Carbonation of concrete cover of reinforcement as a cause of loss of durability of structures

• Autorzy: Kłos Kaja , Adamczewski Grzegorz , Woyciechowski Piotr , Łukowski Paweł

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2023.144163

Warianty tytułu

PL

Karbonatyzacja betonu otuliny zbrojenia jako przyczyna utraty trwałości konstrukcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses the physical and chemical mechanisms of the carbonation phenomenon itself, as well as points out the synergistic effect of frost destruction and concrete carbonation on reinforced concrete elements. Examples of structural damage from engineering practice in the diagnosis of reinforced concrete structures are presented. Two cases of frost and carbonation damage of precast reinforced concrete elements are analyzed. It was noted that the most common cause of damage to concrete structures is the lack of frost resistance. Carbonation of concrete leads to deprivation of the protective properties of the concrete lagging against the reinforcing steel. The examples cited include precast elements that, for technical reasons, had a relatively small lagging thickness. The first one relates to the thin walled elevation elements, which are exploited during 60 years and the second relates to the energetic poles with very advanced concrete corrosion damage. The examples given of corrosion of concrete and reinforcement of elements indicate that synergistic environmental interactions can intensify the destruction of elements.

PL

W artykule omówiono mechanizmy fizyczne i chemiczne samego zjawiska karbonatyzacji, jak również zwrócono uwagę na synergiczne działanie destrukcji mrozowej i karbonatyzacji betonu na elementy żelbetowe. Przedstawiono przykłady uszkodzeń strukturalnych z praktyki inżynierskiej w zakresie diagnostyki konstrukcji żelbetowych. Przeanalizowano dwa przypadki uszkodzeń mrozowych i karbonatyzacyjnych prefabrykatów żelbetowych. Zauważono, że najczęstszą przyczyną uszkodzeń konstrukcji betonowych jest brak mrozoodporności. Karbonatyzacja betonu prowadzi do pozbawienia właściwości ochronnych otuliny betonowej względem stali zbrojeniowej. Przytoczone przykłady dotyczą elementów prefabrykowanych, które ze względów technicznych miały stosunkowo niewielką grubość otuliny. Pierwszy z nich dotyczy cienkościennych elementów elewacji, eksploatowanych w okresie 60 lat, a drugi dotyczy słupów energetycznych z bardzo zaawansowanymi uszkodzeniami korozyjnymi betonu. Podane przykłady korozji betonu i zbrojenia elementów wskazują, że synergiczne oddziaływania środowiskowe mogą intensyfikować destrukcję elementów.

Słowa kluczowe

EN

carbonation; concrete; corrosion; reinforcement cover; durability; frost resistance; synergy

PL

beton; karbonatyzacja; korozja; otulina zbrojenia; trwałość; mrozoodporność; synergia

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 69, nr 1
• Strony: 119--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kłos Kaja

• TPA Sp. z o.o., Pruszków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8089-6067

autor

Adamczewski Grzegorz

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8994-8639

autor

Woyciechowski Piotr

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8127-7559

autor

Łukowski Paweł

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4636-1034

Bibliografia

• [1] PN-EN 1990:2004 Eurokod - Podstawy projektowania konstrukcji.
• [2] Z. Ding, N. Xuan Quy, T. Noguchi, J. Kim, and Y. Hama, “A study on the change in frost resistance and pore structure of concrete containing blast furnace slag under the carbonation conditions”, Construction and Building Materials, vol. 331, art. no. 127295, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127295.
• [3] J. Zięba, L. Buda-Ożóg, and I. Skrzypczak, “Probabilistic method and FEM analysis in the design and analysis of cracks widths”, Engineering Structures, vol. 209, art. no. 110022, 2020, DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.110022.
• [4] PN-EN 1504 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych - Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności.
• [5] PN-EN 1992-1-1 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu, Część 1-1: Reguły ogółne i reguły dla budynków.
• [6] PN-EN 1991-1-1 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje, Część 1-1: Odziaływania ogólne, ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach.
• [7] L. Czarnecki and P. H. Emmons, Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych. Kraków: Polski Cement, 2002.
• [8] P. Woyciechowski, Model karbonatyzacji betonu. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2013.
• [9] L. Czarnecki and P. Woyciechowski, “Modelling of concrete carbonation; is it a process unlimited in time and restricted in space?”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 63, no. 1, 2015, DOI: 10.1515/bpasts-2015-0006.
• [10] W. Kurdowski, Chemia cementu i betonu. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010.
• [11] Praca zbiorowa, Beton, technologie i metody badań. Kraków: Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2020.
• [12] R. Wang, Q. Zhang, and Y. Li, “Deterioration of concrete under the coupling effects of freeze-thaw cycles and other actions: A review”, Construction and Building Materials, vol. 319, art. no. 126045, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.126045.
• [13] Z. Ding, N. Xuan Quy, J. Kim, and Y. Hama, “Evaluations of frost and scaling resistance of fly ash concrete in terms of changes in water absorption and pore structure under the accelerated carbonation conditions”, Construction and Building Materials, vol. 345, art. no. 128273, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.128273.
• [14] P. Woyciechowski and G. Adamczewski, “Estetyka i trwałość elewacji obiektu sakralnego z prefabrykatów betonowych”, Materiały Budowlane, no. 9, pp. 8-10, 2020, DOI: 10.15199/33.2020.09.03.
• [15] D. Stańczak, J. Kuziak, P. Woyciechowski, and L. Czarnecki, “Experimental verification of carbonation models used for estimation of reinforced concrete structures durability”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 68, no. 5, 2020, DOI: 10.24425/bpasts.2020.134652.
• [16] J. Korycka-Kowalska and P. Woyciechowski, “Analiza stanu wiedzy o współzależności pomiędzy destrukcją mrozową i karbonatyzacją betonu”, Materiały Budowlane, no. 12, pp. 20-23, 2015, DOI: 10.15199/33.2015.12.05.
• [17] G. Adamczewski and P. Woyciechowski, Prefabrykacja - jakość, trwałość, różnorodność, vol. 1. Warszawa: Stowarzyszenie Producentów Betonów, 2014, ISBN 978-83-941005-6-8.
• [18] G. Adamczewski and P. Woyciechowski, Prefabrykacja - jakość, trwałość, róznorodność, vol. 2, no. 1, Konstrukcje szkieletowe realizowane z elementów prętowych.Warszawa: Stowarzyszenie Producentów Betonów, 2015, ISBN 978-83-941005-2-0.
• [19] G. Adamczewski and P. Woyciechowski, Prefabrykacja - jakość, trwałość, różnorodność, vol. 2, no. 2, Konstrukcje szkieletowe realizowane z elementów prętowych.Warszawa: Stowarzyszenie Producentów Betonów, 2015, ISBN 978-83-941005-3-7.
• [20] G. Adamczewski, P. Woyciechowski, and R. Oleszek, Prefabrykacja - jakość, trwałość, różnorodność, vol. 4. Obiekty infrastruktury drogowo-mostowej. Warszawa: Stowarzyszenie Producentów Betonów, 2016, ISBN 978-83-941005-6-8.