The penetrated chloride in concrete has different behavior with mix proportions and local exposure conditions, even in the same environments, so that it is very important to quantify surface chloride contents for durability design. As well known, the surface chloride content which is a key parameter like external loading in structural safety design increases with exposure period. In this study, concrete samples containing OPC (Ordinary Portland Cement), GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag), and FA (Fly Ash) had been exposed to submerged, tidal, and splash area for 5 years, then the surface chloride contents changing with exposure period were evaluated. The surface chloride contents were obtained from the chloride profile based on the Fick's 2nd Law, and the regression analysis for them was performed with exponential and square root function. After exposure period of 5 years in submerged and tidal area conditions, the surface chloride content of OPC concrete increased to 6.4 kg/m3 - 7.3 kg/m3, and the surface chloride content of GGBFS concrete was evaluated as 7.3 kg/m3 - 11.5 kg/m3. In the higher replacement ratio of GGBFS, the higher surface chloride contents were evaluated. The surface chloride content in FA concrete showed a range of 6.7 kg/m3 to 9.9 kg/m3, which was the intermediate level of OPC and GGBFS concrete. In the case of splash area, the surface chloride contents in all specimens were from 0.59 kg/m3 to 0.75 kg/m3, which was the lowest of all exposure conditions. Experimental constants available for durability design of chloride ingress were derived through regression analysis over exposure period. In the concrete with GGBFS replacement ratio of 50%, the increase rate of surface chloride contents decreased rapidly as the water to binder ratio increased.
Chloride ion ingress is one of the major problems that affect the durability of concrete structures such as bridge decks, concrete pavements, and other structures exposed to harsh saline environments. Therefore, durability based design of concrete structures in severe condition has gained great significance in recent decades and various mathematical models for estimating the service life of rein-forced concrete have been proposed. In spite of comprehensive researches on the corrosion of rein-forced concrete, there are still various controversial concepts in quantitation of durability parameters such as chloride diffusion coefficient and surface chloride content. Effect of environment conditions on the durability of concrete structures is one of the most important issues. Hence, regional investigations are necessary for durability based design and evaluation of the models. Persian Gulf is one of the most aggressive regions of the world because of elevated temperature and humidity as well as high content of chloride ions in seawater. The aim of this study is evaluation of some parameters of durability of RC structures in marine environment from viewpoint of corrosion initiation. For this purpose, some experiments were carried out on the real RC structures and in laboratory. The result showed that various uncertainties in parameters of durability were existed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2010.05a
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pp.467-468
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2010
Over the past few decades, considerable numbers of studies on the durability of concrete have been carried out extensively. The majority of these researches have been performed on sound uncracked concrete, although most of in-situ concrete structures have more or less micro-cracks. It is only recent approach that the attention has shifted towards the influence of cracks and crack width on the penetration of chloride into concrete. The penetration of chlorides into concrete through the cracks can make a significant harmful effect on reinforcement corrosion. Author of this study examined the effect of cracks on chloride penetration by short term experiment. However, it is necessary to accomplish the effect by long term experiment to get reliable goal. In this study, the long term and short term experiments were carried out. This can be useful for establishing new species model of chloride penetration through cracks in concrete.
Numerical value of correlation between effective parameters in the strength of a structure is as important as its stochastic properties in determining the safety of the structure. In this article investigation is made about the variation of coefficient of correlation between effective parameters in corrosion initiation time of reinforcement and the time of concrete cover cracking in reinforced concrete (RC) structures. Presence of many parameters and also error in measurement of these parameters results in uncertainty in determination of corrosion initiation and the time to crack initiation. In this paper, assuming diffusion process as chloride ingress mechanism in RC structures and considering random properties of effective parameters in this model, correlation between input parameters and predicted time to corrosion is calculated using the Monte Carlo (MC) random sampling. Results show the linear correlation between corrosion initiation time and effective input parameters increases with increasing uncertainty in the input parameters. Diffusion coefficient, concrete cover, surface chloride concentration and threshold chloride concentration have the highest correlation coefficient respectively. Also the uncertainty in the concrete cover has the greatest impact on the coefficient of correlation of corrosion initiation time and the time of crack initiation due to the corrosion phenomenon.
While recognizing the problem of reinforcement corrosion and premature structural deterioration of reinforced concrete (RC) structures as a combined effect of mechanical and environmental actions (carbonation, ingress of chlorides), emphasis is given on the effect of the latter, as most severe and unpredictable action. In this study, a simulation tool, based on proven predictive models utilizing principles of chemical and material engineering, for the estimation of concrete service life is applied on an existing reinforced concrete bridge (${\O}$resund Link) located in a chloride environment. After a brief introduction to the structure of the models used, emphasis is given on the physicochemical processes in concrete leading to chloride induced corrosion of the embedded reinforcement. By taking under consideration the concrete, structural and environmental properties of the bridge investigated, an accurate prediction of its service life is taking place. It was observed that the proposed, and already used, relationship of service lifetime- cover is almost identical with a mean line between the lines derived from the minimum and maximum critical values considered for corrosion initiation. Thus, an excellent agreement with the project specifications is observed despite the different ways used to approach the problem. Furthermore, different scenarios of concrete cover failure, in the case when a coating is utilized, and extreme deicing salts attack are also investigated.
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 Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.5
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pp.127-134
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2022
In this study, RCPTs (Rapid Chloride Penetration Test) were performed for fly ash concrete with curing age of 4 ~ 6 years. The concrete mixtures were prepared with 3 levels of water to binder ratio (0.37, 0.42, and 0.47) and 2 levels of substitution ratio of fly ash (0 and 30%), and the improved passed charges of chloride ion behavior were quantitatively analyzed. Additionally, the results were trained through the univariate time series models consisted of GRU (Gated Recurrent Unit) algorithm and those from the models were evaluated. As the result of the RCPT, fly ash concrete showed the reduced passed charges with period and an more improved resistance to chloride penetration than OPC concrete. At the final evaluation period (6 years), fly ash concrete showed 'Very low' grade in all W/B (water to binder) ratio, however OPC concrete showed 'Moderate' grade in the condition with the highest W/B ratio (0.47). The adopted algorithm of GRU for this study can analyze time series data and has the advantage like operation efficiency. The deep learning model with 4 hidden layers was designed, and it provided a reasonable prediction results of passed charge. The deep learning model from this study has a limitation of single consideration of a univariate time series characteristic, but it is in the developing process of providing various characteristics of concrete like strength and diffusion coefficient through additional studies.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.226-234
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2011
The service life of concrete structures exposed to a marine environment can be extended by controlling the amount of chloride in cover concrete. Patching is one of the appropriate maintenance techniques for chloride contamination. Chloride-contaminated cover concrete is removed and replaced with sound one. It can provide less risk of corrosion of steel, so that the structure can be maintained for required service life. In this study, a quantitative assessment of the service life subjected to the chloride attack is proposed to determine the effective repair options such as repair depth, repair material and timing of repair. The Crank-Nicolson based finite difference formulation from Fick's second law is proposed to predict the profiles of chloride ion in a repaired concrete structure, considering ingress of chloride from outer and redistribution of residual chloride from the substrate concrete. Therefore, the repair application times and maintenance cost for the target service life can be estimated. Finally, the numerical examples are presented to ensure its applicability.
Kim, Jong-Pil;Jeon, Chan-Ki;Chung, Hoon;Kim, Hong-Seug
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.7
no.3
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pp.33-39
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2007
This paper presents a detailed experimental study on the engineering and durability properties of nano mixed inorganic repair material with rehabilitation and enhancement of performance of concrete structure occur to crack. The performance of specimens was evaluated using bond strength, chloride ion ingress, carbonation and brine resistance. It was shown in the results of the experiments that it had a superior function in the bond strength under the standard and wet-dry condition of all the repair material. Moreover, it had a good function in the experiments for chloride ion ingress, carbonation and brine resistance. Judging from the above-mentioned results, it is expected to be used for the rehabilitation and enhancement of the performance of concrete structure.
Corrosion of reinforcement is the main cause of damage and early failure of reinforced concrete structures. The corrosion is mainly progressed by the chloride ingress. In this paper, an experimental study is executed to investigate the effect of concrete properties and testing methods on the coefficients of chloride diffusion. Also, it is surveyed the relationship between total chloride and free chloride in concrete. According to this experiment results, W/C ratio and testing method affect chloride diffusion coefficient of concrete. As W/C ratio is increased, diffusion coefficient in concrete is also increased. Diffusion coefficient obtained by each testing method show the different values, respectively. The model equation of diffusion coefficient with W/C ratio is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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