Degradation of concrete-based structures by atmospheric and environmental factors: A fast and versatile on-site monitoring approach

Authors

  • Domenico Lombardo Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
  • Maria Teresa Caccamo Università degli Studi di Messina
  • Alessandro Boncaldo Università degli Studi di Messina
  • Emanuele Calabrò Consorzio Interuniversitario Scienze Fisiche Applicate (CISFA)
  • Giuseppe Collorà Università degli Studi di Messina
  • Salvatore Magazù Università degli Studi di Messina
  • Roberto Caruso Consiglio Nazionale delle Ricerche
  • Giuseppe Lupò Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
  • Guerino Sarullo Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
  • Giuseppe Spinella Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

DOI:

https://doi.org/10.1478/AAPP.103S1A7

Keywords:

Cement-based Materials, Environment Detegradation Factors, Carbonation, Sulphate Attack. Raman Spectroscopy

Abstract

We present a preliminary study on a fast and vesatile approach, based on the use of a portable Raman spectrometer, for the on-site monitoring of the degradation of concrete-based structures by atmospheric and environmental factors. The main results of our investigation evidence that most of the amorphous and crystal materials involved in Carbonation and Sulphate Sttack (the main deterioration processes of cement-based materials) can be detected and distinguished with the use of the Raman spectroscopy. The main wave numbers and changes in the relevant chemical phases (CO32–, SiO42−, SO42− etc.) which generally occur under these durability attacks were discussed and summarized. The proposed approach may open new perspectives in the field of structural health monitoringand suggests a powerful instrument to investigate the relevant processes connected with the degradation processes (and the underlying chemical reactions) caused by atmospheric and environmental factors.

Author Biographies

  • Domenico Lombardo, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
    Istituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) , Viale F. Stagno d'Alcontres, 37, 98158 Messina
  • Maria Teresa Caccamo, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres, 31, 98166 Messina
  • Alessandro Boncaldo, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres, 31, 98166 Messina
  • Emanuele Calabrò, Consorzio Interuniversitario Scienze Fisiche Applicate (CISFA)
    Viale F. Stagno d'Alcontres, 31, 98166 Messina
  • Giuseppe Collorà, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres, 31, 98166 Messina
  • Salvatore Magazù, Università degli Studi di Messina
    Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Viale F. Stagno d'Alcontres, 31, 98166 Messina
  • Roberto Caruso, Consiglio Nazionale delle Ricerche
    Istituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) , Viale F. Stagno d'Alcontres, 37, 98158 Messina
  • Giuseppe Lupò, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
    Istituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) , Viale F. Stagno d'Alcontres, 37, 98158 Messina
  • Guerino Sarullo, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
    Istituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) , Viale F. Stagno d'Alcontres, 37, 98158 Messina
  • Giuseppe Spinella, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
    Istituto per i Processi Chimico-Fisici (IPCF) , Viale F. Stagno d'Alcontres, 37, 98158 Messina

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Published

2025-10-01

Issue

Section

Atmospheric Monitoring, Modeling and Simulation (Conference Proceedings)