Electrochemical testing of corrosion process in a reinforcement of a cracked concrete

• Autorzy: Falewicz P. , Klakočar-Ciepacz M. , Kuczkowska S. , Zybura A.

Warianty tytułu

PL

Badania elektrochemiczne procesu korozji zbrojenia w zarysowanym betonie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of an extensive electrochemical research work that was aimed at reproducing as close as possible the corrosive processes that take place along the rebar which reinforces concrete elements as being treated by mechanical loads and aggressive chloride ions. The tests have been carried out both on cuboidal blocks, reinforced by a plain rebar and on identical blocks reinforced by a ribbed bar. Prior to the measurements each sample had been subjected to a cyclic action of the aggressive environment by being exposed through 3.5 hour's time to the 3.1% strong solution of sodium chloride, and then to a drying process through 68.5 hour's time at the ambient temperature. The electrochemical tests embraced the measuring of the distribution of stationary potential, and that of the electrochemical polarization using the method adapted to the conditions inside the concrete elements. They made it possible to specify among other things the density of corrosion current and the resistance of polarization, which are used for measuring the corrosion process rate. We did find out that portions with a decreased potential did appear around each crack of the covering concrete. The strongest stimulation of electrochemical processes occurred in the presence of several cracks. Values of the corrosive potential, corrosion current density and polarization resistance did not depend on a width of the cracks. Actual values of the corrosion current density were lower in the samples reinforced with ribbed rebars than in the samples reinforced with plain rebars. This result evidences better protective properties of a concrete covering if a ribbed reinforcement is used.

PL

Przedstawiono wyniki badań elektrochemicznych, których celem było odwzorowanie procesów korozyjnych zachodzących wzdłuż pręta zbrojącego elementy betonowe poddane obciążeniom mechanicznym i agresywnemu działaniu jonów chlorkowych. Badania przeprowadzono na elementach prostopadłościennych zbrojonych pojedynczym prętem gładkim oraz identycznych elementach zbrojonych prętem żebrowanym. Przez kilkunastomiesięczny okres badań elementy próbne były obciążone stałymi siłami skupionymi w wykonanych indywidualnie urządzeniach cięgnowo-belkowych. W elementach próbnych generowano jedną rysę lub grupę trzech, czterech rys. Przed pomiarami elektrochemicznymi każdy element był poddawany cyklicznemu działaniu środowiska agresywnego przez 3,5 godziny ekspozycji w 3,1% roztworze chlorku sodowego, a następnie przez 68,5 godziny suszeniu w temperaturze otoczenia. Badania obejmowały pomiary rozkładu potencjału stacjonarnego oraz pomiary polaryzacyjne adaptowane do warunków występujących w elementach z betonu. Rozkład potencjału określono pH-metrem cyfrowym oraz elektrodą kalomelową. Badania polaryzacyjne wykonano metodą potencjodynamiczną, w układzie trójelektrodowym, stosując automatyczny zestaw do pomiarów elektrochemicznych. Zbrojenie elementu było elektrodą badaną, umieszczone w elemencie druty palladowe stanowiły elektrodę pomocniczą, natomiast jako elektrodę odniesienia przyjęto elektrodę kalomelową, przykładaną do powierzchni betonu nad osią zbrojenia. Określono m. in. gęstość prądu korozyjnego oraz opór polaryzacji, stanowiące miarę szybkości procesu korozyjnego. Stwierdzono, że odcinki obniżonego potencjału tworzyły się wokół każdej rysy w otulinie. Największe pobudzenie procesów elektrochemicznych następowało w obecności kilku rys. Wartości potencjału korozyjnego, gęstości prądu korozyjnego i oporu polaryzacji nie zależały od szerokości rys. W elementach zbrojonych prętami żebrowanymi rzeczywista gęstość prądu korozyjnego miała wartości mniejsze niż w elementach zbrojonych prętami gładkimi. Wynik ten świadczy o lepszych właściwościach ochronnych otuliny w wypadku zastosowania zbrojenia żebrowanego.

Słowa kluczowe

EN

cracked concrete; reinforcement; corrosion; electrochemical testing

PL

badanie elektrochemiczne; korozja; zbrojenie; beton zarysowany

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 51, nr 4
• Strony: 561--585
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il.

Twórcy

autor

Falewicz P.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Chemistry

autor

Klakočar-Ciepacz M.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Chemistry

autor

Kuczkowska S.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Chemistry

autor

Zybura A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering

Bibliografia

• 1. J. Fus, Pasywacja metali - problemy praktyczne i poznawcze, Ochrona przed Korozją, 10, 219-224, 1994.
• 2. Pr EN 1992-1-1 (Draft for Stage 49) Eurocod 2: Design of concrete structures - Part 1: General rulet for buildings.
• 3. Z. ŚCIŚLEWSKI, Ochrona konstrukcji żelbetowych, Arkady, Warszawa 1999.
• 4. K. TUTTII, Corrosion of steel in concrete, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm 1982.
• 5. P. SCHIESSL, M. RAUPACH, Laboratory studies and calculations on the influence of crack widtch on chloride - induced corrosion of steel in concrete, ACI Materiais Journal 94, 1997.
• 6. J. G. CABRERA, Deterioration of concrete due to reinforcement steel corrosion, Cement and Concrete Composites, 18, 1996.
• 7. V. M. MOSKVIN, S. N. ALEKSIEJEV, G. P. VERBECKIJ, V. I. NOVGORODZKIJ, Treščiny w železobetonie i korrozija armatury, Strojizdat, Moskva 1971.
• 8. Z. ŚCIŚLEWSKI, Korozja i ochrona zbrojenia, Arkady, Warszawa 1972.
• 9. A. ZYBURA, Stan elektrochemiczny zbrojenia w żelbecie podczas korozji, Archiwum Inżynierii Lądowej, 35, 3-4, 329-348, 1989.
• 10. A. ZYBURA, Modelling of the reinforcement corrosion process in surroundigs of the scratching concrete cover, Procedings of the International Colloquium: Corrosion of cement past, [Ed.] W. Kurdowski, 125-137, Kraków 1994.
• 11. ASTM Standard C 876-91 Standard test method for half-cell potentials of uncoated reinforcing steel in concrete (ASTM Philadelphia, PA 19103, 1991).
• 12. A. WAWRUSIEWICZ, Wstępne wytyczne potencjometrycznego wykrywania stref korodującego zbrojenia w mostach betonowych, Instytut Budowy Dróg i Mostów, Warszawa 1992.
• 13. K. R. GOWERS, S. G. MILLARD, On-site linear polarization resistance mapping of reinforced concrete structure, Corr. Science, 35, 5-8, 1593-1600, 1993.
• 14. G. K. GLASS, C. L. PAGE, N. R. SHORT, S. W. Yu, An investigation of galvanostatic transient methods used to monitor the corrosion rate of steel in concrete, Corr. Science, 35, 5-8, 1585-1592, 1992.
• 15. K SUZUKI, Y. OHNO, S. PARAPARNTANATORN, S. TAMURA, Mechanism of steel corrosion in cracked concrete [In:], Corrosion of Reinforcement in Concrete, C.L. Page, K.W.J. Treadaway, P.B. Bamforh [Ed.], Published for the Society of Chemical Industry by Elsevier Applied Science, London - New York 1990, 12-28.
• 16. PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie, PKN, Warszawa 2002.