Multiscale modeling of steel corrosion in concrete based on micropore connectivity
Multiscale modeling of steel corrosion in concrete based on micropore connectivity
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基于微孔连通性的混凝土中钢筋腐蚀的多尺度建模
DOI：
10.1016/j.jobe.2021.103855
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发表时间：
2022
影响因子：
6.4
通讯作者：
Ishida Tetsuya
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ohno Motohiro;Limtong Pakpoom;Ishida Tetsuya
本文提出了混凝土中钢筋腐蚀的耦合多尺度模型，重点关注微孔连通性。欧姆控制用钢与连通孔溶液接触的有效表面积来表示。基于连通孔溶液中假设的能斯特扩散层中氧的输运，模拟了氧的扩散控制。通过多次实验数据对模型进行验证，结果表明，在较高相对湿度条件下，欧姆控制下腐蚀电流的指数变化和氧扩散控制下腐蚀电流的指数变化都能较好地模拟出来。此外，水灰比的参数化研究表明，纳米尺度微孔中的水分与腐蚀反应无关。此外，长达10年的模拟表明，钢的长期失重受到外部RH的显著影响。因此，为了准确预测实际钢筋混凝土结构的长期腐蚀，收集周围环境中的实际RH数据是非常重要的。
This paper presents coupled multiscale models of steel corrosion in concrete, focusing on micropore connectivity. The ohmic control is represented by the effective surface area of steel in contact with interconnected pore solution. The oxygen diffusion control is simulated based on oxygen transport through the Nernst's diffusion layer assumed in the connected pore solution. The model validation with experimental data of multiple previous studies indicates that both the exponential change of corrosion current under the ohmic control and the oxygen diffusion control for higher relative humidity (RH) levels can be reasonably simulated. Also, a parametric study on water-to-cement ratios implies that moisture in nm-scale micropores is not involved in corrosion reactions. Moreover, 10-year-long simulations indicate that the long-term weight loss of steel is significantly affected by external RH. Therefore, for accurately predicting the long-term corrosion in real reinforced concrete structures, collecting actual RH data in the surrounding environment is important.
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通讯作者：
Tiao Wang;T. Ishida
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期刊：
影响因子：
--
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H. Uhlig
通讯作者：
H. Uhlig