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An assessment of four methods of determining the free chloride content of concrete

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Abstract

Four methods of determining the free chloride content of concrete are described and assessed in terms of reliability and practicability: (i) the direct use of a pore press to express pore fluid from mature concrete samples; (ii) leaching techniques, which are based on mixing powdered samples with a solvent and measuring the amount of chloride passing into solution; (iii) a method involving the measurement of total chloride by conventional techniques and subtracting the bound chloride measured using quantitative X-ray diffraction analysis; and (iv) via the measurement of total chloride using empirical relationships between free and total chloride derived from pore press tests.

Résumé

Le principal agent de corrosion de l'armature d'acier dans le béton est le chlorure libre. Dans cet article on décrit et on évalue quatre méthodes permettant de déterminer la teneur en chlorure libre: (a) l'extraction et l'analyse du fluide du pore; (b) les techniques d'élution; (c) l'analyse quantitative par diffraction X (AQDX); et (d) les relations empiriques.

On a examiné l'utilisation directe de la ‘presse interstitielle’ pour exprimer le fluide du pore d'éprouvettes de béton durci. Il est évident d'un point de vue théorique comme pratique que la méthode permet une évaluation correcte de la teneur en chlorure libre. Cependant, cette méthode comporte un certain nombre de difficultés pratiques—notamment l'extraction du fluide se fait à partir d'éprouvettes dont une bonne partie de l'eau libre s'est évaporée—qui limitent son utilisation.

Les techniques d'élution, qui consistent à mélanger des échantillons réduits en poudre avec un solvant et à mesurer le taux de chlorure qui passe dans la solution, semblent offrir une solution plus pratique à ce problème. Toutefois, il ressort du travail effectué qu'il serait nécessaire de développer un grand nombre de procédures d'élution si on veut assurer la précision. Par conséquent, cette approche ne peut sans doute pas avoir d'application viable.

On peut utiliser l'ADQX pour évaluer le chlorure lié (B) en présumant qu'il se produit surtout sous forme de chloroaluminate de calcium composé. Le chlorure libre peut être déduit du chlorure total (T) en utilisant la relationF=B−T. Bien qu'on obtienne par cette méthode une estimation convenable du taux en chlorure libre, l'AQDX est une technique coûteuse, ce qui limite son attrait industriel.

On a utilisé la presse interstitielle pour déduire les relations empiriques entre le chlorure libre et le chlorure total qui permettent de déterminer le chlorure libre à partir de la teneur totale en chlorure totale. Cette procédure comprend quatre étapes: (i) mesure de la teneur en chlorure totale; (ii) évaluation de l'origine de la contamination en chlorure; (iii) détermination du type de ciment (chlorure interne) ou estimation de la concentration en solution de chlorure externe; et (iv) choix d'une relation appropriée pour déterminer la teneur en chlorure libre. Cette méthode que les auteurs ont intitulée ‘méthode de déduction par la presse interstitielle’ (MDPI) semble la plus pratique des quatres méthodes examinées et elle est relativement peu coûteuse.

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References

  1. ‘ACI Committee 222, Corrosion of metals in concrete’,ACI J. 82,(1) (1985) 3–32.

    Google Scholar 

  2. Hope, B. B., Page, J. A. and Poland, J. S., ‘The determination of the chloride content of concrete’,Cement Concr. Res. 15(5) (1985) 863–870.

    Article  Google Scholar 

  3. Byfors, K., Hansson, C. M. and Tritthart, J., ‘Pore solution expression as a method to determine the influence of mineral additives on chloride binding’,ibid.,16(5) (1986) 760–770.

    Article  Google Scholar 

  4. Longuet, P., Burglen, L. and Zelwer, A., ‘La phase liquide du ciment hydraté’,Rev. Matér. Constr. Trav. Publ. 676 (1973) 36–40.

    Google Scholar 

  5. Tuutti, K., ‘Chloride in pore water’, Steel in Concrete—Electrochemistry and Corrosion Newsletter No. 5/6 (Korrosioncentralen ATV, Denmark, 1980.)

    Google Scholar 

  6. Page, C. L. and Vennesland, O., ‘Pore solution composition and chloride binding capacity of silica-fume cement paste’,Matér. Constr. 16(19) (1983) 19–25.

    Google Scholar 

  7. Glasser, F. P., Luke, K. and Angus, M. J., ‘Modification of cement pore fluid compositions by pozzolanic additives’,Cement Concr. Res. 18(2) (1988) 165–178.

    Article  Google Scholar 

  8. Barneyback, R. S. and Diamond, S. ‘Expression and analysis of pore fluids from hardened cement paste and mortars’,-ibid. 11(2) (1981) 279–285.

    Article  Google Scholar 

  9. Berman, H. A., ‘Determination of chloride in hardened Portland cement paste, mortar and concrete’,J. Mater. JMLSA 7(3) 330–335.

  10. Arya, C., ‘Assessment of chlorides in concrete’, PhD thesis, University of London (1988).

  11. Lambert, P., Page, C. L. and Short, N. R., ‘Pore solution Chemistry of the hydrated system tricalcium silicate/sodium chloride/water’,Cement Concr. Res. 15(4) (1985) 675–680.

    Article  Google Scholar 

  12. Tuutti, K., ‘Corrosion of steel in concrete’, Report Fo 4.82 (Swedish Cement and Concrete Association, Stockholm, 1982).

    Google Scholar 

  13. Tritthart, J., ‘Investigations to determine the composition of porewater in hardened cement’, in ASTM symposium on pore water expression, Nashville, Tennessee, USA, 1985, unpublished.

  14. Monfore, G. E. and Verbeck, G. J., ‘Corrosion of prestressed wire in concrete’,ACIJ. Proc. 57(5) (1960) 491–516.

    Google Scholar 

  15. Gunther, F., ‘On problem of chloride corrosion of steel for prestressed reinforcement CT. 140/160’, in Proceedings of International Conference on the Problems of Accelerating Concrete Hardening in the Preparation of Precast Reinforced Concrete Units, Moscow, July 1964 (RILEM, 1968) pp. 61–88.

  16. Browne, F. P. and Bolling, N. B., ‘A new technique for analysis of chlorides in mortar’,J. Mater., JMLSA 6(3) (1971) 524–531.

    Google Scholar 

  17. Tenoutasse, N., ‘Une méthode simple pour la détermination du chlorure de calcium au cours de l'hydration des ciments’, Colloque International sur les Adjuvants des/Mortiers et Bétons, Bruxelles (RILEM, 1967) pp. 251–269.

  18. Richartz, W., ‘The combining of chloride in the hardening of cement’ (1969), T156, translated from the German (Cement and Concrete Association, London, 1978).

    Google Scholar 

  19. BS 8110: Structural use of concrete, Part 1: Code of practice for design and construction (British Standards Institute, London, 1985).

  20. ENV 206, Draft of Annex D: Concrete performance, production, placing and compliance criterion (CEN, 1988) (unpublished).

  21. CEB-Bulletin 166, Draft CEB guide to durable concrete structures (Comité Euro-International du Béton, Paris, 1985).

  22. Ramachandran, V. S., ‘Possible states of chloride in the hydration of tricalcium silicate in the presence of calcium chloride’,Matér. Constr.,4(19) (1971) 3–12.

    Google Scholar 

  23. Diamond, S. and Lopez-Flores, F., ‘Fate of calcium chloride dissolved in concrete mix water’,J. Amer. Ceramic Soc. 64(11) (1981) C162-C164.

    Google Scholar 

  24. Arya, C., Buenfeld, N. R. and Newman, J. B., ‘Assessment of simple methods of determining the free chloride content of cement paste’,Cement Concr. Res. 17(6) (1987) 907–918.

    Article  Google Scholar 

  25. Ramachandran, V. S., Seeley, R. C. and Polomark, G. M., ‘Free and combined chloride in hydrated cement and cement components’,Matér. Constr. 17(100) (1984) 285–289.

    Google Scholar 

  26. BS1881 Part 6: The analysis of hardened concrete (British Standards Institute, London, 1971).

  27. Mehta, P. K., ‘Effect of cement composition on corrosion of steel in concrete’, in ‘Chloride corrosion of steel in concrete’, edited dy D. E. Tonini and S. W. Dean, ASTM publication STP 629 (1977) pp. 12–19.

  28. Roberts, M. H., ‘Effect of calcium chloride on the durability of pretensioned wire in prestressed concrete’,Mag. Concr. Res. 14(42) (1962) 143–154.

    Google Scholar 

  29. Diamond, S., ‘Chloride concentrations in concrete pores solutions resulting from calcium and sodium chloride admixtures’,Cement Concr. Aggreg. 8(2) (1986) 97–102.

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  30. Lambert, P., ‘Corrosion and passivation of steel in concrete’, PhD thesis, University of Aston in Birmingham (1983).

  31. Arya, C., Buenfeld, N. R. and Newman, J. B., ‘Factors influencing chloride binding in concrete’,Cement Concr. Res. 20(2) (1990) 291–300.

    Article  Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Department of Civil and Structural Engineering, South Bank Polytechnic, SW8 2JZ, London, UK

    C. Arya

  2. Department of Civil Engineering, Imperial College of Science, Technology and Medicine, SW72BU, London, UK

    J. B. Newman

Authors
  1. C. Arya
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  2. J. B. Newman
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Arya, C., Newman, J.B. An assessment of four methods of determining the free chloride content of concrete. Materials and Structures 23, 319–330 (1990). https://doi.org/10.1007/BF02472710

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