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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-اختبار العينة وعملية التصنيع
- الحصول 500 مم في الطول، 14 مم القطر العادي الصلب بار (الصف Q235) لتصنيع عينات الاختبار.
- البولندية على سطح شريط استخدام الصنفرة غرامة إزالة مطحنة جداول على السطح.
- قص الشريط 30 و 470 مم من نهايته اليسرى، كما هو مبين في الشكل 1، باستخدام آلة قطع.
- قياس الأوزان الثلاثة بار العينات، استخدام مقياس إلكترونية رقمية.
- قياس أقطار العينات الثلاث استخدام الأساليب الخمسة الموضحة في الخطوة 2، وسجل النتائج لغير-متآكلة بار العينات.
- تآكل العينة شريط 440 مم باستخدام الأسلوب الكهروكيميائية، كما هو مفصل أدناه:
- وتغطي 70 مم نهاية كل بشدة مع الشريط العازل. إرفاق أسلاك كهربائية إلى نهاية واحدة من العينة شريط 440 ملم.
- يخلط مادة لاصقة مقوى بنسبة 1:1 لجعل راتنج الإيبوكسي. تطبيق الراتنج الإيبوكسي في نهايات الشريط معزول 70 مم نموذج موحد لحماية طرفي من التآكل.
- ضع مم 440 طويلة بار العينة إلى خزان مياه بلاستيكية تحتوي على 3.5% كلوريد الصوديوم المنحل بالكهرباء وصفيحة نحاس كاثود.
- قم بتوصيل طرف واحد من الشريط العينة كعقدة للقطب إيجابية وصفيحة نحاس الكاثود إلى القطب السلبي التيار المباشر (DC) الطاقة الموردة، على التوالي، إعداد دائرة كهربائية للتآكل المتسارع للشريط العينة.
- التبديل في العاصمة إمدادات الطاقة تطبيقها تيار المباشر مستمر من 2.5 μA/سم2 إلى الشريط العينة لفترة كاملة من التآكل.
- عملية التبديل قبالة الحالية إنهاء التآكل عند مقدار التآكل شريط تصل العينة إلى المستوى المتوقع للتآكل، المقدرة باستخدام قانون فاراداي.
- مكان ما ورد أعلاه متآكلة بار العينة إلى خزان حل HCl 12% لمدة 30 دقيقة لإزالة منتجات التآكل من سطحه. تزج تنظيف حمض بار العينة في خزان ماء جير مشبعة لتحييد ونظيفة كذلك استخدام ماء الصنبور.
- الجافة أعلاه تنظيف المتآكلة بار العينة في الهواء. وضع علامة على سطحه للقياس.
- قياس بارامترات المورفولوجية ومقدار التآكل الصدئة بار العينة.
ملاحظة: تنظيف يؤثر على فقدان الكتلة شريط الصلب المتآكلة. أنواع مختلفة من حمض الحل وفي أوقات مختلفة من الانغماس في حل حامض سيسبب كميات مختلفة من فقدان في الكتلة. في هذا الاختبار، ومع ذلك، لا أجريت مقارنة بين تقنيات التنظيف المختلفة، من أجل التناسق، تنظيف تتبع العملية "القياسية الصين الوطنية" لاختبار أساليب الأداء على المدى الطويل والمتانة ملموسة العادية30.
2-قياس الأساليب والإجراءات
- طريقة فقدان الكتلة
- وضع مقياس إلكترونية على منصة أفقية وصفر عليه.
- ضع مصقول بار العينة قبل التآكل أفقياً على الجدول الإلكتروني وتأخذ قراءة من الجدول كالكتلة من الصلب غير متآكلة شريط م0 (ز).
- مكان تنظيف شريط العينة بعد التآكل أفقياً على الجدول الإلكتروني وتأخذ قراءة من الجدول كالكتلة من الصلب بار متآكلة مج (ز).
- حساب مقدار التآكل للشريط باستخدام معادلة Qكو= (مج-م0)/م0× 100%.
- حساب متوسط مساحة الجزء المتبقي من المتآكلة بار العينة باستخدام معادلة اتفاقية استكهولم=As0(1-Qكو)، فيها، أs0 هي منطقة شريط الصلب غير متآكلة.
- قدمه ذات الورنيّة الورنيّة الأسلوب
- وضع علامة على سطح شريط العينة على طوله في فواصل زمنية 10 ملم من الطرف الأيسر للشريط باستخدام قلم ماركر، كما هو مبين في الرقم 1.
- نقل رنية من قدمه ذات الورنيّة إلى موضعه الأصلي. جعل الفكين اثنين لمس كل منهما الآخر وحتى الاثنين خط الصفر بنود جداول الورنيّة والرئيسية. ثم الضغط على زر صفر إلى صفر ورنيه.
- ضع قدمه ذات الورنيّة الورنيّة عبر قطر الشريط العينة. نقل رنية جعل فكية اثنين لمس الشريط السطح بلطف. قياس قطر الشريط العينة في المقطع ملحوظ وفي زاوية معطاة.
- كرر الخطوة 2.2.3 أربع مرات لقياس الشريط أقطار في المقطع ملحوظ وزوايا من 0°، 45°، 90° و 135°، على التوالي، كما هو مبين في الشكل 2.
- متوسط أقطار المقاسة الأربعة المذكورة أعلاه، واعتبر كممثل قطر دأنا (ملم) من الشريط العينة في المقطع ملحوظ.
- حساب مساحة مقطعية شريط العينة في المقطع ملحوظ باستخدام معادلة أأنا=فدأنا24 (مم2).
- كرر الخطوات من 2.2.3 إلى 2.2.6 لجميع الأقسام الملحوظة في الشريط العينة لقياس التوزيع في المقاطع العرضية على طوله بعد التآكل.
- أسلوب الصرف
- إعداد العالمي الكهروميكانيكية اختبار الجهاز (أوت)، كما هو مبين في الشكل 3.
- ضع حاوية زجاج تحت رئيس الجهاز أوت وصب ماء الصنبور في الحاوية حتى يصل مستوى المياه بالمأخذ.
- ضع كوب 200 مل على منصة على نطاق الإلكترونية حق أدناه مخرج حاوية زجاجية.
- المشبك واحد نهاية الشريط العينة باستخدام رأس أوت الجهاز عمودياً.
- التبديل على الجهاز أوت لنقل رأسه إلى أسفل ببطء حتى نهاية أخرى من الشريط تلامس العينة فقط السطح العلوي للماء في الحاوية.
- أن القراءة الأولية للمقياس الإلكتروني ك Mأنا.
- تشغيل الجهاز أوت لتحريك الشريط العينة إلى أسفل في الماء في حاوية بمعدل 1.0 مم/دقيقة.
- تأخذ القراءة النهائية للجدول الإلكتروني ك مالأول + 1 لكتلة المياه التي قد خرجوا من الحاوية بسبب تشريد 10 ملم من الشريط العينة في الماء في الحاوية.
- تحمل المقطع العرضي من 10 ملم المشردين بار العينة موحدة، وحساب مساحة مقطعية ح= 10 مم المشردين شريط باستخدام معادلة أأنا= (مالأول + 1 - Mأنا) /(Ρh)، فيها (مالأول + 1 - Mأنا ) هو قياس كتلة الماء خرج من الحاوية ل 10 ملم المشردين بار العينة. Ρ = 1، 000 كغم/م3 من كثافة الماء.
- كرر الخطوات من 2.3.6 إلى 2.3.9 لكل عينة شريط طويل المشردين 10 ملم حتى مما أدى إلى تشريد طول كل شريط في الماء لقياس التوزيع شريط المقاطع العرضية على طوله.
- 3D المسح أسلوب
- رش المطور أبيض على سطح الشريط العينة والجافة في الهواء. وضعه أفقياً على المنصة من ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد، كما هو موضح في الشكل 4.
- معايرة موضع الشريط العينة على المنصة للماسح ثلاثي الأبعاد قبل عشوائياً مما يجعل نقاط صغيرة بيضاء على ورقة التسمية لتعمير 3D شريط العينة.
- بعد بدء تشغيل الماسح ثلاثي الأبعاد وبرنامج استخراج البيانات المقابلة، مسح الشريط العينة على طول طول وجمع المقابلة تفحص البيانات عبر الماسح ثلاثي الأبعاد. استخدام إرشادات الشركة المصنعة.
- تطوير النموذج المكاني شريط العينة باستخدام البرمجيات وتجميع الملفات ذات الصلة حتى الآن.
- وضع البيانات النموذجية المكانية المتقدمة من الشريط العينة واثنين برامج MATLAB ترجمة ذاتية في نفس المجلد الكمبيوتر.
- قم بتشغيل برنامج MATLAB الأولى على البيانات النموذجية المكانية المتقدمة من الشريط العينة لإنشاء ملف حصيرة ذات الصلة. احفظ الملف الشروط المتفق عليها تبادلياً التي تم الحصول عليها في نفس المجلد.
- قم بتشغيل برنامج MATLAB الثانية على ما ورد أعلاه الحصول على الملف حصيرة لتوليد البيانات ذات الصلة المورفولوجية للشريط العينة، بما في ذلك مساحة مقطعية، لحظة من الجمود، لحظة القطبية من الجمود، والمسافة غريب الأطوار إلخ.
- طريقة إكسكت
ملاحظة: بعد القياسات الأربعة على مم 440 طويلة بار العينة، قد تم قياس الخامس على 30 ملم شريط طويل العينات باستخدام أسلوب إكسكت بسبب شريط به مدة التقادم.- قص عينة شريط 30 ملم من طرفي شريط الصلب الطويلة 500 ملم وشريط الصلب الطويلة الصدئة 440 ملم، كما هو مبين في الشكل 1. استخدامها كغير متآكلة ومتآكلة بار عينات، على التوالي.
- وضع الشريط صك العينات إلى ساحة للتدوير إكسكت، كما هو مبين في الشكل 5. أغلق باب الصك إكسكت. الشريط العينة هي تقع بين المصادر المشعة واستقبال الإشارات من الصك إكسكت.
- قم بتشغيل برنامج عملية إكسكت المثبتة على جهاز كمبيوتر لإعداد المعلمات الرماية. ضبط الشريط العينة إلى موقف إطلاق النار.
- إعداد عامل الحجم والتكبير بكسل في الجدول "عنصر تحكم صورة" لبرنامج تشغيل أداة إكسكت.
- تشغيل أداة إكسكت بواسطة النقر فوق الزر " ابدأ " لمسح الشريط العينة. جمع البيانات الملتقطة بالماسح الضوئي من شريط العينة.
- تشغيل المجموعة من البرامج على ما ورد أعلاه تفحص البيانات لإنتاج معايير هندسية من الشريط العينة تبعاً لذلك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ويبين الشكل 6 أقطار العينة شريط طويل غير متآكلة 500 مم بزاوية 0 ° و 45 ° 90 ° 135 ° لكل مقطع على طول ما تقاس باستخدام الفرجار الورنيّة. الأشرطة ثم خفضت إلى ثلاثة أجزاء، كما هو مبين في الشكل 1.
ويعرض الشكل 7 مجالات مستعرضة غير-متآكلة بار العينات على طول أطوال تقاس باستخدام أربعة وخمسة طرق، على التوالي، الجزء الأوسط طويلة 440 مم ونهاية فترة طويلة 30 ملم.
يبين الشكل 8 الصور المكانية والمقاطع العرضية الثلاثة المتآكلة بار العينة التي تم قياسها باستخدام المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وأساليب إكسكت، على التوالي.
الرقم 9 تقارير مستعرضة مجالات شريط المتآكلة العينة على طوله تقاس باستخدام أساليب أربعة وخمسة 300 ملم والعينات طويلة 30 ملم.
ويلخص الجدول 1 أقطار العينة شريط طويل 30 ملم غير متآكلة تقاس باستخدام الفرجار والمسح الثلاثي الأبعاد وأساليب إكسكت.
رقم 1: الصلب بار العينة. ويبين الشكل 1 تفاصيل الشريط العينات. جزأين من نهاية فترة طويلة 30 مم 
و 
كانت تستخدم العينات غير متآكلة. مم 440 طويلة الأوسط جزء 
كانت تستخدم كشريط المتآكلة العينة. وقطعت الأجزاء الثلاثة من شريط الصلب الطويلة 500 مم على مسافات من 30 و 470 ملم، على التوالي، من الطرف الأيسر لشريط الصلب. تم تعديل هذا الرقم من الأرقام 1 و 2 بواسطة لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: زوايا من شريط قياس القطر باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة. وهذا يدل على الزوايا شريط قياس القطر باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة في كل شريحة على طول الشريط طول. تم تعديل هذا الرقم من الرقم 3 بواسطة لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: جهاز لأسلوب الصرف. وهذا يدل على آلة الاختبار العالمي الكهروميكانيكية (أوت) لأسلوب الصرف. تم تعديل هذا الرقم من الرقم 4 لي بنغ, et al. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: جهاز للمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والعينات بار ملحوظ. وهذا يبين جهاز المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والملحوظة بار عينات فحصها. تم تعديل هذا الرقم من الرقم 5 بواسطة لي، وآخرون. 16-الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: جهاز إكسكت- ويبين هذا الصك إكسكت والشريط العينة المراد مسحها ضوئياً. تم تعديل هذا الرقم من الرقم 7 بواسطة لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: أقطار المقاسة من 500 ملليمتر طويلة غير-متآكلة شريط باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة. وهذا يبين أقطار شريط طويل غير متآكلة 500 ملم يتم قياسها باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة. ويبين الشكل 6A أقطار تقاس في أربع زوايا مختلفة في كل مقطع على طول الشريط طول. ويعرض الشكل 6B الحد الأقصى والحد الأدنى والانحراف من أقطار المقاسة في أربع زوايا مختلفة. هو طبع هذا الرقم من الرقم 8 من لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: قياس مجالات الأقسام غير-متآكلة بار العينة على طوله. يظهر الشكل 7A مجالات الأقسام المقاسة مم 440 طويلة بار العينة على طوله قبل التآكل. 7B الشكل يبين المناطق المقطعية قياس العينات شريط طويل غير متآكلة نهاية 30 ملم. هو طبع هذا الرقم من الرقم 9 من لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8: الصور المكانية وثلاثة مقطع عرضي المتآكلة بار العينة التي تم قياسها باستخدام المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والأسلوب إكسكت. ويبين الشكل 8 أ الصور المكانية للعينة شريط طويل المتآكلة 440 مم تقاس باستخدام المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد. 8B الشكل ويعرض صوراً لثلاثة أقسام الصليب متآكلة بار العينة التي تم قياسها باستخدام الأسلوب إكسكت. تم تعديل هذا الرقم من الأرقام 10 و 11 من لي، وآخرون. 16- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 9: يقاس مجال الأقسام المتآكلة بار العينة على طوله. يبين الشكل 9 ألف منطقة مقطعية المقاسة من العينة شريط طويل المتآكلة 300 ملم على طوله. 9B الشكل تقارير قياس مجالات العينة شريط طويل المتآكلة 30 ملم. وقد أشار هذا الرقم إلى أرقام 12 و 13 من لي، وآخرون. 16 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| القطر (مم) | الأسلوب قدمه ذات الورنيّة | طريقة إكسكت | 3D المسح أسلوب |
| الحد الأقصى | 14.22 | 14.27 | 14.34 |
| الحد الأدنى | 14.19 | 14.26 | 14.31 |
| الانحراف | 0.03 | 0.01 | 0.03 |
الجدول 1: قياس أقطار من 30 ملم طويلة غير-متآكلة بار العينة باستخدام الفرجار، والمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وأساليب إكسكت- ويلخص هذا أقطار الحد الأقصى والحد الأدنى للعينة شريط طويل غير متآكلة 30 ملم يتم قياسها باستخدام ثلاثة أساليب. تم تعديل هذا الرقم من الجدول 1 من لي، وآخرون. 16-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 قدمه ذات الورنيّة الورنيّة. ومع ذلك، تختلف أقطار المقاسة في زوايا مختلفة لنفس المقطع العرضي باستمرار وإلى حد كبير عن بعضها البعض. لشريط معين تحدث أقطار العينة، والحد الأقصى والحد الأدنى من 14.62 وملم 14.05 في زوايا 45 و 135 درجة مع انحراف كحد أقصى 4%. وبعبارة أخرى، المقطع العرضي لشريط غير متآكلة ليست دائرية تماما، ولكن قطع ناقص. ومن ثم، ينبغي إيلاء اهتمام لقياس الشريط القطر عند حساب مساحة مقطعية الفعلي مباشرة استناداً إلى القطر يقاس من شريط الصلب.
بالإضافة إلى قياس عادي شريط القطر باستخدام الفرجار الورنيّة، كنا أيضا إكسكت وأساليب ثلاثية الأبعاد لقياس المقطع العرضي شريط الضلع، التي لا يمكن استخدام الفرجار الورنيّة بسهولة. وجدنا أقطار مختلفة في زوايا مختلفة لشريط الضلع كذلك. شريط عادي يستخدم العينة في هذه الورقة حيث يمكن أن تقاس باستخدام كل خمس طرق مختلفة للمقارنة.
قضبان الصلب في هياكل محددة أساسا في التوتر أو ضغط. ومن ثم، لقوة معينة، قدرة تحمل شريط الصلب يعتمد على منطقة عبر الأقسام. وعلى افتراض أن هناك 4.0% الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى شريط القطر في زوايا مختلفة والشريط المقطع العرضي بيضاوي الشكل، ويحسب منطقة A=∏(d-0.04d)(d+0.04d)/4 = 0.998∏d24 مع اختلاف 0.016% من منطقة لبار الفرق 4.0% معين من شريط القطر. ومن ثم، وبسبب أقطار مختلفة في زوايا مختلفة، الشريط يقلل مساحة مقطعية. ومع ذلك، هذا شريط مساحة مقطعية الفرق يبدو أقل أهمية، بالمقارنة مع الشريط القطر الفرق في نفس القسم.
إظهار الشكل 7A و 7B المجالات القطاعية شريط غير متآكلة قياسها باستخدام أساليب فقدان في الكتلة، قدمه ذات الورنيّة القياسات، والمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وإكسكت لا تختلف كثيرا من أسلوب واحد من آخر، باستثناء بعض النقاط التي تم قياسها باستخدام طريقة تصريف المياه. وكان هذا لأنه كان هناك بعض الشكوك في استخدام طريقة تصريف المياه، مثل التوتر السطحي للمياه لمبة، السندات العمل بين المياه والانبوب، ومحتوى الرطوبة في بار السطح. على سبيل المثال، إذا كان الشريط السطح الجاف للغاية عندما كان مشردا في وعاء الماء، أن استيعاب بعض الماء أولاً قبل تصريف المياه من الحاوية. إذا كان التوتر السطحي للمبة المياه أكبر من 90° عندما يتدفق من خلال أنبوب، يمكن تفريغها الماء أقل من الحاوية عبر أنبوب الزجاج لأول شريط المشردين 10 ملم. وكنتيجة لذلك المبلغ من تآكل الشريط ستكون العينة الإفراط المقدرة وستكون المنطقة المتبقية الفعلية من شريط المتآكلة-المقدر. كالشريط العينة لا تزال تتحرك في الحاوية، الضغط يتراكم في الأنبوب حتى يتم التغلب على مقاومة الاحتكاك بين سطح المياه وأنابيب؛ وهكذا، سوف يمكن تصريفها المياه أكثر بكثير للعينة شريط المشردين ما يترتب عليها من 10 ملم في الحاوية. وكنتيجة لذلك المبلغ لتآكل الشريط سيكون العينة-المقدر والفعلي المنطقة المتبقية من شريط المتآكلة سيكون زائداً المقدرة. وهذا هو السبب مجال قياس شريط العينة باستخدام أسلوب الصرف أقل استقرارا ومقارنة متسقة مع تلك التي تقاس بطرق أخرى.
وباﻹضافة إلى ذلك، الجدول 1 أيضا قياس يبين أن الأقطار من 30 ملم طويلة غير-متآكلة بار العينة باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة، 3D المسح الضوئي والأسلوب إكسكت قريبة من بعضها البعض. ولذلك، يمكن استخدام الأساليب الأربعة لفقدان في الكتلة، وقياس قدمه ذات الورنيّة والمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد والأسلوب إكسكت لتحديد خصائص قطاعات من الصلب غير متآكلة بار أكثر دقة.
وعلاوة على ذلك، من خلال مقارنة شاملة بين الأدوات المستخدمة، تكاليف الاختبار، والكفاءة، ودقة القياس من الأساليب المختلفة الأربعة المذكورة أعلاه، يصبح من الواضح أن الأسلوب الذي قدمه ذات الورنيّة هي الأكثر مناسبة لقياس مورفولوجية شريط الصلب غير متآكلة بسبب بساطته، والكفاءة العالية والدقة مقارنة بالأساليب الأخرى.
ينبغي الإشارة إلى أن، كما هو مبين في الشكل 1، أسطح قطع نهاية كلا أشرطة طويلة غير متآكلة 30 ملم غير مستو تماما والعرض على التوالي. قد يتسبب هذا في بعض الاختلافات حول الشريط الطول الفعلي يتم قياسها باستخدام قدمه ذات الورنيّة الورنيّة و، بدوره، إلى انحراف مجالات مقطعية محسوبة من التباين الخسارة أو حجم كتلة المقاسة. ومن ثم فإن هناك بعض الاختلافات المناطق المقطعية المقاسة من الأشرطة غير متآكلة بين الشكل 7A و 7B.
إظهار الرقم 8 (أ) و 8 (ب) أن عملية، المقطع العرضي المتبقية من شريط متآكلة، نتيجة لإزالة المعادن من شريط سطح غير منتظم عن طريق رد فعل الكهروكيميائية العينة دائري ولا بيضاوي الشكل. بدلاً من ذلك، أصبحت غير منتظمة ومتنوعة إلى حد كبير على طول شريط متآكلة جداً.
الرقم 9 ألف و 9B تظهر المناطق المتبقية من المقطع العرضي المتآكلة شريط العينات على طول ما تم قياسه باستخدام فقدان في الكتلة، والفرجار، وأسلوب الصرف، المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وأسلوب إكسكت. من الواضح أنه المتآكلة بار العينة، يمكن الأسلوب فقدان الكتلة فقط إنتاج منطقة مستعرضة متوسط شريط المتآكلة وتظل ثابتة على طول كامل. أنها لا تعكس اختلاف المقطع الفعلي المتبقية شريط المتآكلة على طوله، كما هو مبين في الشكل 8 (أ) و 8 (ب). وبالإضافة إلى ذلك، لأنه لا يمكن أن تمس قدمه ذات الورنيّة القاعدة لتأليب على الشريط السطحية، فإنه يمكن قياس فقط قطر يعادل مقطع متبقية من شريط المتآكلة. بسبب هذه قصور جوهرية الأسلوب قدمه ذات الورنيّة أقل قدرة على قياس المعلمة المورفولوجية المتآكلة شريط العينة على وجه التحديد.
الرقم 9 ألف و 9B أيضا تبين أن المناطق المتبقية من المتآكلة بار العينة التي تم قياسها باستخدام إكسكت و 3D أساليب المسح تختلف دائماً على طوله وهي قريبة من بعضها البعض. ومع ذلك، الأسلوب إكسكت تتسع فقط للعينات 30 ملم. ولذلك، لا يمكن استخدام الأسلوب إكسكت على نطاق واسع في هندسة العملية. وعلاوة على ذلك، يفرض استخدام الأسلوب إكسكت أيضا متطلبات صارمة للغاية على قطع وإعداد شريط العينة. إذا كان المقطع شريط العينة ليست طائرة على التوالي، ولكن ملتوية أو غير متكافئ، انحرافاً كبيرا يمكن إجراؤها، وشملت في شريط المقطعية المجال تقاس باستخدام الأسلوب إكسكت. 3D المسح أسلوب يمكن أن تستوعب مم 440 طويلة بار العينة وقياس مورفولوجية العينات غير متآكلة ومتآكلة بدقة كافية. مزايا كبيرة أكثر من الأساليب الأربعة الأخرى على الدقة والكفاءة وقابلية التطبيق في القياس شريط سطح مورفولوجيا. وإلى جانب ذلك، أسلوب ثلاثي الأبعاد يمكن أن يولد أيضا بعض المعلومات الصرفية أكثر فائدة من شريط العينة، بما في ذلك أعماق الحفر التآكل في بار السطح، لحظة من الجمود، centroid، والقصور الذاتي للحظات من شريط المقطع، إلخ. على طوله. ومن ثم، طريقة المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد هو الخيار الأكثر تفضيلاً لقياس مورفولوجيا شريط الصلب، لا سيما شريط الصلب متآكلة.
من النتائج والمناقشة أعلاه، يمكن استخلاص النتائج التالية. شريط الصلب غير متآكلة، قدمه ذات الورنيّة الورنيّة هو أفضل أداة لقياس التشكل. أنه ليس فقط بدرجة عالية من دقة لقياس ولكن أيضا هو الأكثر اقتصادا. على الرغم من أن طريقة الصرف يمكن قياس مساحة مقطعية المتبقية من شريط الصلب المتآكلة على طول الشريط طول، دقة جهاز القياس يحتاج إلى مزيد من التحسين. النتائج المقاسة قد تتأثر بعض جوانب عدم اليقين، مثل surface tension لمبة المياه، والسندات مع أنبوب التدفق، والرطوبة بار السطح، إلخ.، ومن ثم طريقة تصريف المياه لاستخدامها بعناية فائقة. على الرغم من أن طريقة إكسكت يمكن قياس دقة منطقة القسم المتبقي من شريط الصلب متآكلة، يقتصر طول شريط الصلب فإنه يمكن أن تستوعب 30 ملم. طريقة المسح 3D مزايا كبيرة أكثر من الأساليب الأربعة الأخرى على جوانب الدقة والكفاءة وقابلية التطبيق في قياس مورفولوجيا سطح شريط الصلب، لا سيما شريط الصلب متآكلة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تولد أكثر فائدة بكثير من القياسات مورفولوجيا شريط الصلب متآكلة، مثل عمق الحفرة، وانحراف المقطعية، إلخ. هو الأسلوب الأكثر الأمثل لقياس البارامترات المورفولوجية لشريط الصلب المتآكلة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
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
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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. , China Construction Industry Press. Beijing 100013, China. (2009).
