Name: experimental protocol to determine the chloride threshold value for corrosion in samples taken from reinforced concrete structures
Uploaded: 2017-08-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min
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여기에 설명 된 작업 부분에 스위스 연방도 관리 (연구 프로젝트 AGB2012/010)에 의해 융자 되었다. 우리는 크게 재정 지원을 인정 한다.

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	<li>Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P., Redaelli, E., Polder, R. 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저자는 공개 없다.

C크리 를 결정 하기 위해 제안 된 실험 프로토콜의 성공 위한 가장 중요 한 단계는 거짓 부식 시작 및 끝 효과 바 다른 강철을 방지 하기 위해 취한 조치를 포함 하 여. 이와 관련, 접근의 다양 한 테스트 되었습니다, 중 여기 보고 프로토콜28최상의 결과 얻을 것을 발견 했다. 추가 테스트,이 방법은 10% 아래에 잘못 된 개시의 속도 감소 허용. 한편으로,이 코팅 에폭시 수 지, 콘크리트 강철 막대를 통해 염화의 전송의 길이 상당히 종료는 증가 된 노출된 콘크리트 표면의 테두리 영역 때문입니다. 다른 한편으로, 그것의 끝에 강철 막대 주위 원래 콘크리트 대체는 고밀도, 높은 알칼리 cementitious 슬러리는 크게이 분야에서 내 식 성 향상. 이러한 시스템, 즉, 강철 코팅 폴리머 수정 cementitious 물자의 층을 가진 끝, 바 또한 다른 연구29,30에서 성공 입증 했다.
또 다른 중요 한 측면 부식 개시에 대 한 기준 이다. 이 조건은 RILEM 기술 위원회 TC-235 C크리 31실험실 제조 하는 샘플의 측정에 대 한 테스트 방법을 권장을 목적으로 하는 기반으로 합니다. 근거는 잘 알려진 다는 것은 콘크리트에 포함 된 unpolarized 강철의 부식의 그 발병 시간 보다는 잘 정의 된 인스턴트30,32의 오랜 기간 동안 자리를 차지할 수 있습니다. 스틸 상대적으로 낮은 염화 물 농도에서 침식 시작할 수 있지만 이러한 부식 과정을 유지할 수 없는 경우, repassivation 발생 초기 수동 수준으로 다시 잠재적인 증가 의해 명백한 되. 이러한 depassivation repassivation 이벤트는 일반적으로 유사한 연구30,,3334에서 관찰 됩니다. 염화 물 농도의 안정적인 부식 한 번에 측정은 수동 수준에서 잠재적인 편차의 첫 징후는 명백한 될 시간 보다 연습에 대 한 더 적합 합니다. 제안 된 기준으로 C크리 염화 물 농도를는 부식 시작 하 고 또한 안정적으로 전파를 나타냅니다.
방법의 한계는 샘플 상대적으로 작은 결과35,36에 영향이 있을 수 있습니다. 이 중화 하기 위해이 샘플 (이상 10)의 상대적으로 높은 숫자를 사용 하 여 좋습니다. 신뢰의 수준 C크리 실제 테스트 영역에서의 통계적 분포에 따라 달라 집니다. 자세한 내용은 이와 관련,36참조를 참조 하십시오. 추가 제한은 실험실 노출에서 습기 조건 실제 구조를 달라질 수 있습니다. 마지막으로, 부식 개시의 탐지 가능성은 일반적으로 음수와 같은 슬 래그 시멘트 또는 다른 황화 포함 바인더의 경우에서 어려울 수 있습니다.
우리의 지식 최선을 부식 개시 이전 단계에서 엔지니어링 구조에 C크리티컬 결심의 첫 번째 방법입니다. 경험적 경험 구조에서 얻은 부식 개시 후 정의 의해, 달리이 메서드는 특정 구조 또는 구조 부재에 대 한 C크리 부식 저하 발생 하기 전에 측정 하 사용할 수 있습니다. ; 결과 이렇게 (미래) 부식의 위험을 평가 하 고 부식 개시 (서비스 수명 모델링)에 남은 시간을 예측에 사용할 수 있습니다. 따라서,이 메서드는 테스트, 기계적 시험 (압축 강도, 등) 사용 되는 설립된 방법에 유사한 물자에 사용 될 가능성이
메서드는 현재 다양 한 스위스에서 다른 콘크리트 인프라에 적용 됩니다. 이 구조에서 C크리 의 통계 분포에 대 한 심각 하 게 제한5 지식을 넓힐 것 이다. 또한, 그것은 구조, 건축 자재 사용, 등, 나이 등 다른 요인의 영향을 공개 하 고 따라서 인프라 관리에서 의사 결정자 및 토목에 대 한 중요 한 정보를 제공 됩니다.

콘크리트, 철강의 부식 콘크리트 통해 염화의 침투에 의해 실행, 강화 및 사전 스트레스 콘크리트 구조물의 조기 저하의 가장 빈번한 원인 이며 따라서의 가장 중요 한 과제 중 하나를 선물 한다 토목 공학1,2,,34. 선진국은 일반적으로 지난 세기의 그리고 이렇게 해양 기후 나도 사용 하는 deicing 소금에 노출의 몇 십년의 역사를 가진 두 번째 절반 내장 콘크리트 인프라 노화의 큰 재고가 있다. 안정적으로 부식에 대 한 이러한 구조, 즉, 위험 상태를 평가할 수 있는, 일반적으로 유지 보수 작업 계획 및 인프라 관리를 위한 기초를 형성 한다.
콘크리트에 강철 부식 염화 유도 관리 하기 위한 공학 설립된 접근 염화 임계값 (중요 한 염화 콘텐츠, C크리라고도 함) 값1,5, 에 따라 6.이 개념에 따라 부식 개시 강철 표면에 콘크리트의 염화 물 농도 C크리 임계값을 초과 하면 즉시 수행 것으로 생각 됩니다. 따라서, 기존 구조물의 상태를 평가 하 고 잔여 서비스 기간을 일반적으로 추정 임베디드 강화 철강의 깊이에서 특히 콘크리트에 다른 깊이에서 염화 콘텐츠 결정에 의존 합니다. 안정적이 고 표준화 된 방법의 많은 콘크리트7,8의 샘플에서이 염화 물 농도 측정 하기 위해 존재 합니다. 비교 결과 C크리 를 부식 위험, 유형 및 복구 조치의 범위를 계획의 평가 대 한 기초를 제공 합니다. 그러나,이 방법은 지식이 C크리.
텍스트 뿐만 아니라 다른 국제 표준 및 권고, 책, C크리1,,39,,1011에 대 한 규정 값. 이들은 일반적으로 약 0.4% 시멘트, 장기 경험에 따라 또는 초기의 무게에 의해 염화 연구12,13. 그러나, 그것은 잘 알려진 C크리 는 특정 구조 또는 구조 부재에 대 한 실제 저항 재료, 구조의 나이 의해 사용 노출 역사와 조건1 에 의해 강하게 영향을 , 5. 따라서, 그것은 일반적으로 허용 한 구조에서 경험 주의와 다른 구조에만 적용 되어야 합니다.
그럼에도 불구 하 고, 엔지니어링 방향 벡터 C크리 값, 실제 구조의 독립을 사용 하는 것이 일반적입니다. 이 C크리 문학에서의 거 대 한 분산형 및 C크리 현장 및 실험실5에서 결정 하는 신뢰할 수 있는 방법의 부족에 의해 설명 될 수 있다. 방향 벡터 임계값 값을 사용 하 여 내구성 평가에 접근 달리 노화 콘크리트 구조물의 상태 평가에서 구조 고려 사항입니다. 후자의 경우, 표준화 된 시험 방법 (콘크리트, 강철 강화) 구조에서 재료의 강도 같은 기계적 특성을 결정 하는 수 존재 구조 동작의 계산에 사용할 수.
이 작품에서는, 엔지니어링 구조에서 샘플에 C크리 를 결정 하는 실험 프로토콜 제공 됩니다. 접근은 부식 아직 시작 하지는 콘크리트 구조물의 부분에 철근 콘크리트 코어 드릴링에 기반. 이러한 샘플은 가속된 부식 테스트 부식 개시 조건을 공부 하기 위하여 복종 된다 그들은 실험실으로 전송 됩니다. 제안된 된 방법의 주요 장점은 샘플 구조 그리고 이렇게 크게 영향 C크리 에 게 잘 알려진 고 대표적으로 될 수 있는 매개 변수 개수에 관한 전시 실제 조건에서 줄기 도출된에 실험실 생산 샘플입니다. 이 형식을 포함 하 고 콘크리트 (젊은 실험실 성숙한 사이트 제작 콘크리트와 콘크리트), 세 유형 및 표면 상태는 강화 강철 사용 건설, 그리고 일반적으로 시간에 강철 콘크리트의 속성 인터페이스14. 실험실 측정 방법의 정확성, 함께이 이렇게 특정 구조 또는 구조 부재에 대 한 C크리 의 신뢰할 수 있는 결정을 수 있습니다.
것 이다- C크리 에 대 한 상수 값을 사용 하 여 일반적인 관행 비교-공학 연습에 제안 된 프로토콜의 응용 프로그램 상태 평가의 정확도 분석 모델의 예측 능력 향상에 나머지 서비스 생활입니다. 향후 수십 년간15 이상 구축된 인프라의 복구 작업에 예상된 강한 증가 포즈 인프라 침식의 공학에서 이러한 개선에 대 한 긴급 한 필요.

<table><tbody><tr><td>Stranded wire</td><td></td><td></td><td>cross section at least 0.50 mm&amp;sup2;; ideally copper wire, tin plated</td></tr><tr><td>Self-tapping metal screw</td><td></td><td></td><td>any suitable self-tapping screw, typically of length 4 - 5 mm and diameter around 2.5 mm</td></tr><tr><td>Ring cable lug</td><td></td><td></td><td>suitable to connect screw and cable</td></tr><tr><td>SikaTop Seal-107</td><td>Sika</td><td></td><td>two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry</td></tr><tr><td>Epoflex 816 L</td><td>Adisa</td><td></td><td>epoxy coating</td></tr><tr><td>Exposure tank</td><td></td><td></td><td>any suitable tank (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; rako box) with a lid;&amp;nbsp; sufficiently large for exposing the samples</td></tr><tr><td>Reference electrode</td><td></td><td></td><td>Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution</td></tr><tr><td>Tap water</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium chloride</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Data logger</td><td></td><td></td><td>any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance &gt;10E7 Ohm)</td></tr></tbody></table>

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

선진국에 철근 콘크리트 구조의 노화 안정적으로 이러한 구조의 상태를 평가 하는 방법에 대 한 긴급 한 필요를 부과 한다. 포함 된 강화 강철의 부식 저하에 대 한 가장 빈번한 원인이 다. 그것은 잘 알려진 부식 저항 하는 구조의 기능 강력 하 게 사용 되는 재료와 같은 요소 또는 나이에 따라, 그것은 관행에 의존 하는 동안에 규정 된 표준 또는 교과서 임계값 값입니다. 부식 개시 (C크리)에 대 한 임계값이 명확 하 게 상태 평가 및 서비스 수명 예측의 정확도 제한 하는 특정 구조의 실제 속성 독립적입니다. 방향 벡터 값을 사용 하는 연습 C크리 현장 확인 하려면 신뢰할 수 있는 방법의 부족과 실험실에서을 추적할 수 있습니다.
여기, C크리 개별 엔지니어링 구조 또는 구조를 결정 하는 실험 프로토콜 제공 됩니다. 철근 콘크리트 샘플의 수 구조에서 찍힌다 고 실험실 부식 테스트가 수행 됩니다. 이 방법의 주요 장점은 크게 영향 C크리에 대표적으로 유사 수 없습니다 강철 콘크리트 인터페이스 등 잘 알려진 매개 변수를에 관한 실제 조건 보장 실험실 생산 샘플입니다. 같은 시간에 실험실에서 가속된 부식 테스트 사용 하면 부식 개시 전에 C크리 의 신뢰할 수 있는 결정에서 테스트 구조; 이것은 주요 이점을 구조는 이미 손상 된 후에 개시, 즉, 부식에 대 한 조건을 추정을 허용 하는 모든 일반적인 조건 평가 방법 이다.
프로토콜 시험된 구조에 대 한 C크리 의 통계 분포를 생성합니다. 이 부식, 유지 관리 계획을 위해 필요한 나머지 시간에 대 한 확률 예측 모델에 대 한 기준으로 제공 합니다. 이 메서드는 잠재적으로 소재 시민 인프라, 유사한 기계적 테스트를 위해 사용 되는 설립된 방법의 테스트에 사용할 수 있습니다.

그림 7 에 일반적인 강철 후보는 실험실에 있는 염화 물 노출 하는 동안 모니터링 표시 됩니다. 두 예제 잠재력 매우 짧은 시간 내에 크게 드롭 수 있습니다 하지만 그 부식 프로세스 수 있습니다 아직 안정적으로 전파 하지, 그것의 초기 수동 수준으로 가능성의 증가 통해 명백 하 게 되는 보여 줍니다. 이 프로토콜에서 부식 개시, 즉, 시간에서 노출 중지 되 고 C크리 결정의 시간 표시 된 잠재적인 드롭 (3.5.2 섹션과 를 참조 하는 부정적인 잠재력의 10 일 뒤에 의해 정의 됩니다. 토론 대 한 자세한 내용은).
안정적인 부식 개시 될 때까지 몇 개월 걸릴 수 있습니다 일반적입니다. 이 또한 샘플은 구조에서 가져온 콘크리트에 이미 있는 초기 염화 물 내용에 따라 달라 집니다. 지금까지 실시 한 실험의 일부의 경우, 그것은 부식 시작 될 때까지 1 년 이상 했다.
그림 8 C크리 스위스 알프스에 40 년 오래 된도 터널 보다 더에서 11 샘플 측정의 예를 보여 줍니다. 이러한 모든 샘플 1-2 m2의 영역 내에서 가져온, 따라서 아마도 동일 하 게 제작 되었고 노출. 이 예제에서는 샘플링 시간에 강철 표면에 염화 콘텐츠 무시할 수 했다. 또한, 탄 전면 강철 표면에서 멀리 아직도 이었다.
그림 9 는 잠재적인 강철 염화 무료 솔루션에 노출 시 강하게 감소 두 가지 예를 보여줍니다. 이러한 경우 중 하나에서 샘플의 후속 (파괴) 시험 기간 동안 발견 강 깊이에 콘크리트 탄산 이미 했다. 철강 표면에 물의 도착, 부식 과정 따라서 즉시 시작 했다. 다른 경우에, 거짓 부식 개시 강철 중 하나에서 발생 한 끝을 바.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
그림 1 . 구조와 처리 실험실에서에서 샘플 촬영의 도식 그리기: (한) 콘크리트 코어 강화 강철의; 포함 된 조각으로 (b) 수냉식된 다이아몬드 절단에 노출 콘크리트 덮개 뒷면에 감소 (c) 강철 강철 주위 일부 콘크리트를 제거 하 고 조밀한 시멘트 페이스트/박격포와 후속 에폭시 코팅; 교체에 의하여 끝 보호 봉 그리고 (d) 에폭시 코팅 옆 얼굴에과 노출 된 콘크리트 표면의 끝 영역. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
그림 2 . 실험실에서 부식 테스트에 대 한 설정의 회로도 도면. 이 노출 탱크 샘플의 위치를 보여줍니다. 스페이서는 하단 샘플 표면에서 접촉 노출 솔루션을 보장 하는 데 사용 됩니다. 모든 샘플 참조 전극 노출 솔루션에 대 각 샘플의 잠재력 측정 데이터로 거에 연결 됩니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
그림 3 . 철강 잠재적인 부식 개시에 대 한 기준을 설명의 가능한 시간 발전의 도식 그리기. 시점에서 1, 잠재적인 드롭 미만 150 mV 초기 "수동 수준"에서 발생 합니다. 시점에서 2, 잠재적인 드롭 적어도 150 mV 발생, repassivation; 뒤에 시점에서 3, 잠재적인 적어도 150의 드롭 mV (5 일의 최대) 내에서 발생 하 고 달성된 부정적인 잠재 수준 10 일 이상 지속 됩니다. Tini에서 노출 솔루션에서 샘플을 철수. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
그림 4 . 절단 및 부식 개시의 탐지 후 콘크리트 샘플의 분할을 보여주는 도식 그리기. 첫째, "트렌치" 강철 막대를 동시에 후방 쪽에서 잘라입니다. 부정 행위 또는 유사한 도구를 삽입 하 여 화살표에 표시 된 대로 샘플을 분할 하는 트렌치를 사용할 수 있습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
그림 5 . 부식 개시 후 샘플 분석을 보여주는 사진. (는) 분할 및 (b)는 녹 자리 강철에 표시 되는 샘플의 두 반쪽 표면 부식 개시 후. 다른 샘플에서 사진입니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
그림 6 . 도식 그리기 보여주는 부식 개시 후 염화 분석에 대 한 샘플링: (는) 분할 콘크리트 코어의 에폭시 코팅 부분 제거 (보라색 = 절단 평면); (b) 철강 표면에서 2mm까지 구체적인 덮개의 제거 (보라색 = 절단 평면); (c) + 커버 깊이 바 스틸의 2 m m의 깊이 간격 연 삭 (빨간색 = 샘플된 볼륨). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</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"/ > 
그림 7 . 대표 예 측정 잠재적인 대 시간 곡선. 그 뒤에 수 있습니다 잠재적인 증가 (repassivation)에 의해 제안 된 기준에 따라 안정적인 부식 개시 마침내 시작 될 때까지 일반적으로 발음된 잠재적인 방울. (한) 경우 잠재적인 부정적인 수준에 안정화 및 (b)는 예를 들어 어디 가능성이 감소 하는 10 일간의 공부 기간 동안 계속 보여줍니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
그림 8 . C크리 11 샘플 촬영에서 측정 된의 예를 들어 내는 작은 구체적인 영역에서 40 년에 오래 된도 터널 스위스 알프스에. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
그림 9 . 표시 된 잠재력의 예는 염화 무료 솔루션에 노출 되 면 즉시 감소. 한 경우에, 강철 깊이에 콘크리트는 이미 탄산, 따라서 강철 표면에 물의 도착 시 부식 과정 즉시 시작, 날카로운 감소 잠재력에 지도. 다른 경우에, 거짓 부식 개시 강철 중 하나에서 발생 한 끝, 바는 여기 보다 점진적으로 잠재적인 감소에 지도. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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

높은 부식 평가 또는 예측의 철근 콘크리트 구조, 엔지니어링 구조에서 샘플 테스트 허용의 주요 장점은 관련 된 매개 변수를 측정 하는 방법을 제안 한다. 이 실험실에서 만든 샘플의 유물을 피하기 위해 중요 한 강철 콘크리트 인터페이스에서 실제 조건을 보장 합니다.

철근 콘크리트 구조에서 샘플에 부식에 대 한 염화 임계값 값을 확인 하는 실험 프로토콜

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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15.3K 조회수.  ETH Zurich. 높은 부식 평가 또는 예측의 철근 콘크리트 구조, 엔지니어링 구조에서 샘플 테스트 허용의 주요 장점은 관련 된 매개 변수를 측정 하는 방법을 제안 한다. 이 실험실에서 만든 샘플의 유물을 피하기 위해 중요 한 강철 콘크리트 인터페이스에서 실제 조건을 보장 합니다.

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Potentiodynamic Corrosion Testing

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation potential of the material. The detection of these electrochemical parameters identifies the corrosion factors of a material. A reliable and well-functioning corrosion system is required to achieve this.
Corrosion of the samples was achieved via a potentiodynamic polarization technique employing a three-electrode configuration, consisting of reference, counter, and working electrodes. Prior to commencement a baseline potential is obtained. Following the stabilization of the corrosion potential (Ecorr), the applied potential is ramped at a slow rate in the positive direction relative to the reference electrode. The working electrode was a stainless steel screw. The reference electrode was a standard Ag/AgCl. The counter electrode used was a platinum mesh. Having a reliable and well-functioning in vitro corrosion system to test biomaterials provides an in-expensive technique that allows for the systematic characterization of the material by determining the breakdown potential, to further understand the material's response to corrosion. The goal of the protocol is to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

Here, we present a protocol to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

동전 위 부식 테스트

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation ...

연구

환경과학

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver chloride electrode is used extensively for potentiometric measurement of chloride ions concentration in electrolyte. In this measurement, long-term and continuous monitoring is limited due to the inherent drift and the requirement of a stable reference electrode. We utilized the chronopotentiometric approach to minimize drift and avoid the use of a conventional reference electrode. A galvanostatic pulse is applied to an Ag/AgCl electrode which initiates a faradic reaction depleting the Cl&#713; ions near the electrode surface. The transition time, which is the time to completely deplete the ions near the electrode surface, is a function of the ion concentration, given by the Nernst equation. The square root of the transition time is in linear relation to the chloride ion concentration. Drift of the response over two weeks is negligible (59 &#181;M/day) when measuring 1 mM [Cl&#713;]using a current pulse of 10 Am-2. This is a dynamic measurement where the moment of transition time determines the response and thus is independent of the absolute potential. Any metal wire can be used as a pseudo-reference electrode, making this approach feasible for long-term measurement inside concrete structures.

Dynamic measurement of chloride ions is presented. Transition time of an Ag/AgCl electrode, during a chronopotentiometric technique, can give the concentration of chloride ions in electrolyte. This method does not require a stable conventional reference electrode.

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

화학

Metal Corrosion and the Efficiency of Corrosion Inhibitors in Less Conductive Media

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, prevent them and minimize the damages associated with them. One of the most important characteristics of corrosion processes is the corrosion rate. The measurement of corrosion rates is often very difficult or even impossible especially in less conductive, non-aqueous environments such as biofuels. Here, we present five different methods for the determination of corrosion rates and the efficiency of anti-corrosion protection in biofuels: (i) a static test, (ii) a dynamic test, (iii) a static test with a reflux cooler and electrochemical measurements (iv) in a two-electrode arrangement and (v) in a three-electrode arrangement. The static test is advantageous due to its low demands on material and instrumental equipment. The dynamic test allows for the testing of corrosion rates of metallic materials at more severe conditions. The static test with a reflux cooler allows for the testing in environments with higher viscosity (e.g., engine oils) at higher temperatures in the presence of oxidation or an inert atmosphere. The electrochemical measurements provide a more comprehensive view on corrosion processes. The presented cell geometries and arrangements (the two-electrode and three-electrode systems) make it possible to perform measurements in biofuel environments without base electrolytes that could have a negative impact on the results and load them with measurement errors. The presented methods make it possible to study the corrosion aggressiveness of an environment, the corrosion resistance of metallic materials, and the efficiency of corrosion inhibitors with representative and reproducible results. The results obtained using these methods can help to understand corrosion processes in more detail to minimize the damages caused by corrosion.

The testing of processes associated with material corrosion can often be difficult especially in non-aqueous environments. Here, we present different methods for short-term and long-term testing of corrosion behavior of non-aqueous environments such as biofuels, especially those containing bioethanol.

금속 부식 및 보다 적게 전도성 매체에서 부식 억제제의 효율성

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, ...

Determining the Chemical Composition of Corrosion Inhibitor/Metal Interfaces with XPS: Minimizing Post Immersion Oxidation

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, the focus is on metallic substrates immersed in acidic solutions containing organic corrosion inhibitors, as these systems can be particularly sensitive to oxidation following removal from solution. To minimize the likelihood of such degradation, samples are removed from solution within a glove box purged with inert gas, either N2 or Ar. The glove box is directly attached to the load-lock of the ultra-high vacuum X-ray photoelectron spectroscopy instrument, avoiding any exposure to the ambient laboratory atmosphere, and thus reducing the possibility of post immersion substrate oxidation. On this basis, one can be more certain that the X-ray photoelectron spectroscopy features observed are likely to be representative of the in situ submerged scenario, e.g. the oxidation state of the metal is not modified.

A protocol to avoid the oxidation of metallic substrates during sample transfer from an inhibited acidic solution to an X-ray photoelectron spectrometer is presented.

XPS와 부식 억제제 / 금속 인터페이스의 화학 성분을 결정 : 최소화 포스트 집중 산화

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, ...

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.

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 ...

공학

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly dominate the safety and performance of an existing concrete structure. As a result, it is important to measure the geometry and amount of corrosion of a steel bar in a structure properly to assess the residual bearing capacity and service life of the structure. This paper introduces and compares five different methods for measuring the geometry and amount of corrosion of a steel bar. A single 500 mm long and 14 mm diameter steel bar is the specimen that is subjected to accelerated corrosion in this protocol. Its morphology and the amount of corrosion were carefully measured before and after using mass loss measurements, a Vernier caliper, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT). The applicability and suitability of these different methods were then evaluated. The results show that the Vernier caliper is the best choice for measuring the morphology of a non-corroded bar, while 3D scanning is the most suitable for quantifying the morphology of a corroded bar.

This paper measures the geometry and the amount of corrosion of a steel bar using different methods: mass loss, calipers, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT).

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, batteries, and biomedical devices, etc., impose great challenges on the reliable performance of alloys exposed to extreme conditions where mechanical and electrochemical attack co-exist. Finding ways for alloys to mitigate the combined attack of wear and corrosion (i.e., tribocorrosion) under such extreme conditions is thus highly critical for improving their reliability and service lifetime when used in such conditions. The challenge lies in the fact that wear and corrosion are not independent of each other, but rather work synergistically to accelerate the total material loss. Thus, a reliable method to evaluate the tribocorrosion resistance of metals and alloys is needed. Here, a protocol for measuring the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of Al-based bulk and thin film samples in a corrosive environment under room temperature is presented.

Here, we present a protocol to measure the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of thin film and bulk Al alloys in simulated sea water at room temperature.

Tribocorrosion 속도 대량이 고 얇은 알루미늄 합금의 마모 부식 시너지를 결정

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

Tests on Fresh Concrete

Source:&#160;Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA
Concrete consists of two phases, a cement paste phase comprised of cement, water, and air, and an aggregate phase comprised of coarse and fine aggregates. There are two key considerations when designing a concrete mix. First, the concrete must be workable and easy to cast in the forms in its fresh condition, even when the forms are packed with steel reinforcement. In this condition, it is the rheology of concrete that is important. Second, the mix must produce a hardened concrete of specified strength at 28 days (or similar specified time) that is durable and provides good serviceability.
In this laboratory exercise, a method of concrete mixture proportioning, named the trial batch method, will be explored. The concrete produced will be used in conducting typical tests to determine the principal characteristics of fresh concrete, including slump, flowability, air content, and density. The trial batch method is a simple, empirical approach to mixture design.
The objectives of this experiment are fourfold: (1) to use the trial batch mix method to determine optimum proportions of aggregates, cement, and water for concrete to meet specified slump requirements, (2) to learn concrete mixing practice in a laboratory environment, (3) to observe the characteristic properties of fresh concrete, and (4) to prepare 4&#34;x8&#34; concrete cylinders for subsequent evaluation.

Testing Fresh Concrete by the Trial Batch Method

Source:&#160;Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA
Concrete consists of two phases, a cement ...

교육

JoVE Science Education

구조공학

Tests of Hardened Concrete in Tension

Source:&#160;Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA
In a previous laboratory focused on concrete in compression, we observed that concrete can withstand very large stresses under uniaxial compressive forces. However, the failures observed were not compressive failures but failures along shear planes where maximum tensile forces occur. Thus, it is important to understand the behavior of concrete in tension and particularly its maximum strength as that will govern both its ultimate and service behavior. From the ultimate standpoint, combinations of tension and shear stresses will lead to cracking and immediate and catastrophic failure. For that reason, concrete is seldom if ever used in an unreinforced condition in structural applications; most concrete members will be reinforced with steel so that these cracks can be stopped and the crack widths limited. The latter is important from the serviceability standpoint because controlling crack widths and distribution is the key to durability, as this will impede deicing salts and similar chemicals from penetrating and corroding the reinforcing steel.
The objectives of this experiment are threefold: (1) to conduct tensile split cylinder tests to determine concrete tensile strength, (2) to conduct beam tests to determine concrete tensile strength, and (3) to demonstrate the influence of steel reinforcement on behavior by comparing the behavior of lightly reinforced beam with an unreinforced one.

Split Tension Test and Beam Tension Test for Hardened Concrete

인장 강화 콘크리트 시험

Source:&#160;Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA
In a previous laboratory focused on concrete ...

Corrosion of Reinforcement

The corrosion of steel reinforcement within concrete is a process influenced by the material&#39;s inherent properties and external factors. The high pH level of around 13, provided by calcium hydroxide present in concrete, initially protects the steel reinforcement by promoting the formation of a passive iron oxide layer on its surface.
However, over time and under certain conditions like carbonation, chloride ingress, and cracking this protective state can be compromised. Steel has areas with different electrochemical potentials, known as anodic and cathodic regions. The hydrated cement paste, containing salts, acts as an electrolyte that connects these regions. At the anodic regions, iron from the steel dissolves as positively charged ions into the electrolyte, while at the cathodic regions, electrons are consumed in reactions that involve water and oxygen from the surrounding concrete to produce hydroxyl ions.
These hydroxyl ions combine with the dissolved iron to create ferric hydroxide, which further oxidizes to become rust. The presence of chloride ions exacerbates this process, leading to localized pitting corrosion by forming hydrochloric acid that attacks the protective iron oxide layer. This corrosion can expand the steel, causing the concrete to crack and spall.
Preventative measures against the corrosion of steel reinforcement include using protective coatings such as epoxy or zinc on the steel itself or improving the concrete&#39;s quality to reduce its permeability, thereby hindering the ingress of corrosive agents.

보강재의 부식

Inside a concrete mass, high alkalinity of calcium hydroxide with a pH of around 13 shields steel reinforcement from corrosion by creating a protective ...