O trabalho descrito aqui foi financiado em parte pelo Instituto suíço de estradas federais (projeto de pesquisa AGB2012/010). Muito reconhecemos o apoio financeiro.

<ol>
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Os autores não têm nada para divulgar.

Os passos mais críticos para o sucesso do protocolo experimental sugerido para determinar Ccrit são aqueles incluindo as medidas tomadas para evitar a corrosão falsa iniciação e outro aço barra efeitos final. A este respeito, uma variedade de abordagens foram testados, entre os quais o protocolo aqui relatado foi encontrado para produzir os melhores resultados de28. Em novos testes, esta abordagem permitido diminuir a taxa de falso início para abaixo dos 10%. Por um lado, isto é devido ao revestimento zona fronteiriça de superfície de concreto exposta, com resina epóxi, que aumenta o comprimento do transporte de cloretos no concreto para a barra de aço termina consideravelmente. Por outro lado, substituindo o original concreto ao redor da barra de aço em suas extremidades com uma densa, altamente alcalina cimentícia chorume aumenta significativamente a resistência à corrosão nessas áreas. Tais sistemas, ou seja, revestimento do aço bar termina com uma camada de um material cimento Polímero modificado, têm sido bem sucedidos também em outros estudos29,30.
Outro aspecto importante é o critério para a iniciação da corrosão. Este critério é baseado no comitê técnico da RILEM TC-235 que pretendia recomendar um método de ensaio para a medição de Ccrit em amostras fabricadas na laboratório31. A lógica é que é bem conhecido esse início da corrosão do aço unpolarized betão armado pode ter lugar durante um longo período de tempo, em vez de um instantâneo bem-definidos30,32. Aço pode começar a corroer-se em concentrações relativamente baixas de cloreto... mas se estes não são capazes de sustentar o processo de corrosão, repassivation irá ocorrer, o que torna-se aparente por um aumento potencial de volta para o nível inicial do passivo. Tais eventos depassivation-repassivation são normalmente observados em estudos similares30,33,34. A concentração de cloreto, medida em um momento de corrosão estável é mais relevante para a prática do que o tempo em que os primeiros sinais de desvios potenciais do passivo nível tornam-se aparentes. Com o critério sugerido, Ccrit representa a concentração de cloreto no qual corrosão inicia e estàvel também se propaga.
Uma limitação do método é que as amostras são relativamente pequenas, que podem ter uma influência sobre os resultados de35,36. Para obviar a isso, é aconselhável para usar um número relativamente elevado de amostras (idealmente 10). O nível de confiança depende da distribuição estatística do Ccrit na área de teste real. Para mais detalhes a este respeito, consulte a referência36. Uma limitação adicional é que as condições de umidade na exposição laboratorial podem diferir de uma estrutura real. Finalmente, a detecção de iniciação da corrosão pode ser difícil nos casos em que o potencial é geralmente negativo, como em cimentos de escória ou outros ligantes contendo sulfeto.
O melhor de nosso conhecimento, este é o primeiro método de determinação decrit Cem estruturas de engenharia em um estágio antes da iniciação da corrosão. Em contraste com a experiência empírica de estruturas, que é, por definição, obtida após o início da corrosão, esse método pode ser usado para medir Ccrit para estruturas específicas ou membros estruturais antes de degradação de corrosão ocorre ; os resultados, portanto, podem ser usados para avaliar o risco de corrosão (futuro) e para predizer o tempo restante para a iniciação da corrosão (modelagem de vida de serviço). Assim, este método tem o potencial para ser utilizado em material de teste, similar ao estabelecidos métodos usados para teste mecânico (resistência à compressão, etc.)
Atualmente, o método é aplicado a um número de diferentes infra-estruturas de concretos na Suíça. Isso ampliará o conhecimento severamente limitada5 sobre distribuições Estatísticas de Ccrit em estruturas. Além disso, vai revelar a influência de diferentes fatores como a idade das estruturas, materiais de construção usados, etc.e assim, fornecer informações importantes para engenheiros civis e para os tomadores de decisão na gestão de infra-estrutura.

Corrosão do aço no concreto, desencadeada pela penetração de cloretos no concreto, é a causa mais frequente de degradação prematura de estruturas de betão armadas e pré-esforçado e, portanto, apresenta um dos mais importantes desafios em engenharia civil1,2,3,4. Os países industrializados têm tipicamente um grande estoque de envelhecimento infra-estruturas de concretas, construídas na segunda metade do século passado e, portanto, com uma história de várias décadas de exposição ao clima Marinha ou sais de degelo usados nas estradas. Ser capaz de avaliar confiantemente a condição dessas estruturas, ou seja, o risco de corrosão, constitui a base para o planejamento de trabalhos de manutenção e gestão de infraestrutura, em geral.
A abordagem estabelecida em engenharia para o gerenciamento de corrosão de aço induzida por cloreto no concreto é baseada em um cloreto limiar valor (também denominado crítico cloreto de conteúdo, Ccrit)1,5, 6. de acordo com este conceito, iniciação da corrosão é pensada para ocorrer quando a concentração de cloreto no concreto na superfície de aço excede o limite decrit de C. Assim, avaliar a condição das estruturas existentes e estimar a vida útil restante normalmente confiam na determinação do teor de cloreto em diferentes profundidades no concreto, particularmente na profundidade do aço de reforço incorporado. Existem vários métodos padronizados e confiáveis para medir esta concentração de cloreto em amostras de concreto7,8. Comparando os resultados de Ccrit fornece a base para a avaliação do risco de corrosão e planejando o tipo e a extensão das medidas de reparação. No entanto, essa abordagem requer conhecimento de Ccrit.
Diferentes normas internacionais e recomendações, bem como texto de livros, estipulamos valores para Ccrit1,3,9,10,11. Estes são tipicamente cerca de 0,4% cloreto por peso de cimento, com base na experiência a longo prazo ou primeiros estudos12,13. No entanto, é sabido que a resistência real contra Ccrit de uma determinada estrutura ou membro estrutural é fortemente influenciada pelos materiais usados, com a idade da estrutura e pela exposição de história e condições1 , 5. assim, é geralmente aceite que a experiência de uma estrutura só deve ser aplicada para outras estruturas com cautela.
Apesar disso, é comum a prática para usar Ccrit valores tabelados, independentes da estrutura real de engenharia. Isto pode ser explicado pela enorme dispersão de Ccrit na literatura e pela falta de métodos confiáveis para determinar Ccrit no local e no laboratório5. A abordagem de usando valores tabelados limiar nas avaliações de durabilidade é em contraste com considerações estruturais nas avaliações da condição de envelhecimento de estruturas de concreto. Neste último caso, existe um número de métodos de teste padronizado para determinar as propriedades mecânicas, tais como a resistência dos materiais na estrutura (concreto, aço de reforço), a ser utilizado nos cálculos do comportamento estrutural.
Neste trabalho, é apresentado um protocolo experimental para determinar Ccrit em amostras colhidas de engenharia de estruturas. A abordagem baseia-se na perfuração de núcleos de betão armado em partes de estruturas de concreto, onde a corrosão não tiver ainda iniciado. Estas amostras são transferidas para o laboratório onde são submetidos a um ensaio de corrosão acelerada para estudar as condições para a iniciação da corrosão. A principal vantagem do método proposto é que as amostras provêm de estruturas e, portanto, condições reais de exposição relativa a um número de parâmetros que são bem conhecidos de muito influência Ccrit e que não pode ser representativa imitada em amostras de laboratório-produzido. Isso inclui o tipo e a idade do concreto (jovem laboratório concreto contra concreto maduro site produzido), o tipo e a superfície condição a reforçar de aço usado na época da construção e em geral as propriedades do aço-concreto 14da interface. Juntamente com a precisão dos métodos de medição de laboratório, esta abordagem permite a determinação confiável de Ccrit para estruturas específicas ou membros estruturais.
Aplicação do protocolo sugerido na prática da engenharia será - comparado com a prática comum de usar um valor constante para Ccrit - melhorar a precisão das avaliações da condição e o poder preditivo de modelos para analisar o vida útil restante. O forte incremento esperado nas obras de reparação de nossa infra-estrutura construída ao longo das próximas décadas15 representa uma necessidade urgente de uma melhora em engenharia de infraestruturas de corrosão.

<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

O envelhecimento da infra-estrutura de betão armado em países desenvolvidos impõe uma necessidade urgente de métodos confiavelmente avaliar a condição destas estruturas. Corrosão do aço reforçando incorporado é a causa mais frequente de degradação. Enquanto é sabido que a capacidade de uma estrutura para resistir à corrosão depende fortemente fatores como os materiais usados ou a idade, é prática comum recorrer ao limiar valores estipulados em normas ou livros didáticos. Esses valores de limiar para início de corrosão (Ccrit) são independentes as propriedades reais de uma determinada estrutura, que claramente limita a precisão da condição avaliações e previsões de vida do serviço. A prática de utilizar valores tabelados pode ser rastreada para a ausência de métodos confiáveis para determinar Ccrit no local e no laboratório.
Aqui, apresenta-se um protocolo experimental para determinar Ccrit para engenharia de estruturas individuais ou membros estruturais. Um número de amostras de concreto armado é tomado a partir de estruturas e ensaios de corrosão de laboratório é executada. A principal vantagem deste método é que ele garante condições reais de parâmetros que são conhecidos para influenciar grandemente Ccrit, tais como a interface aço-concreto, que não pode ser imitada representativa em amostras de laboratório-produzido. Ao mesmo tempo, o teste de corrosão acelerada em laboratório permite a determinação confiável de Ccrit antes da iniciação da corrosão na estrutura testada; Esta é uma grande vantagem sobre todos os métodos de avaliação condição comum que só permitem estimar as condições de corrosão após a iniciação, ou seja, quando a estrutura já está danificada.
O protocolo produz a distribuição estatística de Ccrit para a estrutura testada. Isto serve como uma base para os modelos de previsão probabilística para o tempo restante à corrosão, o que é necessário para o planejamento de manutenção. Potencialmente, este método pode ser usado em testes de material das infra-estruturas civis, semelhantes ao estabelecido métodos utilizados para testes mecânicos.

A Figura 7 exibe potenciais de aço típicos monitorados durante a exposição de cloreto no laboratório. Ambos os exemplos mostram que o potencial pode cair significativamente dentro de um tempo muito curto, mas que o processo de corrosão pode não ainda estàvel propagar, que se torna evidente através do aumento do potencial para seu nível inicial passiva. Neste protocolo, o tempo de início de corrosão, ou seja, o momento em que a exposição é interrompida e Co hematócrito é determinado, é definida por uma queda de potencial marcada, seguida por 10 dias de potenciais negativos (ver seção 3.5.2 e o Discussão para mais detalhes).
É comum que pode demorar vários meses até que ocorra a iniciação da corrosão estável. Isso também depende do conteúdo de cloreto inicial já presente no concreto quando as amostras são tomadas a partir das estruturas. Em alguns casos dos experimentos realizados até agora, demorou mais de 1 ano até corrosão iniciada.
A Figura 8 mostra um exemplo de Ccrit medido em 11 amostras extraídas mais de túnel rodoviário de 40 anos de idade nos Alpes suíços. Todas estas amostras foram tiradas de dentro de uma área de 1-2 m2, assim, presumivelmente identicamente produzidas e expostas. Neste exemplo, o teor de cloreto na superfície de aço no momento da amostragem foi insignificante. Além disso, a frente de carbonatação foi ainda distante da superfície de aço.
A Figura 9 mostra dois exemplos onde o potencial do aço diminuiu fortemente após a exposição à solução de cloreto livre. Em um desses casos específicos, durante o exame (destrutivo) subsequente da amostra verificou que o concreto na profundidade aço já era carbonatado. Após a chegada de água na superfície de aço, o processo de corrosão, assim, imediatamente começou. No outro caso, iniciação de falsa corrosão ocorreu em um do aço bar termina.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
Figura 1 . Desenho esquemático de colhida a amostra de uma estrutura e tratadas em laboratório: (um) núcleo de concreto com uma parte incorporada de aço de reforço; (b) reduzir a capa de concreta no lado exposto e na parte posterior pelo corte diamante refrigerado a água; (c) aço barra proteção final por meio de remover alguns concreto ao redor do aço e substituí-lo com um colar/argamassa de cimento denso e revestimento de epóxi subsequentes; e (d)-revestimento de epóxi nas faces laterais e na extremidade zonas da superfície exposta do concreta. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
Figura 2 . Desenho esquemático da configuração para o teste de corrosão em laboratório. Isto mostra o posicionamento das amostras no tanque de exposição. Os espaçadores são utilizados para assegurar o contato para solução de exposição da superfície da amostra de fundo. Todas as amostras são conectadas a um registrador de dados, medir o potencial de cada amostra vs um eletrodo de referência colocada na solução de exposição. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
Figura 3 . Desenho esquemático de tempo-evoluções possíveis de potencial do aço que ilustra o critério para a iniciação da corrosão. No ponto 1, um potencial cair por menos de 150 mV da inicial "nível passivo" ocorre; no ponto 2, um potencial passar pelo menos 150 mV ocorre, que é seguido por repassivation; no ponto 3, um potencial de queda pelo menos 150 mV ocorre (dentro de um máximo de 5 dias) e o nível potencial negativo alcançado é sustentado durante 10 dias. Em tini, retire a amostra da solução exposição. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
Figura 4 . Desenho esquemático ilustrando o corte e divisão da amostra de concreto depois da detecção de início de corrosão. Primeiro, uma "trincheira" é cortada da parte traseira, em paralelo com a barra de aço. Inserindo um formão ou uma ferramenta semelhante, a trincheira pode ser usada para dividir a amostra conforme indicado pelas setas. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
Figura 5 . Fotografias ilustrando a análise da amostra após a iniciação da corrosão. (a) as duas metades da amostra após a divisão e (b) uma ferrugem mancha é visível para o aço de superfície após o início da corrosão. Fotografias de amostras diferentes. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
Figura 6 . Esquemático desenho ilustrando a amostragem para a análise cloreto após iniciação corrosão: (uma) remoção de peças revestido com epóxi, do núcleo de concreto do split (roxo = planos de corte); (b) remoção da tampa de concreto até 2 mm da superfície do aço (roxo = plano de corte); (c) ranger de dentes durante um intervalo de profundidade de + /-2 mm do aço barra profundidade tampa (vermelho = volume de amostra). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta 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 . Exemplos de representante de medida potencial vs tempo curvas. As gotas potenciais tipicamente pronunciadas que podem ser seguidas por um aumento potencial (repassivation), até que finalmente inicia a iniciação da corrosão estável de acordo com o critério sugerido. (um) mostra um caso onde o potencial estabiliza o nível negativo, e (b) é um exemplo onde o potencial continua a diminuir ao longo do período estudado de 10 dias. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
Figura 8 . Exemplo de Ccrit medido em 11 amostras tirada de dentro de um concreto área pequena em mais de 40 anos de um antiga estrada do túnel nos Alpes suíços. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
Figura 9 . Exemplos de marcado potencial diminui imediatamente após a exposição em solução de cloreto livre. Em um caso, o concreto em profundidade o aço era já carbonatado, assim, à chegada de água na superfície de aço, o processo de corrosão imediatamente iniciado, levando a uma diminuição acentuada em potencial. No outro caso, iniciação de falsa corrosão ocorreu em um do aço barra termina, que aqui levou a uma diminuição mais gradual e potencial. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

Propomos um método para medir um parâmetro que é altamente relevante para avaliação de corrosão ou previsões de estruturas de concreto armado, com a principal vantagem de permitir testes das amostras de engenharia de estruturas. Isso garante condições reais na interface aço-concreto, que são cruciais para evitar artefatos de amostras de laboratório.

Protocolo experimental para determinar o valor de limiar de cloreto para corrosão em amostras colhidas de estruturas de concreto armado

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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15.3K visualizações.  ETH Zurich. Propomos um método para medir um parâmetro que é altamente relevante para avaliação de corrosão ou previsões de estruturas de concreto armado, com a principal vantagem de permitir testes das amostras de engenharia de estruturas. Isso garante condições reais na interface aço-concreto, que são cruciais para evitar artefatos de amostras de laboratório.

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

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.

Potenciodinâmica Corrosão Testing

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

Ambiente

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.

Dinâmica eletroquímico Medição de íons cloreto

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

Química

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.

Corrosão do metal e a eficiência de inibidores de corrosão em meios menos condutivos

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.

Determinar a composição química do inibidor de corrosão / Metal Interfaces com XPS: Minimizando Pós Immersion Oxidação

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.

Detectando a distribuição de cloreto solúvel em água da pasta de cimento em uma maneira de alta precisão

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 ...

Engenharia

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).

Análise da aplicabilidade dos métodos de avaliação de parâmetros morfológicos das barras de aço corroídas

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.

Determinar a taxa de Tribocorrosion e sinergia de desgaste-corrosão de ligas de alumínio de película fina e granel

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

Testes em concreto fresco

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

JoVE Science Education

Engenharia Estrutural

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

Testes de Concreto Endurecido em Tração

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.

Corrosão do reforço

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