Numerical Modeling of Corrosion of Steel Reinforcement in Concrete

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Josko Ozbolt
• Subject Area: Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics ; Applied Mechanics, Statics and Dynamics
• Term: from 2010 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 186716848

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein 3D Chemo-Hygro-Thermo-Mechanisches Modell zur Modellierung der Korrosion von Betonstahl entwickelt. Das Modell ist eine Weiterentwicklung von einem bereits vorhandenen Modell, das in der Lage ist die mechanischen und nicht mechanischen Prozesse vor und nach Depassivierung des Stahles im Beton zu modellieren. In dem neuen, weiter entwickelten Modell, wurden folgende Prozesse formuliert und in das 3D FE Programm MASA implementiert: (i) Die Berechnung des Korrosionsabtrags an der Bewehrungsoberfläche; (ii) Die Modellierung der Schädigung des Betons als Folge der Expansion der Korrosionsprodukte und (iii) Die Berechnung der Verteilung der Korrosionsprodukte in den Poren und Rissen des Betons. Anhand der Vergleiche zwischen den numerischen und experimentellen Ergebnissen wurde gezeigt, dass das Modell in der Lage ist, die Korrosion des Stahles im Beton realistisch zu simulieren. Das entwickelte Modell kann effektiv eingesetzt werden, um die Prozesse die mit der Korrosion des Stahles im Beton zusammenhängen besser zu verstehen und dadurch sichere, dauerhafte und wirtschaftliche Konstruktionen bauen zu können.

Publications

• (2011). „ 3D finite element analysis of reinforced concrete structures exposed to chloride induced corrosion”, EUROCORR 2011 - Developing Solutions for the Global Challenge, Stockholm, pp. 47-58
  Ožbolt, J., Balabanić, G. and Kušter, M.
  
• (2011). „3D Numerical modelling of steel corrosion in concrete structures”, Corrosion Science, 53, pp. 4166-4177
  Ožbolt, J., Balabanić, G. and Kušter, M.
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.08.026)
• (2012) "3D Fully Coupled Chemo-Hygro-Thermo-Mechanical Model For Concrete- FE Study od Pull-out Resistance", Festschrift, Befestigungstechnik, Bewehrungstechnik und ... T. 2 : Rolf Eligehausen zm 70. Geburtstag, Stuttgart 2012, pp. 339-354
  Ožbolt, J., Oršanić F., Kušter M. and Balabanić G.
  
• (2012). „Modeling damage in concrete caused by corrosion of reinforcement: coupled 3D FE model”, International Journal of Fracture, 178, pp. 437-444
  Ožbolt, J., Oršanić, F., Balabanić, G. and Kušter, M.
  (See online at https://doi.org/10.1007/s10704-012-9774-3)
• (2012). „Modeling damage of concrete caused by corrosion of steel reinforcement”, Durability of concrete structures - 8th Central European Congresses on Concrete Engineering, Plitvice, pp. 193-202
  Ožbolt J., Oršanić, F., Kušter, M. and Balabanić, G.
  
• (2012). „Modelling bond resistance of corroded reinforcement”. General aspects of bond: Bond in Concrete 2012: Publisher Creations, Brescia, pp. 437–444
  Ožbolt, J., Oršanić, F., Kušter, M. and Balabanić, G.