Name: concrete durability and water penetration
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

La permeabilità si riferisce alla facilità con cui liquidi o gas possono muoversi attraverso il calcestruzzo. Questa caratteristica è rilevante per garantire l'impermeabilità delle strutture che trattengono i liquidi e resistono alla degradazione chimica.
La permeabilità del calcestruzzo viene valutata con un test di laboratorio di base, in cui tutti i lati tranne la parte superiore di un campione di calcestruzzo sono sigillati. L'acqua pressurizzata viene quindi applicata sulla superficie superiore.
Al raggiungimento di uno stato stazionario, che può richiedere una decina di giorni, viene registrato il volume d'acqua che ha permeato attraverso un determinato spessore del calcestruzzo per una determinata durata.
Per il calcestruzzo, che è costituito da aggregati standard di peso normale, la permeabilità è determinata dalla porosità della pasta cementizia.
La permeabilità della pasta cementizia idrata non è determinata solo dalla piccola dimensione dei pori all'interno del gel, ma è influenzata dalla presenza di pori capillari più grandi.
Con il progredire dell'idratazione, la permeabilità della pasta cementizia diminuisce perché alcuni degli spazi originariamente riempiti d'acqua sono chiusi.
A rapporti acqua/cemento più bassi, tipicamente inferiori a 0,6, la permeabilità diminuisce perché i capillari si segmentano o si rompono, impedendo il flusso del fluido.

permeabilità del calcestruzzo

Permeability of Concrete

La permeabilità nel contesto del calcestruzzo si riferisce alla facilità con cui liquidi o gas possono passare attraverso il materiale. Questa qualità è fondamentale per valutare l'impermeabilità e la durevolezza delle strutture in calcestruzzo e la loro resistenza agli attacchi chimici. La permeabilità del calcestruzzo può essere determinata tramite test di laboratorio comparativi. Questi test in genere comportano la sigillatura di un campione di calcestruzzo ai lati, l'applicazione di acqua pressurizzata sulla superficie superiore e la misurazione della quantità di acqua che passa attraverso, in un arco di tempo di circa dieci giorni, fino al raggiungimento di uno stato stabile.


 La permeabilità del calcestruzzo non è influenzata solo dal rapporto acqua/cemento e dal grado di idratazione, ma anche dalla porosità della pasta di cemento, che varia con la distribuzione delle dimensioni dei pori. La porosità capillare svolge un ruolo significativo, poiché i capillari segmentati riducono la permeabilità rispetto a quelli interconnessi. Man mano che la pasta di cemento continua a idratarsi, la sua permeabilità diminuisce a causa della chiusura dei vuoti inizialmente occupati dall'acqua. Per il calcestruzzo durevole, è vantaggioso avere un rapporto acqua/cemento inferiore, che aiuta a ottenere una permeabilità inferiore in tempi ridotti.


 Si noti inoltre che la miscela di calcestruzzo deve essere densa e utilizzare aggregati ben graduati per una permeabilità ridotta. Inoltre, fattori come i metodi di stagionatura e le dimensioni degli aggregati possono influenzare la permeabilità, con il calcestruzzo stagionato a vapore che solitamente ha una permeabilità maggiore rispetto a quello stagionato a umido, a meno che non sia sottoposto a condizioni di stagionatura specifiche come la stagionatura a nebbia per raggiungere i livelli desiderati di bassa permeabilità.

Permeabilità del calcestruzzo

La permeabilità si riferisce alla facilità con cui liquidi o gas possono muoversi attraverso il calcestruzzo. Questa caratteristica è rilevante per garantire l'impermeabilità ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

concrete durability and water penetration

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures.

Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady state is reached.

Several features of the concrete mix affect permeability. The water/cement ratio and the degree of hydration both matter. The porosity of the cement paste also plays a major role. Pore size distribution is important, and capillary porosity can change how easily water moves through the material.

Interconnected capillaries allow more flow than segmented capillaries, which reduce permeability. As cement paste hydrates, its permeability drops because voids that once held water are gradually closed. For more durable concrete, a lower water/cement ratio helps the mix reach low permeability sooner. A dense mix with well-graded aggregate also helps reduce permeability. Curing and aggregate size matter too. Steam-cured concrete usually has higher permeability than moist-cured concrete, although fog curing can be used in some cases to reach low permeability levels.

Concrete Durability and Water Penetration

concrete-durability-and-water-penetration

permeability of concrete

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures. Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady...

sulfate attack on concrete

Concrete Damage from Sulfate Exposure

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace. Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction...

effect of sea water on concrete

Seawater Damage and Concrete Durability

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material. One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the...

acid attack on concrete

Concrete Damage from Low pH Water

Concrete damage from low pH water happens when acids react with the hydrated cement paste. This reaction dissolves the paste, so the concrete becomes softer and weaker. The problem is often seen in chimneys, sewers, and industrial settings. The amount of damage depends on how acidic the water is. When pH falls below 6.5, the attack becomes more severe. A pH below 4.5 can cause major concrete damage. The rate of damage also depends on how fast hydrogen ions move through the cement gel. This...

alkali aggregate reaction in concrete

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete. The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause...

corrosion of reinforcement

Why Concrete Can Fail Around Rebar

Steel reinforcement in concrete can corrode when its protective environment changes. Fresh concrete is highly alkaline because of calcium hydroxide, with a pH of about 13. That high pH helps form a passive iron oxide layer on the steel surface, which slows corrosion. Over time, carbonation, chloride ingress, and cracking can weaken this protection. Concrete contains hydrated cement paste with salts, and it acts as an electrolyte. Different areas of the steel then behave as anodic and cathodic...

key terms and concepts

Learn how water moves through concrete, how permeability is tested in the lab, and why mix design and curing affect durability and water-tightness.

Concrete Durability and Water Penetration | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

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Concrete Durability and Water Penetration

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