Examining and modelling the influence of lengths of rebars in concrete to shapes of impedance spectra

Abstract

A comparative analysis of the results of impedance tests of two series of concrete specimens with various lengths of reinforcement in a state of passivation and corrosion was conducted. Impedance plots were found in the clear trends in the shapes of impedance spectra of the reinforcement as a function of its length. With the aim of explaining the observed phenomena there was developed a model of the steelconcrete system with parallel-connected equivalent electrical circuits. The model allows the simulation of the formation of impedance spectra characterizing any length of reinforcement in concrete, using a counter electrode placed on the outer surface of the concrete cover. The model impedance spectra were obtained after taking into account two groups of electrochemical parameters characterizing, by analogy with experimental testing, reinforcing steel in a state of passivation and corrosion. The conducted model simulation of the influence of various lengths of reinforcement, assuming the total polarization of the areas, confirmed the observed trends in experimental studies of changes in impedance spectra shapes of reinforcing steel in concrete.

Article in English.

Armatūrinių strypų betone ilgio įtakos nepriklausomo spektro kreivėms tyrimai ir modeliavimas

Santrauka. Straipsnyje pateikta lyginamoji dviejų serijų betoninių bandinių su įvairių ilgių armatūra, esančių pasyvavimo ir korozijos būklės, analizė. Atliekant tyrimus nustatytos armatūros spektro kreivės kaip funkcijos tarp jų ilgio. Siekiant paaiškinti tiriamą fenomeną, buvo sukurtas plieno ir betono sistemos su lygiagrečiai sujungta elektros grandinės schema modelis. Juo remiantis galima modeliuoti armatūros betone spektro formavimąsi atsižvelgiant į jos ilgį, naudojant elektrodo skaitiklį, uždėtą ant betono apsauginio sluoksnio išorės. Nepriklausomas armatūros spektras buvo nustatytas eksperimentiškai įvertinant du eletrocheminius parametrus: armatūros pasyvavimą ir koroziją. Siūlomas modelis, įvertinant skirtingus armatūros strypų ilgius ir jų poliarizacijos plotą, buvo patvirtintas eksperimentiškai nustatytomis armatūros betone spektro kreivėmis.

Reikšminiai žodžiai: gelžbetoninės konstrukcijos, armatūrinis plienas, elektrocheminė spektroskopija, bandymai, modeliavimas.

First Published Online: 16 May 2013

Keyword : RC-structures, concrete, reinforcing steel, electrochemical impedance spectroscopy, testing, modeling