Chloride ion inside concrete destroys the so-called passive film surrounding reinforcing bars inside concrete so that the so-called salt attack accelerates corrosion which is the most critical factor for durability as well as structural safety of reinforced concrete structures. Recently, as a solution of the salt attack, the ground granulated blast-furnace slag(GGBFS) have been used as binder or blended cement more extensively. In this paper, characteristics of chloride ion diffusion for the GGBFS concrete, which is known to possess better resistance to damage due to the chloride ion penetration than ordinary portland cement(OPC) concrete possesses, are analyzed and a chloride ion diffusion model for the GGBFS concrete is proposed by modifying an existing diffusion model for the OPC concrete. The proposed model is verified by comparing diffusion analysis results using the model accelerated chloride penetration test results for concrete specimens as well as field test results for an RC bridge pier. Then, an optimal resistance condition to chloride penetration for the GGBFS concrete is obtained according to degrees of fineness and replacement ratios of the GGBFS concrete. The result shows that the GGBFS concrete has better resistance to chloride ion penetration than OPC concrete has and the resistance is more affected by the replacement ratio than the degree of fineness of the GGBFS.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2017.05a
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pp.15-16
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2017
The properties of concrete damaged by fire change according to the temperature. Diffusion coefficient of chloride ion also can change which affect the life expectation under salt circumstance. Diffusion coefficient was measured by NT BUILD 492 using the concrete specimen damaged by high temperature. FEM analysis was performed to predict the life expectancy which can help to diagnose the concrete diagnose and to design maintenance strategy.
Kim Young-Jin;Lee Sang-Soo;Kim Dong-Seuk;Yoo Jae-Kang
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.16
no.3
s.81
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pp.319-326
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2004
This paper investigates the effect of the concrete containing mineral admixtures(pozzolanic materials such as fly-ash, ground granulated blast-furnace slag, silica fume and meta kaolin) on the resistance properties to chloride ion invasion. The purposed testing procedure was applied to the concrete replaced mineral admixtures for 3${\~}$4 replacement ratios under water-binder ratios ranged from 0.40 to 0.55. For the electro-migration test, Tang and Nilsson's method was used to estimate the diffusion coefficient of chloride ion. As a results, the water-binder ratios, kinds of mineral admixtures and replacement ratios, water curing periods had a great effect on the diffusion coefficient of chloride ion, and the optimal replacement ratios had a limitation for each mineral admixtures. Also, the use of mineral admixtures by mass(replacement of OPC) enhance the resistance ability against chloride penetration compared with the plain concrete. The compressive strength was shown related to the diffusion coefficient of chloride ion, the compressive strength increases with the diffusion coefficient of chloride ion decreasing. Below the 50 MPa, the variation of diffusion coefficient of concrete replaced mineral admixtures was bigger than that of plain concrete.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.1
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pp.90-99
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2015
This study examined dynamic and characteristics and chloride penetration of concrete mixed with large amount of FA and BFS, which are considered for positive application to construction fields with purpose of long-tern durability of concrete structures. As a result of strength test on FA and BFS, FA concrete showed higher increase of strength compared to OPC, when FA4000 and FA5000 were mixed 30%, respectively. For BFS concrete, those mixed with 30% and 50% of BFS8000, respectively, showed higher or equivalent strength compare to OPC. As a result of test of chloride penetration on FA and BFS, diffusion coefficients of concrete mixed with 30% FA4000 and FA5000, respectively, showed to restrain average 6.5% of diffusion coefficient compared to OPC. And in case of BFS concrete, those mixed with BFS6000 and BFS8000, restrained diffusion of chloride ions 253% and 336%, respectively, compared to OPC. Therefore, Mixing 50% of BFS was most efficient in order to maximize restraint of chloride penetration according to metathesis of large amount. For relation between compression strength and diffusion coefficient of FA and BFS concrete, as strength increased, diffusion coefficient decreased. In this study, when mixing FA and BFS to concrete for long-run durability and restraint against chloride penetration, for FA, mixing it to concrete with less or equivalent 30% of replacement rate was most efficient. And for BFS, as fineness was higher and mixing it to concrete with less or equivalent 50% of replacement rate, there were results of higher strength compared to OPC and more efficient restraint of chloride ions.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.9
no.6
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pp.71-78
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2009
The analysis of the effect of loading on chloride penetration into concrete is very important. In this study, we confirmed that the chloride penetration rates for plain and BFS concrete were increased by 47% and 89% under compressive stress, respectively. The diffusion coefficient of BFS concrete was lower than for conventional concrete with no BFS, no loads, and under stressed states. Therefore, BFS substitution plays an important role in the repression of chloride penetration even under compressive stress. Under compressive stress,the diffusion coefficient for BFS concrete was higher with increasing stress, and this was also the case for plain concrete. However, BFS concrete was strongly influenced by compressive stress in comparison to plain concrete. We investigated the effect of the difference of specific surfaces on the diffusion coefficient. As a result, the larger specific surface of BFS exhibited a lower diffusion coefficient. This tendency was most pronounced under the high stress conditions.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.5
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pp.541-552
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2024
This study introduces a new analytical model known as the Cellular Automaton Method(CAM) designed to predict the degree of deterioration in concrete, taking into account its complex pore structure. The CAM model assesses the impacts of moisture migration, driven by capillary action and pressure differentials at the gas-liquid interface, which are influenced by the distribution of pores. It also evaluates how porosity and diffusion coefficients affect the penetration of chloride ions. The model's application revealed distinct moisture movement patterns in concrete structures, distinguishing between those with porosity levels below and above 40 percent. Additionally, it facilitated a comparison and analysis of chloride ion diffusion phenomena, based on diffusion coefficients in areas penetrated by moisture, against results obtained from the Finite Element Method(FEM). The comparison showed a maximum deviation of only 0.989 percent between the predicted outcomes of the FEM and CAM, demonstrating substantial agreement and validating CAM's efficacy in simulating the diffusion processes of chloride ions within concrete under actual salt damage conditions. Thus, CAM proves to be a reliable tool for modeling and anticipating deterioration in concrete structures exposed to saline environments.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.2
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pp.46-52
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2017
Recently durability design based on deterministic or probabilistic method has been attempted since service life evaluation in RC(Reinforced Concrete) structure exposed to chloride attack is important. The deterministic durability design contains a reasonable method with time effect on surface chloride content and diffusion coefficient, however the probabilistic design procedure has no consideration of time effect on both. In the paper, a technique on PDF(Probability of Durability Failure) evaluation is proposed considering time effect on diffusion and surface chloride content through equivalent surface chloride content which has same induced chloride content within a given period and cover depth. With varying period to built-up from 10 to 30 years and maximum surface chloride content from $5.0kg/m^3$ to $10.0kg/m^3$, the changing PDF and the related service life are derived. The proposed method can be reasonably applied to actual durability design with preventing conservative design parameters and considering the same analysis conditions of the deterministic method.
The most common deteriorating processes of concrete structures are carbonation and chloride ion ingress. Many concrete structures have been suffered from chloride ions diffusion or carbonation induced reinforcement corrosion damage and many studies have been done on it. However, those studies were confined mostly to the single deterioration of carbonation or chloride attack only, although actual environment is rather of combined conditions. In case of many in-situ concrete structures, deterioration happened more for the case of combined attack than the single case of carbonation or chloride attack. In this paper, chloride profiles of carbonated concrete is predicted by considering two layer composite model, which is based on Fick's 2nd law. From the experimental result on combined deterioration of chloride and carbonation, it was examined that high chloride concentration was built up to 3∼5 mm over depth from carbonation depth. The analytical modeling of chloride diffusion was suggested to depict the relative influence of the carbonation depth. The diffusion coefficients of carbonation concrete and uncarbonated concrete with elapsed time were considered in this modeling.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.6
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pp.1-7
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2015
Most of chloride diffusion models based on finite difference method (FDM) could not express the diffusion in horizontal direction at each elevation. To overcome these weakness, two dimensional chloride ion penetration model based on finite element method (FEM) to be able to combine various multi-physics simultaneously was suggested by introducing moving mesh technique. To avoid the generation of mesh being able to be distorted depending on the relative movement of water level to static concrete, a rectangular type of mesh was intentionally adopted and the total number of meshes was empirically selected. The simulated results showed that the contents of surface chloride decreased following to the increase of elevation in the top part of low sea level, whereas there were no changes in the bottom part of low level. In the DuraCrete model, the diffusion coefficient of splashed zone is generally smaller than submerged zone, whereas the trend of Life365 model is reverse. Therefore, it could be understood that the developed model using moving mesh technique effectively reflects $DuraCrete^{TM}$ model rather than $Life365^{TM}$ model. In the future, the model will be easily expanded to be combined with various multi-physics models considering water evaporation, heat of hydration, irradiation effect of sun and so on because it is based on FEM.
The objectives of this study is replaced Silicafume with Metakaolin that is used to lightweight concrete to better performance. So, this study made high-performance lightweight concrete using Metakaolin and characteristics of the fundamental properties and chloride ion diffusion. Consequently, it is compressive strength and chloride ion penetration resistance is lower than lightweight concrete using Silicafume, the performance of compressive strength contrast Silicafume is about 88 to 95%. Also, this study got a content result because the chloride ion penetration resistance showed the performance in around 80 to 90%. As a result, this study insist that replacement ratio of Metakaolin is suitable for 10 to 15%.Silicafume and Metakaolin have similar characteristics. In addition, it is similar to the performance of alternative materials is possible.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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