Электрохимическая реалкалинизация карбонизированной цементной матрицы: исследование характеристик по влиянию времени и плотности тока

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Депассивация армирующих элементов, вызванная снижением щелочности бетона в результате процесса карбонизации, может привести к возникновению коррозии стали. Восстановление щелочности может быть осуществлено методами химической реалкалинизации (ХР) или электрохимической реалкалинизации (ЭХР). В связи с этим целью настоящей работы является оценка влияния времени воздействия и плотности тока, используемых в процессе электрохимической реалкалинизации. Для проведения исследований образцы раствора были сформованы с армирующим стержнем для электрического соединения и выдержаны в течение 24 мес. в камере для карбонизации. По истечении этого срока проверялась глубина карбонизации, затем образцы подвергались процессу электрохимической реалкалинизации с использованием 3 различных значений тока - 0,5, 1,0 и 1,5 А/м2 и выдерживались в течение различных периодов времени (7, 14 и 21 сут.) в процессе восстановления. Дополнительные испытания на абсорбцию, прочность на сжатие, измерение глубины карбонизации, ртутная интрузионная порозиметрия (РИП) и термогравиметрический анализ (ТГА) также проводились на контрольных, карбонизированных и повторно гальванизированных образцах. По результатам испытаний было замечено, что процесс восстановления начинается через 7 дней при использовании наименьшей плотности тока. Также было отмечено лучшее соотношение плотности тока и времени применения, если учесть результаты ртутной интрузионной порозиметрии и термогравиметрического анализа в сочетании с процессом повторной реалкалинизации.

Об авторах

Ана Каролина Рашадель

Федеральный технологический университет штата Парана

Парана, Бразилия

Веллингтон Мазер

Федеральный технологический университет штата Парана

Email: wmazer@utfpr.edu.br
Парана, Бразилия

Список литературы

  1. Yeih W., Chang J.J. A study on the efficiency of electrochemical realkalisation of carbonated concrete // Construction and building materials. 2005. No. 19. P. 516-524.
  2. Broomfield J.P. Corrosion of steel in concrete: understanding, investigation and repair / 2 ed. Taylor & francis group, New York. 2007.
  3. Gonz�lez F., Fajardo G., Arliguie G., Ju�rez C.A., Escadeillas G. Electrochemical realkalisation of carbonated concrete: an alternative approach to prevention of reinforcing steel corrosion // International Journal of Electrochemical Science. 2011. No. 6. P. 6332-6349.
  4. Papadakis V.G., Vayenas C.G., Fardis M.N. Experimental investigation and mathematical modeling of the concrete carbonation problem // Chemical Engineering Science. 1991. V. 46. No. 5/6. P. 1333-1338.
  5. Banfill P.F.G. Features of the mechanism of electrolytic re-alkalisation and desalination treatments for reinforced concrete / In: Rn. Swamy (ed.), corrosion and corrosion protection of steel in concrete: proceedings of the international conference, 1994. P. 1489-1498, sheffield academic press.
  6. Mietz I.J. Electrochemical realkalisation for rehabilitation of reinforced concrete structures // Materials and Corrosion. 1995. No. 46. P. 527-533.
  7. Daniyal M., Akhtar S. Corrosion assessment and control techniques for reinforced concrete structures: a review // Journal of Building Pathology and Rehabilitation 5:1. 2020. https://doi.org/10.1007/s41024-019-0067-3
  8. Rocha A.K.A., Diniz H.A.A., Anjos M.A.S., Barbosa N.P., Araujo A.R.C. Estudo da carbonata��o acelerada em argamassas do caa com elevados teores de adi��es minerais. 2021. rct v.7.
  9. Silva R.G.R., Magalh�es A.G., Campos C.A., Silva I.R. Assessment of the effect of changes in consolidation conditions in the advance of the carbonation front in cementitious matrix composites // Rev. Ibracon Estrut. Mater. 2021. V. 14. No. 5. e14512.
  10. Possan E., Thomaz W.A., Aleandri G.A., Felix E.F., Santos A.C.P. Co2 uptake potential due to concrete carbonation: a case study // Case Studies In Construction Materials. 2017. No. 6. P. 147-161.
  11. Vu T.H., Pham G., Chonier A., Brouard E., Rathnarajan S., Pillai R., Gettu R., Santhanam M., Aguayo F., Folliard K.J., Thomas M.D., Moffat T., Shi C., Sarnot A. Impact of different climates on the resistance of concrete to natural carbonation // Construction and Building Materials. 2019. No. 2016. P. 450-467.
  12. Gonz�lez J.A., Cobo A., Gonz�lez M.N., Otero E. On the effectiveness of realkalisation as a rehabilitation method for corroded reinforced concrete structures // Material and Corrosion. 2000. No. 51. P. 97-103.
  13. Miranda J.M., Gonz�lez J.A., Cobo A., Otero E. Several questions about electrochemical rehabilitation methods for reinforced concrete structures // Corrosion Science. 2006. No. 48. P. 2172-2188.
  14. Bertolini L., Carsana M., Redaelli E. Conservation of historical reinforced concrete structures damaged by carbonation induced corrosion by means of electrochemical realkalisation / In: Proceedings of the 2nd Fib International Congress. 2006.
  15. Bertolini L., Carsana M., Redaelli E. Conservation of historical reinforced concrete structures by means of electrochemical realkalisation // Journal Of Cultural Heritage. 2008. No. 9. P. 376-385.
  16. Reou J.S., Ann K.Y. The distribution of hydration products at the steel-concrete interface for concretes subjected to electrochemical treatment // Corrosion Science. 2010. No. 52. P. 2197-2205.
  17. Ribeiro P.H.L.C., Meira G.R., Ferreira P.R.R., Perazzo N. Electrochemical realkalisation of carbonated concretes: influence of material characteristics and thickness of concrete reinforcement cover // Construction and Building Materials. 2013. No. 40. P. 280-290.
  18. Zou Z., Wu J., Yu W., Wang Z. Influence of mineral admixture on the electrochemical realkalisation of carbonated concrete // Journal of Materials in Civil Engineering. 2017. V. 29.
  19. Khan M.I., Lynsdale C.J. Strength, permeability and carbonation of high-performance concrete // Cement ad Concrete Research. 2002. No. 32. P. 123-131.
  20. Kurda R., Brito J., Silvestre J.D. Carbonation of concrete made with high amount of fly ash and recycled concrete aggregates for utilization of CO2 // Journal of CO2 Utilization. 2019. No. 29. P. 12-19.
  21. Aguirre-Guerrero A.M., Guti�rrez R.M. Efficiency of electrochemical realkalisation treatment on reinforced blended concrete using ftir and tga // Construction and Building Materials. 2018. No. 193. P. 518-528.
  22. Tissier Y., Bouteiller V., Marie-Victoire E., Joiret S., Chaussadent T., Tong Y. Electrochemical chloride extraction to repair combined carbonated and chloride contaminated reinforced concrete // Electrochimica Acta. 2019. No. 317. P. 486-493.
  23. Zhu P., Zhang J., Qu W. Long-term effects of electrochemical realkalization on carbonated concrete // Front. Struct. Civ. Eng. 2020. V. 14 (1). P. 127-137 https://doi.org/10.1007/s11709-019-0583-x
  24. Associa��o Brasileira De Normas T�cnicas. Nbr 7211: Agregados para concreto - especifica��o. Rio de Janeiro. 2019.
  25. Lachovicz P.O. Influ�ncia do tipo de malha e do tipo de argamassa na realcaliniza��o eletroqu�mica de estruturas de concreto armado, Disserta��o De M. Sc., Ppgec/Utfpr, Curitiba, Pr, Brasil. 2019.
  26. Associa��o brasileira de normas t�cnicas. Nbr 6118: Projeto De Estruturas De Concreto - Procedimento. Rio de Janeiro. 2014.
  27. Associa��o brasileira de normas t�cnicas. Nbr 7215: Cimento portland - determina��o da resist�ncia � compress�o de corpos de prova cil�ndricos. Rio de Janeiro. 2019.
  28. Associa��o brasileira de normas t�cnicas. Nbr 9778: Argamassa e concreto endurecidos - determina��o da absor��o de �gua, �ndice de vazios e massa espec�fica. Rio de Janeiro. 2005.
  29. Associa��o brasileira de normas t�cnicas. Nbr 5739: Concreto - ensaio de compress�o de corpos de prova cil�ndricos. Rio de Janeiro. 2018.
  30. Zhan B.J., Xuan D.X., Zeng W., Poon C.S. Carbonation treatment of recycled concrete aggregate: effect on transport properties and steel corrosion of recycled aggregate concrete // Cement and Concrete Composites. 2019. No. 104. P. 103360.
  31. Cui H., Tang W., Liu W., Dong Z., Xing F. Experimental studies on effects of CO2 concentrations on concrete carbonation and diffusion mechanisms // Construction and Building Materials. 2015. No. 93. P. 522-527.
  32. Morandeau A., Thi�ry M., Dangla P. Investigation of the carbonation mechanism of ch and c-s-h in terms of kinetics, microstructure changes and moisture properties // Cement and Concrete Research. 2014. No. 56. P. 153-170.
  33. Dos Reis G.S., Thue P.S., Cazacliu B.G., Lima E.C., Sampaio C.H., Quattrone M., Ovsyannikova E., Kruse A., Dotto G.L. Effect of concrete carbonation on phosphate removal through adsorption process and its potential application as fertilizer // Journal of Cleaner Production. 2020. No. 256. P. 120416.
  34. Tam V.W.Y., Butera A., Le K.N. Microstructure and chemical properties for CO2 concrete // Construction and Building Materials. 2020. No. 262. P. 120584.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023