Wpływ struktury porowatości na odporność na korozję betonu wysokowartościowego zawierającego metakaolin

• Autorzy: Philip Nivin , Jędrzejewska Agnieszka , Varughese Abynoah E. , James Jomy

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2022.27.5.1

Warianty tytułu

EN

Influence of pore structure on corrosion resistance of high performance concrete containing metakaolin

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Chociaż beton jest uważany za trwały materiał, środowisko, na które jest narażony, ma duży wpływ na jego trwałość. Trwałość betonu może być zagrożona ze względu na jego porowatość, szczególnie w trudnych warunkach ekspozycji, którymi jest na przykład środowisko morskie. Żelbetowe elementy konstrukcji morskich, do których należą między innymi mosty, nabrzeża i doki, są poddawane różnego rodzaju oddziaływaniom. Należą do nich cykliczne nawilżanie i suszenie, stan pełnego zanurzenia oraz kontakt z chlorkami. Aby poprawić strukturę porów w betonie i wytrzymałość takich konstrukcji, niezbędne jest stosowanie betonu wysokowartościowego. W badaniach przedstawionych w niniejszej pracy, do produkcji betonu wysokowartościowego zastosowano metakaolin [MK], jako częściowy zamiennik cementu. Wyniki tych badań pokazały, że zastosowanie metakaolinu zmniejsza porowatość betonu, a wraz ze spadkiem porowatości znacznie zmniejsza się szybkość procesu korozji. Beton wysokowartościowy zawierający metakaolin badano przez 365 dni, w celu określenia zmian struktury porowatości po długim okresie ekspozycji, z wykorzystaniem metody iCOR® NDT. Metoda ta służy do określania odporności na korozję i rezystywności betonu bogatego w metakaolin, o dużej wytrzymałości, w warunkach symulowanego nawilżania i suszenia, w środowisku wody morskiej, w kilku okresach. Efekt pogorszenia właściwości betonu, spowodowany symulowanym nawilżaniem i suszeniem w środowisku wody morskiej, był również badany dla przyczepności próbek poddanych normalnym i korozyjnym warunkom ekspozycji.

EN

Even though concrete is considered to be durable, the environment to which the concrete is exposed plays an important role in its durability. The durability of concrete is challenged due to its porous nature, which is especially important in harsh exposure conditions such as marine environment. The reinforced concrete elements of marine structures such as bridges, wharves, docks, etc. are subjected to various types of exposures such as wetting and drying action [WDA], fully submerged condition, and in contact with chlorides. To refine the pore structure of concrete and to improve the durability characteristics of such structures, it is essential to use high performance concrete [HPC]. In this study, metakaolin [MK] is used as partial replacement of cement to produce HPC. The use of metakaolin is found to be very effective in reducing the porosity of concrete. As the porosity of concrete decreases, the corrosion rate can be reduced considerably. The durability characteristics of metakaolin-incorporated HPC is studied for 365 days to investigate the changes in its pore structure in long term. The iCOR® NDT method is used to find the corrosion performance and concrete resistivity of high performance metakaolin concrete under a simulated wetting and drying action [WDA] of seawater over several periods. The deterioration effect caused by the simulated WDA of seawater is also studied by considering the bond strength of specimens subjected to normal and corrosive exposure conditions.

Słowa kluczowe

PL

beton wysokowartościowy; metakaolin; korozja; struktura porów; trwałość; środowisko korozyjne

EN

high performance concrete; metakaolin; corrosion; pore structure; durability; corrosive environment

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 27, nr 5
• Strony: 302--319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Philip Nivin

• Dept. of Civil Engineering, Saintgits College of Engineering (Autonomous), Kerala, India

autor

Jędrzejewska Agnieszka

• Dept. of Structural Engineering, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Varughese Abynoah E.

• Dept. of Civil Engineering, Saintgits College of Engineering (Autonomous), Kerala, India

autor

James Jomy

• Dept. of Civil Engineering, Saintgits College of Engineering (Autonomous), Kerala, India

Bibliografia

• 1. M. Z. Y. Ting, K.S. Wong, M. E. Rahman, S. J. Meheron, Deterioration of marine concrete exposed to wetting-drying action. J. Clean. Prod. 278(1), 123383 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123383
• 2. M. Z. Y. Ting, K. S. Wong, M. E. Rahman, S. J. Meheron, Deterioration of marine concrete exposed to wetting-drying action. J. Clean. Prod. 278, 123383 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123383
• 3. M. Frías, M. I. Sánchez de Rojas, J. G. Cabrera, The effect that the pozzolanic reaction of metakaolin has on the heat evolution in metakaolin-cement mortars. Cem. Concr. Res. 30(2), 209-216 (2000). https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00231-8
• 4. R. Cai , Z. Tian, H. Ye, Z. He, S. Tang, The role of metakaolin in pore structure evolution of Portland cement pastes revealed by an impedance approach. Cem. Concr. Comp. 119, 103999 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.103999
• 5. N. Philip, A. E. Varughese, J. James, Correlation of mechanical properties of concrete with partial metakaolin replacement with various depended factors. IJST-T Civ. Eng. (2022), https://doi.org/10.1007/s40996-022-00965-z
• 6. E. Potapova, E. Dmitrieva, The effect of metakaolin on the processes of hydration and hardening of cement. Mater. Today Proc. 19(5), 2193-2196 (2019). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.373
• 7. A. Al Menhosh, Y. Wang, Y. Wang, L. Augusthus-Nelson, Long term durability properties of concrete modified with metakaolin and polymer admixture. Constr. Build. Mater. 172, 41-51 (2018). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.215
• 8. IS 456:2000 - Plain and reinforced concrete - Code of practice (fourth revision). Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 9. EN 1992-1-1:2004 - Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
• 10. IS 10262:2019 - Concrete mix proportioning - Guidelines (second revision). Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 11. IS 383:1970 - Specification for coarse and fine aggregates from natural sources for concrete. Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 12. IS 269:2015 - Ordinary Portland cement - specification (sixth revision). Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 13. EN 197-1: Cement - Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements
• 14. IS 16354:2015 (reaffirmed 2020) - Metakaolin for use in cement, cement mortar and concrete - specification. Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 15. IS 9103:1999 (reaffirmed 2004) - Concrete Admixtures - Specification (first revision). Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 16. IS 516:1959 (reaffirmed 2004) - Methods of tests for strength of concrete. Bureau of Indian Standards, New Delhi, India.
• 17. ASTM C1202-19 - Standard test method for electrical indication of concrete ability to resist chloride ion penetration.
• 18. DIN 1048 - Part 5 (1991) - Testing concrete: Testing of hardened concrete.
• 19. A. Fahim, P. Ghods, R. Alizadeh, M. Salehi, S. Decarufel, CEPRA: A new test method for rebar corrosion rate measurement. STP1609-EB:59–80, ASTM International (2019).
• 20. ASTM C1583/C1583M-13. Standard test method for tensile strength of concrete surfaces and the bond strength or tensile strength of concrete repair and overlay materials by direct tension (pull-off method).
• 21. B. Varghese, N. Philip, A Review: Taguchi experiment design for investigation of properties of concrete. Int. J. Civ. Eng. 5(6), 11-16 (2016).