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Prestressing steels can be exposed in prestressed concrete structures in construction stage (ungrouted duct) to environmental conditions causing formation and growth of hydrogen induced cracks with brittle fracture of the steel. The risk of this hydrogen induced stress corrosion cracking can be minimized by appropriate treatment, but there is a requirement for construction to approve only prestressing steel having no enhanced susceptibility to stress corrosion cracking. The paper describes the historical development of the different test methods proposed in the past and gives an overview on the general requirements for a suitable test method to assess the hydrogen-induced stress corrosion susceptibility of prestressing steels.
Since 1982, based on investigations on construction sites and transfer of the results into laboratory tests, a test method is available enabling realistic estimation of suitable application possibilities of prestressing steels. This so called DIBt-test is approved to distinguish between prestressing steels susceptible to hydrogen induced stress corrosion cracking and those suitable and therefore approvable steels at practical environmental conditions. Furthermore the test enables estimation of corrosion risk for newly developed prestressing steels with higher strength.
Translated Abstract
Beurteilung der Prüfverfahren zur Untersuchung der Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit von Spannstählen
Spannstähle können in Spannbetonbauwerken im Bauzustand (unverpresstes Hüllrohr) Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein, die zur Bildung und Ausbreitung wasserstoffinduzierter Risse mit Sprödbruch des Stahles führen können. Das Risiko dieser wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion kann einerseits durch eine sachgemäße Verarbeitung der Spannstähle minimiert werden, andererseits besteht die Notwendigkeit nur solche Spannstähle für die Baupraxis zuzulassen, die unter baupraktischen Bedingungen keine erhöhte Empfindlichkeit für Spannungsrisskorrosion besitzen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die historische Entwicklung der verschiedenen vorgeschlagenen Prüfverfahren und gibt einen Überblick über die allgemeinen Anforderungen an ein geeignetes Verfahren zur Beurteilung der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit von Spannstählen.
Seit 1982 steht, begründet durch Untersuchungen auf Baustellen und Umsetzung der Ergebnisse in Laborversuchen, ein Prüfverfahren zur Verfügung, das eine wesentlich realistischere Einschätzung der Einsatzmöglichkeiten von Spannstählen zulässt. Dieser sog. DIBt-Test hat sich bewährt, um unter praktischen Umgebungsbedingungen gegen H-induzierte Spannungsrisskorrosion empfindliche Spannstähle von geeigneten und damit zulassungswürdigen Stählen zu unterscheiden. Des weiteren erlaubt die Prüfung ebenfalls eine Abschätzung des Korrosionsrisikos für neuentwickelte, höherfeste Spannstähle.
Corrosion of steel reinforcement in concrete is one of the major deterioration mechanisms limiting the service life of reinforced concrete structures. While for conventional (Portland cement-based) concretes a great amount of experience exists in this regard, the factors that determine the onset of reinforcement corrosion in alkali-activated materials are incompletely understood yet. One aspect of corrosion protection is leaching and the accompanying changes of the concrete pore solution. In the present study, alkali-activated fly ash mortars with embedded carbon steel rebars were exposed to de-ionised water for periods up to 330 days, and the electrochemical response of the steel (free corrosion potential, polarisation resistance), the alteration of the mortar (ohmic resistance, mechanical strength, pore size distribution) as well as the pore solution composition were monitored. Although substantial alkali leaching was observed, the pH of the pore solution remained at values sufficient to protect the embedded steel from depassivation. The mortar did not exhibit indications of significant deterioration. Thus, the present results suggest that leaching is not critical for protection of steel reinforcement in alkali-activated fly ash mortars and concretes.
Der kritische, Korrosion auslösende Chloridgehalt für die Beurteilung der Korrosions-beständigkeit von Betonstahl in Geopolymerbetonen ist von großer Bedeutung für die Dauerhaftigkeitsprognose für bewehrte Elemente aus solchen Materialien. Es sind kaum experimentelle Daten in der Fachliteratur vorhanden und die vorliegenden Werte unterscheiden sich zwischen den Studien erheblich. In diesem Projekt wurde der kritische, Korrosion auslösende Chloridgehalt für Betonstahl (BSt 500) in flugaschebasierten (Ca-armen) Geopolymermörtel für verschiedene Beaufschlagungskombinationen bestimmt: Chloridbeaufschlagung mit 1 M NaCl-Lösung; Auslaugen in entionisiertem Wasser und anschließende Chloridbeaufschlagung im 1 M NaCl-Lösung; Auslaugen in entionisiertem Wasser, Carbonatisierung in Luft bei 20 °C und natürlicher CO2 Konzentration und anschließende Chloridbeaufschlagung mit 1 M NaCl-Lösung. Für Referenz-Zwecke wurde zusätzlich der Korrosion auslösende Chloridgehalt für eine Portland-Zement Mischung bei Auslagerung in 1 M NaCl-Lösung bestimmt.
Case studies
(2013)
In this paper, some quite different survey tasks are described, and it can be seen that corrosion surveys will follow a certain scheme of data acquisition (first NDT measurements, than detailed testing on suspect areas), but the individual scope of on-site measurements may have a vast variety according to the local circumstances, and the interpretation always has to refer to a wider set of information than the data readings only.
In indoor swimming pools stainless steels are used not only due to structural and economic reasons but also due to aesthetic considerations. And therefore not only safety relevant load bearing components have to fulfil their tasks but also the visual appearance should be free of any staining. In a lot of cases basic requirements (e.g. design criteria, material selection and maintenance) being essential parts of technical regulations were not taken into account. Typical case studies with explanation of the cause of the corrosion problems and possibilities to prevent them are shown in the present paper.