Corrosion rate of steel in carbonated concrete - New test setup and first results

The major concern of building industry is sustainability of reinforced concrete structures – thus using cements with low CO2 emissions that allow producing structures with long-term durability. Clinker substitution of up to 65% is nowadays allowed according to European and Swiss standards, but the use of these new blended cements is limited due to the higher carbonation rate and the resulting uncertainty regarding carbonation-induced corrosion of the reinforcement. In literature only few data on the corrosion rate of steel in carbonated concrete are available, originating mainly from studies with ordinary Portland cement. In order to reach sustainability of concrete structures made with new blended cements, corrosion rate data are needed, because the so called “corrosion propagation stage” might be a significant part of the total service life. An innovative test setup consisting in small and thin mortar samples with a size of 80 x 80 x 6 mm is presented that allows fast carbonation and equilibration to changing environmental conditions. Steel wires, counter electrode and reference electrode are embedded in the samples and corrosion rate of steel in carbonated samples can be studied at any relative humidity in a short time. The first results show that new binders could be more susceptible to corrosion in certain exposure conditions. Up to 20 µm/year were measured in wet conditions whereas below 80% the corrosion rate has been found negligible.

La principale preoccupazione dell'industria edile è la sostenibilità delle strutture in calcestruzzo – cioè utilizzando cementi a bassa emissione di CO2 costruendo strutture durevoli. Mentre la sostituzione del clinker fino al 65% è permesso dagli standard europei, l'utilizzo di questi nuovi cementi miscelati è ancora limitato a causa della maggiore velocità di carbonatazione e della conseguente incertezza sulla corrosione delle armature. Nella letteratura sono disponibili solo pochi dati sul tasso di corrosione dell'acciaio in calcestruzzo carbonatato, derivanti principalmente da studi condotti in cemento Portland. Al fine di raggiungere la sostenibilità delle strutture realizzate con nuovi cementi miscelati, sono necessari dati riguardanti la velocità di corrosione, perché la fase di propagazione della corrosione potrebbe rappresentare una parte rilevante della vita utile delle strutture. E stato sviluppato un test innovativo che si basa su campioni di malta sottili e di piccole dimensioni (80 x 80 x 6 mm); ciò consente sia una carbonatazione veloce sia il raggiungimento di condizioni di equilibrio in diverse condizioni ambientali. Cinque fili d'acciaio, il contro elettrodo e l'elettrodo di riferimento sono incorporati nei campioni e la velocità di corrosione dell'acciaio in campioni carbonatati può essere misurata con tecniche elettrochimiche a ogni umidità relativa in breve tempo. I primi risultati mostrano che i nuovi leganti potrebbero essere più suscettibili alla corrosione in determinate condizioni di esposizione. Sono state misurate velocità di corrosione pari a 20 μm / anno in condizioni bagnate mentre al di sotto dell’ 80% umidità relativa la velocità di corrosione è risultata trascurabile.