tuto část volně navazuje rešerše týkající se podstaty předpjatých konstrukcí a předpínacích výztuží. Praktická část se věnuje experimentu, při kterém vzniká vlivem katodické polarizace povrchu (aplikace stejnosměrného zdroje proudu) oceli v expozičním vodném roztoku plynný vodík, který následně difunduje do struktury ocelové výztuže. Celý postup experimentu je popsán v první polovině praktické části. Druhá polovina praktické části se zabývá vyhodnocováním výsledků zkoušky tahem, zkoumáním lomových ploch a metalografických výbrusů referenčních i exponovaných vzorků po zmíněné zatěžovací zkoušce. Veškeré výsledky jsou poté interpretovány v závěru celé práce.

The thesis aims to elucidate the issue of hydrogen embrittlement in conventional prestressing reinforcement used in prestressed concrete structures, such as bridges or other structures with larger spans. The motivation behind this topic is the limited knowledge of the problem, particularly concerning commonly used prestressing reinforcements, with suspicions regarding the contributory effect of hydrogen embrittlement on structures that have collapsed in recent years. The theoretical part explains the problem of hydrogen embrittlement and its effects on steel structures. The mechanisms by which hydrogen influences the crystalline lattice of the metal and materials in general are discussed. This section is followed by a literature review addressing the basics of prestressed structures and prestressing reinforcements. The practical part focuses on an experiment in which atomic hydrogen is generated within the steel structure of the reinforcement due to cathodic polarization of the surface (application of direct current) in an aqueous exposure solution. The entire experimental procedure is described in the first half of the practical section. The second half of the practical part deals with the evaluation of tensile test results, examination of fracture surfaces, and metallographic analysis of both reference and exposed samples after the mentioned loading test. All results are subsequently interpreted in the conclusion of the thesis.