Name: experimental protocol to determine the chloride threshold value for corrosion in samples taken from reinforced concrete structures
Uploaded: 2017-08-31T14:00:00
Duration: 10 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures at JoVE.com

Arbejdet beskrevet her blev delvist finansieret af den schweiziske føderale veje Office (forskningsprojekt AGB2012/010). Vi anerkender meget økonomisk støtte.

<ol>
	<li>Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P., Redaelli, E., Polder, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair. 2nd edn. , (2013).</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=.">.</a> Development of an holistic approach to ensure the durability of new concrete construction. , (1997).</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=Condition+control+and+assessment+of+reinforced+concrete+structures+exposed+to+corrosive+environments.">Condition control and assessment of reinforced concrete structures exposed to corrosive environments.</a> F&#233;d&#233;ration Internationale du B&#233;ton (fib). , (2011).</li><li>Angst, U. M., 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=Present+and+future+durability+challenges+for+reinforced+concrete+structures.">Present and future durability challenges for reinforced concrete structures.</a> Mater. Corros. 63 (12), 1047-1051 (2012).</li><li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. 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=Critical+chloride+content+in+reinforced+concrete+-+A+review.">Critical chloride content in reinforced concrete - A review.</a> Cem. Concr. Res. 39 (12), 1122-1138 (2009).</li><li>Breit, W., 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=Zum+Ansatz+eines+kritischen+Chloridgehaltes+bei+Stahlbetonbauwerken.">Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken.</a> Beton- und Stahlbetonbau. (5), 290-298 (2011).</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+EN14629:+Products+and+systems+for+the+protection+and+repair+of+concrete+structures+-+Test+methods+-+Determination+of+chloride+content+in+hardened+concrete.">European Standard EN14629: Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Test methods - Determination of chloride content in hardened concrete.</a> European Committee for Standardization. , (2007).</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+C1152+Standard+Test+Method+for+Acid-Soluble+Chloride+in+Mortar+and+Concrete.">ASTM C1152 Standard Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and Concrete.</a> ASTM International. , (2012).</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=SIA+269/2:2011+Erhaltung+von+Tragwerken+-+Betonbau.">SIA 269/2:2011 Erhaltung von Tragwerken - Betonbau.</a> Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA. , (2011).</li><li>Draft, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Draft+recommendation+for+repair+strategies+for+concrete+structures+damaged+by+reinforcement+corrosion.">Draft recommendation for repair strategies for concrete structures damaged by reinforcement corrosion.</a> Mater Struct. 27, 415-436 (1994).</li><li>Broomfield, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair. 2nd edn. , (2006).</li><li>Richartz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Die+Bindung+von+Chlorid+bei+der+Zementerh&#228;rtung.">Die Bindung von Chlorid bei der Zementerh&#228;rtung.</a> Zement-Kalk-Gips. 10, 447-456 (1969).</li><li>Vassie, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reinforcement+corrosion+and+the+durability+of+concrete+bridges.">Reinforcement corrosion and the durability of concrete bridges.</a> Proc. Inst. Civ. Eng. Part 1. 76, 713-723 (1984).</li><li>Angst, U. M., 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=The+steel-concrete+interface.">The steel-concrete interface.</a> Mater. Struct. 50 (2), 143 (2017).</li><li>Polder, R. B., Peelen, W. H. A., Courage, W. M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-traditional+assessment+and+maintenance+methods+for+aging+concrete+structures+-+technical+and+non-technical+issues.">Non-traditional assessment and maintenance methods for aging concrete structures - technical and non-technical issues.</a> Mater. Corros. 63 (12), 1147-1153 (2012).</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=Standard+Test+Method+for+Corrosion+Potentials+of+Uncoated+Reinforcing+Steel+in+Concrete.">Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete.</a> ASTM International. , (2015).</li><li>Planung, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SIA+2006:2013+Planung+Durchf&#252;hrung+und+Interpretation+der+Potenzialmessung+an+Stahlbetonbauten.">SIA 2006:2013 Planung Durchf&#252;hrung und Interpretation der Potenzialmessung an Stahlbetonbauten.</a> Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA. , (2013).</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=B3:+Merkblatt+f&#252;r+Elektrochemische+Potentialmessungen+zur+Detektion+von+Bewehrungsstahlkorrosion.">B3: Merkblatt f&#252;r Elektrochemische Potentialmessungen zur Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion.</a> Deutsche Gesellschaft f&#252;r Zerst&#246;rungsfreie Pr&#252;fung DGZfP. , (2014).</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=B2:+Merkblatt+zur+zerst&#246;rungsfreien+Betondeckungsmessung+und+Bewehrungsortung+an+Stahl-+und+Spannbetonbauteilen.">B2: Merkblatt zur zerst&#246;rungsfreien Betondeckungsmessung und Bewehrungsortung an Stahl- und Spannbetonbauteilen.</a> Deutsche Gesellschaft f&#252;r Zerst&#246;rungsfreie Pr&#252;fung DGZfP. , (2014).</li><li>Soylev, T. A., Fran&#231;ois, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+of+steel-concrete+interface+and+corrosion+of+reinforcing+steel.">Quality of steel-concrete interface and corrosion of reinforcing steel.</a> Cem. Concr. Res. 33 (9), 1407-1415 (2003).</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+12504-1:2009+-+Testing+concrete+in+structures.+Cored+specimens.+Taking,+examining+and+testing+in+compression.">European Standard EN 12504-1:2009 - Testing concrete in structures. Cored specimens. 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. M., Wagner, M., Elsener, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+analysis+for+determination+of+cement+content+in+concrete+to+improve+accuracy+of+chloride+analyses.">Image analysis for determination of cement content in concrete to improve accuracy of chloride analyses.</a> Cem Concr Res. , (2017).</li><li>Angst, U., Wagner, M., Elsener, B., Leemann, A., Nygaard, P. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+to+determine+the+critical+chloride+content+of+existing+reinforced+structures.">Method to determine the critical chloride content of existing reinforced structures.</a> VSS report no. 677. , (2016).</li><li>Lambert, P., Page, C. L., Vassie, P. R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigations+of+reinforcement+corrosion:+Part+2+-+Electrochemical+monitoring+of+steel+in+chloride-contaminated+concrete.">Investigations of reinforcement corrosion: Part 2 - Electrochemical monitoring of steel in chloride-contaminated concrete.</a> Mater. Struct. 24 (143), 351-358 (1991).</li><li>Angst, U. M., Elsener, B., Larsen, C. 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:+Electrochemical+monitoring+of+initiation+stage+and+chloride+threshold+values.">Chloride induced reinforcement corrosion: Electrochemical monitoring of initiation stage and chloride threshold values.</a> Corros. Sci. 53 (4), 1451-1464 (2011).</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=.">.</a> RILEM technical committee 235-CTC. , (2015).</li><li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. 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. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chloride+corrosion+threshold+of+reinforcing+steel+in+alkaline+solutions+-+Effect+of+specimen+size.">Chloride corrosion threshold of reinforcing steel in alkaline solutions - Effect of specimen size.</a> Corros. 60 (2), 195-202 (2004).</li><li>Angst, U., R&#248;nnquist, A., Elsener, B., Larsen, C. 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=Probabilistic+considerations+on+the+effect+of+specimen+size+on+the+critical+chloride+content+in+reinforced+concrete.">Probabilistic considerations on the effect of specimen size on the critical chloride content in reinforced concrete.</a> Corros. Sci. 53 (1), 177-187 (2011).</li></ol>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

De mest kritiske trin for succes af den foreslåede forsøgsplan til at bestemme Ccrit er dem, herunder foranstaltninger til at forhindre falske korrosion indledning og andre stål bar ende effekter. I denne forbindelse en række tiltag blev testet, blandt hvilke de her rapporterede protokol blev fundet til at give de bedste resultater28. I yderligere test, er denne tilgang tilladt faldende sats i falsk indledningen til under 10%. På den ene side, dette er på grund af belægning grænseområdet i den udsatte betonoverflade med epoxy-harpiks, som øger længden af transport af chlorider gennem beton til stål bar slutter betydeligt. På den anden side forbedrer erstatter den oprindelige beton omkring den stål bar i dens ender med en tæt, stærkt alkalisk cementbundne gylle betydeligt korrosionsbestandighed i disse områder. Sådanne systemer, dvs., belægning stål bar ender med et lag af en polymer modificeret cementbundne materialer, har vist sig vellykket også i andre undersøgelser29,30.
Et andet vigtigt aspekt er kriteriet for korrosion indledning. Dette kriterium er baseret på RILEM tekniske udvalg TC-235, der havde til formål at anbefale en metode til måling af Ccrit i prøver fremstillet i laboratoriet31. Rationalet er at det er velkendt at debut af korrosion af unpolarized stål indlejret i beton kan foregå over en lang periode af tid i stedet for en veldefineret instant30,32. Stål kan starte korrosion ved relativt lave chlorid koncentrationer, men hvis disse ikke er i stand til at opretholde korrosion proces, repassivation vil forekomme, som fremgår af en potentiel stigning tilbage til den oprindelige passiv niveau. Sådanne depassivation-repassivation begivenheder er typisk observeret i tilsvarende undersøgelser30,33,34. Chlorid-koncentration, målt i en periode med stabil korrosion er mere relevante for praksis end den tid, hvor de første tegn på mulige afvigelser fra de passive niveau bliver synlige. Med den foreslåede kriterium repræsenterer Ccrit chlorid koncentration som korrosion initierer og også stabilt overfører.
En begrænsning af metoden er, at prøverne er relativt små, som kan have indflydelse på resultaterne35,36. For at modvirke dette, er det foreslået for at bruge et relativt højt antal prøver (ideelt 10). Niveau af tillid afhænger af den statistiske fordeling af Ccrit i testområdet faktiske. For flere detaljer i den forbindelse henvise til reference36. En yderligere begrænsning er, at fugtforhold i laboratoriet eksponering kan afvige fra dem af en faktiske struktur. Endelig, påvisning af korrosion indledningen kan være vanskeligt i tilfælde, hvor potentialet er generelt negativt, såsom i slaggen cement eller andre sulfid indeholdende bindemidler.
Til bedste af vores viden er dette den første metode til Ccrit bestemmelse i engineering strukturer på et tidspunkt forud for korrosion indledning. I modsætning til empiriske erfaringer fra strukturer, som er pr. definition fremstillet efter korrosion indledning, kan denne metode bruges til at måle Ccrit for specifikke strukturer eller strukturelle medlemmer før korrosion nedbrydning sker ; resultaterne kan således bruges til at vurdere risikoen for (fremtidig) korrosion og at forudsige den resterende tid til korrosion indledning (service liv modellering). Således, denne metode har potentiale til at blive brugt i materiale prøvning, svarende til etablerede metoder til mekanisk prøvning (trykstyrke, osv.)
Metoden er i øjeblikket anvendes til en række forskellige konkrete infrastrukturer i Schweiz. Dette vil udvide stærkt begrænset5 viden om statistiske fordelinger af Ccrit i strukturer. Derudover vil det afsløre påvirkning af forskellige faktorer som alder af bygningskonstruktioner, byggematerialer, der anvendes, osv, og dermed give vigtige oplysninger for civilingeniører og beslutningstagere i infrastrukturforvaltningen.

Korrosion af stål i beton, udløst af penetration af chlorider gennem beton, er den hyppigste årsag til for tidlig forringelse af forstærkede og forspændte betonkonstruktioner, og dermed udgør en af de vigtigste udfordringer i anlægsteknik1,2,3,4. Industrialiserede lande har typisk en stor beholdning af aging konkrete infrastrukturer, bygget i anden halvdel af sidste århundrede, og dermed med en historie af flere årtiers udsættelse for marine klima eller afisning salte anvendes på veje. At være i stand til pålideligt vurdere tilstanden af disse strukturer, dvs., at risikoen for korrosion, danner grundlag for planlægning vedligeholdelsesarbejder og infrastrukturforvaltning, i almindelighed.
Den etablerede tilgang i teknik til håndtering af chlorid-induceret stål korrosion i beton er baseret på en chlorid tærskel værdien (også kaldt kritiske chlorid indhold, Ccrit)1,5, 6. efter dette koncept, korrosion indledning menes at opstå som koncentrationen af klorid i beton på den stål overflade overstiger Ccrit tærskel. Således stole vurdere tilstanden af eksisterende strukturer og anslå det resterende levetid typisk på bestemmelse af indholdet af klorid på forskellige dybder i beton, især på en dybde af den integrerede styrke stål. Der findes en række pålidelige og standardiserede metoder til at måle denne chlorid koncentration i prøver af konkrete7,8. Sammenligne resultaterne til Ccrit danner grundlag for vurdering af risiko for korrosion, og planlægning af typen og omfanget af reparation foranstaltninger. Men denne metode kræver kendskab til Ccrit.
Forskellige internationale standarder og anbefalinger, samt tekst bøger, akselblade værdier for Ccrit1,3,9,10,11. Disse er typisk omkring 0,4% chlorid af vægten af cement, baseret på lang tids erfaring eller tidlige undersøgelser12,13. Det er imidlertid velkendt, at den faktiske modstand mod Ccrit af en bestemt struktur eller strukturelle medlem er stærkt påvirket af de materialer, i en alder af strukturen, og af eksponering historie og betingelser1 , 5. således er det almindeligt anerkendt, at erfaringer fra én struktur bør kun anvendes til andre strukturer med forsigtighed.
På trods af dette er det fælles tekniske praksis for at bruge tabelform Ccrit værdier, uafhængigt af den faktiske struktur. Dette kan forklares ved den enormt scatter af Ccrit i litteraturen og manglen på pålidelige metoder til at bestemme Ccrit på stedet og i laboratoriet5. Tilgang til brug af tabelform tærskelværdier i holdbarhed vurderinger er i modsætning til strukturelle overvejelser i forbindelse med condition vurderinger af aging betonkonstruktioner. I sidstnævnte tilfælde findes der en række standardiserede prøvningsmetoder til bestemmelse mekaniske egenskaber, som styrken af materialer i strukturen (beton, armeringsstål), der skal anvendes ved beregningen af den strukturelle opførsel.
I dette arbejde præsenteres en eksperimentel protokol til at bestemme Ccrit på prøver taget fra engineering strukturer. Metoden er baseret på boring kerner af jernbeton i dele af betonkonstruktioner hvor korrosion endnu ikke er indledt. Disse prøver er overført til det laboratorium, hvor de udsættes for en accelereret korrosion test for at undersøge betingelserne for korrosion indledning. Den største fordel af den foreslåede metode er at prøverne stammer fra strukturer og dermed udstille virkelige forhold vedrørende en række parametre, der er velkendt for meget indflydelse Ccrit og der kan ikke være repræsentativt efterlignede i laboratorie-fremstillede prøver. Dette omfatter type og alder af beton (unge laboratorium konkrete versus modne site-produceret beton), den type og overflade tilstand af den styrke stål anvendes på tidspunktet for opførelsen, og i almindelighed egenskaber af stål-beton interface14. Sammen med nøjagtigheden af laboratoriet målemetoder tillader denne tilgang pålidelig bestemmelse af Ccrit for specifikke strukturer eller strukturelle medlemmer.
Anvendelse af den foreslog protokol i teknisk praksis vil - sammenlignet med den almindelige praksis med at bruge en konstant værdi for Ccrit - øge nøjagtigheden af betingelse vurderinger og den prædiktive magt modeller til at analysere de resterende levetid. Den forventede stærk stigning i reparationsarbejder af vores indbyggede infrastruktur over de kommende årtier15 udgør et presserende behov for denne forbedring i teknik af korrosion infrastrukturer.

<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

Ældning af jernbeton infrastruktur i de udviklede lande pålægger et presserende behov for metoder til at pålideligt vurdere tilstanden af disse strukturer. Korrosion af den integrerede forstærkende stål er den hyppigste årsag til nedbrydning. Mens det er velkendt, at en struktur evne til at modstå korrosion afhænger kraftigt faktorer såsom de anvendte materialer eller alder, det er almindelig praksis at basere sig på værdier tærsklen i standarder eller lærebøger. Disse tærskelværdier for korrosion indledning (Ccrit) er uafhængig af de faktiske egenskaber af en bestemt struktur, som klart begrænser nøjagtigheden af betingelse vurderinger og service liv forudsigelser. Praksis med at bruge tabelform værdier kan spores tilbage til manglen på pålidelige metoder til at bestemme Ccrit på stedet og i laboratoriet.
Her præsenteres en eksperimentel protokol til at bestemme Ccrit for individuelle engineering strukturer eller strukturelle medlemmer. Et antal jernbeton stikprøver er taget fra strukturer og korrosion laboratorieundersøgelser er udført. Den største fordel ved denne metode er, at det sikrer reelle betingelser vedrørende parametre, der er velkendt for stor indflydelse på Ccrit, såsom stål-beton grænseflade, hvilke ikke kan være repræsentativt efterlignede i laboratorie-fremstillede prøver. På samme tid tillader accelereret korrosion test i laboratoriet pålidelig bestemmelse af Ccrit forud korrosion indledningen på den testede struktur; Dette er en stor fordel i forhold til alle almindelige tilstand vurderingsmetoder, der kun tillader estimering betingelserne for korrosion efter indledningen, dvs., når strukturen er allerede beskadiget.
Protokollen giver den statistiske fordeling af Ccrit for den testede struktur. Dette tjener som grundlag for probabilistiske forudsigelse modeller for den resterende tid til korrosion, der er nødvendig for vedligeholdelse planlægning. Denne metode kan potentielt bruges i materiale prøvning af civile infrastrukturer, svarende til etablerede metoder til mekanisk prøvning.

Figur 7 viser typiske stål potentialer overvåges under chlorid eksponering i laboratoriet. Begge eksempler viser, at potentialet kan falde betydeligt inden for meget kort tid, men at korrosion proces ikke kan endnu stabilt udbrede, som bliver tydeligt gennem en stigning af potentiale mod sin første passiv niveau. I denne protokol, er tidspunktet for korrosion indledning, dvs., det tidspunkt, hvor eksponeringen er stoppet og Ccrit bestemmes, defineret af en markant potentielle drop efterfulgt af 10 dage af negative potentialer (se punkt 3.5.2 og Diskussionen for flere detaljer).
Det er almindeligt, at det kan tage flere måneder, indtil stabil korrosion indledning opstår. Dette afhænger også af den oprindelige chlorid indhold allerede er til stede i betonen når prøverne er taget fra strukturerne. I nogle tilfælde af eksperimenter hidtil udført, tog det mere end 1 år indtil korrosion indledt.
Figur 8 viser et eksempel på Ccrit målt i 11 prøver taget fra mere end 40 år gamle vejtunnel i de schweiziske alper. Alle disse prøver var taget fra inden for et område med 1-2 m2, således formentlig identisk produceret og udsat. I dette eksempel var chlorid indhold på den stål overflade på tidspunktet for prøveudtagningen ubetydelig. Derudover var karbonatisering front stadig langt fra den stål overflade.
Figur 9 viser to eksempler, hvor de potentielle stål faldt kraftigt ved udsættelse for den chlorid-gratis løsning. I en af disse særlige tilfælde konstateredes under efterfølgende (nedbrydende) behandlingen af prøven der beton på stål dybden var allerede kulsyre. Ved ankomsten af vand på den stål overflade, korrosion proces således straks begyndte. I andre tilfælde, falske korrosion indledning opstod på en af stål bar ender.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
Figur 1 . Skematisk tegning af prøven taget fra en struktur og behandles i laboratoriet: (en) konkrete kerne med en integreret stykke forstærkende stål; (b) reducere konkrete coveret på den udsatte side og på bagsiden af vandkølede diamant skæring; (c) stål bar ende beskyttelse ved at fjerne nogle konkrete rundt stål og erstatte det med en tæt cement pasta/mørtel og efterfølgende epoxy belægning; og (d) epoxy-belægning på lateral ansigter og slutningen zoner af udsatte betonoverfladen. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
Figur 2 . Skematisk tegning af opsætningen for korrosion Test i laboratoriet. Viser placeringen af prøverne i eksponering tank. Afstandsstykkerne bruges til at sikre kontakt til eksponering løsning fra bunden prøveoverfladen. Alle prøver er tilsluttet en datalogger, måling af potentialet i hver prøve vs en referenceelektrode placeret i opløsningen eksponering. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
Figur 3 . Skematisk tegning af mulige tid-udviklingstendenser i stål potentielle, der illustrerer kriteriet for korrosion indledning. I punkt 1, en potentiel falde med mindre end 150 mV fra oprindelige "passiv niveau" opstår; under punkt 2, forbi et potentiale på mindst 150 mV opstår, som er efterfulgt af repassivation; i punkt 3, drop et potentiale på mindst 150 mV opstår (indenfor en max. 5 dage) og den opnåede negative potentielle niveau fastholdes over 10 dage. På tini, trække eksemplet fra eksponering løsning. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
Figur 4 . Skematisk tegning illustrerer opskæring og opdeling af den konkrete prøve efter påvisning af korrosion indledning. Først, en "grøft" er skåret fra den bageste side, parallelt med den stål bar. Ved at indsætte en mejsel eller en ligedannet værktøj, kan skyttegrav bruges til at opdele prøven, som er angivet med pilene. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
Figur 5 . Fotografier, der illustrerer analysen efter korrosion indledning. (en) de to halvdele af prøven efter opdeling, og (b) en rust spot er synlig på stålet overflade efter korrosion indledning. Fotografier fra forskellige prøver. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
Figur 6 . Skematisk tegning illustrerer stikprøver af chlorid analyse efter korrosion indledning: (en) fjernelse af epoxy-belagt dele af split konkrete core (lilla = beskæringsplaner); (b) fjernelse af konkrete dækslet ned til 2 mm fra den stål overflade (lilla = beskæringsplanet); (c) slibning over en dybde interval på +/-2 mm stål bar dække dybde (rød = stikprøven volumen). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</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"/ > 
Figur 7 . Repræsentative eksempler på målte potentielle vs tid kurver. De typisk udtalt potentielle dråber, der kan følges op af en potentiel stigning (repassivation) indtil stabil korrosion indledning ifølge den foreslåede kriterium endelig indleder. (en) viser en sag, hvor potentialet stabiliserer på det negative niveau, og (b) er et eksempel hvor potentialet fortsat faldende i den undersøgte periode på 10 dage. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
Figur 8 . Eksempel på Ccrit Measured i 11 prøver taget fra inden for et lille konkrete område i et mere end 40 år gamle vej Tunnel i de schweiziske alper. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
Figur 9 . Eksempler på markerede potentiale falder umiddelbart efter eksponering i klorid-gratis løsning. I ét tilfælde, beton på stål dybden var allerede kulsyreholdige, således ved ankomsten af vand på den stål overflade, korrosion proces begyndte straks, fører til et skarpt fald i potentiale. I andre tilfælde, falske korrosion indledning opstod på en af stål bar ender, som her førte til en mere gradvis potentielle fald. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures at JoVE.com

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

Vi foreslår en metode til at måle en parameter, der er yderst relevant for korrosion vurderinger eller forudsigelser af jernbeton strukturer, med den største fordel ved tillader undersøgelse af prøver fra engineering strukturer. Dette sikrer reelle betingelser på grænsefladen stål-beton, som er afgørende for at undgå artefakter af laboratorium-made proever.

Eksperimentel protokol til at bestemme chlorid tærskelværdien for korrosion i prøver udtaget af jernbeton strukturer

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Eksperimentel protokol til Undersøge Partikel aerosolisering af et produkt under Slid og Under Environmental Weathering

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

Påvisning af vandopløselige klorid Distribution af Cement pasta i en høj præcision måde

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

Installationsmetode til at forbedre kvalitetskontrol for Fiber forstærket Polymer Spike ankre

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

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale strukturer kvadratnetceller påtrykt Nanofibers for funktionelle overflader

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Theoretical Calculation and Experimental Verification for Dislocation Reduction in Germanium Epitaxial Layers with Semicylindrical Voids on Silicon

Teoretisk beregning og eksperimentel verifikation for dislokationsreduktion i germaniumepitaksiale lag med semicylindriske hulrum på silicium

Reduction of threading dislocation density (TDD) in epitaxial germanium (Ge) on silicon (Si) has been one of the most important challenges for the ...

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

Optimeret tætnings proces og realtidsovervågning af glas-til-metal-tætnings strukturer

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

Kunstig termisk lagring af polyester forstærket og polyvinylchloridbelagt teknisk stof

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

Avanceret selvhelbredende asfalt forstærket af grafenstrukturer: En atomistisk indsigt

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

Modellering og eksperimentel analyse af enkeltakselkoaksialmotorpumpeenheden i elektrohydrostatiske aktuatorer

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

Samlokalisering af Kelvin Probe Force Mikroskopi med andre mikroskopier og spektroskopier: Udvalgte applikationer inden for korrosionskarakterisering af legeringer

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