Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A Nordic method for testing hydrophobic impregnations with regard to prevention of chloride ingress
RISE - Research Institutes of Sweden, Built Environment, CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute.
RISE - Research Institutes of Sweden, Built Environment, CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute.
RISE - Research Institutes of Sweden, Built Environment, CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute.
Norwegian Public Roads Administration.
Show others and affiliations
2017 (English)Report (Other academic)
Abstract [en]

Chloride induced corrosion of the reinforcement is the major cause of degradation of reinforced concrete structures. In particular in the Nordic countries, the use of de-icing salts during winter, leads to severe degradation of edge beams in road bridges. Thus, in order to extend the service life and decrease maintenance costs, hydrophobic impregnations are commonly used to prevent or slow down chloride ingress into concrete. There is a harmonised European standard for hydrophobic impregnations, EN 1504-2 [1], but the property “diffusion of chloride ions” is “subject to national standards and regulations”. The transport and road administrations of Sweden, Norway and Finland use different national methods to evaluate the performance of this type of products meaning that the same CEmarked product needs to meet different requirements. Therefore, the transport and road administrations of Sweden, Norway and Finland initiated a project with the aim to establish a common Nordic method for classification of hydrophobic impregnations with regard to their capability to protect concrete from chloride ingress. The project was divided into three phases consisting on the analysis of existing test standards (national and international), a pre-study to evaluate the influence of different tests parameters and a round robin test involving three laboratories (one in each country). A thorough comparison of the existing methods and review of relevant literature made it possible to define which test parameters could be used in the formulation of the new method and which ones required further studies. It was found that the type of surface to be treated, the length of the preconditioning period, the length of the curing period and whether the surface to be impregnated should be soaked with Ca(OH)2-solution or not should be further investigated. The results of the pre-study showed that the application of the impregnation to form surfaces led to somewhat better chloride blocking effect. Despite this, it was decided to use sawn surfaces in the method, since it is much easier to obtain reproducible surface characteristics that way. The characteristics of a form surface depend on e.g. the form material, use of release agents, curing conditions. Saturation of the surface with calcium hydroxide solution before impregnation was found slightly beneficial on the chloride blocking effect compared to when such a treatment was omitted. However, since this did not contribute to the robustness of the test results, it increased the number of experimental steps and it is not representative of practice in real structures, it was decided not to incorporate such a treatment in the new method. The chloride protection slightly increases with the impregnation curing time. It was not clear which factor was most dominant; if the continuous polymerization of the hydrophobic impregnation or the continuous cement hydration. Since enough curing time is necessary for the treatment to be efficient, it was decided that the curing period before exposure to chlorides should be 28 days. With the primary objective of determining the reliability and reproducibility of the new method, a round robin exercise was carried out. Three laboratories were involved in this phase; CBI-Borås in Sweden, SINTEF in Norway and VTT in Finland. The results show that despite some differences in both materials and methods, such as the type of cement or preconditioning and curing environments, highly reproducible results were obtained. In addition, a detailed discussion on the influence of the details of the method on the chloride profiles and on the filter effect is presented. Within the round robin test, the relative humidity before and after impregnation and the dry condition of the powder samples were found to be the major parameters leading to the discrepancy of the results. In addition, handling of the wet concrete surfaces after exposure to chlorides and the time period (and temperature) between the end of the chloride exposure and powder sampling for chloride analysis were found to have surprisingly large effects on the form of the chloride profiles in the samples. Therefore, these parts of the procedures were made much more precise in the final method, in order to increase its reproducibility. The method can be briefly described as follows: Concrete specimens are prepared by sawing 100 mm cubes into two halves, three cubes per test series. The sawn surfaces are defined as exposure faces. Three halves are treated with the hydrophobic impregnation to be tested and the other three halves are kept as untreated references. The specimens are exposed submerged in 15% NaCl-solution for 56 days. After exposure, the chloride ingress is determined by profile grinding and the total amount of penetrated chlorides is calculated. The chloride blocking effect of the hydrophobic impregnations, expressed as the Filter Effect, FE, which is determined as 1 minus the ratio between the amount of penetrated chlorides in treated and in non-treated concrete specimens. The results obtained in both the pre-study and round robin exercise were compared to those obtained with the existing national methods in order to establish proper requirement levels with the new method. Despite the many differences between the methods, it was found that a filter effect of approximately 0.65 correlates well with the existing requirement in the Swedish method and in the Norwegian method. However, given limited data available and also considering data from field investigations, a level of 0.60 is proposed as appropriate for a really well performing hydrophobic impregnation. The method was accepted as a Nordtest method in December 2015 with the denomination NT Build 515.

Abstract [sv]

Kloridinducerad korrosion av armering är den främsta orsaken till skador på armerade betongkonstruktioner. I de nordiska länderna i synnerhet, leder användning av avisningssalter under vintersäsongen till allvarliga skador på kantbalkar på vägbroar. För att förlänga livslängden och minska underhållskostander används därför vanligtvis vattenavvisande impregnering för att förhindra eller sakta ner kloridinträngningen i betongen. Det finns en harmoniserad europastandard för vattenavvisande impregnering, EN 1504-2 [1], men egenskapen ”diffusion av kloridjoner” är enligt den ”underställd nationella standarder eller regler”. Transport och vägmyndigheterna i Sverige, Norge och Finland använder olika nationella metoder för att bedöma sådana produkters prestanda med avseende på skydd mot kloridinträngning, vilket innebär att samma CE-märkta produkt måste uppfylla olika nationella kriterier. Därför initierade transport- och vägmyndigheterna i Sverige, Norge och Finland ett projekt med målet att ta fram en gemensam nordisk metod för att klassificera vattenavvisande impregnering med hänsyn till deras förmåga att skydda betong från kloridinträngning.Projektet uppdelades i tre faser som bestod av en analys av existerande provningsstandarder (nationella och internationella), en förstudie för att utvärdera inverkan av några provningsparametrar samt en ”round robin”-provning (RR-provning) som involverade tre laboratorier (ett från vardera land). En noggrann genomgång av de existerande metoderna och av relevant litteratur möjliggjorde att provningsparametrar som direkt kunde användas i den nya metoden och vilka parametrar som krävde ytterligare studier. Det bestämdes att typ av yta som skulle behandlas, längden på förkonditioneringen och om ytan skulle exponeras för en Ca(OH)2-lösning eller inte skulle studeras mer ingående i förstudien. Resultaten från förstudien visade att man fick en något bättre kloridblockerande förmåga om impregneringen anbringades på en formyta än på en sågad yta. Trots detta valdes sågade ytor för metoden, eftersom det är mycket enklare att uppnå reproducerbara egenskaper hos yta på det sättet. En formytas egenskaper beror bl.a. på formmaterial, formsläppmedel, härdningsbetingelser.Mättning av ytan med kalklösning innan impregneringen utfördes gav något bättre kloridblockerande förmåga än om denna behandling inte utfördes. Eftersom detta inte bidrog till resultatens robusthet, ökade antal procedurer i provningen och inte görs i praktiken i fält, bestämdes det att detta inte skulle tas med i den nya metoden. Den kloridblockerande förmågan ökar något med den tid impregneringen får härda. Det är inte klarlagt vilken som var den dominerande faktorn, fortsatt polymerisering av den vattenavvisande impregneringen eller cementets fortsatta hydratisering. Eftersom det krävs tillräcklig tid för att impregneringen ska härda för att behandlingen ska få full effekt, bestämdes att härdningstiden innan provkropparna utsattes för klorider skulle vara 28 dygn.För att främst klarlägga tillförlitligheten och reproducerbarheten hos den nya metoden, genomfördes en RR-provning. Tre laboratorier ingick i denna fas; CBI-Borås i Sverige, SINTEF i Norge och VTT i Finland. Resultaten visade att trots vissa skillnader i både material och metod, som typ av cement och förkonditionerings- och konditioneringsmiljö, så erhölls resultat med hög reproducerbarhet. I rapporten ges dessutom en detaljerad genomgång av inverkan av olika detaljer i metoden på kloridprofiler och den kloridblockerande förmågan, bestämd som en filterseffekt.I RR-provningen visade det sig att den relativa fuktigheten före och efter impregnering och graden av torrt hos de malda proverna var de främsta källorna för avvikelser i provningsresultat. Dessutom visade sig hanteringen av de våta ytorna efter exponering för kloridlösning och tidsperioden (och temperatur) mellan kloridexponeringens avslut och uttagning av pulverprover för kloridanalys hade en förvånansvärt stor inverkan på kloriprofilernas form i provkropparna. Därför preciserades dessa delar ytterligare i den slutliga metoden för att öka metodens reproducerbarhet.Metoden beskrivs i korthet i det följande:Betongprover tillverkas genom att såga 100 mm kuber i två halvor, totalt 6 halvor. Den sågade ytan användes som exponeringsyta. Efter en viss förkonditionering behandlas tre kuber med den vattenavvisande impregneringen och tre lämnas obehandlade (referenser). Efter 28 dygns härdning av impregneringen exponeras proverna för klorider genom nedsänkning i 15% NaCl-lösning under 56 dygn. Efter exponering bestäms kloridinträngningen genom att kloridprofilen bestäms och total mängd klorid beräknas. Den kloridblockerande effekten hos den vattenavvisande impregneringen, uttryckt som filtereffekten FE, som bestäms som 1 minus kvoten mellan mängd inträngd klorid i de impregnerade proverna och i referensproverna.Resultaten från förstudien och RR-provningen jämfördes med resultat som erhållits med de existerande nationella metoderna för att kunna fastställa en lämplig kravnivå för den nya metoden. Trots stora skillnader i de existerande metoderna visade det sig att en filtereffekt på ca 0,65 korrelerar väl med kraven relaterade till både den svenska och den norska metoden. Eftersom mängden jämförbara data är liten och om man även beaktar resultat från fältundersökningar, förslås en mingräns på FE=0,60 som ett lämpligt krav för att en vattenavvisande impregnering ska anses vara väl fungerande.Metoden antogs som en Nordtestmetod med beteckningen NT Build 515 i december 2015.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 115
Series
CBI rapport, ISSN 0346-8240 ; 2017:3
Keyword [en]
concrete, chloride ingress, hydrophobic impregnation, performance test, test method, chloride diffusion
National Category
Other Materials Engineering Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ri:diva-33619ISBN: 978-91-980851-3-6 (print)OAI: oai:DiVA.org:ri-33619DiVA, id: diva2:1197023
Available from: 2018-04-11 Created: 2018-04-11 Last updated: 2018-04-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute
Other Materials EngineeringInfrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 3 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
v. 2.33.0