Análise da aplicabilidade dos métodos de avaliação de parâmetros morfológicos das barras de aço corroídas
Summary
Este trabalho mede a geometria e a quantidade de corrosão de um aço bar usando métodos diferentes: massa perda, pinças, medições de drenagem, digitalização 3D e raio-x microtomografia computadorizada (XCT).
Abstract
As seções residuais irregulares e desiguais ao longo do comprimento de uma barra de aço corroída mudam substancialmente suas propriedades mecânicas e dominam significativamente a segurança e o desempenho de uma estrutura de concreto existente. Como resultado, é importante medir a geometria e a quantidade de corrosão de uma barra de aço em uma estrutura corretamente para avaliar o residual tendo capacidade e vida útil da estrutura. Este documento apresenta e compara cinco diferentes métodos para medir a geometria e a quantidade de corrosão de uma barra de aço. Uma barra de aço de diâmetro de 500mm único long e 14 mm é o espécime que está sujeita a corrosão acelerada neste protocolo. Sua morfologia e a quantidade de corrosão foram cuidadosamente medidos antes e após o uso de medidas de perda de massa, um compasso de calibre Vernier, medições de drenagem, digitalização 3D e raio-x microtomografia computadorizada (XCT). A aplicabilidade e a adequação desses métodos diferentes foram então avaliados. Os resultados mostram que o compasso de calibre Vernier é a melhor escolha para medir a morfologia de um bar não corroído, enquanto digitalização 3D é o mais adequado para quantificar a morfologia de uma barra corroída.
Introduction
Corrosão de uma barra de aço é uma das principais razões para a deterioração de uma estrutura de concreto e é causada pela intrusão de carbonatação e/ou cloreto de concreto. Em concreta, carbonatação, corrosão tende a ser generalizada; enquanto na intrusão de cloreto, torna-se mais localizado1,2. Não importa quais são as causas, corrosão rachaduras a capa de concreta da expansão radial de produtos de corrosão, deteriora-se o vínculo entre uma barra de aço e o concreto circundante, penetra a barra de superfícies e diminui a barra transversal área consideravelmente3,4.
Devido a não-homogeneidade do concreto estrutural e variações no ambiente de serviço, corrosão de uma barra de aço ocorre aleatoriamente sobre sua superfície e ao longo de seu comprimento com grande incerteza. Contrariamente a corrosão uniforme generalizada causada pela carbonatação do concreta, opondo corrosão causada pela intrusão de cloreto provoca ataque de penetração. Além disso, faz com que a seção residual de uma barra corroída para variam consideravelmente entre barra de superfície e comprimento. Como resultado, a barra de força e bar diminuição de ductilidade. Realizou-se uma extensa pesquisa para estudar os efeitos da corrosão nas propriedades mecânicas de um aço barra5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14,15. No entanto, menos atenção foi dada para os métodos de medição de parâmetros morfológicos e características de corrosão das barras de aço.
Alguns pesquisadores utilizaram a perda de massa para avaliar a quantidade de corrosão de um aço barra5,10,11,14. No entanto, esse método só pode ser usado para determinar o valor médio das seções residuais e não pode medir a distribuição das seções ao longo de seu comprimento. Zhu e Franco melhoraram esse método cortando uma única barra de aço em uma série de segmentos curtos e pesando cada segmento para determinar variações das áreas das seções residuais ao longo de seu comprimento13,14. No entanto, esse método faz com que a perda extra do aço material durante o corte e não pode tocar a secção residual mínima da barra corroída exatamente, que domina a sua capacidade de rolamento. Um compasso de calibre Vernier também é usado para medir os parâmetros geométricos de um aço barra14,15. No entanto, a seção residual de uma barra corroída é muito irregular, e há sempre um desvio significativo entre as dimensões secionais medidos e reais de uma barra corroída. Baseado no princípio de Arquimedes, Clark et al adotou o método de drenagem para medir as seções residuais de uma barra corroída ao longo de seu comprimento, mas deslocamento da barra era controlado manualmente sem precisão significativa no presente caso11. Li et al melhorou esse método de drenagem usando um motor elétrico para controlar automaticamente o deslocamento de uma barra de aço e medida resulta, mais precisamente,16. Finalmente, durante os últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de digitalização em 3D esse método tem sido usado para medir as dimensões geométricas de um aço barra17,18,19,20. Usando a digitalização em 3D, o diâmetro, área residual, centroide, excentricidade, momento de inércia e penetração de corrosão de uma barra de aço pode ser precisamente adquirido. Embora os investigadores tem usado esses métodos em diferentes contextos experimentais, não houve uma comparação e avaliação dos métodos no que diz respeito a sua precisão, adequação e aplicabilidade.
Corrosão, pitting particularmente corrosão, comparada a generalizada de corrosão, não só altera as propriedades mecânicas das barras corroídas, mas também diminui o residual tendo capacidade e vida útil de estruturas de betão. Medições mais precisas dos parâmetros morfológicos de barras de aço corroídos a variabilidade espacial de corrosão ao longo da barra comprimento são imperativas para avaliações mais razoáveis da barra de propriedades mecânicas. Isto ajudará a avaliar a segurança e a confiabilidade de estruturas de concreto armado (RC) danificado pela corrosão mais precisamente21,22,23,24,25,26 ,,27,28,29.
Este protocolo compara os métodos discutidos cinco para medição da geometria e quantidade de corrosão de uma barra de aço. Um single, 500 mm de comprimento e 14 mm de diâmetro, liso, barra redonda foi usada como o espécime e submetida a corrosão acelerada no laboratório. Sua morfologia e o nível de corrosão foram cuidadosamente medidos antes e depois de utilizar cada método, incluindo a perda de massa, um compasso de calibre Vernier, medições de drenagem, digitalização 3D e raio-x micro tomografia computadorizada (XCT). Finalmente, a aplicabilidade e a adequação de cada um foram avaliados.
Deve ser observado que as barras com nervuras incorporado no concreto, não as barras simples expostas ao ar, são comumente usado em estruturas de concreto e sujeitos à corrosão. Para barras com nervuras, o compasso de calibre Vernier não podem ser facilmente aplicadas. Porque estas barras de corrosão em concreto, sua penetração superficial é mais irregular comparado com barras expostas ao ar11. No entanto, este protocolo é voltado para a aplicabilidade da análise dos métodos de medição diferentes na mesma barra; Portanto, ele usa uma barra simples nu como o espécime para eliminar a influência de costelas e concreto não-homogeneidade nas medições morfológicas parâmetro. Novos trabalhos na medição de barras com nervuras corroídas, usando outros métodos podem realizar no futuro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Figura 6A e 6B mostram que os diâmetros medidos não corroído bar espécime não variou significativamente ao longo de seu comprimento. A diferença máxima entre os diâmetros medidos ao longo da barra comprimento é apenas cerca de 0,11 mm com um desvio máximo de 0,7%. Isso indica que a geometria de um bar não corroído pode ser bem avaliada usando um paquímetro. No entanto, os diâmetros medidos em diferentes ângulos da mesma secção diferem consideravelmente e con…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores da Universidade de Shenzhen grandemente reconhecem o apoio financeiro da Fundação Nacional de ciências naturais da China (Grant n. º 51520105012 e 51278303) e projeto (chave) do departamento de educação da província de Guangdong. (No.2014KZDXM051). também agradecem a Guangdong Provincial chave laboratório de durabilidade para Marine Engenharia Civil, faculdade de Engenharia Civil na Universidade de Shenzhen para fornecimento de instalações e equipamentos de teste.
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 |
Referências
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