Wir schlagen eine Methode um einen Parameter zu messen, der für Korrosion Bewertungen oder Vorhersagen von Stahlbetonkonstruktionen, mit der wesentliche Vorteil der Genehmigung, Prüfung von Proben von Ingenieurbauwerken von hoher Relevanz ist. Dies sorgt für realen Bedingungen an der Stahl-Beton-Schnittstelle, die entscheidend für Artefakte Labor hergestellten Proben zu vermeiden sind.
Die Alterung der Stahlbeton-Infrastruktur in den Industrieländern stellt einen dringenden Bedarf an Methoden, um den Zustand dieser Strukturen zuverlässig zu beurteilen. Korrosion der eingebetteten Betonstahl ist die häufigste Ursache für den Abbau. Zwar ist es allgemein bekannt, dass die Möglichkeit einer Struktur gegen Korrosion hängt stark von Faktoren wie die verwendeten Materialien oder das Alter, ist es üblich sich auf Werte Schwelle gemäß Normen oder Lehrbücher. Diese Schwellenwerte für Korrosion Einleitung (CCrit) sind unabhängig von den tatsächlichen Eigenschaften des eine gewisse Struktur, die die Genauigkeit der Bedingung Bewertungen und Service Leben Vorhersagen deutlich einschränkt. Die Praxis der Verwendung tabellierte Werte kann auf den Mangel an zuverlässigen Methoden zur Bestimmung von CCrit vor Ort und im Labor zurückführen.
Hier ist ein experimentelles Protokoll festzustellen, Ckritische Trefferwertung für individuelle Kunstbauten oder Tragwerke präsentiert. Eine Reihe von Stahlbeton Proben stammen aus Strukturen und Korrosion Labortests durchgeführt wird. Der wesentliche Vorteil dieser Methode ist, dass es garantiert reale Bedingungen über Parameter, die sind bekannt, stark CCrit, wie beispielsweise die Stahl-Beton-Schnittstelle zu beeinflussen, die repräsentativ in nachgeahmt werden kann nicht Labor hergestellten Proben. Zur gleichen Zeit ermöglicht beschleunigte Korrosionstest im Labor die zuverlässige Bestimmung des C–Crit vor Korrosion Einleitung auf die bewährte Struktur; Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber alle gemeinsamen Zustand-Bewertungsmethoden, die nur erlauben Schätzung der Bedingungen für Korrosion nach der Initiation, d. h., wenn die Struktur bereits beschädigt ist.
Das Protokoll liefert die statistische Verteilung der Ckritische Trefferwertung für die bewährte Struktur. Dies dient als Grundlage für probabilistische Vorhersagemodelle für die verbleibende Zeit zur Korrosion, die für die Planung der Instandhaltung benötigt wird. Diese Methode kann potenziell in Werkstoffprüfung von zivilen Infrastrukturen, ähnlich wie bei etablierten Methoden für die mechanische Prüfung verwendet werden.
Korrosion von Stahl in Beton, ausgelöst durch das Eindringen von Chloriden durch den Beton, ist die häufigste Ursache für den vorzeitigen Abbau von Stahl-und vorgespannten und stellt somit eine der wichtigsten Herausforderungen in hoch-und Tiefbau1,2,3,4. Industrieländer haben in der Regel einen großen Bestand an Altern konkrete Infrastrukturen, erbaut in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts und somit mit einer Geschichte von mehreren Jahrzehnten der Exposition gegenüber Meeresklima oder Enteisung Salze auf Straßen verwendet. Die Möglichkeit, den Zustand dieser Strukturen, d. h., das Risiko für Korrosion zuverlässig zu beurteilen, bildet der Grundlage für die Planung von Wartungsarbeiten und Infrastruktur-Management, im Allgemeinen.
Die etablierten Ansatz im Maschinenbau für die Verwaltung von chloridinduzierten Stahlkorrosion in Beton basiert auf einem Chlorid Schwellenwert Wert (auch benannt kritischer Chloridgehalt, CCrit)1,5, 6. nach diesem Konzept Korrosion Einleitung wird gedacht, um auftreten, sobald die Chloridkonzentration im Beton an der Stahloberfläche den C–Crit -Schwellenwert überschreitet. So verlassen Beurteilung des Zustandes der bestehenden Strukturen und Abschätzung der Restlebensdauer in der Regel auf die Bestimmung des Chloridgehaltes in verschiedenen Tiefen im Beton, besonders in der Tiefe des eingebetteten Betonstahls. Es gibt eine Reihe von zuverlässigen und standardisierte Methoden zur Messung dieser Chloridkonzentration in Proben von konkreten7,8. Vergleicht man die Ergebnisse zu CCrit bildet die Grundlage für die Beurteilung der Korrosionsgefahr und Planung, die Art und das Ausmaß der Reparaturmaßnahmen. Dieser Ansatz erfordert jedoch Kenntnis von CKrit.
Unterschiedliche internationale Standards und Empfehlungen sowie Text Bücher, festgelegt Werte für CCrit1,3,9,10,11. Diese sind in der Regel rund 0,4 % Chlorid nach Gewicht des Zements, basierend auf langjähriger Erfahrung oder frühen Studien12,13. Es ist jedoch bekannt, dass die tatsächlichen Widerstand gegen CCrit einer bestimmten Struktur oder Tragwerk von den verwendeten Materialien geprägt, durch das Alter der Struktur und durch Exposition Geschichte und Bedingungen1 , 5. so, es ist allgemein anerkannt, dass die Erfahrung von einer Struktur nur auf andere Strukturen mit Vorsicht angewendet werden sollte.
Trotzdem ist es üblich engineering Praxis um tabellarisierte Ckritische Werte, unabhängig von der tatsächlichen Struktur zu verwenden. Dies kann durch die große Streuung der CCrit in der Literatur und durch den Mangel an zuverlässigen Methoden zur Bestimmung von CCrit vor Ort und im Labor5erklärt werden. Der Ansatz der Verwendung von tabellarischen Grenzwerte in Haltbarkeit Bewertungen steht im Gegensatz zu Strukturüberlegungen in Zustand Einschätzungen des Alterns Betonstrukturen. Im letzteren Fall gibt es eine Reihe von standardisierten Testverfahren, mechanische Eigenschaften wie die Stärke des Materials in der Struktur (Beton, Betonstahl), bestimmen bei der Berechnung des strukturellen Verhaltens verwendet werden.
In dieser Arbeit wird ein experimentelles Protokoll festzustellen, CCrit auf Proben von Ingenieurbauwerken vorgestellt. Der Ansatz basiert auf Bohren Kerne aus Stahlbeton in Teilen von Betonbauwerken wo Korrosion noch nicht eingeleitet hat. Diese Proben werden im Labor übertragen wo sie um eine beschleunigte Korrosionstest ausgesetzt sind, um die Voraussetzungen für die Einleitung der Korrosion zu studieren. Der Hauptvorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass die Proben von Strukturen und damit Ausstellung reale Bedingungen in Bezug auf eine Reihe von Parametern stammen, die stark Einfluss CCrit wohlbekannt sind und die nicht repräsentativ ahmte im Labor hergestellten Proben. Dazu gehören die Art und das Alter des Betons (junge Laboratory im Vergleich zu reifen Website produziert Beton Beton), Art und Oberfläche Zustand des verstärken Stahl verwendet zum Zeitpunkt der Konstruktion und im Allgemeinen die Eigenschaften von Stahl-Beton 14-Schnittstelle. Zusammen mit der Genauigkeit der Messung Labormethoden ermöglicht dieser Ansatz die zuverlässige Bestimmung des C–Crit für bestimmte Strukturen und Tragwerke.
Anwendung des vorgeschlagenen Protokolls in der technischen Praxis werden – verglichen mit der weit verbreiteten Praxis mit einem konstanten Wert für CCrit – verbessern Sie die Genauigkeit der Bedingung Bewertungen und die Vorhersagekraft der Modelle zu analysieren die Restlebensdauer. Die erwartete starke Zunahme Reparaturarbeiten unserer gebauten Infrastruktur in den kommenden Jahrzehnten15 stellt eine dringende Notwendigkeit für solch eine Verbesserung in den Ingenieurwissenschaften korrodieren Infrastrukturen.
Die wichtigsten Schritte für den Erfolg des vorgeschlagenen experimentellen Protokolls CCrit zu bestimmen sind einschließlich der Maßnahmen, falsche Korrosion Einleitung und andere Stahlbarren Ende Effekte zu verhindern. In diesem Zusammenhang wurden eine Vielzahl von Ansätzen getestet, darunter fand die hier gemeldeten Protokoll liefern die besten Ergebnisse28. In weiteren Tests erlaubt dieser Ansatz Verringerung der Rate der falsche Initiation auf unter 10 %. Auf der einen Seite ist dies aufgrund Beschichtung das Grenzgebiet der exponierten Betonoberfläche mit Epoxidharz, die erhöht erheblich die Länge des Transports von Chloriden durch den Beton, die Stahlstange endet. Auf der anderen Seite verbessert ersetzt den ursprünglichen Beton um den Stahl Stab an den Enden mit einem dichten, stark alkalischen zementgebundene Gülle erheblich die Korrosionsbeständigkeit in diesen Bereichen. Solche Systeme, d. h.den Stahl Beschichtung Lenkerhörnchen mit einer Schicht aus einem Polymer-modifizierten zementgebundene Material bewährt haben auch in anderen Studien29,30.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Kriterium für Korrosion Einleitung. Dieses Kriterium basiert auf RILEM technischen Komitees TC-235, die zielte darauf ab, ein Prüfverfahren für die Messung von CCrit in Proben im Labor31hergestellt zu empfehlen. Die Begründung ist, dass es allgemein bekannt ist, dass einsetzende Korrosion unpolarisierten Stahl in Beton eingebettet möglicherweise über einen langen Zeitraum der Zeit eher als eine wohldefinierte instant30,32statt. Stahl kann bei relativ niedrigem Chlorid-Konzentrationen korrodieren beginnen, aber wenn diese nicht in der Lage, den Korrosionsprozess aufrecht zu erhalten sind, wird Repassivierung auftreten, das wird deutlich durch einen potenziellen Anstieg wieder auf das Ausgangsniveau passive. Solche Ereignisse Depassivierung Repassivierung werden in der Regel in ähnlichen Studien30,33,34beobachtet. Die Chloridkonzentration, gemessen in einer Zeit der stabilen Korrosion ist für die Praxis relevanter als die Zeit, an der die ersten Anzeichen für mögliche Abweichungen von der passiven Ebene bemerkbar. Mit dem vorgeschlagenen Kriterium stellt CCrit die Chloridkonzentration bei der Korrosion initiiert und auch stabil ausbreitet.
Eine Einschränkung der Methode ist, dass die Proben relativ klein, die möglicherweise eines Einfluss auf die Ergebnisse35,36. Um dem entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, um eine relativ hohe Anzahl von Proben (idealerweise 10) zu verwenden. Das Maß an Vertrauen hängt von der statistischen Verteilung der CCrit im eigentlichen Testbereich. Näheres entnehmen Sie bitte in diesem Zusammenhang aufum 36zu verweisen. Eine weitere Einschränkung ist, dass die Feuchtigkeit-Zustände in der Labor-Ausstellung von denen der eine tatsächliche Struktur abweichen können. Zu guter Letzt die Erkennung der Korrosion Initiation in Fällen möglicherweise schwer wo das Potenzial in der Regel negativ, wie z. B. in Schlacke Zemente oder anderen Sulfid mit Bindemitteln ist.
Nach bestem Wissen und gewissen ist dies die erste Methode CCrit Bestimmung in Ingenieurbauwerken in einem Stadium vor Korrosion Einleitung. Im Gegensatz zur empirischen Erfahrungen aus Strukturen, die definitionsgemäß nach Korrosion Initiation erhalten ist, kann diese Methode zur Ckritische Trefferwertung für bestimmte Strukturen oder Tragwerke zu messen, bevor Korrosion Abbau tritt ; die Ergebnisse können somit zur Bewertung des Risikos der (zukünftigen) Korrosion und Vorhersagen, die verbleibende Zeit zur Korrosion Initiation (Service-Leben-Modellierung) verwendet werden. Also, diese Methode hat das Potenzial, in Material testing, ähnlich wie bei etablierten Methoden für die mechanische Prüfung (Druckfestigkeit, etc.) verwendet werden
Die Methode wird derzeit eine Reihe von verschiedenen konkreten Infrastrukturen in der Schweiz. Dies wird das stark eingeschränkt5 wissen über statistische Verteilungen von CCrit in Strukturen erweitern. Darüber hinaus wird es zeigen den Einfluss verschiedener Faktoren wie dem Alter der Strukturen, der verwendeten Baumaterialien, etc., und somit für wichtige Informationen für Bauingenieure und für Entscheidungsträger im Infrastrukturmanagement.
The authors have nothing to disclose.
Die hier beschriebene Arbeiten wurde teilweise durch das Schweizer Bundesamt für Strassen (Forschungsprojekt AGB2012/010) finanziert. Wir erkennen deutlich die finanzielle Unterstützung.
Stranded wire | cross section at least 0.50 mm²; ideally copper wire, tin plated | ||
Self-tapping metal screw | any suitable self-tapping screw, typically of length 4-5 mm and diameter around 2.5 mm | ||
Ring cable lug | suitable to connect screw and cable | ||
SikaTop Seal-107 | Sika | two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry | |
Epoflex 816 L | Adisa | epoxy coating | |
Exposure tank | any suitable tank (e.g. rako box) with a lid; sufficiently large for exposing the samples | ||
Reference electrode | Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution | ||
Tap water | |||
Sodium chloride | |||
Data logger | any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance >10E7 Ohm) |