تحليل تطبيق أساليب التقييم لمعلمات المورفولوجية لقضبان الصلب المتآكلة
Summary
هذه الورقة التدابير الهندسة ومقدار تآكل صلب شريط باستخدام أساليب مختلفة: كتلة الخسارة والفرجار، وقياسات تصريف المياه، المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والأشعة السينية الدقيقة المحسوبة التصوير المقطعي (إكسكت).
Abstract
المقاطع المتبقية غير النظامية وغير متساو على طول شريط الصلب المتآكلة كثيرا تغيير خصائصه الميكانيكية وإلى حد كبير السيطرة على سلامة وأداء بنية محددة موجودة. كنتيجة لذلك، من المهم لقياس مقدار التآكل لشريط الصلب في بنية بشكل صحيح لتقييم المتبقية تحمل الحياة خدمة الهيكل والقدرة والهندسة. تطرح هذه الورقة ويقارن بين خمس طرق مختلفة لقياس مقدار التآكل لشريط الصلب والهندسة. شريط قطر الصلب طويلة و 14 مم مم 500 واحد هو العينة التي يتعرض للتآكل المتسارع في هذا البروتوكول. وقيست بعناية في المورفولوجيا ومقدار التآكل قبل وبعد استخدام قياسات الكتلة المفقودة، قدمه ذات الورنيّة الورنيّة وقياسات تصريف المياه، المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والأشعة السينية الدقيقة المحسوبة التصوير المقطعي (إكسكت). ثم تم تقييم مدى تطبيق ومدى ملاءمة هذه الأساليب المختلفة. وتبين النتائج أن قدمه ذات الورنيّة الورنيّة هي الخيار الأفضل لقياس مورفولوجية بار غير متآكلة، بينما المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد هو الأنسب للتحديد الكمي مورفولوجية بار المتآكلة.
Introduction
التآكل لشريط الصلب هو واحد من الأسباب الرئيسية لتدهور بنية ملموسة وسببه التسلل الكربنة و/أو كلوريد ملموسة. في الكربنة ملموسة، التآكل يميل إلى تعميمها؛ بينما في اقتحام كلوريد، يصبح أكثر المترجمة1،2. بغض النظر عن ما الأسباب، التآكل الشقوق غطاء ملموسة من توسيع شعاعي من منتجات التآكل، تدهورت السندات بين شريط الصلب والخرسانة المحيطة به، تخترق الشريط السطوح، ويقلل من الشريط مساحة مقطعية إلى حد كبير من3،،4.
بسبب عدم-تجانس الخرسانة الهيكلية، والتغيرات في بيئة خدمة، التآكل شريط الصلب تحدث بشكل عشوائي على سطحه وعلى طوله مع عدم اليقين كبيرة. خلافا للتآكل المنتظم المعممة الناجمة عن عملية الكربنة، يسبب تأليب التآكل الناجم عن تسرب الكلوريد اختراق الهجوم. وعلاوة على ذلك، فإنه يتسبب بالقسم المتبقي شريط المتآكلة تتفاوت تفاوتاً كبيرا بين الشريط سطح والطول. نتيجة لذلك، الشريط انخفاض ليونة قوام وبار. وقد أجريت بحوث مستفيضة دراسة آثار التآكل على الخواص الميكانيكية للصلب بار5،،من67،،من89،10، 11،،من1213،،من1415. ومع ذلك، أعطت اهتماما أقل بأساليب قياس البارامترات المورفولوجية وخصائص التآكل من قضبان الصلب.
واستخدمت بعض الباحثين الخسارة الجماعية لتقييم مقدار تآكل صلب بار5،10،،من1114. ومع ذلك، هذا الأسلوب يمكن استخدامها فقط لتحديد متوسط القيمة للفروع المتبقية ولا يمكن قياس توزيع المقاطع على طوله. تشو وفرانكو إلى تحسين هذا الأسلوب بقص شريط الصلب واحد في سلسلة من مقاطع قصيرة، وتزن كل شريحة لتحديد أشكال مختلفة مجالات الأقسام المتبقية على طول طول13،14. بيد أن هذا الأسلوب يسبب فقدان إضافي للمواد الفولاذية خلال القطع ولا يمكن لمس الجزء المتبقي الحد الأدنى شريط المتآكلة بالضبط، الذي يهيمن على قدرتها على تحمل. قدمه ذات الورنيّة الورنيّة يستخدم أيضا لقياس بارامترات هندسية من فولاذ شريط14،15. بيد القسم المتبقي شريط متآكلة جداً غير النظامية، وهناك دائماً انحرافاً كبيرا بين الأبعاد مقطعية المقاسة والفعلية لشريط المتآكلة. استناداً إلى مبدأ أرخميدس، كلارك وآخرون اعتمدت طريقة الصرف لقياس الفروع المتبقية من شريط المتآكلة على طوله، ولكن يسيطر على التشرد شريط يدوياً دون دقة كبيرة في هذه الحالة11. لي وآخرون تحسين هذا الأسلوب الصرف باستخدام محرك كهربائي للتحكم تلقائياً إلى تشريد شريط الصلب وقياس النتائج بدقة أكثر16. وأخيراً، على مر السنوات القليلة الماضية، مع تطور 3D المسح التكنولوجيا، تم استخدام هذا الأسلوب لقياس الأبعاد الهندسية للصلب بار17،،من1819،20. يمكن اكتسابها باستخدام المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والقطر، والمنطقة المتبقية، centroid، انحراف، لحظة من الجمود والتآكل اختراق شريط الصلب تحديداً. على الرغم من أن الباحثين قد استخدمت هذه الأساليب في ظروف تجريبية مختلفة، لم يطرأ مقارنة وتقييم الطرق فيما يتعلق بدقة، ومدى ملاءمتها ومدى انطباق.
التآكل، لا سيما تأليب التآكل، التآكل، المعمم بالمقارنة مع تغيير الخواص الميكانيكية للقضبان الصدئة، بل يقلل أيضا من المتبقية تحمل الحياة خدمة للهياكل الخرسانية والقدرات. قياسات أكثر دقة لمعلمات المورفولوجية من قضبان الصلب المتآكلة لأن التغير المكاني للتآكل على طول شريط طول أمر لا غنى عنه لتقييمات معقولة أكثر من شريط الخصائص الميكانيكية. وهذا سوف يساعد في تقييم سلامة وموثوقية هياكل الخرسانة المسلحة (اتفاقية روتردام) تضررت من التآكل أدق21،،من2223،،من2425،26 ،27،،من2829.
ويقارن هذا البروتوكول خمسة أساليب بحث لقياس مقدار التآكل لشريط الصلب والهندسة. واحد وطويل 500 ملم و 14 مم في القطر، وعادي بار جولة كان يستخدم كالعينة ويتعرض للتآكل المتسارع في المعمل. وقيست بعناية في مورفولوجيا ومستوى التآكل قبل وبعد استخدام كل طريقة، بما في ذلك فقدان في الكتلة، قدمه ذات الورنيّة الورنيّة وقياسات تصريف المياه، المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والأشعة السينية الجزئي المقطعي (إكسكت). أخيرا، تم تقييم مدى تطبيق ومدى ملاءمتها لكل.
ينبغي أن يكون لاحظت أن القضبان مضلع جزءا لا يتجزأ من الخرسانة، لا عادي الحانات المعرضة للهواء، وهي عادة تستخدم في المنشآت الخرسانية ويتعرض للتآكل. أشرطة مضلع، قدمه ذات الورنيّة الورنيّة لا يمكن بسهولة تطبيق. نظراً لأن هذه القضبان تآكل في الخرسانة، على اختراق السطح غير النظامية أكثر مقارنة بأشرطة المعرضة للهواء11. ومع ذلك، هذا البروتوكول تتجه نحو تطبيق تحليل طرق قياس مختلفة على نفس شريط؛ ولذلك، يستخدم شريط سهل عارية كالعينة للقضاء على نفوذ أضلاعه وملموسة من عدم التجانس في القياسات المورفولوجية المعلمة. مواصلة العمل بشأن قياس قضبان مضلع المتآكلة باستخدام أساليب أخرى قد يتم في المستقبل.
Protocol
Representative Results
Discussion
الشكل 6 ألف و 6 باء إظهار أن أقطار يقاس غير-متآكلة بار العينة لا تختلف إلى حد كبير على طوله. الحد الأقصى للفرق بين أقطار يقاس على طول الشريط طول فقط حوالي 0.11 ملم مع الحد أقصى لانحراف نسبة 0.7 في المائة. وهذا يشير إلى أن الهندسة من شريط غير متآكلة يمكن أيضا تقييم استخدام …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب في جامعة شنتشن تقر كثيرا دعم مالي من مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (المنحة رقم 51520105012 و 51278303) ومشروع (المفتاح) لإدارة التعليم لمقاطعة قوانغدونغ. (No.2014KZDXM051)-هم أيضا أن أشكر “من مختبر المتانة مفتاح مقاطعة قوانغدونغ” “الهندسة المدنية البحرية”، كلية الهندسة المدنية في جامعة شنتشن لتوفير مرافق ومعدات الاختبار.
Materials
| Supplies | |||
| Plastic ruler | Deli Group Co.,Ltd. | No.6240 | |
| white paint pen | SINO PATH Enterprises.,Ltd. | SP-110 | |
| Tube with Branch | Customized-made | ||
| Measurement cylinder | Beijing Huake Bomex Glass Co., Ltd. | ||
| 500mL Beaker | Beijing Huake Bomex Glass Co. , Ltd. | CP-201 | |
| sandpaper | Shanghai Noon Decoration Material Co., Ltd. | P04 | |
| white developer | SHANGHAI XINMEIDA FLAW DETECTION MATERIAL CO., LTD. | FA-5 | |
| Reagents | |||
| epoxy resin adhesive | Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd. | DY·E·44 | |
| epoxy hardener | Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd. | DY·EP | |
| HCl | Dongguan Dongjiang Chemical Reagent Co., Ltd. | AR-2500ml | |
| saturated lime water | Xilong Chemical Co., Ltd. | AR-500g | |
| Equipment | |||
| Digital electronic scale | Kaifeng Group Co., Ltd. | Model JCS-0040 | |
| Digital vernier caliper | Shanghai Measuring & Cutting Tool Works Co., Ltd. | Model ST-089-229-090 | |
| Cutting machine | Robert Bosch GmbH | TCO2000 | |
| 3D reconstructed X-ray microscope | XRADIA | Model MICROXCT-400 | |
| 3D scanner | HOLON Three-dimensional Technology(Shenzhen) Co.,Ltd. | Model HL-3DX+ | |
| Electromechanical Universal Testing Machine | MTS SYSTEMS (China) Co., Ltd. | Model C64.305 |
References
- Cavaco, E. S., Bastos, A., Santos, F. A. D. Effects of corrosion on the behaviour of precast concrete floor systems. Construction & Building Materials. 145, (2017).
- Cavaco, E. S., Neves, L. A. C., Casas, J. R. On the robustness to corrosion in the life cycle assessment of an existing reinforced concrete bridge. Structure and Infrastructure Engineering. 14 (2), 137-150 (2017).
- Muthulingam, S., Rao, B. N. Non-uniform corrosion states of rebar in concrete under chloride environment. Corrosion Science. 93, 267-282 (2015).
- Apostolopoulos, C. A., Papadakis, V. G. Consequences of steel corrosion on the ductility properties of reinforcement bar. Construction & Building Materials. 22 (12), 2316-2324 (2008).
- Fernandez, I., Bairán, J. M., Marí, A. R. Corrosion effects on the mechanical properties of reinforcing steel bars. Fatigue and σ – ε behavior. Construction & Building Materials. 101, 772-783 (2015).
- Papadopoulos, M. P., Apostolopoulos, C. A., Zervaki, A. D., Haidemenopoulos, G. N. Corrosion of exposed rebars, associated mechanical degradation and correlation with accelerated corrosion tests. Construction & Building Materials. 25 (8), 3367-3374 (2011).
- Castro, H., Rodriguez, C., Belzunce, F. J., Canteli, A. F. Mechanical properties and corrosion behaviour of stainless steel reinforcing bars. Journal of Materials Processing Technology. 143 (1), 134-137 (2003).
- Almusallam, A. A. Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars. Construction & Building Materials. 15 (8), 361-368 (2001).
- Papadopoulos, M. P., Apostolopoulos, C. A., Alexopoulos, N. D., Pantelakis, S. G. Effect of salt spray corrosion exposure on the mechanical performance of different technical class reinforcing steel bars. Materials & Design. 28 (8), 2318-2328 (2007).
- Zhang, W., Song, X., Gu, X., Li, S. Tensile and fatigue behavior of corroded rebars. Construction & Building Materials. 34 (5), 409-417 (2012).
- Clark, L. A., Chan, A. H. C., Du, Y. G. Residual capacity of corroded reinforcing bars. Magazine of Concrete Research. 57 (3), 135-147 (2005).
- Chan, A. H. C., Clark, L. A., Du, Y. G. Effect of corrosion on ductility of reinforcing bars. Magazine of Concrete Research. 57 (7), 407-419 (2005).
- Zhu, W., François, R. Corrosion of the reinforcement and its influence on the residual structural performance of a 26-year-old corroded RC beam. Construction & Building Materials. 51 (2), 461-472 (2014).
- François, R., Khan, I., Dang, V. H. Impact of corrosion on mechanical properties of steel embedded in 27-year-old corroded reinforced concrete beams. Materials & Structures. 46 (6), 899-910 (2013).
- Torres-Acosta, A. A., Castro-Borges, P. Corrosion-Induced Cracking of Concrete Elements Exposed to a Natural Marine Environment for Five Years. Corrosion. 69 (11), 1122-1131 (2013).
- Li, D., Wei, R., Du, Y., Guan, X., Zhou, M. Measurement methods of geometrical parameters and amount of corrosion of steel bar. Construction & Building Materials. 154, 921-927 (2017).
- Kashani, M. M., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Use of a 3D optical measurement technique for stochastic corrosion pattern analysis of reinforcing bars subjected to accelerated corrosion. Corrosion Science. 73 (13), 208-221 (2013).
- Tang, F., Lin, Z., Chen, G., Yi, W. Three-dimensional corrosion pit measurement and statistical mechanical degradation analysis of deformed steel bars subjected to accelerated corrosion. Construction & Building Materials. 70 (2), 104-117 (2014).
- Zhang, W., Zhou, B., Gu, X., Dai, H. Probability Distribution Model for Cross-Sectional Area of Corroded Reinforcing Steel Bars. Journal of Materials in Civil Engineering. 26 (5), 822-832 (2013).
- Wang, X. G., Zhang, W. P., Gu, X. L., Dai, H. C. Determination of residual cross-sectional areas of corroded bars in reinforced concrete structures using easy-to-measure variables. Construction & Building Materials. 38, 846-853 (2013).
- Stewart, M. G., Al-Harthy, A. Pitting corrosion and structural reliability of corroding RC structures: Experimental data and probabilistic analysis. Reliability Engineering & System Safety. 93 (3), 373-382 (2008).
- Darmawan, M. S., Stewart, M. G. Effect of Spatially Variable Pitting Corrosion on Structural Reliability of Prestressed Concrete Bridge Girders. Australian Journal of Structural Engineering. 6 (2), 147-158 (2015).
- Stewart, M. G., Mullard, J. A. Spatial time-dependent reliability analysis of corrosion damage and the timing of first repair for RC structures. Engineering Structures. 29 (7), 1457-1464 (2007).
- Kashani, M. M., Lowes, L. N., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Finite element investigation of the influence of corrosion pattern on inelastic buckling and cyclic response of corroded reinforcing bars. Engineering Structures. 75, 113-125 (2014).
- Apostolopoulos, C. A., Demis, S., Papadakis, V. G. Chloride-induced corrosion of steel reinforcement – Mechanical performance and pit depth analysis. Construction and Building Materials. 38, 139-146 (2013).
- Imperatore, S., Rinaldi, Z., Drago, C. Degradation relationships for the mechanical properties of corroded steel rebars. Construction and Building Materials. , 219-230 (2017).
- Kashani, M. M. Size effect on inelastic buckling behaviour of accelerated pitted 1 corroded bars in porous media. Journal of Materials in Civil Engineering. 29 (7), (2017).
- Meda, A., Mostosi, S., Rinaldi, Z., Riva, P. Experimental evaluation of the corrosion influence on the cyclic behaviour of RC columns. Engineering Structures. 76, 112-123 (2014).
- Kashani, M. M., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Structural capacity assessment of corroded RC bridge piers. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Bridge Engineering. 170 (1), 28-41 (2017).
- National Standard of the People’s Republic of China. . Standard for test methods of long-term performance and durability of ordinary concrete, Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China, GB/T 50082-2009. , (2009).
