Proposal of a new indicator to define ductility applied to corroded steel reinforcement on concrete structures = Propuesta de un nuevo indicador para definir la ductilidad aplicada a la corrosión del acero de refuerzo en estructuras de hormigón

The carbonation of concrete or the chlorides ingress in such quantity to reach the level of bars is triggers of reinforcement corrosion. One of the most significant effects of reinforcing steel corrosion on reinforced concrete structures is the decline in the ductility-related properties of the steel. Reinforcement ductility has a decisive effect on the overall ductility of reinforced concrete structures. Different Codes classify the type of steel depending on their ductility defined by the minimum values of several parameters. Using indicators of ductility associating different properties can be advantageous on many occasions. It is considered necessary to define the ductility by means of a single parameter that considers strength values and deformation simultaneously. There are a number of criteria for defining steel ductility by a single parameter. The present experimental study addresses the variation in the ductility of concrete-embedded steel bars when exposed to accelerated corrosion. This paper analyzes the suitability of a new indicator of ductility used in corroded bars.

Effect of carbon fibres on the mechanical properties and corrosion levels of reinforced portland cement mortars

The changes in mechanical properties of portland cement mortars due to the addition of carbon fibres (CF) to the mix have been studied. Compression and flexural strengths have been determined in relation to the amount of fibres added to the mix, water/binder ratio, curing time and porosity. Additionally, the corrosion level of reinforcing steel bars embedded in portland cement mortars containing CF and silica fume (SF) have also been investigated and reinforcing steel corrosion rates have been determined. As a consequence of the large concentration of oxygen groups in CF surface, a good interaction between the CF and the water of the mortar paste is to be expected. A CF content of 0.5% of cement weight implies an optimum increase in flexural strength and an increase in embedded steel corrosion.

Corrosion inhibitors for the rehabilitation of reinforced concrete

Four corrosion inhibitors namely sodium nitrite, sodium monofluorophosphate, ethanolamine and an alkanolamine-based mixture were studied by immersing mild steel bars for 42 days in model electrolytes of varied pH and chloride concentration which were intended to simulate the pore solution phase present within carbonated and/or chloride-contaminated concrete. Site trials were carried out on sodium monofluorophosphate and the alkanolamine-based inhibitor to study their depth of penetration into concrete. The influence of various carbonating atmospheres on the pore solution chemistry and microstructure of hydrated cement paste was investigated. Physical realkalisation of carbonated cement paste and a calcium nitrite-based corrosion rehabilitation system for chloride-contaminated cement paste were investigated by monitoring ionic transport within the pore solution phase of laboratory specimens. The main findings were as follows: 1,Sodium nitrite, sodium monofluorophosphate, ethanolamine and the alkanolamine-based mixture all behaved as passivating anodic inhibitors of steel corrosion in air-saturated aqueous solutions of varied pH and chloride concentration. 2,Sodium monofluorophosphate failed to penetrate significantly into partially carbonated site concrete when applied as recommended by the supplier. Phosphate and fluoride penetrated 5mm into partially carbonated site concrete treated with sodium monofluorophosphate. 3,The ethanolamine component of the alkanolamine-based inhibitor was found to have penetrated significant depths into partially carbonated site concrete. 4,Carbonating hydrated cement paste over saturated solutions of sodium nitrite resulted in significant concentrations of nitrite in the pore solution of the carbonated paste. Saturated solutions of sodium chloride, ammonium nitrate, magnesium nitrate and sodium dichromate were investigated and identified as alternatives for controlling the relative humidity of the carbonating environment. 5,Hardened carbonated cement paste can by physically realkalised to a limited extent due to the diffusion of hydroxyl ions under saturated conditions. A substantial proportion of the hydroxyl ions that diffused into the carbonated cement paste however, became bound into the cement matrix. Hydroxyl ion concentrations remained below 5mmol/l within the pore solution of the realkalised cement paste. 6, Nitrite ions penetrated significant distances by diffusion within the pore solution of saturated uncarbonated hydrated cement paste.

Green Nanosilver as Reinforcing Eco-Friendly Additive to Epoxy Coating for Augmented Anticorrosive and Antimicrobial Behavior

Epoxy resin GY250 representing diglycidyl ethers of bisphenol-A (DGEBA) was reinforced with 1, 3 and 5 wt % of surface functionalized silver nanoparticles (F-AgNPs) which were synthesized using Couroupita guianensis leaves extract with a view of augmenting the corrosion control property of the epoxy resin and also imparting antimicrobial activity to epoxy coatings on mild steel. Corrosion resistance of the coatings was evaluated by EIS, potentiodynamic polarization studies and cross scratch tests. AFM, SEM, HRTEM and EDX were utilized to investigate the surface topography, morphology and elemental composition of the coatings on MS specimens. Results showed that the corrosion resistance, hardness and T-g of the DGEBA/F-AgNPs coatings increased at 1 wt % of F-AgNPs. The DGEBA/F-AgNPs coatings also offered manifold antimicrobial protection to the MS surfaces by inhibiting the growth of biofilm forming bacteria like P. aeruginosa, B. subtilis, the most common human pathogen E. coli and the most virulent human pathogenic yeast C. albicans.

Avaliação da corrosão microbiológica do aço carbono 1020 em água do mar sintética na presença de bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) possuem um papel importante na corrosão de ligas metálicas expostas em hábitats marinhos, óleos e solos úmidos. A redução do sulfato por estas bactérias resulta na produção de H2S, podendo influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais. Neste trabalho, o comportamento da corrosão microbiológica no aço carbono AISI 1020 foi avaliada em meio Postgate C, na presença e na ausência de BRS, as quais foram isoladas da camada de ferrugem presente numa tubulação submersa da Baía de Guanabara RJ. A taxa de corrosão e o comportamento eletroquímico do aço nas duas condições foram investigados através dos métodos de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A formação do biofilme e dos produtos de corrosão na superfície do aço foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Em complementação, foi realizada a quantificação das BRS (planctônicas e sésseis) pelo método do número mais provável (NMP). A presença de BRS no meio ocasionou o deslocamento do potencial de corrosão para valores mais negativos em todos os tempos de ensaio estudados, indicando um aumento no processo corrosivo. Nos ensaios de perda de massa, a taxa de corrosão do aço carbono foi maior na ausência de BRS, provavelmente devido à formação de um biofilme na superfície do metal nos ensaios com inóculo, e a uma menor tendência de haver corrosão generalizada neste tipo de meio. As micrografias de MEV revelaram a presença de agregado celular na superfície do aço carbono durante o experimento, e a presença de pites profundos após remoção do biofilme, mostrando prevalência deste tipo de corrosão. Com 35 dias de ensaio, a densidade de corrente de corrosão aumentou na presença de BRS

Avaliação de biocidas no controle da corrosão microbiologicamente induzida do aço carbono 1020 por bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição

Avaliação de complexos de inclusão na inibição do aço carbono em meio ácido

A indústria de petróleo e gás apresenta sérios problemas relacionados à corrosão. Nas petroquímicas e nas instalações de refino de petróleo, as falhas em materiais estão relacionadas com a corrosão, além disso, os processos de corrosão de metais são problemas no mundo, causando ônus em processos industriais e gerando situações de risco como a corrosão de pilares metálicos em pontes ou em fuselagens de aviões. Dentre os meios corrosivos, um muito comum é o meio ácido, que será o meio estudado neste trabalho. Com todos os problemas citados, se faz necessário o estudo de inibidores de corrosão com alta eficiência, estabilidade e que, preferencialmente, não agridam o meio ambiente. Alguns inibidores de corrosão apresentam solubilidade limitada em água, sendo necessária a utilização de alguns solventes não tão amigáveis ao meio ambiente. Então, propôs-se formar um complexo de inclusão para tornar possível a solubilização de inibidores convencionais em solução aquosa, como algumas tioureias, que apresentam solubilidade limitada em água. Essa completa solubilização do inibidor de corrosão orgânico em meio aquoso é possível com a utilização de um aditivo (hospedeiro) capaz de encapsular tais moléculas (convidados) via interações não covalentes, de modo a alcançar o máximo desempenho de inibição. Para a formação do complexo de inclusão foi usado como molécula hospedeira, a α e a β hidroxipropilciclodextrina e como molécula convidada a dibenziltioureia. A intenção foi testar a melhora da ação inibidora da corrosão do aço carbono em meio de HCl 1mol.L-1 com ensaios de perda de massa, de impedância, polarização e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de evidenciar a formação destes complexos de inclusão através da espectroscopia de absorção vibracional no infravermelho, espectroscopia de RMN de 1H, espectroscopia de absorção no Ultra-violeta e análise térmica diferencial (DTA)

铜管不锈钢管腐蚀性能及铁牺牲阳极保护研究

铜管一直是电厂凝汽器的主要应用管材，但由于其抗冲刷和抵御污染物腐蚀的能力差，特别不耐氨蚀，美国和欧洲大量使用不锈钢管替代铜管作为冷凝管，然而不锈钢管在我国的运用仅处于初步阶段。 常使用锌、铝阳极对铜管进行牺牲阳极保护，然而存在着电位差过大、阳极溶解过快的问题。铁基牺牲阳极与铜电位差适当、来源广泛、价格便宜，在一些工程上有所应用，但是目前针对铁基牺牲阳极的理论研究报道很少。 本文选用紫铜管、304不锈钢管作为实验用管材，首先运用实验室全浸实验、极化曲线和电化学阻抗研究了二者在海水和淡水中的腐蚀性能以及CO2、溶解氧对其腐蚀的影响。结果表明：CO2会加速二者的腐蚀，溶解氧却对它们的腐蚀影响不同，促进铜管的腐蚀却抑制不锈钢管的腐蚀；随浸泡时间的延长，紫铜管由于表面产物膜的生成耐蚀性提高，304不锈钢管的耐蚀性却降低；淡水中，304不锈钢管和紫铜管都具有很好的耐蚀性能。随后，运用失重法和极化曲线对比研究了紫铜管、304不锈钢管的氨蚀性能，运用SEM分析和电化学阻抗研究了紫铜在不同浓度氨溶液中的腐蚀机理。发现，304不锈钢管的耐氨蚀能力远远好于铜管；溶解氧是影响氨蚀的关键因素，其对二者氨蚀的影响也不同；紫铜管在低氨浓度和高氨浓度溶液中腐蚀机理和产物不同，低氨浓度时形成保护性的产物膜（CuO 和Cu(OH)2），高氨浓度时由活化溶解控制，生成可溶的[Cu (NH3)4]2+。 选用工业纯铁、35钢为牺牲阳极材料。恒电流实验结果表明它们具有良好的牺牲阳极性能；通过极化曲线和自腐蚀电位测试分析，认为将二者用于铜管牺牲阳极保护是可行的；实验室阴极保护效果测试表明，工业纯铁和35钢对紫铜管具有良好的保护效果，保护度达90%以上。

Relationship between the ennoblement of passive metals and microbe adsorption kinetics in seawater

The relationship between microbial colonization of two kinds of passive metals and ennobling of their corrosion potentials (E-corr) were studied. Two types of passive metal coupons were exposed to natural seawater for about ten days. Under laboratory conditions, all corrosion potentials of the samples ennobled for about 200 mV. Epifluorescence microscopy showed that bacteria adsorption was the main process during about the first day immersion and bacteria reproduced in the following days. The bacteria number increased on the metal surface according to an exponential law and the kinetics of bacteria adsorption at the metal surface during this period was proposed. The ennoblement of E-corr was similar to the increasing bacteria number: E-corr increased quickly during the bacteria adsorption process and increased slowly after biofilms had formed.

Grey interrelation analysis to assess the influence of elements on the galvanic efficiency of Al sacrificial anode

Grey interrelation analysis method was used to study the correlation of Al-anode elements and its galvanic efficiency at 20 degreesC, 40 degreesC and 60 degreesC. Twenty-eight kinds of Al-anodes were made for experiments by the method given by Chinese National Standard GB4948-85 [1] and the correlation degree of elements added in the anodes were calculated. The results showed that the order of elements affecting galvanic efficiency at different temperature is basically the same, and the correlation degree can reflect the variation of Al-anode galvanic efficiency when changing temperature. It is suggested that the elements being added in Al-anode are Zn, In, Ga, Mg.

Performance of hybrid rebars as longitudinal reinforcement in normal strength concrete

A/though steel is most commonly used as a reinforcing material in concrete due to its competitive cost and favorable mechanical properties, the problem of corrosion of steel rebars leads to a reduction in life span of the structure and adds to maintenance costs. Many techniques have been developed in recent past to reduce corrosion (galvanizing, epoxy coating, etc.) but none of the solutions seem to be viable as an adequate solution to the corrosion problem. Apart from the use of fiber reinforced polymer (FRP) rebars, hybrid rebars consisting of both FRP and steel are also being tried to overcome the problem of steel corrosion. This paper evaluates the performance of hybrid rebars as longitudinal reinforcement in normal strength concrete beams. Hybrid rebars used in this study essentially consist of glass fiber reinforced polymer (GFRP) strands of 2 mm diameter wound helically on a mild steel core of 6 mm diameter. GFRP stirrups have been used as shear reinforcement. An attempt has been made to evaluate the flexural and shear performance of beams having hybrid rebars in normal strength concrete with and without polypropylene fibers added to the concrete matrix

Quantifying the effects of major factors affecting the effectiveness of cathodic protection of pipelines

electrical interference signals on CP and steel corrosion using newly designed electrochemical corrosion cells; as well as to monitoring cathodic disbondment of coatings using electrochemical impedance spectroscopy. Typical results from using these new techniques for measuring stray current corrosion and for probing the cathodic disbondment of pipeline coatings have been briefly discussed.

Contribuição ao estudo da inibição da corrosão do aço comum por borato, em soluções diluídas

Este trabalho teve por objetivo determinar a ação inibidora do íon borato na corrosão do aço-carbono, em soluções aquosas aproximadamente neutras, arejadas e desarejadas, na presença ou não de ions cloreto, à temperatura ambiente. Através do traçado de curvas de polarização potenciostáticas, de experimentos cronopotenciométricos e cronogalvanométricos, com ou sem riscagem do corpo de prova, e do comportamento do aço comum em ensaios de imersão a longo prazo, concluiu-se que o ion borato possui uma ação inibidora sobre a corrosão do aço, desde que o potencial não seja muito elevado. Observou-se também que o aço sofre corrosão por pites em soluções de borato, mesmo na ausência de íons agressivos e que os pites ocorrem em potenciais tanto mais baixos quanto mais diluídas forem as soluções de borato. Para soluções contendo 1000 ppm de bórax ou mais, o potencial de pite, determinado por técnicas cronopotenciométricas, está acima do potencial de corrosão. Para soluções com concentrações iguais ou superiores a 5000 ppm de bórax, não foi detectada corrosão por pites na faixa de potencial estudada, isto é, desde o potencial de evolução de H2 até o potencial de evolução de 02. A adição de 100 ppm de NaCl à solução contendo 2500 ppm de bórax reduz o potencial de pite de aço comum, em relação ao seu valor na ausência de íon cloreto.