Name: seawater damage and concrete durability
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 22 s
Channel: JoVE

Le strutture in calcestruzzo esposte all'acqua di mare subiscono la dissoluzione dei cristalli aghiformi di ettringite e gesso, aumentando la porosità e riducendo la resistenza.
Al contrario, l'espansione può verificarsi a causa della pressione della cristallizzazione del sale all'interno dei pori del calcestruzzo sopra la linea di galleggiamento.
Tuttavia, la soluzione salina può risalire attraverso il calcestruzzo attraverso l'azione capillare e si verifica un danno, indicando la criticità della permeabilità del calcestruzzo.
Il calcestruzzo nelle zone di marea si degrada in modo significativo a causa dei cicli umido-secco costanti, mentre il calcestruzzo sommerso è meno colpito.
I danni causati dall'acqua di mare al calcestruzzo sono ridotti quando i pori si intasano con idrossido di magnesio e bloccano l'ingresso.
L'idrossido di magnesio è formato con gesso dalla reazione del solfato di magnesio nell'acqua di mare con l'idrossido di calcio nel calcestruzzo.
A volte, l'acqua di mare può causare danni al calcestruzzo con assorbimento di sale, portando alla fessurazione del calcestruzzo attorno all'armatura corrosa.
Per resistere all'acqua di mare, il cemento armato necessita di 2 o 3 pollici di copertura per il rinforzo e di un calcestruzzo piano ben compattato con 600 lbs/yd³ di cemento sopra e 500 lbs/yd³ sotto la linea di galleggiamento.

effetto dell'acqua di mare sul calcestruzzo

Effect of Sea Water on Concrete

Il calcestruzzo esposto all'acqua di mare può subire degradazioni come la dissoluzione di ettringite e gesso, aumentando la porosità del materiale e diminuendone la resistenza. Al contrario, la cristallizzazione dei sali all'interno dei pori del calcestruzzo può causare espansione, in particolare sopra la linea di galleggiamento dove avviene l'evaporazione. Tuttavia, questa espansione avviene solo quando l'acqua di mare riesce a infiltrarsi nella struttura, il che è reso possibile dalla permeabilità del calcestruzzo.


 Il calcestruzzo nelle aree tra i livelli di marea, che subisce cicli regolari di bagnatura e asciugatura, è particolarmente a rischio e tende a degradarsi più gravemente rispetto al calcestruzzo che rimane permanentemente sommerso. Il danno causato dall'acqua di mare è in qualche modo mitigato dalla deposizione di idrossido di magnesio, che si forma nel calcestruzzo dalla reazione del solfato di magnesio con l'idrossido di calcio, portando a pori ostruiti e porosità ridotta.


 Oltre agli effetti chimici, il calcestruzzo in ambienti marini può anche subire danni fisici dovuti al gelo, all'azione delle onde e all'abrasione. Questi danni fisici possono peggiorare gli effetti del deterioramento chimico, in particolare quando i sali assorbiti dal calcestruzzo contribuiscono alla corrosione dell'acciaio di rinforzo.


 Per prevenire danni causati dall'acqua di mare, si raccomandano misure simili a quelle utilizzate contro l'attacco dei solfati. Queste includono l'uso di calcestruzzo con bassa permeabilità e la garanzia di una copertura adeguata di almeno 5-7,5 centimetri sulle barre di rinforzo. Si consiglia un contenuto di cemento di 356 chilogrammi per metro cubo sopra la linea di galleggiamento e 297 chilogrammi per metro cubo sotto, insieme a un rapporto acqua-cemento non superiore a 0,40-0,45. Inoltre, ottenere una compattazione completa del calcestruzzo ed esercitare una lavorazione artigianale precisa nei giunti di costruzione sono fondamentali per migliorare la durata del calcestruzzo contro l'attacco dell'acqua di mare.

Effetto dell'acqua di mare sul calcestruzzo

Le strutture in calcestruzzo esposte all'acqua di mare subiscono la dissoluzione dei cristalli aghiformi di ettringite e gesso, aumentando la porosità e riducendo ...

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Permeability of Concrete

Permeabilità del calcestruzzo

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

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 waterline where evaporation is stronger, and that crystallization can force the concrete to expand.

That expansion only happens when seawater gets into the concrete through its pore system. Concrete in the tidal zone, where it is repeatedly wet and dried, is often damaged more than concrete that stays fully submerged. Seawater attack is partly reduced when magnesium hydroxide forms inside the concrete. It forms from the reaction of magnesium sulfate with calcium hydroxide and can clog pores, which lowers porosity.

Marine concrete can also be harmed by physical forces such as frost, wave action, and abrasion. These effects can make chemical damage worse. Salt that enters the concrete may also help corrode reinforcing steel, which weakens the structure even further.

Protection starts with low-permeability concrete, so seawater has a harder time entering the structure. Recommended practice also includes at least 2 to 3 inches of concrete cover over reinforcement bars. A cement content of 600 pounds per cubic yard above the waterline and 500 pounds per cubic yard below, along with a water-cement ratio no higher than 0.40 to 0.45, helps improve durability. Good compaction and careful construction joints are also important.

Seawater Damage and Concrete Durability

permeability of concrete

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...

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 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 seawater weakens concrete through salt attack, porosity, and steel corrosion, and how low-permeability mixes help protect marine structures.

Seawater Damage and Concrete Durability | 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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Seawater Damage and Concrete Durability

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