Deterioration of reinforced concrete in the marine industrial environment of the Arabian Gulf

Deterioration of reinforced concrete in the marine industrial environment of the Arabian Gulf—A case study

Novokshchenov, Vladimir

Abstract This paper describes the deterioration of reinforced concrete structures at a liquefied gas/sulfur plant that occurred shortly after completion of the construction. Investigations have shown that the principal cause of the deterioration was corrosion of reinforcing steel due to the presence of chlorides, with marine salts being the main source. The primary contributing factor was the increased level of industrial pollutants which, in combination with marine salts, rendered the plant environment highly aggressive to the reinforcement. Other contributing factors included the use of sulfate resisting Portland cement, the presence of hairline cracks in the concrete, the elevated water/cement ratio, and insufficient concrete cover. The problem of corrosion was also aggravated by simultaneous action of multiple environmental factors, such as the high salinity of Gulf water with a consequent high rate fallout of marine salts, high relative humidities and air temperature over much of the year unfavourable wind speed and direction, intense solar radiation, and corrosive ground conditions. Considering all the data available, it appears that the corrosion process in reinforcing steel at the liquefied gas/sulfur plant is a result of complex synergistic effects of chlorides and acid solutions enhanced by the unfavourable environmental conditions prevailing in the region.

Resume Ce rapport décrit la dégradation de structures en béton armé, telle qu'elle s'est produite récemment dans une usine produisant du gaz de pétrole liquéfié et du soufre, après achèvement de la construction. Des études ont montré que la principale cause de cette dégradation était la corrosion des armatures résultant de la présence de chlorures, dont surtout le sel marin. Le facteur décisif a été le niveau accru des polluants industriels, qui, combinés au sel marin, ont rendu lénvironnement de l'usine très agressif pour les armatures. Parmi d'autres facteurs figurent l'utilisation de ciment Portland résistant aux sulfates, l'existence de craquelages dans le béton, un rapport élevé eau de gâchage/ciment, et une insuffisance de béton d'enrobage. Ce problème de corrosion a été encore aggravé par l'action simultanée de multiples facteurs naturels se renforçant les uns les autres, comme, par exemple, la haute salinité de l'eau du Golfe, et donc d'importantes retombées salines, une humidité relative et des températures extérieures élevées presque toute l'année, une vitesse et une direction du vent défavorables, un rayonnement solaire intense et les propriétés corrosives du sol. Si l'on considère toutes ces données, il apparaît que le processus de corrosion des armatures de l'usine en question est le résultat d'effets synergiques complexes des chlorures et des solutions acides, renforcés par l'aspect très défavorable des conditions naturelles dans la région.