Il lavoro qui descritto è stato in parte finanziato dall'Ufficio federale delle strade (progetto di ricerca AGB2012/010). Riconosciamo notevolmente il sostegno finanziario.

<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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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Le fasi più critiche per il successo del protocollo sperimentale suggerito per determinare Ccrit sono quelli delle misure prese per prevenire corrosione falsa iniziazione e altri acciaio bar fine effetti. A questo proposito, una varietà di approcci sono stati testati, tra i quali il protocollo qui segnalato è stato trovato per produrre i migliori risultati28. In ulteriori prove, questo approccio ha consentito fare diminuire il tasso di falsa iniziazione alla inferiore al 10%. Da un lato, questo è dovuto al rivestimento di zona di confine della superficie di calcestruzzo esposta con resina epossidica, che aumenta la lunghezza di trasporto dei cloruri attraverso il calcestruzzo per la barra d'acciaio finisce considerevolmente. D'altra parte, sostituendo il calcestruzzo originale intorno alla barra d'acciaio alle estremità con un denso, residui cementizi altamente alcalino migliora significativamente la resistenza alla corrosione in questi settori. Tali sistemi, vale a dire, rivestimento dell'acciaio barra termina con uno strato di un materiale cementizio polimero modificato, si sono dimostrate efficaci anche in altri studi29,30.
Un altro aspetto importante è il criterio per l'inizio di corrosione. Questo criterio si basa sul comitato tecnico RILEM TC-235 che mira a consigliare un metodo di prova per la misura della Ccrit in campioni realizzati nel laboratorio31. La spiegazione razionale è che è ben noto che l'inizio di corrosione dell'acciaio non polarizzato incorporato nel cemento, potrebbe avvenire per un lungo periodo di tempo piuttosto che una ben definita istante30,32. Acciaio può iniziare che corrode alle concentrazioni relativamente basse di cloruro, ma se questi non sono in grado di sostenere il processo di corrosione, repassivation si verificherà, che diventa apparente di un potenziale aumento al livello passivo iniziale. Tali eventi depassivazione-repassivation si osservano in genere in simili studi30,33,34. La concentrazione di cloruro misurata in un momento di corrosione stabile è più rilevante per la pratica che il tempo in cui i primissimi segni di potenziali deviazioni dal livello passivo diventano evidenti. Con il criterio suggerito, Ccrit rappresenta la concentrazione di cloruro in cui corrosione inizia e si propaga anche stabilmente.
Una limitazione del metodo è che i campioni sono relativamente piccoli, che possono avere un'influenza sulla risultati35,36. Al fine di contrastare questo, si consiglia di utilizzare un numero relativamente elevato di campioni (idealmente 10). Il livello di fiducia dipende la distribuzione statistica delle Ccrit nell'area del test effettivo. Per maggiori dettagli fare riferimento a questo proposito, per fare riferimento a36. Un'ulteriore limitazione è che le condizioni di umidità dell'esposizione di laboratorio possono differire da quelli di una struttura reale. Infine, la rilevazione dell'iniziazione alla corrosione può essere difficile nei casi in cui il potenziale è in genere negativo, come in scorie cementi o altri leganti contenenti solfuro.
Al meglio della nostra conoscenza, questo è il primo metodo di determinazione dicrit Cin strutture di ingegneria in una fase prima dell'inizio di corrosione. In contrasto con l'esperienza empirica da strutture, che è per definizione ottenuta dopo l'inizio della corrosione, questo metodo può essere utilizzato per misurare Ccrit per specifiche strutture o elementi strutturali prima di degradazione di corrosione si verifica ; i risultati così possono essere utilizzati per valutare il rischio di corrosione (futuro) e prevedere il tempo rimanente alla iniziazione alla corrosione (modellazione di vita di servizio). Quindi, questo metodo ha il potenziale per essere utilizzato in materiale test, simile ai metodi stabiliti usati per prove meccaniche (resistenza alla compressione, ecc.)
Il metodo è attualmente applicato a un numero di diverse infrastrutture concrete in Svizzera. Questo amplierà la conoscenza limitata5 distribuzioni statistiche di Ccrit nelle strutture. Inoltre, si rivelano l'influenza di diversi fattori come l'età delle strutture, i materiali di costruzione utilizzati, ecc.e quindi fornire informazioni importanti per gli ingegneri civili e per i responsabili decisionali nella gestione delle infrastrutture.

Corrosione dell'acciaio nel calcestruzzo, innescato dalla penetrazione di cloruri attraverso il calcestruzzo, è la causa più frequente del degrado prematuro delle strutture in calcestruzzo armati e precompresso e presenta dunque una delle sfide più importanti in Ingegneria civile1,2,3,4. Paesi industrializzati hanno in genere un grande inventario di infrastrutture concrete, costruite nella seconda metà del secolo scorso e quindi con una storia di diversi decenni di esposizione al clima marino o sbrinante sali utilizzati sulle strade di invecchiamento. Essere in grado di valutare in modo affidabile la condizione di queste strutture, cioè, il rischio di corrosione, costituisce la base per la pianificazione di interventi di manutenzione e per la gestione dell'infrastruttura, in generale.
L'approccio stabilito in ingegneria per la gestione dei cloruri di corrosione d'acciaio nel calcestruzzo è basato su un cloruro soglia valore (anche chiamati critico cloruro contenuto, Ccrit)1,5, 6. secondo questo concetto, l'inizio di corrosione è pensato per accadere, non appena la concentrazione di cloruro nel calcestruzzo alla superficie dell'acciaio supera la soglia dicrit C. Così, valutare la condizione delle strutture esistenti e stima la vita di servizio rimanente in genere si basano sulla determinazione del tenore di cloruro a diverse profondità nel calcestruzzo, in particolare alla profondità di rinforzo in acciaio incorporata. Esiste un numero di metodi affidabili e standardizzati per misurare questa concentrazione di cloro nei campioni di calcestruzzo7,8. Confrontando i risultati di Ccrit fornisce la base per la valutazione del rischio di corrosione e la pianificazione del tipo e dell'entità delle misure di riparazione. Tuttavia, questo approccio richiede la conoscenza di Ccrit.
Diversi standard internazionali e raccomandazioni, nonché testo libri, prevedono valori per Ccrit1,3,9,10,11. Queste sono in genere circa 0,4% cloruro in peso del cemento, sulla base dell'esperienza a lungo termine o primo studi12,13. Tuttavia, è ben noto che l'effettiva resistenza contro Ccrit di una certa struttura o elemento strutturale è fortemente influenzata dai materiali utilizzati, dall'età della struttura e di storia e le condizioni di esposizione1 , 5. così, è generalmente accettato che l'esperienza da un'unica struttura deve essere applicato solo ad altre strutture con cautela.
Nonostante questo, è comune pratica per utilizzare valori tabulati dicrit C, indipendenti della struttura reale di ingegneria. Ciò può essere spiegato dalla enorme dispersione dei Ccrit nella letteratura e dalla mancanza di metodi affidabili per determinare Ccrit in loco e in laboratorio5. L'approccio di utilizzare valori di soglia tabulati nelle valutazioni di durevolezza è in contrasto con le considerazioni strutturali nella valutazione delle condizioni delle strutture in cemento armato di invecchiamento. In quest'ultimo caso, esiste un numero di metodi di prova standardizzati per determinare le proprietà meccaniche come la resistenza dei materiali nella struttura (calcestruzzo, acciaio per cemento armato), da utilizzare nei calcoli del comportamento strutturale.
In questo lavoro, è presentato un protocollo sperimentale per determinare Ccrit su campioni prelevati da strutture di ingegneria. L'approccio si basa su nuclei in cemento armato in parti di strutture in cemento armato dove non ha ancora avviato la corrosione di perforazione. Questi campioni sono trasferiti al laboratorio dove sono sottoposti a un test di corrosione accelerata al fine di studiare le condizioni per l'inizio di corrosione. Il vantaggio principale del metodo proposto è che i campioni provengono da strutture e così condizioni reali di esposizione riguardanti un numero di parametri che sono ben noti di notevolmente influenza Ccrit e che non può essere rappresentativo ha imitato nei campioni di laboratorio-prodotto. Questo include il tipo e l'età del calcestruzzo (calcestruzzo contro cemento sito-prodotto maturo giovane laboratorio), la condizione tipo e superficie del rinforzo d'acciaio utilizzata al momento della costruzione e in generale le proprietà del acciaio-calcestruzzo interfaccia14. Insieme con la precisione dei metodi di misurazione di laboratorio, questo approccio permette la determinazione affidabile della Ccrit per specifiche strutture o elementi strutturali.
Applicazione del protocollo suggerito nella pratica ingegneristica - confrontato con la pratica comune di utilizzare un valore costante per Ccrit - che permettono di migliorare l'accuratezza della valutazione delle condizioni e la potenza predittiva dei modelli per analizzare la vita di servizio rimanente. Forte incremento previsto di lavori di riparazione della nostra infrastruttura costruita sopra le decadi prossime15 pone un urgente bisogno di un tale miglioramento in ingegneria di corrodere infrastrutture.

<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

L'invecchiamento delle infrastrutture in cemento armato nei paesi sviluppati impone un urgente bisogno di metodi per valutare in modo affidabile la condizione di queste strutture. Corrosione di rinforzo in acciaio incorporata è la causa più frequente per la degradazione. Mentre è ben noto che la capacità di una struttura di resistere alla corrosione dipende fortemente da fattori quali i materiali utilizzati o l'età, è prassi comune fare affidamento su valori soglia previsti dalla normativa standard o libri di testo. Questi valori di soglia per l'inizio di corrosione (Ccrit) sono indipendenti le proprietà effettive di una certa struttura, che chiaramente limita la precisione della valutazione delle condizioni e previsioni di durata di servizio. La pratica di usare valori tabulati sono riconducibili alla mancanza di metodi affidabili per determinare Ccrit in loco e in laboratorio.
Qui, è presentato un protocollo sperimentale per determinare Ccrit per singole strutture ingegneristiche o elementi strutturali. Un numero di campioni di calcestruzzo armato è presi da strutture e test di laboratorio corrosione viene eseguita. Il vantaggio principale di questo metodo è che assicura condizioni reali relativa ai parametri che sono ben noti per influenzare notevolmente Ccrit, ad esempio l'interfaccia acciaio-calcestruzzo, che non può essere rappresentativo ha imitato in campioni di laboratorio-prodotto. Allo stesso tempo, il test di corrosione accelerata in laboratorio permette la determinazione affidabile della Ccrit prima dell'inizio di corrosione sulla struttura testata; Questo è un vantaggio importante sopra tutti i metodi comuni di valutazione condizione che solo permesso di stimare le condizioni di corrosione dopo l'inizio, vale a dire, quando la struttura è già danneggiato.
Il protocollo produce la distribuzione statistica delle Ccrit per la struttura testata. Questo serve come base per i modelli di previsione probabilistica per il tempo rimanente alla corrosione, che è necessaria per la pianificazione della manutenzione. Questo metodo potenzialmente utilizzabili in collaudo del materiale delle infrastrutture civili, simili ai metodi stabiliti usati per prove meccaniche.

Figura 7 Visualizza tipici potenziali acciaio monitorati durante l'esposizione di cloruro in laboratorio. Entrambi gli esempi mostrano che il potenziale può scendere significativamente entro un tempo molto breve, ma che il processo di corrosione non può ancora stabilmente propagare, che diventa apparente attraverso un aumento del potenziale verso livello passivo iniziale. In questo protocollo, il tempo di iniziazione alla corrosione, cioè, il momento in cui l'esposizione è stato arrestato e Ccrit è determinata, è definito da una marcata caduta potenziale seguita da 10 giorni di potenziali negativi (Vedi sezione 3.5.2 e il Discussione per maggiori dettagli).
È comune che potrebbe richiedere diversi mesi fino a quando si verifica l'inizio corrosione stabile. Questo dipende anche il contenuto di cloruro iniziale già presente nel calcestruzzo quando i campioni sono prelevati dalle strutture. In alcuni casi gli esperimenti condotti finora, ci sono voluti più di 1 anno non avviata alla corrosione.
Figura 8 Mostra un esempio di Ccrit misurata in 11 campioni prelevati da più di 40 anni vecchio tunnel stradale in Alpi svizzere. Tutti questi campioni sono stati prelevati all'interno di un'area di 1-2 m2, così presumibilmente identicamente prodotta ed esposti. In questo esempio, il contenuto di cloruro alla superficie dell'acciaio al momento del campionamento era trascurabile. Inoltre, il fronte di carbonatazione era ancora lontano dalla superficie dell'acciaio.
Figura 9 Mostra due esempi, dove l'acciaio potenziale è diminuito fortemente sopra l'esposizione alla soluzione esente da cloruri. In uno di questi casi specifici, durante il successivo esame (distruttivo) del campione emerge che il calcestruzzo alla profondità in acciaio già era gassato. All'arrivo di acqua alla superficie dell'acciaio, il processo di corrosione così immediatamente iniziato. In altro caso, iniziazione alla corrosione falsi si è verificato in uno dell'acciaio manubri.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
Figura 1 . Disegno schematico del campione prelevato da una struttura e trattati in laboratorio: (un) nucleo di calcestruzzo con un pezzo incorporato di acciaio per cemento armato; (b) ridurre il cemento di copertura sul lato esposto e sul lato posteriore di taglio diamantato raffreddato ad acqua; acciaio (c) barra protezione fine per mezzo di qualche concreto intorno l'acciaio di rimozione e la sostituzione con una densa pasta cementizia e rivestimento epossidico successive; e (d) rivestimento a resina epossidica sulle facce laterali e sulle zone di estremità della superficie del calcestruzzo esposta. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
Figura 2 . Disegno schematico del Setup per la prova di corrosione in laboratorio. Questo viene illustrata la posizione dei campioni nel serbatoio dell'esposizione. Distanziali vengono utilizzati per garantire un contatto alla soluzione di esposizione dalla superficie del campione di fondo. Tutti i campioni sono collegati a un data logger, misurando il potenziale di ciascun campione contro un elettrodo di riferimento posizionato nella soluzione dell'esposizione. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
Figura 3 . Disegno schematico di possibili tempo-evoluzioni del potenziale di acciaio che illustra il criterio per l'inizio di corrosione. Al punto 1, un potenziale goccia a meno di 150 mV dalla iniziale "livello passivo" si verifica; al punto 2, un potenziale calo di almeno 150 mV si verifica, che è seguita da repassivation; al punto 3, un potenziale calo di almeno 150 mV si verifica (entro un massimo di 5 giorni) e il livello raggiunto di potenziale negativo è sostenuto oltre i 10 giorni. A tini, prelevare il campione dalla soluzione dell'esposizione. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
Figura 4 . Disegno schematico che illustra il taglio e la suddivisione del campione di calcestruzzo dopo il rilevamento di corrosione iniziazione. In primo luogo, una "trincea" è tagliata dal lato posteriore, in parallelo con la barra d'acciaio. Con l'inserimento di uno scalpello o un attrezzo simile, la trincea può essere utilizzata per dividere il campione come indicato dalle frecce. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
Figura 5 . Fotografie che illustrano analisi campione dopo l'inizio di corrosione. (a) le due metà del campione dopo la scissione e (b) una ruggine macchia è visibile presso l'acciaio in superficie dopo l'inizio di corrosione. Fotografie da diversi campioni. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
Figura 6 . Disegno schematico che illustra il campionamento per l'analisi di cloruro dopo corrosione iniziazione: (un) rimozione delle parti rivestita a resina epossidica del nucleo di calcestruzzo Spalato (viola = piani di taglio); (b) rimozione del copriferro fino a 2 mm dalla superficie dell'acciaio (viola = piano di taglio); (c) rettifica sopra un intervallo di profondità di + /-2 mm dell'acciaio bar profondità di copertura (rosso = volume di campione). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</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"/ > 
Figura 7 . Le curve di tempo di esempi di rappresentante di misurati potenziali vs . Le gocce potenziali in genere pronunciate che possono essere seguite da un aumento potenziale (repassivation) fino a quando l'inizio di corrosione stabile secondo il criterio suggerito infine avvia. (un) viene illustrato un caso in cui il potenziale si stabilizza al livello negativo, e (b) è un esempio dove il potenziale continua diminuzione durante il periodo studiato di 10 giorni. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
Figura 8 . Esempio di Ccrit misurato in 11 campioni presi da all'interno di un Area di calcestruzzo piccola in un più di 40 anni vecchia strada Tunnel nelle Alpi svizzere. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
Figura 9 . Esempi di potenziale contrassegnato diminuisce immediatamente sopra l'esposizione in soluzione di cloruro di. In un caso, il calcestruzzo alla profondità in acciaio già era gassato, così all'arrivo di acqua alla superficie dell'acciaio, il processo di corrosione subito iniziato, portando a una forte diminuzione nel potenziale. In altro caso, iniziazione alla corrosione falsi si è verificato in uno dell'acciaio appendici, che qui hanno portato a una diminuzione potenziale più graduale. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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

Proponiamo un metodo per misurare un parametro che è altamente rilevante per corrosione valutazioni o previsioni di strutture in cemento armato, con il vantaggio principale di permettere analisi di campioni da strutture di ingegneria. Questo assicura condizioni reali all'interfaccia acciaio-calcestruzzo, che sono cruciali per evitare artefatti di campioni fatti in laboratorio.

Protocollo sperimentale per determinare il valore di soglia cloruro per corrosione in campioni prelevati da strutture in cemento armato

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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15.2K Views.  ETH Zurich. Proponiamo un metodo per misurare un parametro che è altamente rilevante per corrosione valutazioni o previsioni di strutture in cemento armato, con il vantaggio principale di permettere analisi di campioni da strutture di ingegneria. Questo assicura condizioni reali all'interfaccia acciaio-calcestruzzo, che sono cruciali per evitare artefatti di campioni fatti in laboratorio.

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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.

Laboratorio di goccia Torri per la simulazione sperimentale di collisioni Dust-aggregati nel sistema solare

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 ...

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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.

Protocollo sperimentale per Indagare particelle aerosol di un prodotto in base alle abrasioni e Under atmosferici ambientale

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.

Rilevare la distribuzione di cloruro solubile in acqua della pasta di cemento in un modo ad alta precisione

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.

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

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.

Produzione di singole tracce di Ti-6Al-4V per deposizione di energia diretta per determinare lo spessore di strato per deposizione multistrato

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.

Processo di sigillamento ottimizzato e monitoraggio in tempo reale delle strutture sigillanti vetro-metallo

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.

Invecchiamento termico artificiale del poliestere rinforzato e del tessuto tecnico rivestito di poligono in polivinile

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.

Asfalto auto-riparante avanzato rinforzato da strutture di grafene: un'intuizione atomistica

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.

Modellazione e analisi sperimentale del gruppo motore-pompa coassiale monoalbero in attuatori elettroidrostatici

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.

Co-localizzazione della microscopia Kelvin Probe Force con altre microscopie e spettroscopie: applicazioni selezionate nella caratterizzazione della corrosione delle leghe

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