The prevention of reinforcement corrosion is primarily achieved by using high quality concrete, adequate cover and suitable casting and curing. Additional prevention methods are adopted when severe environmental conditions occur or on structures requiring very long service life. Most used systems are coatings applied on the external surface of concrete, corrosion inhibitors added to the concrete mixture proportion, corrosion resistant rebars, as stainless steel, and cathodic prevention. While existing standards, EN 206 or Eurocode 2, adopt prescriptive approach, performance based methods can improve the evaluation of the service life and enable the comparison of available design options. The reliability of the prediction is very important and even widely used models (e.g. fib Model Code) still have open questions. In this paper, the performances of additional protection systems are compared based on their effect on both chloride diffusion coefficient and critical chloride threshold. A simplified approach has been used: the initiation of corrosion in chloride containing environments has been modeled through the analytical solution of the 2nd Fick’s law of diffusion. The main factors, as critical chlorides concentration, chlorides diffusion coefficient, surface chloride concentration and concrete cover, are represented by distribution of values and the probability distribution of service life is evaluated by Monte Carlo simulation.

La prevenzione della corrosione delle armature si realizza innanzitutto confezionando calcestruzzi di alta qualità, con un adeguato spessore di copriferro e corretta posa e stagionatura. Quando le strutture operano in condizioni ambientali severe, o quando sono richieste vite di servizio lunghe, possono essere adottati sistemi di protezione aggiuntiva: rivestimenti applicati sulla superficie esterna del calcestruzzo, inibitori di corrosione, armature resistenti alla corrosione, come gli acciai inossidabili, e prevenzione catodica. Mentre gli attuali standard, EN 206 o Eurocodice 2, adottano un approccio prescrittivo, i metodi prestazionali possono essere utilizzati per confrontare varie opzioni di progettazione disponibili e fare una scelta tecnica più corretta. L'affidabilità della previsione è molto importante e anche i modelli più utilizzati (ad esempio il fib Model Code) necessitano di miglioramenti. In questo documento si confrontano i sistemi di protezione aggiuntiva, considerando il loro effetto sia sul coefficiente di diffusione dei cloruri che sul tenore critico di cloruri. È stato utilizzato un approccio semplificato: lo stato limite di esercizio, cioè l’innesco della corrosione in ambienti contenenti cloruri, è stato modellato attraverso la soluzione analitica della 2a legge di diffusione di Fick. I principali fattori che influenzano l’innesco della corrosione, come la concentrazione critica dei cloruri, il coefficiente di diffusione dei cloruri, la concentrazione del cloruro di superficie e il copriferro, sono stati rappresentati da una distribuzione di valori, e la distribuzione della probabilità della vita di servizio è stata valutata con metodo Monte Carlo.

Additional protection systems to control reinforcement corrosion

M. Ormellese;S. Beretta;A. Brenna;M. V. Diamanti;M. Pedeferri;F. Bolzoni
2018-01-01

Abstract

La prevenzione della corrosione delle armature si realizza innanzitutto confezionando calcestruzzi di alta qualità, con un adeguato spessore di copriferro e corretta posa e stagionatura. Quando le strutture operano in condizioni ambientali severe, o quando sono richieste vite di servizio lunghe, possono essere adottati sistemi di protezione aggiuntiva: rivestimenti applicati sulla superficie esterna del calcestruzzo, inibitori di corrosione, armature resistenti alla corrosione, come gli acciai inossidabili, e prevenzione catodica. Mentre gli attuali standard, EN 206 o Eurocodice 2, adottano un approccio prescrittivo, i metodi prestazionali possono essere utilizzati per confrontare varie opzioni di progettazione disponibili e fare una scelta tecnica più corretta. L'affidabilità della previsione è molto importante e anche i modelli più utilizzati (ad esempio il fib Model Code) necessitano di miglioramenti. In questo documento si confrontano i sistemi di protezione aggiuntiva, considerando il loro effetto sia sul coefficiente di diffusione dei cloruri che sul tenore critico di cloruri. È stato utilizzato un approccio semplificato: lo stato limite di esercizio, cioè l’innesco della corrosione in ambienti contenenti cloruri, è stato modellato attraverso la soluzione analitica della 2a legge di diffusione di Fick. I principali fattori che influenzano l’innesco della corrosione, come la concentrazione critica dei cloruri, il coefficiente di diffusione dei cloruri, la concentrazione del cloruro di superficie e il copriferro, sono stati rappresentati da una distribuzione di valori, e la distribuzione della probabilità della vita di servizio è stata valutata con metodo Monte Carlo.
The prevention of reinforcement corrosion is primarily achieved by using high quality concrete, adequate cover and suitable casting and curing. Additional prevention methods are adopted when severe environmental conditions occur or on structures requiring very long service life. Most used systems are coatings applied on the external surface of concrete, corrosion inhibitors added to the concrete mixture proportion, corrosion resistant rebars, as stainless steel, and cathodic prevention. While existing standards, EN 206 or Eurocode 2, adopt prescriptive approach, performance based methods can improve the evaluation of the service life and enable the comparison of available design options. The reliability of the prediction is very important and even widely used models (e.g. fib Model Code) still have open questions. In this paper, the performances of additional protection systems are compared based on their effect on both chloride diffusion coefficient and critical chloride threshold. A simplified approach has been used: the initiation of corrosion in chloride containing environments has been modeled through the analytical solution of the 2nd Fick’s law of diffusion. The main factors, as critical chlorides concentration, chlorides diffusion coefficient, surface chloride concentration and concrete cover, are represented by distribution of values and the probability distribution of service life is evaluated by Monte Carlo simulation.
durability, coatings, inhibitors, stainless steel rebars, cathodic prevention
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