Passivation process quality in reinforced concrete: effects of polarization periodicity and passivation consolidation parameters on data processing

Keywords: cumulative corrosion rate, w/c ratio, reinforced concrete, tropical marine environment

Abstract

The passivation process quality was studied considering polarization periodicity, passivation consolidation parameters, and data processing. Passivation process quality in steel reinforcement affects a structure’s planned future service life. Some research has addressed this phenomenon, but its study is complicated by the limits of analog-era data, dispersion in corrosion rate data, and their interpretation. Two series of small reinforced concrete specimens were built using two water/cement ratios and two curing/storage combinations and exposed to the marine environment. Polarization periodicity did not affect passivation/depassivation during passivation but on the data processing. The curing and storage process influenced the tendency towards depassivation. Post-curing storage type affected the cumulative corrosion rate from 1 to 5 μA*day/cm2; this is equivalent to the margin of uncertainty in interpretation.

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Author Biography

P. Castro-Borges, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, Unidad Mérida, km. 6 Ant. Carr. a Progreso, 97310 Mérida, Yucatán

El Dr. Castro trabaja desde 1986 en el CINVESTAV-IPN Unidad Merida, en Yucatán, México de donde es Investigador Titular. Es Ingeniero Civil  y Maestro en Ingeniería por la Universidad Autónoma de Yucatán, es Doctor en Ingeniería por la Universidad Nacional Autónoma de México y tiene un posdoctorado en el Instituto Torroja de Ciencias de la Construcción de Madrid, España. Su área principal es el desarrollo de infraestructura sustentable, dentro de la cual se enfoca en temas como la durabilidad, la prevención de problemas patológicos, los sistemas de reparación para concreto armado y la generación de normativa. El Dr. Castro ha obtenido varios premios nacionales e internacionales entre los que destacan  el Premio Herbert Uhlig de la Asociación Internacional de Ingenieros en Corrosión (NACE-International) 2006, la presea Juan Miguel Castro Martín, 2006, el Premio Ciudad Capital Heberto Castillo Martínez, 2007, el Premio Estatal Académico de Ingeniería Civil, 2009, la Giraldilla de la Habana Cuba, 2013 y el Premio ALCONPAT que se entrega en Lisboa en 2015. El Dr. Castro ha sido distinguido como conferencista invitado en la Conferencia Gordon sobre Desarrollo de Infraestructura Sostenible (Hong Kong, 2014) y es el Coordinador del Proyecto de CINVESTAV Sustentable en el Parque Científico de Yucatán desde 2012. Es autor o coautor en más de 300 trabajos escritos entre los que se cuentan  memorias de congresos nacionales e internacionales, capítulos de libros, libros, artículos de revisión y de difusión, y revistas internacionales de alto impacto. Tiene índice H=14 en ISI y Scopus y sus trabajos han recibido más de 1000 citas. Ha impartido más de 80 conferencias como profesor invitado en diversas instituciones y eventos nacionales  y extranjeros. Es miembro de NACE, ASTM, ACI, ALCONPAT, ISE y varias asociaciones civiles y académicas mexicanas. Es o ha sido Editor y/o miembro del comité editorial o árbitro de revistas prestigiadas de Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Estados Unidos, México, Reino Unido, Portugal y Venezuela  Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores desde 1991 (actualmente SNI Nivel 3), de la Academia Mexicana de Ciencias a partir de 1999, y de la Academia de Ingeniería desde 2012. Ha sido presidente de NACE-México, 1999-2001 (National Association of Corrosion Engineers) y de ALCONPAT Internacional, 2001-2003 (Asociación Latinoamericana para el Control de Calidad, Patología y Recuperación de las Construcciones). Es Editor en Jefe fundador de la Revista ALCONPAT (ISSN 2007-6835) y Director General de ALCONPAT Internacional.

References

American Concrete Institute Committe (ACI) (2002). ACI 211-91. Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete. American Concrete Institute Committe 211, (Reapproved), 1–38.

Alonso, C., Andrade, C., Castellote, M., Castro, P. (2000). Chloride threshold values to depassivate reinforcing bars embedded in a standardized OPC mortar. Cement and Concrete Research, 30(7), 1047–1055. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00265-9

Andrade, C., Alonso, C. (1996). Corrosion rate monitoring in the laboratory and on-site. Construction and Building Materials, 10(5), 315–328. https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00044-5

Andrade, C., Gonzalez, J. A. (1978). Quantitative measurements of corrosion rate of reinforcing steels embedded in concrete using polarization resistance measurements. Materials and Corrosion, 29(8), 515–519. https://doi.org/10.1002/maco.19780290804

Andrade, C., Martinez, I. (2005). Calibration by gravimetric losses of electrochemical corrosion rate measurement using modulated confinement of the current. Materials and Structures, 38(283), 833–841. https://doi.org/10.1617/14297

Andrade, C., Merino, P., Nóvoa, X. R. R., Pérez, M. C. C., & Soler, L. (1995). Passivation of Reinforcing Steel in Concrete. Materials Science Forum, 192–194, 891–898. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.192-194.891

Andrade, C, Castelo, V., Alonso, C., González, J. A. (1986). The determination of the corrosion rate of steel embedded in concrete by the polarization resistance and AC impedance methods. Corrosion Science, 26, 961–970. https://doi.org/10.1016/0010-938X(86)90086-7

Ahmad, A., Kumar, A. (2013), Chloride ion migration/diffusion through concrete and test methods. International Journal on Advanced Scientific and Technical Research, 6(3), 151–180.

Ahmad, S. (2003), Reinforcement corrosion in concrete structures, its monitoring and service life prediction - A review. Cement and Concrete Composites, 25(4-5 SPEC), 459–471. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(02)00086-0

Berke, N. S., Escalante, E., Nmai, C. K., & Whiting, D. (1996). Techniques to Assess the Corrosion Activity of Steel Reinforced Concrete Structures - ASTM STP 1276. American Society for Testing and Materials.

Castro-Borges, P., Balancán-Zapata, M., López-González, A. (2013). Analysis of tools to evaluate chloride threshold for corrosion onset of reinforced concrete in tropical marine environment of Yucatán, México. Journal of Chemistry, 2013, 1–9. https://doi.org/10.1155/2013/208619

Castro-Borges, P., Balancán-Zapata, M., Zozaya-Ortiz, A. (2017). Electrochemical meaning of cumulative corrosion rate for reinforced concrete in a tropical natural marine environment. Advances in Materials Science and Engineering, Article ID 6973605. https://doi.org/10.1155/2017/6973605

Clément, A., Laurens, S., Arliguie, G., & Deby, F. (2012). Numerical study of the linear polarisation resistance technique applied to reinforced concrete for corrosion assessment. European Journal of Environmental and Civil Engineering, (3–4), 1–17. https://doi.org/10.1080/19648189.2012.668012

Ghods, P., Isgor, O. B., McRae, G., Miller, T. (2009). The effect of concrete pore solution composition on the quality of passive oxide films on black steel reinforcement. Cement and Concrete Composites, 31(1), 2–11. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.10.003

Hansson, C. M., Poursaee, A., Jaffer, S. J. (2012). Corrosion of Reinforcing Bars in Concrete. The Masterbuilder, 15(3). https://doi.org/10.1179/000705980798275535

Huet, B., L’Hostis, V., Miserque, F., Idrissi, H. (2005). Electrochemical behavior of mild steel in concrete: Influence of pH and carbonate content of concrete pore solution. Electrochimica Acta, 51(1), 172–180. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2005.04.014

Jiang, J. Y., Wang, D., Chu, H. Y., Ma, H., Liu, Y., Gao, Y., Shi, J., Sun, W. (2017). The passive film growth mechanism of new corrosion-resistant steel rebar in simulated concrete pore solution: Nanometer structure and electrochemical study. Materials, 10(4). https://doi.org/10.3390/ma10040412

Lopez, W., & Gonzalez, J. A. (1993). Influence of the degree of pore saturation on the resistivity of concrete and the corrosion rate of steel reinforcement. Cement and Concrete Research, 23(2), 368–376. https://doi.org/10.1016/0008-8846(93)90102-F

Melchers, R. E., Li, C. Q. (2006). Phenomenological modeling of reinforcement corrosion in marine environments. ACI Materials Journal, 103(1), 25–32. Retrieved from http://0-proquest.umi.com.library.newcastle.edu.au:80/pqdweb?did=1090660671&Fmt=7&clientId=29744&RQT=309&VName=PQD

ONNCCE (2014). NMX-C-414-ONNCCE. Industria de la Construcción - Cementos Hidráulicos - Especificaciones y métodos de prueba. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S. C.

ONNCCE (2015). NMX-C-501-ONNCCE. Industria de la construcción-Durabilidad de estructuras de concreto reforzado-Medición de velocidad de corrosión en campo-Especificaciones y método de ensayo. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S. C.

ONNCCE (2017). NMX-C-530-ONNCCE. Industria de la construcción – Durabilidad – Norma general de durabilidad de estructuras de concreto reforzado – Criterios y Especificaciones. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S. C.

Page, C. L. (2009). Initiation of chloride-induced corrosion of steel in concrete: Role of the interfacial zone. Materials and Corrosion, 60(8), 586–592. https://doi.org/10.1002/maco.200905278

Pech-Canul, M. A., Castro, P. (2002). Corrosion measurements of steel reinforcement in concrete exposed to a tropical marine atmosphere. Cement and Concrete Research, 32(3), 491–498. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00713-X

Pedrosa, F., Andrade, C. (2010). Study of corrosion rate variability in indoor and outdoor specimens. In Carmen Andrade & J. Gulikers (Eds.), Advances in Modeling Concrete Service Life: Proceedings of 4th International RILEM (pp. 33–42). Madrid: Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2703-8

Poursaee, A., Hansson, C. M. (2007). Reinforcing steel passivation in mortar and pore solution. Cement and Concrete Research, 37(7), 1127–1133. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.04.005

Rebolledo, N., Andrade, C. (2010). From corrosion rate to accumulated corrosion depth or loss in cross section of reinforcements. In Carmen Andrade & J. Gulikers (Eds.), Advances in Modeling Concrete Service Life: Proceedings of 4th International RILEM (Vol. 3, pp. 43–51). Madrid: Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2703-8

Troconis, O., Romero, A., Andrade, C., Helene, P., Díaz, I. (1998). Manual de inspección, evaluación y diagnóstico de corrosión en estructuras de hormigón armado (2nd ed.). Red Durar.

Published
2020-04-30
How to Cite
Briceño-Mena, J. A., Balancán-Zapata, M. G., & Castro Borges, P. (2020). Passivation process quality in reinforced concrete: effects of polarization periodicity and passivation consolidation parameters on data processing. Revista ALCONPAT, 10(2), 243 - 258. https://doi.org/10.21041/ra.v10i2.466