Effect of potential of Hydrogen (pH) on compressive strength with variations in soaking concrete

• Autorzy: Soehardjono Agoes , Andardi Faris Rizal , Wisnumurti , Wibowo Ari

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.025.011

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmian parametru pH wilgotnego betonu na jego wytrzymałość przy ściskaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pH level plays a crucial role in the properties of concrete, including compressive strength, durability, and resistance to corrosion of reinforcement. The influence of pH still requires in-depth investigation to determine its effect on concrete strength under varying pH levels and immersion durations in seawater. The compressive strength test was carried out on a total of 540 concrete samples. The test specimens used in this study were cylindrical in shape, with a height of 30 cm and a diameter of 15 cm. The target compressive strengths in this research were 25 MPa, 35 MPa, and 45 MPa. The selected pH values were 5, 7, 9, and 11. Concrete specimens were immersed in pH-adjusted solutions od seawater for 7, 14, and 28 days, with daily monitoring of the pH levels. The aim of this study was to determine the effect of hydrogen potential pH on concrete. The test results confirmed that pH variation during immersion in seawater had a significant impact on the compressive strength of concrete. The effect of both acidic and alkaline hydrogen potential pH on the compressive strength f_c' at different immersion durations indicated that the 7-day immersion period had the greatest impact in reducing concrete strength. The predictive equations for the relationship between pH and compressive strength are f_c' = 5.85x + 0.55 (acidic pH) and f_c' = -2.67x + 63.50 (alkaline pH).

PL

Poziom wskaźnika pH jako jednego z parametrów charakteryzujących wilgotny beton ma istotny wpływ na jego właściwości mechaniczne, takie jak: wytrzymałość na ściskanie, trwałość czy odporność na korozję zbrojenia. Celem przeprowadzonego badania było określenie wpływu zmian parametru pH w wilgotnym betonie – w wyniku różnych okresów zanurzenia próbek w roztworze wody morskiej o zasadowym lub kwaśnym odczynie – na ich wytrzymałość podczas ściskania. Badanie wytrzymałości na ściskanie przeprowadzono łącznie na 540 próbkach betonu. Użyte w badaniu próbki testowe miały kształt cylindryczny, wysokość 30 cm oraz średnicę 15 cm. Poszczególne próbki umieszczono w naczyniach z roztworem wody morskiej, o zróżnicowanych wartościach odczynów pH 5, 7, 9 oraz 11 i przechowywano przez okres 7, 14 lub 28 dni, codziennie monitorując poziomu parametru pH próbek betonu. Docelowe wartości wytrzymałości na ściskanie w przeprowadzonych badaniach to odpowiednio 25, 35 i 45 MPa. Wyniki badań potwierdziły, że zmiany pH betonu na skutek bezpośredniego oddziaływania roztworu zasadowego lub kwaśnego wody morskiej na strukturę próbek betonu miały znaczący wpływ na wyniki ich odporności na ściskanie. Potwierdzono, że spośród czterech zastosowanych okresów dojrzewania próbek – zarówno w środowisku wodnym kwaśnym, jak i zasadowym - największy wpływ na spadek wytrzymałości betonu na ściskanie f_c' miał okres 7-dniowy. Na podstawie przeprowadzonych badań zaproponowano równania pozwalające określić związek między wartościami odczynu pH betonu a jego wytrzymałością na ściskanie: f_c' = 5,85x + 0,55 (dla kwaśnego pH) oraz f_c' = -2,67x + 63,50 (w przypadku zasadowego pH).

Słowa kluczowe

EN

acid pH; alkaline pH; compressive strength; concrete; soaking variation

PL

beton; odczyn kwaśny pH; odczyn zasadowy pH; wytrzymałość na ściskanie; zmiana wilgotności

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 24, no. 2
• Strony: 223--230
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Soehardjono Agoes

• University of Brawijaya, Department of Civil Engineering, 169 MT. Haryono St., 65145 Malang, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0001-6172-4457

autor

Andardi Faris Rizal

• University of Brawijaya, Department of Civil Engineering, 169 MT. Haryono St., 65145 Malang, Indonesia

• https://orcid.org/0009-0009-3379-3442

autor

Wisnumurti

• University of Brawijaya, Department of Civil Engineering, 169 MT. Haryono St., 65145 Malang, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-2939-2170

autor

Wibowo Ari

• University of Brawijaya, Department of Civil Engineering, 169 MT. Haryono St., 65145 Malang, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0001-9423-2248

Bibliografia

• 1. Grengg C., Mittermayr F., Baldermann A., Böttcher M.E., Leis A., Koraimann G., Grunert P., Dietzel M.: Microbiologically induced concrete corrosion: A case study from a combined sewer network. Cement and Concrete Research, 77, 2015, 16-25, DOI: 10.1016/j.cemconres.2015.06.011
• 2. Nguyen T.H., Thillainathan V., Chen S., Sung T., Grattan K.T.V., Taylor S.E., Basheer P.A.M., Long A.E.: Fluorescence based fibre optic pH sensor for the pH 10-13 range suitable for corrosion monitoring in concrete structures. Sensors and Actuators B: Chemical, 191, 2014, 498-507, DOI: 10.1016/j.snb.2013.09.072
• 3. Saxena S., Baghban M.H.: Seawater concrete: A critical review and future prospects. Developments in the built Environment, 16, 2023, Article ID: 100257, DOI: 10.1016/j.dibe.2023.100257
• 4. Saha A.K., Khan M.N.N., Sarker P.K., Shaikh F.A., Pramanik A.: The ASR mechanism of reactive aggregates in concrete and its mitigation by fly ash: A critical review. Construction and Building Materials, 171, 2018, 743-758, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.03.183
• 5. Okabe S., Odagiri M., Ito T., Satoh H.: Succession of sulfur-oxidizing bacteria in the microbial community on corroding concrete in sewer systems. Applied And Environmental Microbiology, 73, 2007, 971-980, DOI: 10.1128/AEM.02054-06
• 6. Mignon A., Graulus G.J., Snoeck D., Martins J., Belie N.D., Dubruel P., Vlierberghe S.V.: pH-sensitive superabsorbent polymers: a potential candidate material for self-healing concrete. Journal of Materials Science, 50, 2015, 970-979, DOI: 10.1007/s10853-014-8657-6
• 7. Jiang G., Keller J., Bond P.L.: Determining the long-term effects of H2S concentration, relative humidity and air temperature on concrete sewer corrosion. Water Research, 65, 2014, 157-169, DOI: 10.1016/j.watres.2014.07.026
• 8. Kaushal S.S., Likens G.E., Pace M.L., Utz R.M., Haq S., Gorman J., Grese M.: Freshwater salinization syndrome on a continental scale. The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 115, 4, 2018, E574-E583, DOI: 10.1073/pnas.1711234115
• 9. Kaushal S.S., Duan S., Doody T.R., Haq S., Smith R.M., Newcomer Johnson T.A., Newcomb K.D., Gorman J., Bowman N., Mayer P.M., Wood K.L., Belt K.T., Stack W.P.: Human-accelerated weathering increases salinization, majorions, and alkalinization in fresh water across land use. Applied Geochemistry, 83, 2017, 121-135, DOI: 10.1016/j.apgeochem.2017.02.006
• 10. Khirunnisa S., Rifqi M.G., Amin M.S.: Kajian kuat tekan beton di lingkungan laut tropis Banyuwangi. Potensi: Jurnal Sipil Politeknik, 21, 2, 2019, 47-53, https://jurnal.polban.ac.id/ojs-3.1.2/potensi/issue/view/132 (06.11.24) DOI: https://doi.org/10.35313/potensi.v21i2.1583
• 11. Meidiani S., Hartawan S., Farsyah M.: Penggunaan variasi ph air (asam) pada kuat tekan beton normal F’c 25 Mpa. Jurnal BENTANG, 5, 2 , 2017, 127-134, DOI: 10.33558/bentang.v5i2.157
• 12. Yunianta A., Mabui D.S., Irianto: Pengaruh power of hydrogen (ph) air terhadap kuat tekan beton. Jurnal Teknik Dintek, 15, 2, 2022, 8-18, https://www.jurnal.ummu.ac.id/index.php/dintek/article/view/1301 (06/11/24)
• 13. Wicaksono I.T., Nurwidayat R.: The Effect of pH water on the concrete mixtures and curing condition on the compressive strength of concrete. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 999, 2022, Article ID: 012006, DOI: 10.1088/1755-1315/999/1/012006
• 14. Czajkowska J., Malarski M., Witkowska-Dobrev J., Dohojda M., Nowak P.: Mechanical performance of concrete exposed to sewage-the influence of time and pH. Minerals, 11, 5, 2021, Article ID: 544, DOI: 10.3390/min11050544
• 15. Trabanelli G., Monticelli C., Grassi V., Frignani A.: Electrochemical study on inhibitors of rebar corrosion in carbonated concrete. Cement and Concrete Research, 35, 9, 2005, 1804-1813, DOI: 10.1016/j.cemconres.2004.12.010
• 16. Peipe W., Dengfeng W., Jing Z., Shaopo W., Anbang L., Yuchen Z., Fan L., Pengqi L., Yifeng Z., Xuyang P.: Concrete crack repairing device and concrete crack repairing method thereof, Patent Application No: 202111159813. Cscec Xinjiang Constr & Eng Group Co Ltd, 2021, available online: https://lens.org/022-933-641-925-71X (06.11.24)
• 17. Walling S.A., Provis J.L.: Magnesia-based cements: A journey of 150 years, and cements for the future? Chemical reviews, 116, 7, 2016, 4170-4204, DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00463
• 18. Sassoni E.: Hydroxyapatite and other calcium phosphates for the conservation of cultural heritage: A review. Materials, 11, 4, 2018, Article ID: 557, DOI: 10.3390/ma11040557
• 19. Ma Q., Nanukuttan S.V., Basheer P.A.M., Bai Y., Yang C.: Chloride transport and the resulting corrosion of steel bars in alkali activated slag concretes. Materials and Structures, 49, 2016, 3663-3677, DOI: 10.1617/s11527-015-0747-7
• 20. Maraghechi H., Rajabipour F., Pantano C.G., Burgos W.D.: Effect of calcium on dissolution and precipitation reactions of amorphous silica at high alkalinity. Cement and Concrete Re- search, 87, 2016, 1-13, DOI: 10.1016/j.cemconres.2016.05.004
• 21. Gu L., Bennett T., Visintin P.: Sulphuric acid exposure of conventional concrete and alkali-activated concrete: Assessment of test methodologies. Construction and Building Materials, 197, 2019, 681-692, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.166