Tensile behavior of naturally and artificially corroded steel bars

Ou, Yu‐Chen; Susanto, Yudas Tadeus Teddy; Roh, Hwasung

doi:10.1016/j.conbuildmat.2015.10.075

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“…The solution level in the tanks was controlled to be about 30 mm lower than the lower surface of the rebars, as shown in Figure 3. In the previous studies on mechanical properties of corroded rebars, accelerated corrosion by means of the impressed current technique is widely used to obtain corroded rebars because of its advantages in terms of time and cost, and its feasibility to control the rate of corrosion [18,19]. There are some differences between accelerated corrosion and natural corrosion in corrosion products, distribution of corrosion expansion force, and distribution of bond stress [20].…”

Section: Accelerated Corrosion Testmentioning

confidence: 99%

Experimental Investigation into Corrosion Effect on Mechanical Properties of High Strength Steel Bars under Dynamic Loadings

Chen

Zhang

Yang

et al. 2018

International Journal of Corrosion

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The tensile behaviors of corroded steel bars are important in the capacity evaluation of corroded reinforced concrete structures. The present paper studies the mechanical behavior of the corroded high strength reinforcing steel bars under static and dynamic loading. High strength reinforcing steel bars were corroded by using accelerated corrosion methods and the tensile tests were carried out under different strain rates. The results showed that the mechanical properties of corroded high strength steel bars were strain rate dependent, and the strain rate effect decreased with the increase of corrosion degree. The decreased nominal yield and ultimate strengths were mainly caused by the reduction of cross-sectional areas, and the decreased ultimate deformation and the shortened yield plateau resulted from the intensified stress concentration at the nonuniform reduction. Based on the test results, reduction factors were proposed to relate the tensile behaviors with the corrosion degree and strain rate for corroded bars. A modified Johnson-Cook strength model of corroded high strength steel bars under dynamic loading was proposed by taking into account the influence of corrosion degree. Comparison between the model and test results showed that proposed model properly describes the dynamic response of the corroded high strength rebars.

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Section: Accelerated Corrosion Testmentioning

confidence: 99%

Experimental Investigation into Corrosion Effect on Mechanical Properties of High Strength Steel Bars under Dynamic Loadings

Chen

Zhang

Yang

et al. 2018

International Journal of Corrosion

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“…Dabei weisen die Ergebnisse dieser Untersuchungen auf einen linearen Zusammenhang von Restquerschnitt und Höchstzugkraft hin. Dies deckt sich mit Feststellungen von Ou et al , die aufzeigen, dass die Tragfähigkeit überwiegend durch einen einzigen Faktor, nämlich den kleinsten maßgebenden Querschnitt, bestimmt wird.…”

Section: Bisheriger Forschungsstandunclassified

“…Dies liegt in den unterschiedlichen Berechnungsarten der jeweiligen Bezugsquerschnitte bei den verschiedenen Untersuchungen begründet. So stellen Ou et al unter Verwendung des Nennquerschnittszur Festigkeitsberechnung verständlicherweise fest, dass mit zunehmendem Korrosionsgrad eine abnehmende Zugfestigkeit einhergeht. Betrachtet man aber die Ergebnisse von Almusallam oder Zhu et al , zeigt sich, dass der Korrosionsgrad bei Berücksichtigung des kleinsten Restquerschnittseiner Probe im Allgemeinen nur einen relativ geringen Einfluss auf die effektive Zugfestigkeit hat.…”

Section: Bisheriger Forschungsstandunclassified

“…Die Beziehung des Querschnittsverlusts und der gemessenen Höchstzugkraft F max der künstlich geschädigten Proben (Bild ) zeigt mit einem Korrelationskoeffizienten von r = ‐0,9922 eine starke negative Korrelation. So ist erkennbar, dass die Tragfähigkeit von Betonstabstahl hauptsächlich von seinem kleinsten und somit maßgebenden Querschnitt bestimmt wird, was durch Untersuchungen von Ou et al ebenfalls bestätigt wird.…”

Section: Ergebnisse Und Auswertungunclassified

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Veränderung der mechanischen Kenngrößen von Betonstabstählen durch chloridinduzierte Korrosion

Baumgärtner

Fraundorfer

Dauberschmidt

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

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Die Dauerhaftigkeit chloridexponierter Stahlbetonbauteile wird maßgeblich durch das Korrosionsverhalten des Bewehrungsstahls bestimmt. Hat ein Eintrag von Chloriden in kritischer Konzentration in das Bauteil stattgefunden, kann eine Lochfraßkorrosion initiiert werden. Die durch die Korrosion auftretenden, sehr lokalen Materialabträge können in kurzer Zeit zu hohen Querschnittsverlusten der Bewehrung führen. Für die Instandsetzungsplanung steht der/die Sachkundige PlanerIn vor der Aufgabe, Art und Umfang der Instandsetzungsmaßnahme festzulegen. Dabei stellt sich auch die Herausforderung, vorhandene Querschnittsverluste zielsicher beurteilen zu können. Eine exakte Bestimmung des Querschnittsverlusts auf der Baustelle ist jedoch aufgrund der Narbengeometrie nur schwer möglich, weshalb Querschnittsverluste häufig visuell abgeschätzt werden. Auch stellt sich die Frage, ob durch Lochfraßnarben Kerbspannungen verursacht werden, die einen Einfluss auf die Zugtragfähigkeit haben und zu abweichenden Festigkeitswerten im Vergleich zur reinen Querschnittsbetrachtung führen. Weiterhin zu hinterfragen ist der Einfluss der lokalen Schädigung auf das Dehnungsverhalten des Bewehrungsstahls und damit auf eine duktile Versagensankündigung des Bauteils. Zur besseren Beurteilbarkeit lochfraßgeschädigter Bewehrung wurden an der Hochschule München Versuche an Betonstählen mit einem weiten Schädigungsspektrum infolge chloridinduzierter Korrosion durchgeführt. Hierzu wurden natürlich geschädigte Betonstabstähle verschiedenen Durchmessers aus einer Tiefgarage der 1960er Jahre entnommen und im Labor künstlich geschädigte Proben hergestellt. Die Stahlproben wurden auf ihr optisches Erscheinungsbild, den Restquerschnitt sowie das Dehnungsverhalten und die statische Restzugtragfähigkeit hin untersucht.

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“…The experimental component of this investigation included a total of three circular RC columns, with two of the columns being corroded using an accelerated corrosion technique called impressed current method. Past studies used the impressed current method for corroding RC concrete members to predict residual lifetime of corroded RC structures . The noncorroded column and the corroded columns were placed horizontally and cut at the middle to provide six specimens with identical height.…”

Section: Experimental Programmentioning

confidence: 99%

Experimental evaluation of the residual compression strength and ultimate strain of chloride corrosion‐induced damaged concrete

Andisheh

Scott

Palermo

2018

Structural Concrete

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In this paper, the effects of chloride corrosion of steel reinforcement on the axial compressive strength and the ultimate strain of concrete materials in reinforced concrete columns have been investigated experimentally. In addition, the effects of reduction in the effective mechanical properties of concrete materials on momentcurvature response of a corroded bridge pier were numerically studied. This investigation has resulted in clear quantification of the relationship between the degree of reinforcement corrosion and the effective compression strength and ultimate strain of unconfined concrete. The results clearly show that corrosion of steel reinforcement resulted in a deterioration of the effective axial compression strength and ultimate strain of column's concrete cover.cracked concrete, reduction factor, reinforcement corrosion, residual capacity | INTRODUCTIONIn recent years, growing attention has been given to the effects of corrosion on the structural performance of reinforced concrete (RC) structures. Corrosion of reinforcing steel embedded in concrete is an electrochemical process commenced when aggressive ions such as chloride penetrate the concrete cover and reach the steel reinforcement. Once the corrosion process commences corrosion by-products such as rust are formed. Caré et al. 1 showed that the average volume of rust is more than two times greater than that of the steel resulting in the development of tensile stresses in concrete, which ultimately lead to cracking and spalling of the cover concrete. Cracking of the concrete due to corrosion causes a reduction in ductility capacity of RC columns. 2 Akiyama et al. 3 presented an analytical model to predict curvature at the onset of buckling of longitudinal reinforcement of corroded RC column considering cracked concrete cover due to corrosion. Tapan and Aboutaha 4 found that "cover to longitudinal bar diameter ratio has a critical effect on load carry capacity of deteriorated RC columns." They also found reinforcement corrosion and loss of concrete cover critically decrease load carry capacity of RC columns. Past studies showed cracking in the concrete cover plays important role in inelastic buckling behavior of longitudinal steel reinforcement of RC columns. [5][6][7] presented a relationship between external cracks width and bar section loss due to reinforcement corrosion.To model the effects of corrosion on the compression strength and the ultimate strain of the deteriorated concrete materials due to corrosion, some analytical methods were followed by researchers. The two analytical methods were presented as follows:Coronelli and Gambarova 9 used a model proposed by Vecchio and Collins 10 and improved by Capé 11 to predict reduction in the compressive strength of cover concrete due to reinforcement corrosion.In accordance with the modified model, the following equation was used to estimate the effect of cracks on the compressive strength of concrete 9

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Tensile behavior of naturally and artificially corroded steel bars

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Experimental Investigation into Corrosion Effect on Mechanical Properties of High Strength Steel Bars under Dynamic Loadings

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Veränderung der mechanischen Kenngrößen von Betonstabstählen durch chloridinduzierte Korrosion

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