Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso
Summary
Questa carta misura la geometria e la quantità di corrosione di un acciaio barra utilizzando diversi metodi: massa perdita, pinze, misurazioni di drenaggio, scansione 3D e micro-computato tomografia a raggi x (XCT).
Abstract
Le sezioni residue irregolare e non uniforme lungo la lunghezza di una barra di acciaio corrosa sostanzialmente modificarne le proprietà meccaniche e dominano in modo significativo la sicurezza e le prestazioni di una struttura di calcestruzzo esistente. Di conseguenza, è importante misurare la geometria e la quantità di corrosione di una barra d’acciaio in una struttura correttamente per valutare il residuo portata e durata di vita della struttura. Questo documento introduce e mette a confronto cinque diversi metodi per misurare la geometria e la quantità di corrosione di una barra d’acciaio. Una barra di diametro in acciaio singolo 500 mm 14 mm e lungo è l’esemplare che è soggetto a corrosione accelerata in questo protocollo. La sua morfologia e la quantità di corrosione con attenzione sono stati misurati prima e dopo l’utilizzo di misure di perdita di massa, un calibro a corsoio, misure di drenaggio, scansione 3D e micro-computato tomografia a raggi x (XCT). L’applicabilità e l’idoneità di questi diversi metodi sono stati poi valutati. I risultati mostrano che il calibro a corsoio è la scelta migliore per misurare la morfologia di un bar non-corroso, mentre la scansione 3D è il più adatto per quantificare la morfologia di una barra di corrosa.
Introduction
Corrosione di una barra d’acciaio è uno dei motivi principali per il deterioramento di una struttura in cemento armato ed è causata dall’intrusione di carbonatazione e/o cloruro di calcestruzzo. Carbonatazione del calcestruzzo, della corrosione tende a essere generalizzata; mentre in intrusione di cloruro, diventa più localizzata1,2. Non importa quali siano le cause, crepe copriferro da espansione radiale dei prodotti di corrosione, corrosione, si deteriora il legame tra una barra d’acciaio e il calcestruzzo circostante penetra il bar delle superfici e diminuisce il bar area della sezione trasversale considerevolmente3,4.
A causa della non omogeneità del calcestruzzo strutturale e variazioni nell’ambiente del servizio, alla corrosione di una barra d’acciaio si verifica in modo casuale sulla sua superficie e lungo la sua lunghezza con grande incertezza. Al contrario la corrosione uniforme generalizzata causata da carbonatazione del calcestruzzo, la corrosione vaiolatura causata dall’intrusione di cloruro provoca attacco penetrazione. Inoltre, provoca la sezione residua di una barra di corrosa a variare notevolmente tra la barra di superficie e lunghezza. Di conseguenza, il bar bar e forza diminuzione di duttilità. Approfondite ricerche è stata effettuata per studiare gli effetti di corrosione sulle proprietà meccaniche di un acciaio bar5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14,15. Tuttavia, meno attenzione è stata prestata per i metodi di misurazione di parametri morfologici e caratteristiche di corrosione delle barre d’acciaio.
Alcuni ricercatori hanno usato la perdita di massa per valutare la quantità di corrosione di un acciaio barra5,10,11,14. Tuttavia, questo metodo può essere utilizzato solo per determinare il valore medio delle sezioni residuale e non è possibile misurare la distribuzione delle sezioni lungo la sua lunghezza. Zhu e Franco hanno migliorato questo metodo da una singola barra d’acciaio di taglio in una serie di brevi segmenti e ogni segmento per determinare variazioni delle aree delle sezioni residuale lungo la sua lunghezza13,14di pesatura. Tuttavia, questo metodo provoca la perdita supplementare di materiale d’acciaio durante il taglio e non può toccare la sezione residua minima della barra corrosa esattamente, che domina la sua capacità portante. Un calibro a corsoio è anche usato per misurare i parametri geometrici di un acciaio barra14,15. Tuttavia, la sezione residua di una barra di corrosa è molto irregolare, e c’è sempre una deviazione significativa tra le dimensioni componibile misurate ed effettive di una barra di corrosa. Basato sul principio di Archimede, Clark et al ha adottato il metodo di drenaggio per misurare le sezioni residuale di una barra di corrosa lungo la sua lunghezza, ma lo spostamento della barra è stato controllato manualmente senza significativa accuratezza in questo caso11. Li et al. migliorato questo metodo di drenaggio utilizzando un motore elettrico per controllare automaticamente lo spostamento di una barra d’acciaio e misura risultati più accuratamente16. Infine, negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia di scansione 3D, questo metodo è stato utilizzato per misurare le dimensioni geometriche di un acciaio bar17,18,19,20. Utilizzando la scansione 3D, il diametro, area residua, centroide, eccentricità, momento di inerzia e penetrazione della corrosione di una barra d’acciaio può essere acquistato in proprio. Anche se i ricercatori hanno utilizzato questi metodi in diverse impostazioni sperimentali, ci non è stato un confronto e valutazione dei metodi riguardo alla loro precisione, idoneità e applicabilità.
Corrosione, particolarmente perforante, rispetto al generalizzato alla corrosione, non solo cambia le proprietà meccaniche delle barre corrose, ma diminuisce anche il residuo di portata e durata di vita delle strutture di calcestruzzo. Misure più accurate dei parametri morfologici di barre di acciaio corrosi per la variabilità spaziale di corrosione lungo lunghezza barra sono di importanza fondamentale per le valutazioni più ragionevole di bar proprietà meccaniche. Questo vi aiuterà a valutare la sicurezza e l’affidabilità delle strutture in cemento armato (RC) danneggiati dalla corrosione più precisamente21,22,23,24,25,26 ,27,28,29.
Questo protocollo Confronta i cinque metodi discussi per misurare la geometria e la quantità di corrosione di una barra d’acciaio. Un singolo, lunghezza 500 mm e 14 mm di diametro, pianura barra rotonda è stata utilizzata come esemplare e sottoposti a corrosione accelerata in laboratorio. La morfologia e il livello di corrosione con attenzione sono stati misurati prima e dopo l’utilizzo di ogni metodo, inclusi la perdita di massa, un calibro a corsoio, misure di drenaggio, scansione 3D e la tomografia computata micro (XCT) di raggi x. Infine, l’applicabilità e l’idoneità di ciascuno sono stati valutati.
Dovrebbe essere notato che le barre a costine incorporati nel cemento, non le barre semplici esposte all’aria, sono comunemente utilizzati in strutture in cemento armato e sottoposti a corrosione. Per aderenza migliorata, il calibro a corsoio può non essere facilmente applicata. Perché queste barre corrodono in cemento, loro penetrazione della superficie è più irregolare rispetto al bar esposta all’aria11. Tuttavia, questo protocollo è orientato verso l’applicabilità dell’analisi dei metodi di misura differenti sulla stessa barra; Pertanto, utilizza una barra nuda pianura come esemplare per eliminare l’influenza di costole e calcestruzzo non omogeneità su misure di parametri morfologici. Ulteriore lavoro sulla misurazione del corroso aderenza migliorata utilizzando altri metodi può essere effettuata in futuro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Figura 6A e 6B mostrano che i diametri misurati di non-corroso bar esemplare non variano significativamente lungo la sua lunghezza. La differenza massima tra i diametri misurati lungo la barra di lunghezza è solo circa 0,11 mm con uno scostamento massimo del 0,7%. Questo indica che la geometria di un bar non-corroso può essere ben valutata utilizzando un calibro a corsoio. Tuttavia, i diametri misurati in diverse angolazioni di uguale sezione differiscono da costantemente …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori alle Università di Shenzhen riconoscono notevolmente il sostegno finanziario da National Natural Science Foundation of China (Grant n. 51520105012 e 51278303) e il progetto (chiave) del dipartimento dell’educazione della provincia del Guangdong. (No.2014KZDXM051). li ringraziano anche il Guangdong Provinciale chiave laboratorio di durevolezza per Marine ingegneria civile, Università di ingegneria civile all’Università di Shenzhen per la fornitura di strutture e apparecchiature di test.
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 |
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