Cover cracking as a function of bar corrosion: Part I-Experimental test

Abstract

The appraisal of concrete structures suffering rebar corrosion is one of the most urgent needs regarding the selection of the technical and economical optimum time for repair. Up to now this appraisal has been mainly based on empirical and subjective considerations. Among the different distressing consequences of rebar corrosion the best known is the cracking of concrete cover. However, very few data have been reported in the literature on the amount of corrosion needed to induce this cracking. In the present paper, some preliminary experiments are reported in which small reinforced beams are artificially corroded by an impressed current, and the amount of current (and loss of bar cross-section) needed to induce the crack at the surface are monitored, together with the evolution of crack width, by the use of strain gauges applied to the surface of the specimens. In a companion paper, a numerical model to relate the decrease in rebar cross-section to the cover cracking will be developed. That model is based on the orderly imposition of corrosion to finite elements of the rebar by a fictitious temperature increment that produces analogous effects, while concrete cracking is introduced by a standard smeared-crack model. The experimental results indicate that only a few micrometres of loss in rebar cross-section are needed to induce visible cover cracks (0.1 mm width) in the conditions of the test.

Resume

L'évaluation de la vie résiduelle des structures qui sont en train de se corroder constitue l'une des plus urgenetes nécessités techniques qu'il convient de résoudre étant donné ses implications économiques dans le choix du moment optimal pour entreprendre la réparation. Jusqu'à présent, cette évaluation s'est faite, en règle générale, de façon subjective et empirique.

Pari les différentes conséquences de la corrosion de l'armature, la fissuration de l'enrobage est la plus fréquente. Cependant, on trouve très peu d'information dans la littérature sur le taux de corrosion qui détermine une telle fissuration. Dans ce travail, on présente des résultats préliminaires pour de petites poutrelles qui sont artificiellement corrodées en générant un courant; la quantité nécessaire de courant pour provoquer la fissuration de l'enrobage est mesurée simultanément avec l'évolution de la largeur de la fissure contrôlée par des extensomètres placés sur la surface du béton.

Dans la deuxième partie de ce travail, on présentera un modèle numérique afin d'établir un rapport entre la diminution de la section transversale de l'armature et la fissuration qu'elle déloppe. Ce modéle est basé sur l'effet régulier de corrosion imposé aux éléments finis de l'armature par une augmentation fictive de la température qui produit des effects analogues, pendant que la fissuration est introduite par un modèle de fissuration diffuse. Les résultats indiquent qu'il suffit de quelques micromètres de perte de section (10 μm environ) pour produire une fissure visible (0,1 mm de largeur) dans les conditions de l'essai.