Effect of corrosion degree on mechanical properties of reinforcements buried for 60 years

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais Vol. 11; no. 3; pp. 474 - 498
• Main Authors: BALESTRA, C. E. T., LIMA, M. G., MENDES, A. Z., MEDEIROS-JUNIOR, R. A.
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto 01.05.2018; Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON)
• Subjects: corrosion degree; durability; ENGINEERING, CIVIL; mass loss; mechanical properties; reinforcement corrosion; smallest diameter; corrosion degree; propriedades mecânicas; durabilidade; perda de massa; grau de corrosão; durability; reinforcement corrosion; smallest diameter; menor diâmetro; mass loss; corrosão de armaduras; mechanical properties
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952018000300003

Abstract This paper studies the influence of the corrosion degree calculated by the mass loss and by the smaller diameters on the yield strength, ultimate strength and final elongation. Reinforcements buried and naturally corroded for 60 years were studied. The mechanical properties of the protruding reinforcing steel were compared to reference bars, which also remained buried for 60 years, but without going through the corrosion process. Micrographs, besides the chemical composition and the characterization of the aggressiveness of the soil were realized. The micrographs and the chemical composition show the presence of pits in the reinforcements and sulfur contents for steel above the prescriptions of the time when the foundations were initially implement, respectively. The results also show that the effects of pitting corrosion on the mechanical properties of the naturally corroded bars may not be adequately expressed by the mass loss. This type of corrosion (pits) produces geometric variations in the cross sections along the length of the test specimens, generating stress gradients between successive sections. This has a noticeable impact on the mechanical properties of the reinforcements. In general, the effects of corrosion are more pronounced on the ductility of the reinforcement. Regarding the aggressiveness of the soil, high corrosion rates were identified in the reinforcement, even with the soil being classified as essentially non-corrosive. Resumo Este artigo estuda a influência do grau de corrosão, calculado pela perda de massa e pelos menores diâmetros, sobre a resistência ao escoamento, limite de resistência e alongamento final em armaduras corroídas naturalmente. Essas armaduras permaneceram enterradas por 60 anos. As propriedades mecânicas das armaduras de espera foram comparadas às de barras de referência, que também permaneceram enterradas por 60 anos, mas sem sofrer o processo de corrosão. Foram realizadas micrografias, além da determinação da composição química e da caracterização da agressividade do solo onde as armaduras estavam enterradas. As micrografias e a composição química mostram a presença de pites nas armaduras e teores de enxofre acima das prescrições recomendadas para o aço na época de execução das fundações, respectivamente. Os resultados também mostram que os efeitos da corrosão por pites sobre as propriedades mecânicas das barras corroídas naturalmente podem não ser adequadamente expressos pela perda de massa. Esse tipo de corrosão (pites) produz variações geométricas nas seções transversais ao longo do comprimento dos corpos de prova, gerando gradientes de esforços entre seções sucessivas, que impactam de forma notória sobre suas propriedades mecânicas. De uma maneira geral, os efeitos da corrosão são mais pronunciáveis sobre a ductilidade das barras. Com relação à agressividade do solo, altas velocidades de corrosão foram identificadas nas armaduras, mesmo com o solo sendo classificado como essencialmente não corrosivo.