Name: Experimentele Protocol bij het bepalen van de Chloride-drempelwaarde voor corrosie bij monsters uit gewapend beton-structuren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min
Description: Leer een methode om de chloride-drempelwaarde voor corrosie in gewapend beton te meten met behulp van monsters uit civiele constructies. Dit protocol verbetert de nauwkeurigheid van corrosievoorspellingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Het werk hier beschreven werd gedeeltelijk gefinancierd door de Zwitserse federale wegen Office (onderzoeksproject AGB2012/010). Wij erkennen sterk de financiële steun.

<ol><li>Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P., Redaelli, E., Polder, R. B. <a target="_blank" href="http://www.researchandmarkets.com/reports/2330648/corrosion_of_steel_in_concrete_prevention.pdf">Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair. 2nd edn</a>. , WILEY-VCH. (2013).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Development+of+an+holistic+approach+to+ensure+the+durability+of+new+concrete+construction%22">Development of an holistic approach to ensure the durability of new concrete construction</a>. , British Cement Association. Crowthorne, UK. (1997).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.fib-international.org/condition-control-and-assessment-of-reinforced-concrete-struct">Condition control and assessment of reinforced concrete structures exposed to corrosive environments.</a> Fédération Internationale du Béton (fib). , (2011).</li>
<li>Angst, U. M., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/maco.201206898/abstract">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, Ø <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008884609002099">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.201100007/references">Zum Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes bei Stahlbetonbauwerken.</a> Beton- und Stahlbetonbau. (5), 290-298 (2011).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.evs.ee/products/evs-en-14629-2007">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="https://www.astm.org/Standards/C1152.htm">ASTM C1152 Standard Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and Concrete.</a> ASTM International. , (2012).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.baufachinformation.de/merkblatt/SIA-269-2-SN-505269-2-01/237923">SIA 269/2:2011 Erhaltung von Tragwerken - Betonbau.</a> Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA. , (in German) (2011).</li>
<li>Draft, <a target="_blank" href="https://trid.trb.org/view.aspx?id=1005306">Draft recommendation for repair strategies for concrete structures damaged by reinforcement corrosion.</a> Mater Struct. 27, RILEM TC 124-SRC 415-436 (1994).</li>
<li>Broomfield, J. P. <a target="_blank" href="https://www.amazon.com/Corrosion-Steel-Concrete-Understanding-Investigation/dp/0415334047">Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair. 2nd edn</a>. , CRC Press. (2006).</li>
<li>Richartz, W. Die Bindung von Chlorid bei der Zementerhärtung. Zement-Kalk-Gips. 10, (in German) 447-456 (1969).</li>
<li>Vassie, P. <a target="_blank" href="http://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/iicep.1985.929?journalCode=jpric">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="https://link.springer.com/article/10.1617/s11527-017-1010-1">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/maco.201206725/abstract">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="https://www.astm.org/Standards/C876.htm">Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete.</a> ASTM International. , ASTM C876 (2015).</li>
<li>Planung, <a target="_blank" href="http://shop.sia.ch/normenwerk/ingenieur/sia%202006-c1/d/D/Product">SIA 2006:2013 Planung Durchführung und Interpretation der Potenzialmessung an Stahlbetonbauten.</a> Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein SIA. , (in German) (2013).</li>
<li>B3: Merkblatt für Elektrochemische Potentialmessungen zur Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion. Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung DGZfP. , (in German) (2014).</li>
<li>B2: Merkblatt zur zerstörungsfreien Betondeckungsmessung und Bewehrungsortung an Stahl- und Spannbetonbauteilen. Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung DGZfP. , (in German) (2014).</li>
<li>Soylev, T. A., François, R. <a target="_blank" href="https://www.deepdyve.com/lp/elsevier/quality-of-steel-concrete-interface-and-corrosion-of-reinforcing-steel-dWJzH4cQFM">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://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030164918">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.rilem.org/images/publis/1452.pdf">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, Ø, Myrdal, R. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1617/s11527-008-9387-5">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="https://www.en-standard.eu/csn-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. Testing and Modelling the Chloride Ingress into Concrete. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGulikers%2C+J+%22RILEM+Proceedings+PRO+19%22">RILEM Proceedings PRO 19</a>. Andrade, C., Kropp, J. , (2000).</li>
<li>ASTM C1084 Standard Test Method for Portland-Cement Content of Hardened Hydraulic-Cement Concrete. ASTM International. , (2013).</li>
<li>Boschmann Käthler, C., Angst, U. M., Wagner, M., Elsener, B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000888461630984X">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 Method to determine the critical chloride content of existing reinforced structures. VSS report no. 677. , Swiss Federal Roads Office. (in German) (2016).</li>
<li>Lambert, P., Page, C. L., Vassie, P. R. W. Investigations of reinforcement corrosion: Part 2 - Electrochemical monitoring of steel in chloride-contaminated concrete. Mater. Struct. 24 (143), 351-358 (1991).</li>
<li>Angst, U. M., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, Ø <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X11000473">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://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RILEM+technical+committee+235-CTC%22">RILEM technical committee 235-CTC</a>. , (2015).</li>
<li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, Ø <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468611006979">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="https://link.springer.com/article/10.1617/s11527-014-0343-2">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="https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:bc726ead-0999-4fe4-bad1-5c26c0e50405/?collection=research">Corrosion of steel in cracked concrete - chloride microanalysis and service life predictions.</a> TU Delft. , The Netherlands. (2015).</li>
<li>Li, L., Sagüés, A. A. <a target="_blank" href="http://corrosionjournal.org/doi/10.5006/1.3287721?code=nace-prem-site">Chloride corrosion threshold of reinforcing steel in alkaline solutions - Effect of specimen size.</a> Corros. 60 (2), 195-202 (2004).</li>
<li>Angst, U., Rønnquist, A., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, Ø <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X10004488">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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De belangrijkste stappen voor het welslagen van het voorgestelde experimentele protocol bij het bepalen van Ccrit zijn die met inbegrip van de maatregelen genomen ter voorkoming van valse corrosie initiatie en ander staal bar einde effecten. In dit verband een aantal verschillende benaderingen zijn getest, waaronder het hier gemeld protocol aan opbrengst de beste resultaten-28werd gevonden. In verdere tests toegestaan deze aanpak minderen van het aantal valse initiatie in minder dan 10%. Aan de ene kant, is dit ten gevolge van coating van het grensgebied van de blootgestelde betonnen oppervlak met epoxyhars, die de lengte van het transport van chloriden via het beton aan de stalen balk aanzienlijk eindigt toeneemt. Aan de andere kant, verbetert ter vervanging van de originele beton rond de stalen balk aan de uiteinden met een dichte, sterk alkalische cementgebonden drijfmest aanzienlijk de corrosieweerstand in deze gebieden. Dergelijke systemen, dat wil zeggen, het staal coating bar eindigt met een laag van een gemodificeerde polymeer cementgebonden materiaal, hebben bewezen succesvol ook in andere studies29,30.
Een ander belangrijk aspect is het criterium voor het initiëren van corrosie. Dit criterium is gebaseerd op RILEM technische commissie TC-235 die gericht aan te bevelen een testmethode voor de meting van Ccrit in monsters in het laboratorium31vervaardigd. De reden is dat het is algemeen bekend dat begin van corrosie van ongepolariseerde staal ingebed in beton kan plaatsvinden over een lange periode van tijd in plaats van een welomschreven instant30,-32. Staal kan beginnen tast bij relatief lage chloride concentraties, maar als deze niet in staat zijn om te houden van het corrosieproces, repassivation zal optreden, die duidelijk wordt door een verhoging van de potentiële terug naar het eerste passieve niveau. Dergelijke depassivering-repassivation-gebeurtenissen worden doorgaans waargenomen bij soortgelijke studies30,-33,34. De chloride-concentratie gemeten op een moment van stabiele corrosie is meer relevant voor de praktijk dan het tijdstip waartegen de allereerste tekenen van mogelijke afwijkingen van het passieve niveau duidelijk geworden. Met de voorgestelde criterium vertegenwoordigt Ccrit de concentratie chloride waartegen corrosie initieert en ook stabiel wordt doorgegeven.
Een beperking van de methode is dat de monsters relatief klein zijn, die mogelijk een invloed hebben op de resultaten35,36. Om dit tegen te gaan, wordt voorgesteld om een relatief hoog aantal monsters (idealiter 10) gebruiken. Het niveau van vertrouwen, is afhankelijk van de statistische verdeling van Ccrit op het testgebied van de werkelijke. Voor meer details verwijzen in dit verband verwijzen naar36. Een extra beperking is dat de voorwaarden van vocht in het blootstelling laboratorium van een werkelijke structuur afwijken kunnen. Ten slotte kan de detectie van corrosie inleiding worden in gevallen waar het potentieel in het algemeen negatief, zoals slakken cement of andere sulfide met bindmiddelen is moeilijk.
Tot de beste van onze kennis is dit de eerste methode van Ccrit bepaling in kunstwerken in een stadium vóór de inleiding van de corrosie. In tegenstelling tot de empirische ervaring van structuren, die per definitie verkregen na corrosie inleiding, kan deze methode worden gebruikt voor het meten van Ccrit voor specifieke structuren of structurele leden voordat de aantasting van de corrosie optreedt ; de resultaten kunnen dus worden gebruikt om te beoordelen van het risico van (toekomstige) corrosie en te voorspellen van de resterende tijd tot corrosie initiatie (dienst leven modeling). Dus, deze methode heeft het potentieel om te worden gebruikt in materiaal testen, vergelijkbaar met gevestigde methoden gebruikt voor mechanische testen (druksterkte, enz.)
De methode wordt momenteel toegepast op een aantal verschillende concrete infrastructuren in Zwitserland. Dit zal het verbreden van de ernstig beperkt5 kennis over statistische distributies van Ccrit in structuren. Bovendien zal onthullen de invloed van verschillende factoren zoals de leeftijd van de structuren, de bouwmaterialen gebruikt, enz., en aldus belangrijke informatie verschaffen voor burgerlijk ingenieurs en voor besluitvormers in beheer van de infrastructuur.

Corrosie van het staal in beton, veroorzaakt door de penetratie van chloriden via het beton, is de meest voorkomende oorzaak van de voortijdige degradatie van gewapend en voorgespannen betonconstructies en dus presenteert een van de belangrijkste uitdagingen in civiele techniek1,2,3,4. Geïndustrialiseerde landen hebben meestal een grote voorraad van veroudering concrete infrastructuren, gebouwd in de tweede helft van de vorige eeuw, en dus met een geschiedenis van enkele tientallen jaren van blootstelling aan mariene klimaat of bereikbaarheid zouten gebruikt op wegen. Zijnde kundig voor betrouwbaar beoordelen de conditie van deze structuren, dat wil zeggen, het risico voor corrosie, vormt de basis voor de planning van onderhoud en beheer van de infrastructuur, in het algemeen.
De gevestigde benadering in techniek voor het beheren van chloride-geïnduceerde stalen corrosie in beton is gebaseerd op een chloride drempel waarde (ook wel kritische chloride inhoud, Ccritgenoemd)1,5, 6. volgens dit concept, corrosie initiatie optreden zodra de concentratie chloride in het beton bij het staaloppervlak Ccrit overschrijdt wordt gedacht. Dus, beoordeling van de toestand van bestaande structuren en het schatten van de resterende levensduur meestal rekenen op de vaststelling van de inhoud van de chloride op verschillende diepten in het beton, met name op de diepte van de ingesloten versterkende staal. Er bestaan een aantal betrouwbare en gestandaardiseerde methoden voor het meten van deze concentratie chloride in monsters van concrete7,8. Vergelijking van de resultaten naar Ccrit vormt de basis voor de beoordeling van het risico op corrosie, en planning van de aard en de omvang van de maatregelen van de reparatie. Deze aanpak vereist echter kennis van Ccrit.
Verschillende internationale standaarden en aanbevelingen, evenals tekst boeken, bepaald waarden voor Ccrit1,3,9,10,11. Dit zijn meestal ongeveer 0,4% chloride van het gewicht van cement, op basis van jarenlange ervaring of vroege studies12,,13. Het is echter bekend dat het werkelijke verzet tegen Ccrit van een bepaalde structuur of structurele lid is sterk beïnvloed door de gebruikte materialen, door de leeftijd van de structuur en geschiedenis en omstandigheden van de blootstelling1 , 5. zo is het algemeen aanvaard dat ervaring van één structuur alleen moet worden toegepast op andere structuren met de nodige voorzichtigheid.
Ondanks dit is het gebruikelijk techniek praktijk als getabelleerde Ccrit waarden, onafhankelijk van de werkelijke structuur wilt gebruiken. Dit kan worden verklaard door de grote spreiding van Ccrit in de literatuur en door het ontbreken van betrouwbare methoden voor het bepalen van Ccrit on-site en in het laboratorium-5. De aanpak van het gebruik van getabelleerde drempelwaarden in duurzaamheid evaluaties is in tegenstelling tot structurele overwegingen in conditiebeoordelingen van veroudering van betonconstructies. In het laatste geval bestaan er een aantal gestandaardiseerde testmethoden ter bepaling van de mechanische eigenschappen, zoals de sterkte van de materialen in de structuur (beton, staal versterking), te worden gebruikt in de berekeningen van het structurele gedrag.
In dit werk, wordt een experimenteel protocol om Ccrit met monsters van kunstwerken gepresenteerd. De aanpak is gebaseerd op het boren van de kernen van gewapend beton in delen van betonconstructies waar nog geen corrosie heeft ingeleid. Deze monsters worden overgebracht naar het laboratorium waar zij zijn onderworpen aan een versnelde corrosie test om de voorwaarden voor het initiëren van corrosie te bestuderen. Het belangrijkste voordeel van de voorgestelde methode is dat de monsters vloeien voort uit de structuren en dus tentoonstelling reële omstandigheden ten aanzien van een aantal parameters die zijn bekend bij sterk invloed Ccrit en die niet representatief bootste in laboratorium-geproduceerde monsters. Dit omvat het type en de leeftijd van het beton (jonge laboratorium concrete versus volwassen site-geproduceerde beton), het type en oppervlak voorwaarde voor de versterking van de stalen gebruikt op het tijdstip van de bouw, en in het algemeen de eigenschappen van het staal-beton interface14. Samen met de nauwkeurigheid van de meetmethoden laboratorium toelaat deze aanpak de betrouwbare bepaling van Ccrit voor specifieke structuren of structurele leden.
Toepassing van het voorgestelde protocol in technische praktijkgewoonten zal - in vergelijking met de gangbare praktijk van het gebruik van een constante waarde voor Ccrit - verbeteren de nauwkeurigheid van conditiebeoordelingen en de voorspellende kracht van modellen voor het analyseren van de resterende levensduur. De verwachte sterke toename reparatie werken van onze gebouwde infrastructuur over de komende decennia15 vormt een dringend behoefte aan dergelijke verbetering in de techniek van tast infrastructuren.

<table><tbody><tr><td>Stranded wire</td><td></td><td></td><td>doorsnede minimaal 0,50 mm&sup2;; ideaal koperdraad, vertinkt</td></tr><tr><td>Zelftappende metalen schroef</td><td></td><td></td><td>elke geschikte zelftappende schroef, meestal van lengte 4 - 5 mm en diameter ongeveer 2,5 mm</td></tr><tr><td>Ringkabelsluiting</td><td></td><td></td><td>geschikt om schroef en kabel te verbinden</td></tr><tr><td>SikaTop Seal-107</td><td>Sika</td><td></td><td>tweedelige polymeer gemodificeerde cementachtige waterdichte mortel suspensie</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>elke geschikte tank (bijv. rako-doos) met een deksel;&nbsp; voldoende groot voor het blootstellen van de monsters</td></tr><tr><td>Referentie-elektrode</td><td></td><td></td><td>Elke stabiele referentie-elektrode geschikt voor continue onderdompeling in natriumchloride-oplossing</td></tr><tr><td>Leidingwater</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Datalogger</td><td></td><td></td><td>elk apparaat dat in staat is om de potentiën van alle monsters te bewaken ten opzichte van de referentie-elektrode met het opgegeven interval (ingangsimpedantie >10E7 Ohm)</td></tr></tbody></table>

experimentele protocol bij het bepalen van de chloride-drempelwaarde voor corrosie bij monsters uit gewapend beton-structuren

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

De veroudering van gewapend beton infrastructuur in ontwikkelde landen legt een dringend behoefte aan methoden om de toestand van deze structuren op een betrouwbare manier te beoordelen. Corrosie van het ingesloten versterkende staal is de meest voorkomende oorzaak voor afbraak. Terwijl het is algemeen bekend dat het vermogen van een structuur om te weerstaan corrosie hangt sterk af van factoren zoals de gebruikte materialen of de leeftijd, het is gebruikelijk om te vertrouwen op drempelwaarden vastgelegd in normen of handboeken. Deze drempelwaarden voor corrosie initiatie (Ccrit) zijn onafhankelijk van de werkelijke eigenschappen van een bepaalde structuur, waardoor de nauwkeurigheid van conditiebeoordelingen en dienst leven voorspellingen duidelijk wordt beperkt. De praktijk van het gebruik van getabelleerde waarden kan worden herleid tot het ontbreken van betrouwbare methoden voor het bepalen van Ccrit ter plaatse als in het laboratorium.
Hier, wordt een experimenteel protocol om Ccrit voor individuele kunstwerken of structurele leden gepresenteerd. Een aantal monsters van gewapend beton zijn ontleend aan structuren en corrosie bij laboratoriumtests wordt uitgevoerd. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat het zorgt voor een echte voorwaarden met betrekking tot de parameters die bekend zijn bij het grote invloed hebben op Ccrit, zoals de staal-beton-interface, die kan niet representatief worden geïmiteerd in laboratorium-geproduceerde monsters. Op hetzelfde moment toelaat de versnelde corrosie test in het laboratorium de betrouwbare bepaling van Ccrit voorafgaand aan corrosie inleiding op de geteste structuur; Dit is een groot voordeel ten opzichte van alle gemeenschappelijke voorwaarde bepalingsmethoden waarmee alleen schatten van de voorwaarden voor corrosie na inleiding, dat wil zeggen, wanneer de structuur al is beschadigd.
Het protocol geeft de statistische verdeling van Ccrit voor de geteste structuur. Dit dient als basis voor probabilistische voorspellingsmodellen voor de resterende tijd tegen corrosie, die nodig is voor de planning van onderhoud. Deze methode kan potentieel worden gebruikt bij het testen van materiaal van de civiele infrastructuur, vergelijkbaar met gevestigde methoden gebruikt voor het testen van de mechanische.

Afbeelding 7 toont typische stalen potentieel gecontroleerd tijdens de chloride blootstelling in het laboratorium. Beide voorbeelden tonen dat het potentieel aanzienlijk kan dalen binnen een zeer korte tijd, maar dat het corrosieproces kan niet nog stabiel doorgegeven, die zich manifesteert door een verhoging van het potentieel naar haar eerste passieve niveau. In dit protocol, wordt de tijd van corrosie initiatie, dat wil zeggen, het tijdstip waarop blootstelling is gestopt en Ccrit wordt bepaald, gedefinieerd door een duidelijke daling van de potentiële gevolgd door 10 dagen van negatieve potentiaal (zie punt 3.5.2 en de Discussie voor meer details).
Het is gebruikelijk dat het duurt enkele maanden tot inleiding van de stabiele corrosie optreedt. Dit hangt de eerste chloride inhoud reeds aanwezig zijn in het beton ook wanneer de monsters zijn genomen uit de structuren. In sommige gevallen van de experimenten tot nu toe, duurde het meer dan 1 jaar tot corrosie ingeleid.
Figuur 8 toont een voorbeeld van Ccrit gemeten bij 11 monsters uit een meer dan 40 jaar oud wegtunnel in de Zwitserse Alpen. Al deze monsters werden genomen uit binnen een gebied van 1-2 m2, dus vermoedelijk identiek geproduceerd en blootgesteld. In dit voorbeeld was het chloride-gehalte bij het staaloppervlak bij de monsterneming te verwaarlozen. Bovendien, was de carbonatatie voorkant nog lang niet het staaloppervlak.
Figuur 9 ziet u twee voorbeelden waar de potentiële staal daalde sterk bij blootstelling aan de oplossing chloride-vrij. In een van deze specifieke gevallen, gedurende de daaropvolgende (destructieve) behandeling van het monster bleek dat het beton op de stalen diepte was al koolzuurhoudende. Bij aankomst van water op het staaloppervlak, het corrosieproces dus onmiddellijk gestart. In het andere geval, valse corrosie initiatie vond plaats in een van de steel bar uiteinden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
Figuur 1 . Schematische tekening van de steekproef genomen van een structuur en behandeld in het laboratorium: (een) betonnen kern met een ingesloten stuk versterkende staal; (b) vermindering van de concrete cover op de blootgestelde zijde en aan de achterzijde met watergekoelde diamond snijden; (c) staal bar einde bescherming door middel van sommige beton rond het staal verwijderen en vervangen door een dichte cement plakken/mortel en latere epoxyharsgietcoating; en (d) epoxy-coating op de laterale gezichten en einde zones van het blootgestelde oppervlak van beton. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
Figuur 2 . Schematische tekening van de opstelling voor de corrosieproef in het laboratorium. Dit toont de plaatsing van de monsters in de tank van de blootstelling. Afstandhouders worden gebruikt om contact tot oplossing van de blootstelling van de onderkant van de steekproef. Alle monsters zijn verbonden met een datalogger, het meten van het potentieel van elk monster vs. een referentie-elektrode geplaatst in het blootstelling-oplossing. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
Figuur 3 . Schematische tekening van mogelijke tijd-evoluties van het staal potentieel dat het criterium voor het initiëren van de corrosie illustreert. Bij punt 1, langs een potentieel minder dan 150 mV van de eerste "passieve niveau" optreedt; op punt 2, langs een potentieel ten minste 150 mV optreedt, die wordt gevolgd door repassivation; in punt 3, een potentieel neerzetten van ten minste 150 mV optreedt (binnen een max. 5 dagen) en het bereikte negatieve potentiële niveau meer dan 10 dagen is opgelopen. Op tini, door het monster te herroepen door de oplossing van de blootstelling. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
Figuur 4 . Schematische tekening ter illustratie van het uitsnijden en de splitsing van het Concrete voorbeeld na detectie van corrosie inleiding. Ten eerste, een "Geul" uit de achterkant, parallel aan de stalen balk wordt geknipt. Door het invoegen van een beitel of een soortgelijke tool, kan de loopgraaf te splitsen het monster zoals aangegeven door de pijlen worden gebruikt. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
Figuur 5 . Foto's ter illustratie van de analyse van het monster na corrosie inleiding. (een) oppervlakte van de twee helften van het monster na splitsing, en (b) een roest vlek zichtbaar op het staal is na corrosie inleiding. Foto's uit verschillende monsters. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
Figuur 6 . Schematische tekening ter illustratie van de bemonstering voor de Chloride analyse na de inleiding van de corrosie: (een) verwijdering van epoxy-gecoate onderdelen van de betonnen kern van split (paarse = knipvlakken); (b) verwijdering van de concrete dekking tot 2 mm van het stalen oppervlak (paarse = knipvlak); (c) slijpen over het interval van een diepte van +/-2 mm van het staal bar cover diepte (rode = bemonsterde volume). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</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"/ > 
Figuur 7 . Vertegenwoordiger voorbeelden van gemeten potentiële vs. tijd bochten. De meestal uitgesproken potentiële druppels die mogelijk wordt gevolgd door een mogelijke toename (repassivation) tot stabiele corrosie initiatie volgens het voorgestelde criterium ten slotte initieert. (een) toont een geval waar het potentieel stabiliseert op het negatief niveau, en (b) is een voorbeeld waar het potentieel blijft minderen tijdens de bestudeerde periode van 10 dagen. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
Figuur 8 . Voorbeeld van Ccrit Measured in 11 monsters genomen uit binnen een kleine Concrete gebied in een meer dan 40 jaar oude Road Tunnel in de Zwitserse Alpen. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
Figuur 9 . Voorbeelden van gemarkeerde potentieel vermindert onmiddellijk bij blootstelling in Chloride-vrije oplossing. In één geval, het beton op de stalen diepte was al koolzuurhoudende, dus bij binnenkomst van water op het staaloppervlak, het corrosieproces onmiddellijk begonnen, wat leidt tot een scherpe daling in potentieel. In het andere geval, valse corrosie initiatie vond plaats in een van de steel bar uiteinden, die hier heeft geleid tot een meer geleidelijke afname van de potentiële. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

Wij stellen een methode voor het meten van een parameter die is zeer relevant voor corrosie evaluaties of voorspellingen van gewapend beton-structuren, met het belangrijkste voordeel van het toestaan van testen van monsters van kunstwerken. Dit zorgt voor reële omstandigheden op de staal-beton-interface, die cruciaal zijn om te voorkomen dat artefacten van laboratorium-en-klare monsters.

Experimentele Protocol bij het bepalen van de Chloride-drempelwaarde voor corrosie bij monsters uit gewapend beton-structuren

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

Het algemene doel van deze methode is het meten van de chloride-drempelwaarde, wat een essentiële parameter is die het vermogen van gewapend beton om corrosie te weerstaan karakteriseert. Deze parameter is nodig in alle huidige modellen om door chloride geïnduceerde corrosie in beton te voorspellen. Hoewel bekend is dat chloride-drempelwaarden sterk afhangen van factoren zoals de gebruikte materialen, is het gangbare praktijk om te vertrouwen op algemene waarden zoals gestipuleerd in normen of tekstboeken.Het belangrijkste voordeel van onze methode is dat deze het testen van civieltechnische constructies mogelijk maakt. Dit is vergelijkbaar met de gevestigde methoden voor het testen van mechanische eigenschappen, zoals de betonsterkte. Door monsters van constructies te testen, waarborgen we realistische omstandigheden die de chloride-drempelwaarden sterk beïnvloeden.Als voorbeeld kan de interface tussen staal en beton worden genoemd, die niet representatief kan worden nagebootst in in het laboratorium geproduceerde monsters. Begin met het selecteren van testgebieden in de betonstructuur zoals beschreven in het tekstprotocol. Lokaliseer de wapeningsstaven in het beton met behulp van een handheld niet-destructief scanapparaat, algemeen bekend als een wapeningsdetector.Beweeg de staaldetector zowel horizontaal als verticaal over het betonoppervlak binnen het testgebied. Markeer elke wapeningsstaaf tijdelijk met krijt in de vorm van een raster op het betonoppervlak. Selecteer de locaties voor het boren van kernen met een diameter van ten minste 150 millimeter.Markeer en label deze op een betonoppervlak. Boor de betonkernen die het segment wapeningsstaal bevatten volgens de gangbare procedures en normen. Verwijder na het boren de betonkern uit de constructie, bijvoorbeeld met een beitel.Wikkel tot slot de kern in een diffusiefolie om de vochtigheidsomstandigheden tijdens het transport naar het laboratorium te behouden. Verklein de betondekking aan de voorzijde, wat de oorspronkelijk aan het water blootgestelde zijde is, door middel van watergekoeld diamantsnijden. Streef naar een uiteindelijke dikte van de betondekking van het monster in het bereik van 15 tot 20 millimeter.Maak vervolgens een kabelverbinding en bescherm de uiteinden van de wapeningsstaven tegen onbedoelde corrosie-initiatie tijdens de blootstellingstests. Gebruik hiervoor eerst een kernboor met een binnendiameter die iets groter is dan de diameter van de wapeningsstaaf om het beton rond het staal aan elk uiteinde over een maximale lengte van 10 millimeter te verwijderen. Schraap de resten van de cementpasta die aan het staloppervlak kleven weg met behulp van geschikte instrumenten.Boor vervolgens een klein gat in één van de uiteinden van de stalen staven en gebruik een metalen zelfborende schroef om een kabelschoen aan de stalen staaf te bevestigen. Vul de opening die rond beide uiteinden van de stalen staven is ontstaan met een dichte cementpasta, mortel of grout door de slurry voorzichtig in de gaten te gieten. Bedek ook het schroefuiteinde van de kabelverbinding.De zojuist beschreven procedure is essentieel om onjuiste corrosie-initiatie te voorkomen, wat in dit geval corrosie aan de uiteinden van de stalen staven betekent. Om het blootgestelde oppervlak te beperken, dient het laterale oppervlak van de kern te worden gecoat met een epoxyhars; coat daarnaast de uiteinden van de wapeningsstaven en de kabelverbinding.Coat met dezelfde epoxyhars de uiteinden van het blootgestelde betonoppervlak aan de zijde van de kern, die voorheen het dichtst bij het structurele betonoppervlak lag. Laat aan deze zijde een onbehandeld blootgesteld lengtegedeelte van 60 tot 80 milliliter langs de stalen staaf vrij. Plaats alle monsters in het reservoir met de monsterzijde, die een bedekking van 15 tot 20 milliliter beton vertoont, naar beneden gericht.Monteer de monsters op kleine afstandhouders om blootstelling van de monsters aan de oplossing vanaf de onderzijde mogelijk te maken. Plaats vervolgens de referentie-elektrode in de blootstellingsoplossing. Verbind alle monsters met een automatische datalogger, waarmee de potentialen van de wapeningsstaven individueel gemeten kunnen worden ten opzichte van de gemeenschappelijke referentie-elektrode.Vul het reservoir met kraanwater tot een niveau waarbij alle onderzijden van de boorkernen in contact staan met de oplossing, maar niet volledig zijn ondergedompeld. Handhaaf het contact tussen de referentie-elektrode en de blootstellingsoplossing en start direct met het dataloggen door de potentialen van alle monsters ten opzichte van de referentie-elektrode te meten. Vervang na één tot twee weken in een chloridevrije oplossing de blootstellingsoplossing door de bereide oplossing van 3,5% natriumchloride op gewichtsbasis.Blijf de potentialen van de monsters bewaken en controleer regelmatig de corrosietoestand van elk monster door de geregistreerde evolutie van de potentialen in de tijd van elk monster te evalueren en het criterium voor de start van corrosie in overweging te nemen. Verhoog na 60 dagen de natriumchlorideconcentratie in de oplossing naar 7% gewichtsprocent. Verhoog na 120 dagen de natriumchlorideconcentratie in de oplossing naar 10% gewichtsprocent.Houd daarna de chlorideconcentratie op dit niveau. Gebruik bij het evalueren van de geregistreerde staalpotentialen tijdens de blootstelling deze twee criteria voor corrosie-initiatie om de corrosietoestand van elk monster te controleren. Het eerste criterium is een afname van het potentiaal met meer dan 150 millivolt ten opzichte van het passieve niveau binnen een tijdsbestek van vijf dagen of korter.Het tweede criterium is dat het potentieel gedurende de volgende 10 dagen stabiel blijft op het bereikte negatieve niveau, verder afneemt, of met maximaal 50 millivolt herstelt. Zodra dit criterium voor corrosie-initiatie is vervuld, dient het monster onmiddellijk uit de blootstellingsoplossing te worden verwijderd. Documenteer de tijd tot corrosie-initiatie van het monster.Om te beginnen met de monsteranalyse, splitst u eerst het monster om de stalen staaf te verwijderen. Snijd de betonkern aan de achterzijde door met een watergekoeld diamantzaagblad. Zorg ervoor dat de doorsnede loodrecht op het achteroppervlak staat en parallel is uitgelijnd met de wapeningsstaaf.Om te voorkomen dat de stalen staaf wordt beschadigd, moet u ervoor zorgen dat de snijdiepte het staal niet bereikt. Houd een veiligheidsmarge van ongeveer 10 millimeters aan. Zet een beitel of een soortgelijk instrument in en splits de betonkern in twee helften om het beton rond de stalen staaf te verdelen.Verwijder voorzichtig de wapeningsstaaf uit het beton; hierdoor blijven in de twee helften van het betonmonster de afdrukken van de stalen staaf achter. Documenteer onmiddellijk het visuele aspect van de interface tussen het staal en het beton door zowel het staloppervlak als de afdrukken van de stalen staaf in het beton te inspecteren. Om de chlorideanalyse uit te voeren en het kritische chloridegehalte te bepalen, worden de epoxy-gecoate delen van beide helften van de betonsample verwijderd middels watergekoeld diamantzaagwerk.Verwijder uit de verkregen prisma's het beton en de deklaag met behulp van een watergekoelde diamantcoating tot een afstand van twee millimeter van de stalen staaf. Slijp vervolgens het beton en verzamel het slijppoeder. De dikte van deze slijpstap is vier millimeter.Droog de verkregen betonpoedermonsters bij 105 degrees celsius tot een constant gewicht. Bereken vervolgens het gemiddelde van de twee waarden. Documenteer het resultaat van de chlorideanalyse, wat het kritieke chloridegehalte voor het specifieke monster is.Zorg ervoor dat u aangeeft of de waarde wordt uitgedrukt als gewichtspercentage van het beton of als gewichtspercentage van het cement. Deze figuur toont een voorbeeld van staalpotentialen die zijn gemonitord tijdens chloride-blootstelling in het laboratorium. Het potentiaal kan in zeer korte tijd aanzienlijk dalen, maar het corrosieproces plant zich mogelijk niet onstabiel voort, wat duidelijk wordt door de stijging van het potentiaal terug naar het initiële passieve niveau.Na ongeveer 60 dagen blootstelling daalt het potentieel uiteindelijk met meer dan 150 millivolt en blijft 10 dagen lang op dit negatieve niveau. Hiermee is voldaan aan het criterium voor het splitsen van het monster. Deze figuur toont een voorbeeld van de corrosieplek die visueel zichtbaar is op de stalen staaf na het splitsen van het monster.Representatieve resultaten voor het kritieke chloridegehalte werden verkregen uit een tunnel van meer dan 40 jaar oud in de Zwitserse Alpen. De grafiek toont de resultaten van 11 betonboorkernen, wat de statistische verdeling van het kritieke chloridegehalte voor het onderzochte constructieonderdeel oplevert. In tegenstelling tot empirische ervaringen met constructies, die streefden naar een definitie die werd vastgesteld na de initiatie van corrosie.Deze methode kan chloride-drempelwaarden meten voor constructieonderdelen of specifieke constructies voordat er corrosie-degradatie optreedt. Vergeleken met de gangbare praktijk van het gebruik van constante, getabelleerde chloride-drempelwaarden, zal de toepassing van onze methode in de technische praktijk de nauwkeurigheid van conditiebeoordelingen en het voorspellend vermogen van modellen voor het analyseren van de resterende levensduur van constructies verbeteren.

experimental-protocol-to-determine-chloride-threshold-value-for

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dynamische meting van chloride-ionen wordt gepresenteerd. De overgangstijd van een Ag/AgCl-elektrode, tijdens een chronopotentiometrische techniek, kan de concentratie van chloride-ionen in elektrolyt geven. Deze methode vereist geen stabiele conventionele referentie-elektrode.

Dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen

Hier presenteren we een protocol om een in vitro potentiodynamisch corrosiesysteem op te zetten en te gebruiken om putcorrosie te analyseren voor kleine metalen medische apparaten.

Potentiodynamische Corrosie Testen

Er wordt een protocol gepresenteerd om de oxidatie van metalen substraten te voorkomen tijdens de overdracht van monsters van een geïnhibeerde zure oplossing naar een röntgenfoto-elektronenspectrometer.

Het bepalen van de chemische samenstelling van Corrosion Inhibitor / Metal Interfaces met XPS: minimaliseren Bericht Immersion Oxidatie

Een protocol voor het verkrijgen van een in water oplosbare chloride-profiel met behulp van een hoge precisie frezen methode wordt gepresenteerd.

Opsporen van de in water oplosbare chloriden verdeling van Cement plakken in een High-precision manier

Het testen van processen gekoppeld aan materiële corrosie kan vaak moeilijk zijn vooral in niet-waterige omgevingen. Hier presenteren we verschillende methoden voor het testen van de kortetermijn- en langetermijnmaatregelen van corrosie gedrag van niet-waterige omgevingen zoals biobrandstoffen, met name de scripts die bio-ethanol.

Metalen tegen corrosie en de efficiëntie van corrosie remmers in minder geleidende Media

Deze paper meet de geometrie en de hoeveelheid corrosie van een steel bar met behulp van verschillende methoden: massa verlies, remklauwen, drainage metingen, 3D scannen en Röntgen micro-berekend tomografie (XCT).

Analyse van de toepasbaarheid van de beoordelingsmethoden voor morfologische Parameters van gecorrodeerde Steel Bars

Hier presenteren we een protocol om te meten de tribocorrosion tarief en slijtage-corrosie synergie van dunne film en bulk Al legeringen in gesimuleerde zeewater op kamertemperatuur.

Bepalen Tribocorrosion tarief en slijtage-corrosie synergie van Bulk en dunne Film aluminium legeringen

Dit protocol beschrijft de beoordeling of het aanbrengen van titaniumdioxide op beton de fysische eigenschappen verbetert, waardoor de weerstand tegen de gevolgen van natuurrampen veroorzaakt door extreme gebeurtenissen wordt vergroot.

Beoordeling van de rampbestendigheid van beton met titaniumdioxide-nanodeeltjes

Wij presenteren een techniek voor lage snelheid bereiken intermediaire snelheid botsingen tussen fragiele stof aggregaten in het laboratorium. Daartoe zijn twee vacuümdaaltijd-toren opstellingen ontwikkeld waarmee botsing snelheden tussen &lt;0,01 en ~ 10 m / sec. De botsing gebeurtenissen worden geregistreerd door high-speed imaging.

Laboratorium Drop Towers voor de Experimentele Simulatie van Dust-aggregaat Botsingen in de vroege zonnestelsel

In dit artikel, een experimenteel protocol te onderzoeken deeltje verstuiving van een product in het kader van slijtage en in het kader van het milieu verwering wordt gepresenteerd. Resultaten op de emissie van gemanipuleerde nanomaterialen in de vorm van aërosolen worden gepresenteerd. De specifieke experimentele set-up wordt in detail beschreven.

Experimenteel Protocol te onderzoeken Particle Aërosolvorming van een Product Under Schuring en Under Milieu Weathering

Leer een methode om de chloride-drempelwaarde voor corrosie in gewapend beton te meten met behulp van monsters uit civiele constructies. Dit protocol verbetert de nauwkeurigheid van corrosievoorspellingen.

Experimentele Protocol bij het bepalen van de Chloride-drempelwaarde voor corrosie bij monsters uit gewapend beton-structuren

Meer video's verkennen