Electrochemical techniques in concrete. Depassivating ions and induced currents effect

This project has two main purposes. The first is to monitor corrosion behaviour of steel reinforcement with depassivating ions as chloride, sulphate and sulphide in mortar and in solutions that simulate it. Polarisation resistance was the technique used to monitor corrosion rate together with electrochemical impedance spectroscopy to compensate the ohmic resistance. The final purpose is to evaluate if these ions singularly can provoke localised or generalised corrosion in mortar. Sulphate and sulphide ions are present in the slags used to blend the cement, as in the slag cement (CEM III). The results showed that with chloride ions localised corrosion takes place, with sulphate generalised corrosion and with sulphide ion, over a certain threshold, localised corrosion takes place. The second purpose of the project is to detect corrosion of steel reinforcement in blank mortar and mortar with chloride by means of contactless methods. From the sample surface, DC and AC current are induced and a potential response is measured through two references electrodes. Galvanostatic pulse technique is used to apply DC current and galvanostatic electrochemical impedance spectroscopy is used to apply AC current. The final purpose is to develop a device to measure corrosion rate in contactless method. Results are not satisfying for the polarisation resistance measurement but ohmic resistance of the mortar can be coherently measured. The thesis work was carried out at Universidad Politécnica de Madrid.

Questo progetto è principalmente diviso in due parti. La prima parte consiste nel misurare il comportamento a corrosione delle armature di acciaio incorporate in malta o immerso in soluzioni che ne imitino la composizione chimica, in presenza di ioni cloruro, solfato e solfuro. Per monitorare l’evoluzione della velocità di corrosione dell’acciaio è stata utilizzata la tecnica della resistenza a polarizzazione. Per misurare la resistenza ohmica dell’elettrolita è stata usata l’impedenza elettrochimica. Lo scopo finale di questa parte consiste in verificare che gli ioni cloruro, solfato e solfuro attuino come ioni depassivanti dando luogo a corrosione localizzata o generalizzata. Gli ioni solfato e solfuro sono presenti nella loppa di altoforno utilizzata per i cementi di miscela così come nei cementi d’altoforno (CEM III). I risultati dimostrano che gli ioni cloruro danno luogo a corrosione localizzata, gli ioni solfato corrosione generalizzata e gli ioni solfuro, oltre a una concentrazione limite, a corrosione generalizzata. Il secondo obbiettivo di questa tesi è di rilevare la corrosione delle armature di acciaio al carbonio in malta e in malta con presenza di cloruri, con metodi senza contatto. Vengono impresse correnti continue e alternate tra due elettrodi posizionati a contatto con la malta e viene registrata la risposta in potenziale dell’acciaio tra due elettrodi di riferimento. La tecnica dell’impulso galvanostatico è utilizzata per le misure in corrente continua e l’impedenza elettrochimica per le misure in corrente. Lo scopo finale è lo sviluppo di un dispositivo capace di rilevare la corrosione dell’acciaio nel calcestruzzo direttamente dalla superficie del calcestruzzo. I risultati per ora si sono rivelati non soddisfacenti per quanto riguarda la misura della velocità di corrosione dell’acciaio, tuttavia è stato possibile calcolare coerentemente con entrambe le tecniche la resistenza ohmica della malta. Il progetto di tesi è stato svolto presso la Universidad Politécnica de Madrid.