The major influence factor on chloride penetration into concrete structures is chloride ion concentration. In this study, chloride penetration analyses with chloride ion concentration were carried out by the developed program. Also, the service life of concrete structures was predicted. The penetration depth was 32mm in case that chloride ion concentration wad 600ppm. It was shown that the service life of concrete structures with 40mm cover depth was 167 years even though they had been exposed at chloride ion concentration 600ppm during 100 years.
Durability is a major concern in the design and construction of concrete structures which are located in the sea environments. In particular, the combined action of chlorides, sulfates, and carbonation nay influence greatly the deterioration behavior of concrete structures. The purpose of the present study is to explore the diffusion characteristics of chloride ions in concrete structures under combined deterioration conditions. The present test results indicate that the chloride penetration into concrete structures is more pronounced under combined attacks of chlorides, sulfates and carbonation. The diffusion coefficients and surface chloride contents were found to increase under combined multiple deterioration conditions. The present study provides quantitatively the penetration and diffusion characteristics of chloride ions in concrete structures under various deterioration conditions. The results of present study may be efficiently used for the realistic design of concrete structures under combined deterioration conditions.
Recently, the durability of concrete structures has received great attention as the number of sea-side structures, such as new airport, bridges, and nuclear power plants, increases continuously. In this regards, many studies have been done on the chloride attack in concrete structures. However, those studies were confined mostly to the single deterioration due to chloride only, although actual environment is rather of combined type. The purpose of the present study is, therefore, to explore the effects of combined deterioration due to chlorides and sulfates in concrete structures. To this end, comprehensive experimental program has been set up to observe the chloride penetration behavior for various test series. The test results indicate that the chloride penetration is more pronounced for the case of combined attack than the case of single chloride attack. The surface chloride content is found to increase with time and the diffusion coefficient for chloride is found to decrease with time. The prediction equations for surface chloride content and diffusion coefficient were proposed according to test results. The equations for chloride penetration considering the time-dependent diffusion coefficients and surface chlorides were also suggested. The present study allows more realistic assessment of durability for such concrete structures which are subjected to combined attacks of chlorides and high concentration sulfates but the future studies for combined environment will assure the precise assessment.
Corrosion of steel due to chloride attack is a major concern in reinforced concrete structures which are located in the marine environments. In this case, Fick's 2nd law has been used for the prediction of chloride diffusion related with service life of concrete structures. However, those studies were confined mostly to the single deterioration due to chloride only, although actual environment is rather of combined type. The purpose of the present study is, therefore, to explore the influences of carbonation to chloride attack in concrete structures and to investigate the validity of Fick's law to chloride attack combined carbonation. The test results indicate that the chloride ion profiles from Fick's law using the diffusion coefficient of immersion tests is not reflected the effect of separation of chloride ions in carbonation region but valid in sound region in case of combined action. On the other hand, the chloride ion profiles from Fick's law using the diffusion coefficient of Tang and Nilsson's method coincide with test results under dry-wet condition but not under combined condition. The results of present study may Imply that the new method for the measurement of diffusion coefficient is required to predict the chloride ion profiles in case of combined action at early.
Recently, the corrosion of reinforced concrete structures has received great attention related with the deterioration of sea-side structures, such as new airport, bridges, and nuclear power plants. In this regards, many studies have been done on the chloride attack in concrete structures. However, those studies were confined mostly to the single deterioration due to chloride only, although actual environment is rather of combined type. The purpose of the present study is, therefore, to explore the influences of carbonation to chloride attack in concrete structures. The test results indicate that the chloride penetration is more pronounced than the case of single chloride attack when the carbonation process is combined with the chloride attack. It is supposed that the chloride ion concentration of carbonation region is higher than the sound region because of the separation of fixed salts. Though the use of fly ash pronounces the chloride ion concentration in surface, amounts of chloride ion penetration into deep region decreases with the use of fly ash. The present study allows more realistic assessment of durability for such concrete structures which are subjected to combined attacks of both chlorides and carbonation but the future studies for combined environment will assure the precise assessment.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.1
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pp.1-9
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2022
De -icing salts have been used commonly in areas where snow or ice is a seasonal safety hazard for roadway, however, the salts is one of main causes on serious deterioration of road infrastructures in crowded urban city like Seoul. In order to establish maintenance strategy of road infrastructures under de-icing salts laden environment, it is necessary to examine environmental characteristics and its response to the existing facilities. The purpose of this study is to evaluate the deterioration environment of road infrastructures. Additional purpose is to develop a design model and details for durability design of infrastructures under de-icing salts laden environment, considering mainly a build-up rate of surface chlorides. Concentration of external chloride solution and surface chloride content were calculated at the level of average de-icing salts for 5 years, ratio of auxiliary road of 17.5 to 30%, and effective exposure area to snow 50 to 80%. The chloride build-up rate was 0.073 ~ 0.077% / year and the maximum surface chloride content was calculated to be 2.2 ~ 2.31% by concrete wt. This study is expected to be used for establishing integrated strategy of road infrastructures, such as predicting chloride profiles or degree of chemical corrosion to exposure concrete.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.3
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pp.142-154
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2011
This study predicted the probability of corrosion initiation of reinforced concrete tunnel boxes structures using the Monte Carlo Simulation. For the inner wall and outer wall in the tunnel boxes, exposed to airborne chloride ion and seawater directly respectively, statistical values of parameters like diffusion coefficient D, surface chloride content $C_s$, cover depth c, and the chloride threshold level $C_{lim}$ were examined from experiment or literature review. Their average values accounted for $3.77{\times}10^{-12}m^2/s$, 3.0% by weight of cement, 94.7mm and 45.5mm for outer wall and inner wall, respectively, and 0.69% by weight of cement for D, $C_s$, c, and $C_{lim}$, respectively. With these parametric values, the distribution of chloride contents at rebar with time and the probability of corrosion initiation of the tunnel boxes, inner wall and outer wall, was examined by considering time dependency of chloride transport. From the examination, the histogram of chloride contents at rebar is closer to a gamma distribution, and the mean value increases with time, while the coefficient of variance decreases with time. It was found that the probability of corrosion initiation and the time to corrosion were dependent on the time dependency of chloride transport. Time independent model predicted time to corrosion initiation of inner wall and outer wall as 8 and 12 years, respectively, while 178 and 283 years of time to corrosion was calculated by time dependent model for inner wall and outer wall, respectively. For time independent model, the probability of corrosion at 100 years of exposure for inner wall and outer wall was ranged 59.5 and 95.5%, respectively, while time dependent model indicated 2.9 and 0.2% of the probability corrosion, respectively. Finally, impact of $C_{lim}$, including values specified in current codes, on the probability of corrosion initiation and corrosion free life is discussed.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.4
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pp.553-557
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2022
The present study evaluate the chloride extracion under electrochemical chloride extraction method. Chloride was penetrated into the concrete from external reservoir using a 4M NaCl solution, and an electrochemical chloride extraction method was applied after the curing period of 1 year. The current density was constantly kept 1000 mA/m2 for coulostatic application with the variation in potential difference. The duration of the ECE treatment was 2, 4, 8 weeks, respectively. The residual chloride concentration at all depths decreased, and the chloride concentration decreased as the application period increased. After the application period of 8 weeks, 62.9 to 77.6 % of chloride extracted in the total chloride profile, and 77.7 to 99.5 % of chloride extracted in the free chloride profile. In particular, the concentration of free chloride at a depth of 7 mm or more from the concrete surface was 0.01 % or less by cement. In addition, it was confirmed that the bound chloride could be extracted by the electrochemical chloride extraction.
This paper presents a model for durability evaluation of concrete structures exposed to marine environment, considering mainly a build-up of surface chloride $(C_s)$ as well as diffusion coefficient (D) and chloride threshold level $(C_{lim})$. In this study, time dependency of $C_s$ and D were extensively studied for more accurate evaluation of service life of concrete structures. An analytical solution to the Fick's second law was presented for prediction of chloride ingress for time varying $C_s$. For the time varying $C_s$, a refined model using a logarithm function for time dependent $C_s$ was proposed by the regression analysis, and averaging integrated values of the D with time over exposed duration were calculated and then used for prediction of the chloride ingress to consider time dependency of D. Durability design was also carried out for railway concrete structures exposed to marine environment to ensure 100 years of service life by using the proposed models along with the standard specification on durability in Korea. The proposed model was verified by the so-called performance-based durability design, which is widely used in Europe. Results show that the standard specification underestimates durability performances of concrete structures exposed to marine environment, so the cover depth design using current durability evaluation in the standard specifications is very much conservative. Therefore, it is found that utilizing proposed models considering time dependent characteristics of $C_s$ and D can evaluate service lift of concrete structures in marine environment more accurately.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.4A
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pp.753-759
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2006
To predict service life of concrete structures exposed to chloride attack, surface chloride concentration, diffusion coefficient of chloride ion, and chloride corrosion threshold value in concrete, are used as important factors. Of these, as the diffusion coefficient of chloride ion for concrete is strongly influenced by concrete quality and environmental conditions of structures and may significantly change the service life of structures, it is considered as the most important factor for service life prediction. The qualitative factors affecting the penetration and diffusion of chloride ion into concrete are water-cement (W/C) ratio, age, curing conditions, chloride ion concentration of given environment, wet and dry conditions, etc. In this paper the influence of W/C ratio and curing conditions on the diffusion characteristics of chloride ion in concrete was investigated through the chloride ion diffusion test. In the test, the voltages passing through the diffusion cell were measured by accelerated test method using potential difference, and then with the consideration of IR drop ratio the diffusion coefficient of chloride ion for concrete with different W/C ratios were estimated by Andrade's model. Furthermore, under different curing conditions formulas for the estimation of the diffusion coefficient of chloride ion have been proposed by the regression analysis considering the effect of W/C ratio and age.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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