Impact of leaching on chloride ingress profiles in concrete

Abstract

Kloridinitiert armeringskorrosjon er en av hovednedbrytningsmekanismene for armerte betongkonstruksjoner. Klorider trenger igjennom betongoverdekningen over tid og forårsaker korrosjon når de når et kritisk kloridinnhold ved armerings overflaten. Betongens motstand mot kloridinntrenging er derfor avgjørende for levetiden. I denne studien ønsket vi å undersøke effekten utlekking har på kloridinntrengingsprofiler i betong. Betong- og mørtelprøver ble eksponert for to ulike eksponeringsløsninger i 90 dager: 3 % NaCl, og 3 % NaCl tilsatt KOH for å begrense utlekking. Løsningene ble byttet ut ukentlig. Etter eksponering ble kloridprofiler i prøvene bestemt, i tillegg til portlanditt- og kaliumprofiler for å bestemme graden av utlekking. Vi observerte at utlekking fører til betydelig høyere maksimalt kloridinnhold, sammenliknet med prøvene med begrenset utlekking (150 % økning). Kloridinntrengingsdybden var derimot mindre påvirket av utlekking, noe som betyr at levetiden ikke nødvendigvis blir redusert på grunn av utlekking. De totale kloridprofilene er i hovedsak styrt av kloridbinding i prøvene. Det ble demonstrert at dette kan føre til feilaktig estimering av levetid ved bruk av empiriske modeller, derfor burde mer mekanistiske levetidsmodeller tas i bruk.

Chloride induced reinforcement corrosion is one of the main deterioration mechanisms for reinforced concrete structures. Chlorides penetrate the concrete cover with time, and initiate corrosion as they reach a critical chloride content at the reinforcement surface. In this study we want to investigate the effect of leaching on chloride ingress profiles in concrete. Concrete and mortar samples were exposed for 90 days to two different exposure solutions: 3% NaCl, and 3% NaCl with additional KOH to limit leaching. The solutions were exchanged weekly. After exposure, total chloride profiles were determined to investigate the chloride ingress, as well as portlandite and potassium profiles to investigate the extent of leaching. We observed that leaching leads to considerably higher maximum total chloride contents, compared to the samples where leaching was limited (150% increase). The chloride ingress depth, however, was not greatly affected by leaching, meaning that the service life is not necessarily reduced due to leaching. Thus, total chloride profiles are mainly governed by the interaction between the solids and the chlorides. This can lead to erroneous service life prediction when using empirical models, hence mechanistic service life models should be used.