Durability of materials for the repair of reinforced concrete structures

Due to deterioration processes, reinforced concrete structures need maintenance and repair. To reduce the cost and the impact of the repair work, it’s fundamental to start with an inspection of the structure, the diagnosis of the cause of deterioration, the design of the repair, the correct execution of the work and controls. The aim is to achieve the residual service life, defined during the design phase. The durability of materials used for repair is crucial to reach the target. The aim of the thesis is to assess the effects on durability of reinforced concrete structures of different repair mortars and concrete surface treatments. Four commercial mortars, one reinforcement protective coating and three concrete coatings: a hydrophobic pore liner, an organic continuous film coating (paint) and a cement-based coating, were studied. The samples realised have been subjected to several exposure conditions and related tests, to evaluate their resistance to chloride induced corrosion, carbonation induced corrosion and sulfate attack. Accelerated test and long-term tests were performed. Experimental findings showed that the different materials provide different performances, thus, it’s crucial to know the parameters related to the durability of each material for the selection of the proper solution to achieve the required residual service life of a reinforced concrete structure. These parameters will be the input data for the design of the repair.

A causa dei processi di deterioramento, le strutture in cemento armato necessitano di manutenzione e ripristino. Per ridurre i costi e l'impatto degli interventi di ripristino, è fondamentale procedere con l'ispezione della struttura, la diagnosi delle cause di deterioramento, la progettazione della riparazione, la corretta esecuzione dei lavori e i controlli. L'obiettivo è quello di raggiungere la vita utile residua, definita in fase di progettazione. La durabilità dei materiali utilizzati per la riparazione è fondamentale per raggiungere l'obiettivo. Lo scopo della tesi è valutare gli effetti sulla durabilità delle strutture in calcestruzzo armato di diverse malte di ripristino e trattamenti superficiali del calcestruzzo. Sono state studiate quattro malte commerciali, un rivestimento protettivo dell'armatura e tre rivestimenti del calcestruzzo: un rivestimento idrofobico per i pori, un rivestimento organico a film continuo (vernice) e un rivestimento cementizio. I campioni realizzati sono stati sottoposti a diverse condizioni di esposizione e ai relativi test, per valutare la loro resistenza alla corrosione indotta da cloruri, da carbonatazione e all'attacco di solfati. Sono stati eseguiti test accelerati e test a lungo termine. I risultati sperimentali hanno mostrato che i diversi materiali presentano prestazioni diverse, per cui è fondamentale conoscere i parametri relativi alla durabilità di ciascun materiale per la selezione della soluzione adeguata per raggiungere la vita utile residua richiesta di una struttura in calcestruzzo armato. Questi parametri costituiranno i dati di input per la progettazione della riparazione.