Modeling of the corrosion initiation of reinforced concrete structures

• Unité de recherche: OFROU RPT
• Numéro de projet: AGB2011/002
• Titre du projet anglais: Modeling of the corrosion initiation of reinforced concrete structures

Mots-clé (Allemand)

Modellierung, Dauerhaftigkeit, Korrosion, Korrosionsfortschritt, Initiierungsphase, Schadstoffeintrag, Chloride, Karbonatisierung

Mots-clé (Anglais)

modeling, durability, corrosion, corrosion propagation, initiation period, chloride ingress, carbonation

Description succincte (Allemand)

Die Bemessung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken wird in der Schweiz primär deskriptiv mittels Normen sichergestellt. Für bestimmte Expositionsklassen werden z.B. Anforderungen an die Betonausgangsstoffe, Grenzwerte für die Betonzusammensetzung, Mindestüberdeckung, Rissweitenbeschränkung etc. definiert. Es existieren heute verschiedene Ansätze für eine realistische Modellierung des Schadstoffeintrags bis zur Initiierung der Bewehrungskorrosion (z.B. probabilistische Berechnungsmodelle). Die praktische Erfahrung zeigt, dass die in den letzten Jahren entwickelten Methoden für die Modellierung des Schadstoffeintrags häufig ein zu optimistisches oder auch zu pessimistisches Bild der Zeitdauer bis zur Auslösung der Korrosion vermitteln. In der Schweiz sind zurzeit aber noch kaum Erfahrungen mit probabilistischer Modellierung der Schadenentwicklung in Stahlbetonbauteilen vorhanden. Im Naxbergtunnel läuft seit über 10 Jahren ein Feldversuch mit sensortechnisch instrumentierten Betonplatten. Dieser Feldversuch bietet einen einmaligen, praktisch lückenlosen Datensatz, bei dem sowohl der Wasser- und Schadstoffeintrag als auch der Korrosionsfortschritt untersucht werden kann (z.B. H. Ungricht, Diss. ETH Nr. 15758) und aktuell untersucht wird. Anhand dieses Datensets soll die praktische Brauchbarkeit der verschiedenen Modelle des Schadstoffeintrags bewertet und in einem zweiten Schritt ein anwendungsorientiertes Ingenieurmodell für den Wasser- und Schadstoffeintrag sowie die Initiierung der Korrosion entwickelt werden.

Description succincte (Anglais)

The durability design of  reinforced concrete structures is primary secured by standards. For certain exposure conditions e.g. requirements for the concrete raw material, minimal concrete cover or limitation of crack widht are defined. Today different approaches for a realistic modeling for chloride ingress up to the initiation of corrosion exist. The practical experience of the last years shows, that the methods for modeling the chloride ingress unitl initiation gave a too optimistic or pessimistic result. In Switzerland there are not many experiences with probabilistic modeling of the corrosion propagation. Over more than 10 years a field test  in the Naxberg tunnel is running where instrumented concrete slabs  were used. This field test gives us a unique and near complete data set where water and chloride uptake as well as  corrosion propagation can be measured (e.g. H. Ungricht, Diss. ETH Nr 15758). By means of these data sets the practical usability of the different models for chloride ingress can be evaluated and in a second step an userfriendly engineering model for water and chloride uptake as well as initiation of corrosion should be developed.

Objectifs du projet (Allemand)

Ziel des Forschungsprojektes ist das Erarbeiten der erforderlichen Inputgrössen für eine realistische Modellierung des Schadstoffeintrags und die Initiierung der Korrosion bei chloridbelasteten Stahlbetonbauteilen. Durch die seit mehr als 10 Jahren laufenden Messungen am Versuchsstand im Naxbergtunnel steht ein einmaliger Datensatz zum Wasser- und Schadstoffeintrag zur Verfügung. Mit dem Ausbau einzelner Platten Anfang 2012 fallen zusätzliche Erkenntnisse über Chloridprofile in unterschiedlichen Betonsorten und zum Karbonatisierungsfortschritt nach langjähriger Bewitterung einer Tunnelwand an. Aufgrund von in Laborversuchen bestimmten kritischen Chloridgehalten für unterschiedliche Betonsorten und der Anwendung probabilistischer Berechnungsmethoden können bestehende Modelle kritisch bewertet und gegebenenfalls modifiziert werden, so dass ein anwendungsorientiertes Ingenieurmodell geschaffen werden kann.

Objectifs du projet (Anglais)

Goal of the research project is to develop the required input parameters for a realistic modeling of chloride ingress an the initiation of corrosion in reinforced concrete structures. Due to the ongoing measurements in the Naxberg tunnel a unique data set for water- and chloride ingress over 10 years is available. By the removal of some concrete slabs 2012 additional findings about chloride profiles in different concrete mixtures and carbonation propagation after a longterm exposure of a tunnel wall can be expected. Due to critical chloride contents in different concrete mixtures during laboratory experiments and the application of probabilistic calculation methods existing models can be evaluated in a critical way and eventually be modified to obtain an application-oriented engineering model.

No du rapport (Allemand)

676