Manutenzione di strutture in calcestruzzo danneggiate dalla corrosione dell'armatura

Scenario di manutenzione di strutture in calcestruzzo danneggiate dalla corrosione dell'armatura basata sul meccanismo di propagazione della corrosione dell'acciaio e sul comportamento dell'umidità nel calcestruzzo

Articolo pubblicato su: Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 19, 614-629, June 2021

Satoshi Takaya1*, Ryosuke Saito2, Shinichi Satoh3 and Takashi Yamamoto4

1. Assistant Professor, Kyoto University, C1-220 Kyotodaigaku-katsura, Nishikyo-ku, Kyoto, Japan.
2. Researcher, Shimizu Corporation, 3-4-17 Etchujima, Koto-ku, Tokyo, Japan.
3. Chief Senior Research Scientist, Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology, 2-7-1 Ayumino Izumi, Osaka, Japan.
4. Professor, Kyoto University, C1-455 Kyotodaigaku-katsura, Nishikyo-ku, Kyoto, Japan.

Abstract

La corrosione dell'acciaio di rinforzo è un problema serio per le strutture in calcestruzzo.

Tuttavia, il meccanismo di corrosione dell'acciaio è ancora poco chiaro ed è difficile prevenire perfettamente la corrosione.

In questo studio, al fine di rendere chiaro il processo di corrosione in ambiente alcalino, sono stati valutati mediante spettroscopia Raman i prodotti di corrosione formati in soluzioni a varie concentrazioni di OH- e Cl-. Inoltre, è stata studiata l'influenza dell'ossigeno disciolto sui prodotti di corrosione.

Inoltre, è stato studiato il meccanismo di corrosione dell'acciaio nel calcestruzzo sulla base di uno studio sul campo.

Queste indagini hanno chiarito che il comportamento dell'umidità nel calcestruzzo ha una grande influenza sulla propagazione della corrosione. Pertanto, è stata anche studiata l'influenza di W/C, ioni cloruro e crepe sul comportamento dell'umidità nel calcestruzzo.

Sulla base dei risultati ottenuti, gli autori propongono una rosazione del rinforzo.

Introduzione

L'acciaio di rinforzo nel calcestruzzo è protetto dalla corrosione perché il pH nel calcestruzzo è compreso tra 12 e 13.

Tuttavia, il rinforzo inizia a corrodersi in condizioni di ione cloruro esistente intorno all'acciaio di rinforzo o di calo del pH dovuto alla carbonatazione.

Quando l'armatura si corrode, si producono crepe nel calcestruzzo di copertura perché il volume dei prodotti della corrosione è molto più grande di quello dell'acciaio originale.

Fattori di deterioramento come acqua, ossigeno o ioni cloruro che penetrano attraverso queste fessure accelerano la corrosione e la conseguente corrosione dell'acciaio può causare riduzioni della capacità di carico delle strutture in calcestruzzo.

Poiché il Giappone è circondato dal mare e ha anche molte zone montuose in cui viene utilizzato il sale antigelo in inverno, la corrosione delle armature è un problema serio per le strutture in calcestruzzo. Pertanto, è importante proteggere le strutture in calcestruzzo dalla corrosione.

Tuttavia, il meccanismo di corrosione dell'acciaio è ancora poco chiaro ed è difficile prevenire perfettamente la corrosione.

È risaputo che la velocità di corrosione è largamente influenzata dall'ambiente.

È stato segnalato in precedenti studi che i prodotti di corrosione formati differiscono anche a seconda dell'ambiente (Takaya et al. 2013; Nishizawa et al. 2013). Pertanto, si può pensare che il meccanismo di propagazione della corrosione possa essere chiarito chiarendo il processo di formazione dei prodotti di corrosione.

In questo studio, al fine di chiarire il processo di corrosione in ambiente alcalino, sono stati eseguiti per primi i test di corrosione delle piastre di acciaio in una varietà di ambienti con ioni idrossido (OH-) e ioni cloruro (Cl-) e i risultanti prodotti di corrosione sono stati analizzati mediante spettroscopia Raman.

E' seguita un'indagine sull'influenza dell'ossigeno disciolto sulla formazione di prodotti di corrosione. Inoltre, sono stati studiati gli ambienti di corrosione nelle strutture reali e i prodotti di corrosione risultanti attraverso studi sul campo e, infine, è stato considerato il processo di propagazione della corrosione dell'acciaio nel calcestruzzo.

I risultati di queste indagini hanno chiarito che il comportamento dell'umidità nel calcestruzzo ha una grande influenza sulla propagazione della corrosione.

Di conseguenza, è stata studiata anche l'influenza di W/C, Cl- e crepe sul comportamento dell'umidità nel calcestruzzo. Sulla base dei risultati ottenuti, gli autori propongono uno scenario di manutenzione delle strutture in calcestruzzo danneggiate dalla corrosione delle armature.

Si può leggere l'articolo a questo LINK da pagina 614

Questo articolo è una versione estesa e migliorata di un lavoro precedente [Takaya, S., Satoh, S., Hamura, Y., Yamamato, T. e Miyagawa, T., (2020). "Meccanismo di corrosione dell'acciaio nel calcestruzzo". In: Proceedings of ConMat'20, The 6th International Conference on Concrete Materials - Performance, Innovations, and Structural Implications, Fukuoka, Japan 27-29 August 2020. Tokyo: Japan Concrete Institute, Paper No. 7-4_14.]