L’ouvrage décrit ici a été en partie financé par l’Office fédéral des routes (projet de recherche AGB2012/010). Grandement, nous reconnaissons l’appui financier.

<ol>
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Taking, examining and testing in compression.</a> European Committee for Standardization. , (2009).</li><li>Andrade, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Test+methods+for+on-site+corrosion+rate+measurement+of+steel+reinforcement+in+concrete+by+means+of+the+polarization+resistance+method.">Test methods for on-site corrosion rate measurement of steel reinforcement in concrete by means of the polarization resistance method.</a> Mater Struct. 37 (273), 623-643 (2004).</li><li>Angst, U., Vennesland, &. #. 2. 1. 6. ;., Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+potentials+as+source+of+error+in+electrochemical+measurements+in+concrete.">Diffusion potentials as source of error in electrochemical measurements in concrete.</a> Mater Struct. 42 (3), 365-375 (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=European+Standard+EN+14630:+Products+and+systems+for+the+protection+and+repair+of+concrete+structures+-+Test+methods+-+Determination+of+carbonation+depth+in+hardened+concrete+by+the+phenolphthalein+method.">European Standard EN 14630: Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Test methods - Determination of carbonation depth in hardened concrete by the phenolphthalein method.</a> European Committee for Standardization. , (2006).</li><li>Gulikers, J., Andrade, C., Kropp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+and+Modelling+the+Chloride+Ingress+into+Concrete.">Testing and Modelling the Chloride Ingress into Concrete.</a> RILEM Proceedings PRO 19. , (2000).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ASTM+C1084+Standard+Test+Method+for+Portland-Cement+Content+of+Hardened+Hydraulic-Cement+Concrete.">ASTM C1084 Standard Test Method for Portland-Cement Content of Hardened Hydraulic-Cement Concrete.</a> ASTM International. , (2013).</li><li>Boschmann K&#228;thler, C., Angst, U. 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K., Vennesland, &. #. 2. 1. 6. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chloride+induced+reinforcement+corrosion:+Rate+limiting+step+of+early+pitting+corrosion.">Chloride induced reinforcement corrosion: Rate limiting step of early pitting corrosion.</a> Electrochim Acta. 56 (17), 5877-5889 (2011).</li><li>Boubitsas, D., Tang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+reinforcement+steel+surface+condition+on+initiation+of+chloride+induced+corrosion.">The influence of reinforcement steel surface condition on initiation of chloride induced corrosion.</a> Mater Struct. 48 (8), 2641-2658 (2015).</li><li>Pacheco, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+of+steel+in+cracked+concrete+-+chloride+microanalysis+and+service+life+predictions.">Corrosion of steel in cracked concrete - chloride microanalysis and service life predictions.</a> TU Delft. , (2015).</li><li>Li, L., Sag&#252;&#233;s, A. 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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les étapes plus critiques pour le succès du protocole expérimental proposé pour déterminer Ccrit sont ceux dont les mesures prises pour prévenir l’initiation de la corrosion fausses et autre acier barre effets de fin. À cet égard, différentes approches ont été testées, parmi lesquels le protocole signalé ici a été trouvé pour donner les meilleurs résultats28. Dans des essais, cette approche a permis diminuant le taux d’initiation faux à moins de 10 %. D’une part, cela est due au revêtement de la zone frontalière de la surface exposée de béton avec de la résine époxy, qui augmente la durée du transport des chlorures dans le béton à la barre en acier se termine bien. En revanche, remplaçant le béton original autour de la barre en acier à ses extrémités par une dense, fortement alcalines coulis cimentaires améliore considérablement la résistance à la corrosion dans ces domaines. Ces systèmes, c'est-à-direenduit l’acier bar se termine par une couche d’un matériau cimentaire modifié aux polymères, ont fait leurs preuves aussi dans les autres études29,30.
Un autre aspect important est le critère pour l’initiation de la corrosion. Ce critère est basé sur le Comité technique RILEM TC-235 visant à recommander une méthode d’essai pour le mesurage du Ccrit dans les échantillons fabriqués dans le laboratoire31. La justification est qu’il est bien connu que le début de corrosion de l’acier non polarisée encastrée dans le béton pourrait avoir lieu sur une longue période de temps plutôt qu’à un instant précis30,32. En acier peut commencer de corrosion à des concentrations relativement faibles de chlorure mais si ce ne sont pas en mesure de soutenir le processus de corrosion, repassivation aura lieu, qui devient apparent par une augmentation potentielle vers le niveau passif initial. Ces événements depassivation-repassivation sont généralement observées dans semblables études30,33,34. La concentration de chlorure mesurée à la fois de corrosion stable est plus pertinente pour la pratique à l’heure où les prémices très des écarts éventuels par rapport au niveau passif deviennent apparents. Avec le critère suggéré, Ccrit représente la concentration de chlorure au cours de laquelle la corrosion initie et propage aussi stable.
Une limitation de la méthode est que les échantillons sont relativement faibles, qui peuvent avoir une influence sur les résultats35,,36. Pour contrer cela, il est conseillé d’utiliser un nombre relativement élevé d’échantillons (idéalement 10). Le niveau de confiance dépend de la distribution statistique de Ccrit dans le domaine de l’essai proprement dit. Pour plus de détails se référer à cet égard, pour faire référence à36. Une autre limite est que les conditions d’humidité dans l’exposition en laboratoire peuvent différer de celles d’une structure réelle. Enfin, la détection de l’initiation de la corrosion peut être difficile dans les cas où le potentiel est généralement négatif, comme dans les ciments de scories ou autres liants contenant du sulfure.
Au meilleur de notre connaissance, c’est la première méthode de détermination decrit Cen ouvrages d’art à un stade avant l’initiation de la corrosion. Contrairement à l’expérience empirique des structures, qui est par définition obtenue après l’initiation de la corrosion, cette méthode peut être utilisée pour mesurer Ccrit pour structures spécifiques ou des éléments de charpente avant la dégradation de la corrosion se produit ; les résultats permet donc d’évaluer le risque de corrosion (futur) et de prédire le temps restant à l’initiation de la corrosion (modélisation de vie service). Ainsi, cette méthode a le potentiel pour être utilisés comme outils de test, semblables à des méthodes éprouvées, utilisées pour les essais mécaniques (résistance à la compression, etc.)
La méthode actuellement appliquée à un certain nombre de différentes infrastructures de béton en Suisse. Cela élargira la connaissance sévèrement limitée5 sur les distributions statistiques de Ccrit dans les structures. En outre, il révèlent l’influence de différents facteurs comme l’âge des structures, les matériaux de construction utilisés, etc.et ainsi fournir des informations importantes pour les ingénieurs civils et pour les décideurs dans la gestion des infrastructures.

Corrosion de l’acier dans le béton, déclenchée par la pénétration des chlorures dans le béton, est la cause la plus fréquente de la dégradation prématurée des structures en béton armés et précontraints et présente donc un des défis plus importants en génie civil1,2,3,4. Les pays industrialisés ont généralement un large inventaire de vieillissement des infrastructures de béton, construits dans la seconde moitié du siècle dernier et donc avec une histoire de plusieurs dizaines d’années d’exposition au climat marin ou dégivrage sels utilisés sur les routes. Être en mesure d’évaluer avec fiabilité la condition de ces structures, par exemple, le risque pour la corrosion, forme la base pour la planification des travaux d’entretien et de gestion de l’infrastructure, en général.
L’approche établie dans l’ingénierie de gestion induite par le chlorure en acier contre la corrosion dans le béton est issu d’un chlorure seuil valeur (aussi appelée contenu, critique chlorure Ccrit)1,5, 6. selon ce concept, initiation de la corrosion est censée se produire dès que la concentration de chlorures dans le béton à la surface de l’acier dépasse le seuil decrit C. Ainsi, évaluer l’état des structures existantes et à estimer la durée de vie restante en général comptent sur la détermination de la teneur en chlorures à différentes profondeurs dans le béton, en particulier à la profondeur de l’acier d’armature incorporé. Un certain nombre de méthodes fiables et standardisées existe pour mesurer cette concentration de chlorure dans les échantillons de béton7,8. En comparant les résultats à Ccrit fournit la base pour l’évaluation du risque de corrosion et de la planification, le type et l’ampleur des mesures de réparation. Toutefois, cette approche nécessite des connaissances de Ccrit.
Différentes normes internationales et recommandations, ainsi que texte livres, précisez les valeurs pour Ccrit1,3,9,10,11. Il s’agit généralement environ 0,4 % chlorure en poids de ciment, basée sur l’expérience à long terme ou début d’études12,13. Toutefois, il est bien connu que la résistance réelle contre Ccrit d’une structure ou un élément de structure est fortement influencée par les matériaux utilisés, à l’âge de la structure et par l’exposition histoire et conditions1 , 5. ainsi, il est généralement admis que l’expérience d’une structure ne doit être appliqué à d’autres structures avec prudence.
Malgré cela, il est fréquent d’ingénierie pratique pour utiliser les valeurs Ccrit , indépendants de la structure réelle. Cela peut s’expliquer par la dispersion énorme de Ccrit dans la littérature et par l’absence de méthodes fiables pour déterminer Ccrit sur place et dans le laboratoire5. L’approche de l’utilisation de valeurs tabulées de seuil dans les évaluations de la durabilité est à la différence des considérations structurales dans les évaluations de l’état de vieillissement des structures en béton. Dans ce dernier cas, il existe un certain nombre de méthodes d’essai normalisées afin de déterminer les propriétés mécaniques, tels que la résistance des matériaux dans la structure (béton, acier d’armature), à utiliser dans les calculs du comportement structural.
Dans ce travail, est présenté un protocole expérimental pour déterminer Ccrit sur des échantillons prélevés sur des ouvrages d’art. L’approche est basée sur le forage de carottes de béton armé dans les parties des structures en béton où la corrosion n’a pas encore commencé. Ces échantillons sont transférées au laboratoire où ils sont soumis à un essai de corrosion accélérée afin d’étudier les conditions d’initiation de la corrosion. Le principal avantage de la méthode proposée est que les échantillons proviennent de structures et donc les conditions réelles d’exposition concernant un certain nombre de paramètres qui sont bien connus à grandement influence Ccrit et qui ne peut pas être représentative imité dans produite en laboratoire des échantillons. Cela inclut le type et l’âge du béton (béton contre mature site-produits béton jeune laboratoire), la surface et type de condition de l’armature en acier utilisés à l’époque de la construction et en général les propriétés de l’acier-béton 14de l’interface. Ainsi que l’exactitude des méthodes de mesure de laboratoire, cette approche permet la détermination fiable du Ccrit pour structures spécifiques ou des éléments de charpente.
L’application du protocole suggéré dans la pratique de l’ingénieur - comparera avec la pratique courante d’utiliser une valeur constante pour Ccrit - améliorer l’exactitude des évaluations de la condition et la puissance prédictive des modèles pour analyser les durée de vie restante. La forte augmentation attendue des travaux de réfection de nos infrastructures construites au cours des prochaines décennies15 pose un besoin urgent d’une telle amélioration en génie de la corrosion des infrastructures.

<table width="651">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:216px;height:42px;">Stranded wire</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">cross section at least 0.50 mm&#178;; ideally copper wire, tin plated</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Self-tapping metal screw</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any suitable self-tapping screw, typically of length 4-5 mm and diameter around 2.5 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:216px;height:42px;">Ring cable lug</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">suitable to connect screw and cable</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">SikaTop Seal-107</td>
			<td style="width:71px;">Sika</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Epoflex 816 L</td>
			<td style="width:71px;">Adisa</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">epoxy coating</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Exposure tank</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any suitable tank (e.g. rako box) with a lid;&#160; sufficiently large for exposing the samples</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Reference electrode</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Tap water</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="width:216px;height:105px;">Data logger</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance &#62;10E7 Ohm)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol to determine the chloride threshold value for corrosion in samples taken from reinforced concrete structures

Le vieillissement des infrastructures en béton armé dans les pays développés impose un besoin urgent pour les méthodes d’évaluation fiable de l’état de ces structures. La corrosion de l’acier d’armature incorporé est la cause la plus fréquente pour la dégradation. Il est bien connu que la capacité d’une structure de résister à la corrosion dépend fortement de facteurs tels que les matériaux utilisés ou de l’âge, il est courant de s’appuyer sur seuil valeurs normes prévues ou les manuels. Ces valeurs seuils pour l’initiation de la corrosion (Ccrit) sont indépendants des propriétés réelles d’une certaine structure, ce qui limite clairement l’exactitude des évaluations de la condition et les prédictions de vie service. La pratique d’utiliser les valeurs des tableaux remontent à l’absence de méthodes fiables pour déterminer Ccrit sur place et en laboratoire.
Est présenté ici, un protocole expérimental pour déterminer Ccrit pour différents ouvrages ou éléments de charpente. Un nombre d’échantillons de béton armé est tirée d’ouvrages d’art et essais de laboratoire corrosion est effectuée. Le principal avantage de cette méthode est qu’elle assure des conditions réelles concernant les paramètres qui sont bien connus, une grande influence sur Ccrit, telles que l’interface acier-béton, qui ne peut pas être imité représentativement en produite en laboratoire des échantillons. Dans le même temps, l’essai de corrosion accélérée en laboratoire permet la détermination fiable du Ccrit avant l’initiation de la corrosion sur la structure testée ; Il s’agit d’un avantage majeur sur toutes les méthodes d’évaluation condition communes qui permettent seulement estimer les conditions pour la corrosion après l’initiation, c'est-à-direlorsque la structure est déjà endommagée.
Le protocole donne la distribution statistique de Ccrit pour la structure testée. Ceci sert de base pour les modèles de prévision probabiliste pour la durée restante à la corrosion, ce qui est nécessaire à la planification de la maintenance. Cette méthode permet potentiellement à l’essai des matériaux d’infrastructures civiles, semblables à des méthodes éprouvées, utilisées pour les essais mécaniques.

La figure 7 affiche des potentiels en acier typiques surveillés pendant l’exposition de chlorure dans le laboratoire. Ces deux exemples montrent que le potentiel peut diminuer sensiblement dans un délai très court, mais que le processus de corrosion peut encore stablement propage pas, qui apparaît à travers une augmentation du potentiel vers son niveau initial passive. Dans ce protocole, le temps d’initiation de la corrosion, c'est-à-dire, l’heure à laquelle l’exposition est arrêtée et Ccrit est déterminée, est défini par une chute de tension marquée suivie de 10 jours de potentiels négatifs (voir la section 3.5.2 et le Discussion pour plus de détails).
Il est fréquent que cela peut prendre plusieurs mois jusqu'à ce que l’initiation de la corrosion stable intervient. Cela dépend aussi de la teneur en chlorures initiale déjà présente dans le béton lorsque les échantillons sont prélevés dans les structures. Dans certains cas des expériences menées jusqu'à présent, il a fallu plus d’un an, jusqu'à ce que la corrosion initiée.
La figure 8 montre un exemple de Ccrit mesurée dans 11 échantillons prélevés sur un plus de tunnel routier âgé de 40 ans dans les Alpes suisses. Tous ces échantillons ont été prélevés dans un espace de 1 à 2 m2, donc vraisemblablement identiquement produites et exposés. Dans cet exemple, la teneur en chlorure à la surface de l’acier au moment de l’échantillonnage était négligeable. En outre, le front de carbonatation était encore loin de la surface de l’acier.
La figure 9 montre deux exemples où l’acier potentiel ont diminué fortement exposés à la solution sans chlorure. Dans un de ces cas précis, il a été lors de l’examen (destructrice) subséquente de l’échantillon constaté que le béton à la profondeur en acier a été déjà gazéifié. À l’arrivée d’eau à la surface de l’acier, le processus de corrosion ainsi immédiatement commencé. Dans l’autre cas, initiation de la corrosion faux s’est produite dans l’un de l’acier barre des extrémités.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
Figure 1 . Dessin schématique de l’échantillon prélevé d’une Structure et un traitement en laboratoire : (un) noyau en béton avec un morceau intégré d’acier d’armature ; (b) réduisant la couverture de béton sur le côté exposé et sur la face arrière de la taille du diamant refroidi à l’eau ; (c) acier barre protection fin au moyen d’enlever certains béton autour de l’acier et son remplacement par une pâte/mortier dense et époxy ultérieures ; et (d)-revêtement époxy sur les faces latérales et sur les zones de la fin de la surface exposée du béton. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
Figure 2 . Schéma de l’installation pour l’essai de Corrosion dans le laboratoire. Cela illustre le positionnement des échantillons dans le réservoir de l’exposition. Entretoises servent à assurer un contact à la solution de l’exposition de la surface d’échantillon de fond. Tous les échantillons sont reliées à un enregistreur de données, mesurant le potentiel de chaque échantillon par rapport à une électrode de référence placée dans la solution de l’exposition. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
Figure 3 . Dessin schématique du temps-les évolutions possibles de la potentielle de l’acier qui illustre le critère pour l’Initiation de la Corrosion. Au point 1, un potentiel goutte à moins de 150 mV de l’initiale « niveau passif » se produit ; au point 2, un potentiel goutte au moins 150 mV se produit, qui est suivie par la repassivation ; au point 3, un potentiel d’une baisse d’au moins 150 mV se produit (à moins de 5 jours maximum) et le niveau de potentiel négatif obtenu est maintenu pendant 10 jours. À tini, retirer l’échantillon de la solution de l’exposition. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
Figure 4 . Dessin schématique illustrant la coupe et le fractionnement de l’échantillon de béton après la détection de l’Initiation de la Corrosion. Tout d’abord, une « tranchée » est coupée de l’arrière, en parallèle à la barre en acier. En insérant un ciseau ou un outil similaire, la tranchée peut servir à diviser l’échantillon, comme indiqué par les flèches. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
Figure 5 . Photographies illustrant l’analyse de l’échantillon après l’Initiation de la Corrosion. (a) les deux moitiés de l’échantillon après fractionnement et (b) la rouille tache est visible à l’acier de surface après l’initiation de la corrosion. Photographies de différents échantillons. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
Figure 6 . Schématique dessin illustrant l’échantillonnage pour l’analyse chlorure après Initiation de la Corrosion : (un) enlèvement de pièces de revêtement époxy de la carotte de béton split (violet = sécants) ; (b) enlever le couvercle béton jusqu'à 2 mm de la surface de l’acier (violet = plan de coupe) ; (c) de meulage sur un intervalle de profondeur de +/-2 mm de la barre épaisseur d’acier (rouge = volume d’échantillon). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xf alt="Figure 7" class=""></img alt="Figure 7" class="xf>igimg » src="/files/ftp_upload/56229/56229fig7.jpg » / &gt; 
Figure 7 . Exemples de mesurée potentiels vs temps courbes. Les gouttes possibles généralement prononcés qui peuvent être suivis d’une augmentation potentielle (repassivation) jusqu'à ce que l’initiation de la corrosion stables selon le critère suggéré lance enfin. (a) montre un cas où le potentiel se stabilise sur le plan négatif, et (b) est un exemple où le potentiel continue à diminuer au cours de la période étudiée de 10 jours. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
Figure 8 . Exemple de Ccrit mesuré dans 11 échantillons Taken partir dans un petit Beton quartier dans une période de plus de 40 ans, ancienne route du Tunnel dans les Alpes suisses. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
Figure 9 . Exemples de potentiel marqué diminue immédiatement après une exposition dans une Solution sans chlorure. Dans un cas, le béton à la profondeur en acier a été déjà gazéifié, donc à l’arrivée d’eau à la surface de l’acier, le processus de corrosion commencé immédiatement, conduisant à une diminution nette de potentiel. Dans l’autre cas, initiation de la corrosion faux s’est produite dans l’un de l’acier bar se termine, qui ici a entraîné une diminution potentielle plus graduelle. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

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Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures

Nous vous proposons une méthode pour mesurer un paramètre qui est très important pour l’évaluation de la corrosion ou prédictions de structures en béton armé, avec le principal avantage de permettre l’analyse des échantillons d’ouvrages d’art. Cela garantit des conditions réelles à l’interface acier-béton, qui sont cruciales pour éviter les artefacts des échantillons de laboratoire faits.

Protocole expérimental pour déterminer la valeur de seuil de chlorure pour la Corrosion dans les échantillons prélevés sur des Structures en béton armé

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these ...

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Permeability of Concrete

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15.2K vues.  ETH Zurich. Nous vous proposons une méthode pour mesurer un paramètre qui est très important pour l’évaluation de la corrosion ou prédictions de structures en béton armé, avec le principal avantage de permettre l’analyse des échantillons d’ouvrages d’art. Cela garantit des conditions réelles à l’interface acier-béton, qui sont cruciales pour éviter les artefacts des échantillons de laboratoire faits.

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Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust aggregates with sizes up to ~10 cm and porosities up to 70% can be collided. One of the drop towers is primarily used for very low impact speeds down to below 0.01 m/sec and makes use of a double release mechanism. Collisions are recorded in stereo-view by two high-speed cameras, which fall along the glass vacuum tube in the center-of-mass frame of the two dust aggregates. The other free-fall tower makes use of an electromagnetic accelerator that is capable of gently accelerating dust aggregates to up to 5 m/sec. In combination with the release of another dust aggregate to free fall, collision speeds up to ~10 m/sec can be achieved. Here, two fixed high-speed cameras record the collision events. In both drop towers, the dust aggregates are in free fall during the collision so that they are weightless and match the conditions in the early Solar System.

We present a technique to achieve low-velocity to intermediate-velocity collisions between fragile dust aggregates in the laboratory. For this purpose, two vacuum drop-tower setups have been developed that allow collision velocities between &#60;0.01 and ~10 m/sec. The collision events are recorded by high-speed imaging.

Laboratoire baisse Towers pour la simulation expérimentale de collisions poussière globales dans le système solaire précoce

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Recherche

Ingénierie

Experimental Protocol to Investigate Particle Aerosolization of a Product Under Abrasion and Under Environmental Weathering

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering, which is a fundamental element to the approach of nanosafety-by-design of nanostructured products for their durable development. This approach is basically a preemptive one in which the focus is put on minimizing the emission of engineered nanomaterials' aerosols during the usage phase of the product's life cycle. This can be attained by altering its material properties during its design phase without compromising with any of its added benefits. In this article, an experimental protocol is presented to investigate the nanosafety-by-design of three commercial nanostructured products with respect to their mechanical solicitation and environmental weathering. The means chosen for applying the mechanical solicitation is an abrasion process and for the environmental weathering, it is an accelerated UV exposure in the presence of humidity and heat. The eventual emission of engineered nanomaterials is studied in terms of their number concentration, size distribution, morphology and chemical composition. The purpose of the protocol is to study the emission for test samples and experimental conditions which are corresponding to real life situations. It was found that the application of the mechanical stresses alone emits the engineered nanomaterials' aerosols in which the engineered nanomaterial is always embedded inside the product matrix, thus, a representative product element. In such a case, the emitted aerosols comprise of both nanoparticles as well as microparticles. But if the mechanical stresses are coupled with the environmental weathering, the experimental protocol reveals then the eventual deterioration of the product, after a certain weathering duration, may lead to the emission of the free engineered nanomaterial aerosols too.

In this article, an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering is presented. Results on the emission of engineered nanomaterials, in the form of aerosols are presented. The specific experimental set-up is described in detail.

Protocole expérimental pour enquêter sur des particules Aérosolisation d&#39;un produit sous Abrasion et sous Weathering environnementale

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a high-precision chloride profile. Firstly, paste specimens are molded, cured, and exposed to cyclic wet-dry conditions. Then, powder samples at different specimen depths are grinded when the exposure age is reached. Finally, the water-soluble chloride content is detected using a silver nitrate titration method, and chloride profiles are plotted. The key to improving the accuracy of the chloride distribution along the depth is to exclude the error in the powderization, which is the most critical step for testing the distribution of chloride. Based on the above concept, the grinding method in this protocol can be used to grind powder samples automatically layer by layer from the surface inward, and it should be noted that a very thin grinding thickness (less than 0.5 mm) with a minimum error less than 0.04 mm can be obtained. The chloride profile obtained by this method better reflects the chloride distribution in specimens, which helps researchers to capture the distribution features that are often overlooked. Furthermore, this method can be applied to studies in the field of cement-based materials, which require high chloride distribution accuracy.

A protocol for obtaining a water-soluble chloride profile by using a high precision milling method is presented.

Détecter la Distribution de chlorure soluble dans l’eau de la pâte de ciment d’une manière de haute précision

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Méthode d’installation afin d’améliorer le contrôle de la qualité des fibre renforcé polymère piquets d’ancrage

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal powder is injected as particles. In general, this technique is employed to either fabricate or repair different components. In this technique, the final characteristics are affected by many factors. Indeed, one of the main tasks in building components by DED is the optimization of process parameters (such as laser power, laser speed, focus, etc.) which is usually carried out through an extensive experimental investigation. However, this sort of experiment is extremely lengthy and costly. Thus, in order to accelerate the optimization process, an investigation was conducted to develop a method based on the melt pool characterizations. In fact, in these experiments, single tracks of Ti-6Al-4V were deposited by a DED process with multiple combinations of laser power and laser speed. Surface morphology and dimensions of single tracks were analyzed, and geometrical characteristics of melt pools were evaluated after polishing and etching the cross-sections. Helpful information regarding the selection of optimal process parameters can be achieved by examining the melt pool features. These experiments are being extended to characterize the larger blocks with multiple layers. Indeed, this manuscript describes how it would be possible to quickly determine the layer thickness for the massive deposition, and avoid over or under-deposition according to the calculated energy density of the optimum parameters. Apart from the over or under-deposition, time and materials saving are the other great advantages of this approach in which the deposition of multilayer components can be started without any parameter optimization in terms of layer thickness.

In this research, a rapid method based on melt pool characterization is developed to estimate the layer thickness of Ti-6Al-4V components produced by directed energy deposition.

Production de Single Tracks de Ti-6Al-4V par le dépôt d’énergie dirigée pour déterminer l’épaisseur de la couche pour les dépôts multicouches

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

Optimized Sealing Process and Real-Time Monitoring of Glass-to-Metal Seal Structures

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to demonstrate a novel protocol to characterize and measure residual stress in a glass-to-metal seal structure without destroying the insulation and hermeticity of sealing materials. In this research, a femto-laser inscribed fiber Bragg grating sensor is used. The glass-to-metal seal structure that is measured consists of a metal shell, sealing glass, and Kovar conductor. To make the measurements worthwhile, the specific heat treatment of metal-to-glass seal (MTGS) structure is explored to obtain the model with best hermeticity. Then, the FBG sensor is embedded into the path of sealing glass and becomes well-fused with the glass as the temperature cools to RT. The Bragg wavelength of FBG shifts with the residual stress generated in sealing the glass. To calculate the residual stress, the relationship between Bragg wavelength shift and strain is applied, and the finite element method is also used to make the results reliable. The online monitoring experiments of residual stress in sealing glass are carried out at different loads, such as high temperature and high pressure, to broaden functions of this protocol in harsh environments.

Key procedures to optimize the sealing process and achieve real-time monitoring of the metal-to-glass seal (MTGS) structure are described in detail. The embedded fiber Bragg grating (FBG) sensor is designed to achieve online monitoring of temperature and high-level residual stress in the MTGS with simultaneous environmental pressure monitoring.

Processus d'étanchéité optimisé et surveillance en temps réel des structures d'étanchéité de verre à métal

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to ...

Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed method is based on the accelerated ageing approach proposed by Arrhenius. 300 mm x 50 mm samples were cut in the warp and fill directions and placed in a thermal chamber at 80 &#176;C for up to 12 weeks or at 90 &#176;C for up to 6 weeks. Then after one week of conditioning at ambient temperature, the samples were uniaxially tensioned at a constant strain rate. Experimentally, the parameters were determined for the non-linear elastic (linear piecewise) and viscoplastic (Bodner&#8211;Partom) models. Changes in these parameters were studied with respect to the ageing temperature and ageing period. In both cases, the linear approximation function was successfully applied using the simplified methodology of Arrhenius. A correlation was obtained for the fill direction between experimental results and the results from the Arrhenius approach. For the warp direction, the extrapolation results exhibited some differences. Increasing and decreasing tendencies have been observed at both temperatures. The Arrhenius law was confirmed by the experimental results only for the fill direction. The proposed method makes it possible to predict real fabric behavior during long term exploitation, which is a critical issue in the design process.

Here, we simulate accelerated thermal ageing of technical fabric and see how this ageing process influences the mechanical properties of the fabric.

Vieillissement thermique artificiel du polyester renforcé et du tissu technique enduit de chlorure de polyvinyle

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...

Advanced Self-Healing Asphalt Reinforced by Graphene Structures: An Atomistic Insight

Graphene can improve the self-healing properties of asphalt with high durability. However, the self-healing behaviors of graphene-modified asphalt nanocomposite and the role of incorporated graphene are still unclear at this stage. In this study, the self-healing properties of pure asphalt and graphene-modified asphalt are investigated through molecular dynamics simulations. Asphalt bulks with two crack widths and locations for graphene are introduced, and the molecular interactions among asphalt components and the graphene sheet are analyzed. The results show that the location of graphene significantly affects the self-healing behaviors of asphalt. Graphene near the crack surface can greatly accelerate the self-healing process by interacting with the aromatic molecules through &#960;-&#960; stacking, while graphene at the top area of the crack tip has a minor impact on the process. The self-healing process of asphalt goes through the reorientation of asphaltene, polar aromatic, and naphthene aromatic molecules, and the bridging of saturate molecules between crack surfaces. This in-depth understanding of the self-healing mechanism contributes to the knowledge of the enhancement for self-healing properties, which will help to develop durable asphalt pavements.

Graphene-modified asphalt nanocomposite has shown an advanced self-healing ability compared to pure asphalt. In this protocol, molecular dynamics simulations have been applied in order to understand the role of graphene in the self-healing process and to explore the self-healing mechanism of asphalt components from the atomistic level.

Asphalte auto-cicatrisant avancé renforcé par des structures en graphène: un aperçu atomistique

Graphene can improve the self-healing properties of asphalt with high durability. However, the self-healing behaviors of graphene-modified asphalt ...

Modeling and Experimental Analysis of the Single-Shaft Coaxial Motor-Pump Assembly in Electrohydrostatic Actuators

An electrohydrostatic actuator (EHA) can be the most promising alternative compared with the traditional hydraulic servo actuators for its high power density, ease of maintenance, and reliability. As the core power unit that determines the performance and service life of the EHA, the motor-pump assembly should simultaneously possess a wide speed/pressure range and a high dynamic response.
This paper presents a method to test the performance of the motor-pump assembly through simulation and experimentation. The flow output characteristics were defined through simulation and analysis of the assembly at the beginning of the experiment, leading to the conclusion of whether the pump could meet the requirements of the EHA. A series of performance tests were conducted on the motor-pump assembly via a pump test bench in the speed range of 1,450-9,000 rpm and the pressure range of 1-30 MPa.
We tested the overall efficiency of the motor-pump assembly under various working conditions after confirming the consistency between the test results of the flow output characteristics with the simulation results. The results showed that the assembly has higher overall efficiency when working at 4,500-7,000 rpm under the pressure of 10-25 MPa and at 2,000-2,500 rpm under 5-15 MPa. Overall, this method can be utilized for determining in advance whether the motor-pump assembly meets the requirements of EHA. Moreover, this paper proposes a rapid test method of the motor-pump assembly in various working conditions, which could assist in predicting EHA performance.

We built a simulation model to evaluate pump flow characteristics and performance of the single-shaft coaxial motor-pump assembly in electrohydrostatic actuators and investigate the overall efficiency in a wide set of working conditions of the motor-pump assembly experimentally.

Modélisation et analyse expérimentale de l’ensemble motopompe coaxiale à arbre unique dans des actionneurs électrohydrostatiques

An electrohydrostatic actuator (EHA) can be the most promising alternative compared with the traditional hydraulic servo actuators for its high power ...

Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin probe, both of which measure the Volta potential difference (VPD) between an oscillating probe tip and a sample surface by applying a nulling voltage equal in magnitude but opposite in sign to the tip-sample potential difference. By scanning a conductive KPFM probe over a sample surface, nanoscale variations in surface topography and potential can be mapped, identifying likely anodic and cathodic regions, as well as quantifying the inherent material driving force for galvanic corrosion.
Subsequent co-localization of KPFM Volta potential maps with advanced scanning electron microscopy (SEM) techniques, including back scattered electron (BSE) images, energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental composition maps, and electron backscattered diffraction (EBSD) inverse pole figures can provide further insight into structure-property-performance relationships. Here, the results of several studies co-localizing KPFM with SEM on a wide variety of alloys of technological interest are presented, demonstrating the utility of combining these techniques at the nanoscale to elucidate corrosion initiation and propagation.
Important points to consider and potential pitfalls to avoid in such investigations are also highlighted: in particular, probe calibration and the potential confounding effects on the measured VPDs of the testing environment and sample surface, including ambient humidity (i.e., adsorbed water), surface reactions/oxidation, and polishing debris or other contaminants. Additionally, an example is provided of co-localizing a third technique, scanning confocal Raman microscopy, to demonstrate the general applicability and utility of the co-localization method to provide further structural insight beyond that afforded by electron microscopy-based techniques.

Kelvin probe force microscopy (KPFM) measures surface topography and differences in surface potential, while scanning electron microscopy (SEM) and associated spectroscopies can elucidate surface morphology, composition, crystallinity, and crystallographic orientation. Accordingly, the co-localization of SEM with KPFM can provide insight into the effects of nanoscale composition and surface structure on corrosion.

Colocalisation de la microscopie à force de sonde Kelvin avec d’autres microscopies et spectroscopies : applications sélectionnées dans la caractérisation de la corrosion des alliages

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...