Corrosion of carbon steel embedded in rammed earth

Rammed earth, used as construction material is an alternative to traditional construction materials that presents several advantages including the low consume of energy, modest economic impact and the low environmental impact. This is particularly relevant to the construction industry where materials such as steel, concrete and bricks require a significant amount of energy to be mined, manufactured and utilised. The rammed earth can be stabilised with cementitious materials which make it alkaline. As in reinforced concrete structures, it is possible reinforce the rammed earth with steel bars. In literature there are not enough data concerning corrosion of steel embedded in cement stabilised in rammed earth. The purpose of this thesis is the characterization of corrosion behaviour of carbon steel bars in rammed earth mixtures (crushed limestone, recycled concrete aggregate, a natural soil mix and an artificial soil mix of crushed limestone and clay) stabilised by cement or a mix of fly ash and carbide lime. The thesis based on an experimental program which included unconfined compressive strength tests, absorption tests and pH tests, realized on different mixes. Concerning the durability of these mixtures, resistance to carbonation was evaluated and corrosion tests were executed on embedded carbon steel bars. Results showed that related to steel protection the best solution between rammed earth batches were those where cement as stabiliser was used. In fact, it contributed to improve mechanical properties of rammed earth and slow down corrosion process, differently from fly ash and carbide lime.

Il “Rammed Earth” (terra battuta) usato come materiale da costruzione, risulta essere un’alternativa ai materiali tradizionali presentando diversi vantaggi, tra cui la bassa energia per essere prodotto, l’economicità e il basso impatto ambientale. Ciò è particolarmente rilevante per il settore delle costruzioni, dove materiali come l’acciaio, il calcestruzzo e i mattoni richiedono una notevole quantità di energia per essere estratti, fabbricati e utilizzati. La terra battuta può essere stabilizzata con materiali cementizi che la rendono alcalina. Come per le strutture in calcestruzzo armato è possibile rinforzare la terra battuta stabilizzata con barre di acciaio. In letteratura però si hanno pochi dati relativi alla corrosione delle armature a contatto con la terra battuta stabilizzata con cemento. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è la caratterizzazione del comportamento alla corrosione delle armature al carbonio in miscele confezionate (calcare frantumato, aggregati di calcestruzzo riciclati, una miscela di terreno naturale e una miscela artificiale di calcare frantumato e argilla) e stabilizzate sia con il cemento sia con un composto di ceneri volanti e carburo di calce. La tesi ha previsto un lavoro sperimentale che si è articolato in prove di caratterizzazione allo stato indurito (resistenza meccanica a compressione, assorbimento alla pressione atmosferica e misura del pH) effettuate su diverse miscele. Per quanto riguarda la durabilità di queste miscele, è stato poi valutato il grado di avanzamento della carbonatazione e si sono svolte dalle prove di corrosione su armature di acciaio al carbonio a contatto con esse. I risultati hanno mostrato che il cemento, usato come stabilizzante, è stata la migliore soluzione in termini di protezione delle armature tra le diverse miscele. Infatti questo ha contribuito a migliorare le proprietà meccaniche della terra battuta e a rallentare il processo di corrosione, a differenza delle ceneri volanti e del carburo di calce.