Summary
이 문서는 형상 및 다른 방법을 사용 하 여 바 철강의 부식의 양을 측정: 질량 손실, 캘리퍼스, 배수 측정, 3D 스캐닝 및 x 선 마이크로-단층 (XCT).
Abstract
부식된 강철 막대의 길이 따라 불규칙 하 고 고르지 못한 잔여 섹션 실질적으로 그것의 기계적 성질을 변경 하 고 안전과 기존 콘크리트 구조물의 성능을 크게 지배. 결과적으로, 그것은 제대로 잔여 베어링 용량 및 구조의 서비스 수명을 평가 하는 구조에 강철 막대의 부식의 양과 형상을 측정 하는 것이 중요. 이 문서는 소개 하 고 강철 막대의 부식의 양과 형상 측정을 위한 5 가지 방법을 비교. 단일 500 m m 길고 14 m m 직경 강철 막대는이 프로토콜 가속된 부식에 따라서 표본 이다. 대량 손실 측정, 버 니 어 캘리퍼스, 배수 측정, 3D 스캐닝 및 x 선 마이크로-단층 (XCT)를 사용 하 여 전후 그것의 형태와 부식의 양을 신중 하 게 측정 되었다. 적용 및 이러한 다른 방법의 적합성 다음 평가 했다. 결과 버 니 어 캘리퍼스 측정 부식된 바의 형태에 대 한 가장 적합 한은 3D 스캐닝 부식 비 바의 형태를 측정 하기 위한 최선의 선택 임을 보여준다.
Introduction
철강의 부식 콘크리트 구조의 악화에 대 한 주요 이유 중 하나 이며 구체적인 탄 또는 염화 침입에 의해 발생. 콘크리트 탄, 부식 하는 경향이 일반화 될; 동안 염화 침입, 그것은 된다 더 지역화1,2. 아무리 무슨 원인, 부식 균열 부식 제품의 방사형 확장에서 구체적인 덮개, 강철 바와 그 주변 콘크리트 사이 유대를 악화, 바 침투 표면, 그리고 바 감소 단면적 상당히3,은4.
구조 콘크리트와 유사 서비스 환경에서의 비-동질성, 인해 강철 바의 부식 발생 합니다 임의로 그것의 표면 및 그것의 길이 따라 큰 불확실성. 콘크리트 탄으로 인 한 일반적인된 균일 부식 반대 염화 침입으로 인 한 벽 공 부식 공격 침투를 발생 합니다. 또한, 그것은 잔여 부분의 막대 가운데 상당히 다양 하 게 부식된 바 하면 표면 및 길이. 결과적으로, 바 강도와 바 연 성 감소. 광범위 한 연구5,6,7,,89,10, 바 스틸의 기계적 성질에 부식의 효과 연구를 수행한 11,12,13,,1415. 그러나, 더 적은 주의 형태학 매개 변수 측정 방법 및 강철 막대의 부식 특성에 주어졌다.
일부 연구는 사용 대량 손실5,10,,1114바 철강의 부식의 양을. 그러나,이 방법은 잔여 섹션의 평균 값을 확인 하기 위해 사용할 수 있습니다 그리고 그것의 길이 따라 섹션의 분포를 측정할 수 없는. 주와 프랑코 짧은 세그먼트의 일련에 단일 강철 막대를 절단 하 고 무게 각 세그먼트의 길이13,14따라 잔여 섹션의 분야의 변화를 확인 하 여이 방법을 개선 했습니다. 그러나,이 메서드는 강재의 추가 손실을 절단 동안 원인과 건드릴 수 없어 최소 잔여 부분의 부식된 바, 정확 하 게는 베어링 용량을 지배. 버 니 어 캘리퍼스도14,15바 스틸의 기하학적 파라미터를 측정 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 잔여 부분의 부식된 바는 매우 일반적인, 그리고 부식의 측정 및 실제 단면 치수 사이 상당한 편차 항상 있다. Archimedes의 원리를 바탕으로, 클락 외. 그것의 길이 따라 부식된 바의 잔여 부분을 측정 하기 위해 배수 방법을 채택 하지만 막대의 변위가 케이스11에 상당한 정확성 없이 수동으로 통제 되었다. 리 외. 강철 막대의 변위를 자동으로 제어 하는 전기 모터를 사용 하 여이 배수 방법을 개선 하 고 측정 결과 더 정확 하 게16. 마지막으로, 3D 스캐닝 기술, 개발, 지난 몇 년 동안이 방법은17,18,,1920바 스틸의 기하학적 크기를 측정 하기 위해 사용 되었습니다. 3D 스캐닝, 직경, 잔여 지역, 중심, 편심, 관성 모멘트, 및 강철 막대의 부식 침투를 사용 하 여 수 있습니다 정확 하 게 취득 될. 연구원은 다른 실험 설정에 이러한 방법을 사용, 비록 거기 되지 않았습니다 비교 및 그들의 정밀도, 적합성 및 적용 방법의 평가.
부식, 특히 부식, 부식, 일반화에 비해 내 공 뿐만 아니라 부식된 바의 기계적 특성을 변경 하지만 잔여 베어링 용량 및 콘크리트 구조물의 수명을 감소. 바 길이 따라 부식의 공간 가변성에 대 한 부식된 강철 막대의 형태학 매개 변수의 더 정확한 측정은 기계적 특성 바의 더 적당 한 평가 대 한 긴급. 이 안전 및 부식에 의해 손상 된 철근 콘크리트 (RC) 구조 안정성 평가 하는 데 도움이 됩니다 더 정확 하 게21,22,23,,2425,26 ,27,,2829.
이 프로토콜 형상과 강철 막대의 부식의 양을 측정 하기 위한 다섯 가지 논의 방법을 비교 합니다. 단일, 500 m m 길이 및 직경, 라운드 바 표본으로 사용 되었고 실험실에서 가속된 부식에 들어서는 일반 14 m m. 그것의 형태와 부식의 수준 질량 손실, 버 니 어 캘리퍼스, 배수 측정, 3D 스캐닝 및 x 선 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (XCT)를 포함 하 여 각 메서드를 사용 하 여 전후 측정 신중 하 게 되었다. 마지막으로, 적용 및 각각의 적합성 평가 했다.
그것은 이어야 한다 늑 골 붙인된 바 콘크리트에 포함 된 지적, 아니라 일반 바, 공기에 노출 되는 일반적으로 콘크리트 구조물에 사용 하 고 부식에 들어서는. 늑 골이 있는 바, 버 니 어 캘리퍼스 수 있습니다 쉽게 적용 되지. 이러한 바 콘크리트에서 부식, 때문에 그들의 표면 침투가 아니다 더 일반 바11공기에 노출에 비해. 그러나,이 프로토콜은 맞도록 같은 바;에 다른 측정 방법의 분석의 적용 따라서, 그것은 형태학 파라미터 측정에 갈비뼈와 콘크리트 비 균질의 영향을 제거 하는 표본으로 벗은 일반 바를 사용 합니다. 다른 방법을 사용 하 여 부식된 늑 골 붙인된 바의 측정에서 추가 작업 미래에 운송할 수 있습니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 테스트 표본 및 제조 공정
- 500 m m 긴, 14 m m 직경 일반 (학년 Q235) 바 철강 인수 테스트 견본 생산을 위한.
- 막대의 표면 연마는 표면에 비늘 밀을 제거 하는 정밀한 사 포를 사용 하 여.
- 그림 1, 는 절단기를 사용 하 여 30 mm와 그것의 왼쪽된 끝에서 470 m m에 있는 막대를 잘라.
- 디지털 전자 규모를 사용 하 여 표본 바 3의 무게를 측정 합니다.
- 2 단계에서 설명 하는 다섯 가지 방법을 사용 하 여 3 명의 표본의 직경을 측정 하 고는 비-부식 표본 바의 결과 기록 합니다.
- 부식으로 아래 전기 화학 방법을 사용 하 여 440 mm 바 견본:
- 절연 테이프로 단단히 각 끝의 70 mm를 커버. 전기 와이어 440 mm 바 시료의 한쪽 끝을 연결 합니다.
- 에폭시 수 지를 만들기 위해 1:1 비율에 경화제와 접착제를 혼합. 막대의 절연된 70 m m 끝에 에폭시 수 지를 적용 균일 하 게 부식에서 양쪽 끝을 보호 하는 견본.
- 440 m m 배치 3.5%를 포함 하는 플라스틱 물 탱크에 견본 바 긴 NaCl 전해질과 음극으로 동판.
- 막대의 한쪽 끝을 연결 바의 가속된 부식에 대 한 전기 회로를 설정 하려면 견본 긍정 극에 노드 및 직류 (DC)의 부정 극에 구리 음극 판으로 전원 공급 업체, 각각, 견본.
- 바에 2.5 µ A/c m2 의 일정 한 직류를 적용 하려면 DC 전원 공급 장치에 스위치 부식의 전체 기간에 대 한 표본.
- 종료는 부식 전류 떨어져 스위치 처리 때 양을 견본은 막대의 부식의 부식의 예상된 수준에 도달 하면으로 패러데이 법칙을 사용 하 여 추정.
- 장소는 위의 부식 제품의 표면에서 제거 하는 30 분 동안 12 %HCl 솔루션 탱크에 견본 바 부식. 담가 중화에 대 한 포화 라임 물 탱크로 견본 바 산 청소 하 고 더 깨끗 한 수돗물을 사용 하 여.
- 건조는 위의 청소 공기에서 견본 바 부식. 측정을 위한 그것의 표면을 표시 합니다.
- 부식의 부식 양과 형태학 매개 변수 측정 견본 바.
참고: 청소 부식된 강철 막대의 질량 손실 영향 을지 않습니다. 산 성 솔루션의 종류와 산 성 해결책에 있는 침수의 서로 다른 시간 다른 양의 질량 손실 발생할 것 이다. 그러나이 테스트에서, 비교 사이 되었다 다른 청소 기법, 일관성, 청소 과정 중국 국가 표준의 장기 성능 테스트 방법 및30일반 콘크리트 내구성에 대 한 다음과 같습니다.
2. 측정 방법 및 절차
- 질량 손실 방법
- 수평 플랫폼에 전자 규모를 놓고 그것을 0.
- 전자 규모에 수평으로 부식 하기 전에 견본 바는 세련 된 배치 고 비 부식 강철의 질량으로 규모에서 읽기 바 m0 (g).
- 전자 규모에 가로로 부식 후 견본 바는 청소 장소 고 부식된 강철 바 mc (g)의 질량으로 규모에서 읽기.
- 막대의 부식의 양을 계산의 방정식을 사용 하 여 Q오호= (mc-m0) / 100% xm0.
- 부식의 잔여 부분의 평균 영역 계산 방정식을 사용 하 여 견본 바 A사우스 캐롤라이나As0= (1-Q오호), 곳에, As0 비 부식 강철 바의 영역입니다.
- 버 니 어 캘리퍼스 메서드
- 막대의 표면 표시 막대의 왼쪽된 끝에서 10 mm 간격으로 길이 따라 견본 같이 마커 펜을 사용 하 여 그림 1.
- 버 니 어 가늠 자는 캘리퍼스의 원래 위치로 이동 합니다. 두 턱 서로 터치 하 고 보정이 주요 눈금의 0 라인 두 줄을 확인 합니다. 버 니 어 눈금을 0 0의 버튼을 눌러 다음.
- 버 니 어 캘리퍼스는 막대의 직경에 걸쳐 배치 견본. 이동 막대를 터치 하는 두 턱을 버 니 어 규모 부드럽게 표면. 막대의 직경을 측정 시료와 주어진된 각도 표시 섹션에.
- 반복 단계 2.2.3 4 번 막대를 측정 직경 표시 섹션에서와 0 °, 45 °, 90 °, 135 °의 각도에서 각각 그림 2. 와 같이
- 위의 4 개의 측정된 직경을 평균 하 고 Di (mm)는 바의 대표 직경으로 표시 된 섹션에서 견본.
- 막대의 단면적 계산 방정식을 사용 하 여 표시 된 섹션에서 견본 Ai=pD나2채널/4 (m m2).
- 2.2.3 2.2.6 단계를 반복 하 여 바의 모든 표시 된 섹션에 대 한 부식 후의 길이 따라 그것의 횡단면의 분포를 측정 하기 위해 견본.
- 배수 방법
- 전자 보편적인 시험기 (EUT), 그림 3에서 같이 설정 합니다.
- EUT의 머리 아래 유리 컨테이너를 놓고 수 콘센트에 도달할 때까지 컨테이너에 수돗물을 부 어.
- 유리 컨테이너의 출구 바로 아래 전자 규모의 플랫폼에 200 mL 비 커를 놓습니다.
- 막대의 한쪽 끝을 클램프는 EUT의 머리를 사용 하 여 견본 수직 기계.
- 전환 천천히 막대의 다른 쪽 끝까지 머리 아래로 이동 하려면 EUT 기계에 견본 그냥 물 컨테이너에서의 위쪽 표면 접촉.
- M나전자 규모의 초기 읽기를 가져가 라.
- 바 이동 EUT 기계 1.0 m m/분의 비율로 용기에 물으로 아래로 견본.
- 때문에 바의 10 mm 변위 컨테이너에서 Mi + 1가 출력 하는 물의 질량에 대 한 전자 규모의 마지막 독서를 받아 견본 컨테이너에 있는 물으로.
- 횡단면 견본 바 난민 10 m m의 균일 한 가정, h의 단면적을 계산 = A나의 방정식을 사용 하 여 바 난민 10 m m = (Mi + 1 - Mi) / (Ρh), (Mi + 1 - Mi )가 물 견본 바 난민 10 m m에 대 한 컨테이너에서 출력의 측정된 질량. Ρ = 1, 000 k g/m3 의 밀도 이다.
- 그것의 길이 따라 크로스 섹션 바의 분포를 측정 물에 바의 전체 길이 전치 하는까지 각 10 m m 긴 난민된 바 표본에 대 한 2.3.6 2.3.9 단계를 반복 합니다.
- 3D 스캐닝 방법
- 막대의 표면에 백색 개발자 스프레이 견본 공기에서 건조. 장소 그것은 수평으로 3 차원 스캐너의 플랫폼에 그림 4와 같이.
- 막대의 위치를 보정 임의로 바의 3D 개조를 위한 라벨 용지에 작은 하얀 점 들 여 3D 스캐너의 플랫폼에 견본 견본.
- 3D 스캐너와 해당 데이터 추출 소프트웨어를 실행 한 후 검색 바의 길이와 수집 해당 견본 3D 스캐너를 통해 데이터 검색. 제조업체의 지침을 사용 합니다.
- 막대의 공간 모델 개발 소프트웨어를 사용 하 여 표본 수집 관련 날짜 파일.
- 바의 개발된 공간 모델 데이터 견본 및 컴퓨터의 동일한 폴더에 두 개의 자체 컴파일된 MATLAB 프로그램.
- 첫 번째 MATLAB 프로그램을 실행 하는 바의 개발된 공간 모델 데이터에 관련 매트 파일을 생성 하는 견본. 같은 폴더에 얻은 매트 파일을 저장 합니다.
- 위의 두 번째 MATLAB 프로그램을 실행 하 여 얻은 바의 형태학 관련 데이터를 생성 하 매트 파일 견본, 단면적, 관성 모멘트, 관성 모멘트 극 지, 편심 거리 등을 포함 하 여.
- XCT 메서드
참고: 440 m m에 4 개의 측정 견본 바 긴, 후 다섯 번째 측정에서 수행 되었다 30mm 긴 바 바 때문 XCT 메서드를 사용 하 여 표본 길이 제한.- 그림 1. 와 같이 500 m m 긴 강철 막대의 양쪽 끝에서 고 440 m m 긴 부식된 강철 봉에서 30 m m 바 견본을 잘라 각각 그들 비 부식 및 부식 표본, 바로 사용 합니다.
- 바 자리는 XCT의 회전 플랫폼에 표본 악기, 그림 5와 같이. XCT 악기의 문을 닫습니다. 바 견본 방사성 소스와 XCT 악기의 신호 수신기 사이 끼여.
- 촬영 매개 변수를 설정 하는 컴퓨터에 설치 된 XCT 작업 소프트웨어를 실행 합니다. 바 조정 촬영 위치에 견본.
- XCT 악기의 운영 소프트웨어의 "이미지 제어" 표에 픽셀 크기 및 배율 요소를 설정 합니다.
- XCT 악기 바 스캔 시작 버튼을 클릭 하 여 실행 견본. 표본 바의 스캔된 데이터를 수집 합니다.
- 실행 소프트웨어 패키지에는 위의 검색 바의 기하학적 매개 변수를 생성 하는 데이터 표본 따라.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
그림 6 0 °, 45 °, 90 °, 그리고 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 측정 길이 따라 각 섹션에 대 한 135 °의 각도에서 500 m m 긴 비 부식 바 견본의 직경을 보여준다. 그림 1에서 보듯이 막대 다음 세 부분으로 절단 했다.
그림 7 은 비-부식 표본을 각각 4, 5 메서드를 사용 하 여 측정 하는 그것의 길이 따라, 440 m m 긴 중간 부분 및 30 m m 긴 끝 바의 횡단면 영역을 제공 합니다.
그림 8 표시 공간 이미지와는 부식의 3 개의 횡단면 견본 각각 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 측정 막대.
그림 9 보고 부식된 바의 횡단면 지역 표본 그것의 길이 따라 300 m m와 30mm 긴 표본에 대 한 4, 5 방법을 사용 하 여 측정.
표 1 에 직경 30 m m 긴 비 부식 바 표본은 캘리퍼스, 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 측정의 요약 되어 있습니다.
그림 1: 표본 바 철강. 막대의 세부 정보를 표시 하는 그림 1 표본. 2 개의 30 밀리미터 긴 끝 부분 
및 
비 부식 표본으로 사용 되었다. 440 m m 긴 중간 부분 
부식 막대로 사용 되었다 견본. 세 부분으로 강철 막대의 왼쪽된 끝에서 각각 30 m m와 470 m m의 거리에서 500 m m 긴 강철 바에서 절단 했다. 이 그림 리, 그림 1과 2에서 수정 되었습니다 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 각도의 직경 측정 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 바. 바에 따라 각 횡단면에 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 직경 측정 막대의 각도 표시 길이. 이 그림 리, 그림 3 에서 수정 되었습니다 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 배수 방법에 대 한 장치. 이 표시는 전자 보편적인 시험기 (EUT) 배수 방법에 대 한. 이 그림 리, 외. 그림 4 에서 수정 되었습니다. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 3 차원 스캐닝과 표시 바 표본 장치. 이 검색 표본 바 3D 스캐닝의 장치 고는 표시를 보여줍니다. 이 그림 리, 그림 5 에서 수정 되었습니다 외. 16.이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: XCT 장치. 이 보여줍니다 XCT 악기와 바 검사할 견본. 이 그림 리, 그림 7 에서 수정 되었습니다 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6: 측정된 직경 500mm 긴 바 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 비 침식의. 직경 500mm 긴 비 부식 바 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 측정의 표시 됩니다. 그림 6A 표시 바에 따라 각 섹션에 4 개의 다른 각도에서 측정 하는 직경 길이. 그림 6B 최대, 최소 및 4 개의 다른 각도에서 측정 된 직경의 편차를 제공합니다. 이 그림은 리, 그림 8 에서 증 쇄 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7: 측정 된 단면 분야는 비-부식 그것의 길이 따라 견본 바. 그림 7A 쇼 440 m m의 측정된 단면 영역 그것의 부식 하기 전에 그것의 길이 따라 견본 바 긴. 그림 7B 30mm 긴 비 부식 끝 바 표본 측정된 단면 영역이 표시 됩니다. 이 그림은 리, 그림 9 에서 증 쇄 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 8: 공간 이미지와는 부식의 3 개의 횡단면 견본 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 측정 바. 그림 8A 440 m m 긴 부식된 바 견본 3D 스캔을 사용 하 여 측정의 공간 이미지를 보여 줍니다. 그림 8B 에서 부식의 3 개의 횡단면의 이미지 선물 XCT 메서드를 사용 하 여 측정 하는 표본 바. 이 그림 리, 그림 10과 11에서 수정 되었습니다 외. 16. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 9:는 부식의 단면적을 측정된 길이 따라 견본 바. 그림 9A 의 그것의 길이 따라 300 m m 긴 부식된 바 표본 측정된 단면 영역을 표시합니다. 그림 9B 30mm 긴 부식된 바 견본의 측정된 영역을 보고합니다. 이 그림은 그림 12와 13 리, 추천 외. 16 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 직경 (mm) | 캘리퍼스 메서드 | XCT 메서드 | 3D 스캐닝 방법 |
| 최대 | 14.22 | 14.27 | 14.34 |
| 최소 | 14.19 | 14.26 | 14.31 |
| 편차 | 0.03 | 0.01 | 0.03 |
표 1: 오래 비-부식 캘리퍼스, 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 견본 바 30 m m의 측정된 직경. 이 세 가지 방법을 사용 하 여 측정 30 m m 긴 비 부식 바 표본의 최대 및 최소 직경을 요약 합니다. 이 그림 리, 표 1에서 수정 되었습니다 외. 16.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
그림 6A 6B 쇼는 비-부식 견본 바의 측정 된 직경 길이 따라 크게 달라 지지 않습니다. 최대 차이 바에 따라 측정 된 직경 사이의 길이 0.7%의 최대 편차와 약 0.11 m m만. 이 부식 비 바의 형상을 평가할 수 있다 잘 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여 나타냅니다. 그러나, 동일한 횡단면의 다른 각도에서 측정 된 직경 서로 일관 되 고 상당히 다릅니다. 주어진된 바에 대 한 견본, 최대 및 최소 직경 14.62 m m와 14.05 m m의 4%의 최대 편차와 45 °, 135 °의 각도에서 발생. 즉, 비 부식 바의 단면 이지만 하지 완벽 하 게 원형, 타원형. 막대의 측정에 주의 지불 한다 따라서, 실제 단면적을 직접 계산할 때 직경 강철 막대의 측정된 직경에 따라.
일반의 측정 뿐만 아니라 직경 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여, 바 또한 XCT 방법과 3D를 사용는 버 니 어 캘리퍼스 쉽게 사용할 수 없습니다 리브 바의 크로스 섹션을 측정. 우리 또한 리브 바에 대 한 다른 각도에서 다른 직경 발견. 일반 바 비교에 대 한 모든 5 개의 다른 메서드를 사용 하 여 측정 될 수 있다 때문에, 표본에서이 사용 된다.
콘크리트 구조물에 강철 막대는 주로 긴장 또는 압축에서. 따라서, 주어진된 강도 강철 막대의 베어링 용량의 교차 단면 영역에 따라 다릅니다. 가정 하는 최대 및 최소 4.0% 차이가 서로 다른 각도 바에서 직경 바 횡단면은 타원형, A=∏(d-0.04d)(d+0.04d)/4 면적 계산 = 0.998∏d2/4 0.016% 차이 영역을 바 주어진된 4.0% 차이의 직경 바입니다. 따라서, 다른 각도, 바에서 다른 직경 때문에 단면적 감소. 그러나,이 단면적 차이 바 보인다 덜 중요 한에 바와 비교 같은 섹션에 직경 차이.
그림 7A 와 7B 쇼 비 부식 바의 단면 영역 측정 측정 캘리퍼스 대량 손실의 방법을 사용 하 여, 3D 스캐닝 및 XCT 할 다양 하지 크게 사용 하 여 측정 하는 몇 가지 포인트를 제외한 다른 한 방법에서 배수 방법입니다. 이것은 물 전구의 표면 장력 등 배수 메서드를 사용 하 여 몇 가지 불확실성 본드 액션 물과 튜브, 바의 함량 있었기 때문에 표면. 예를 들어 경우 막대 표면 너무 건조 할 때 물 컨테이너에 난민은, 그것은 일부 흡수 하는 것 물 컨테이너에서 물 출력 하기 전에 먼저. 때 튜브를 통해 흐르는 물 전구의 표면 장력 90 ° 보다 큰 경우 더 적은 물은 처음 10 mm 난민된 바에 대 한 유리 튜브를 통해 컨테이너에서 방전 수 있습니다. 결과적으로, 양 바의 부식의 견본 이상 예상 될 것 이라고 및 부식된 바의 실제 잔여 지역 과소평가 될 것 이다. 바로 견본 이동을 계속 하 고 컨테이너에 압력에서에서 빌드 튜브까지 물과 튜브 표면 사이 마찰 저항을 극복 하 고; 따라서, 훨씬 더 많은 물은 컨테이너에 필연적인 10mm 난민된 바 표본에 대 한 출력 될 것 이다. 결과적으로, 양 바의 부식의 표본에서 추정 될 것 이라고 하 고 부식된 막대의 실제 잔여 영역-예상 것입니다. 이것은 이유 왜 측정된 영역 막대의 표본 배수 메서드를 사용 하 여 덜 안정적 이며 일관 된 비교와 다른 방법으로 측정.
또한, 표 1 긴 30 mm의 직경 비-부식 견본 바 쇼 버 니 어 캘리퍼스, 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 측정 하는 또한 서로 가까이 있습니다. 따라서, 질량 손실, 캘리퍼스 측정, 3D 스캐닝 및 XCT 방법의 4 가지 방법은 더 바 비 부식 강철 단면 특성을 정확 하 게 정의를 사용할 수 있습니다.
또한, 사용된 기기, 테스트 비용, 효율성, 위의 4 가지 방법의 측정 정확도의 포괄적인 비교를 통해 그것은 분명해 캘리퍼스 메서드는 가장의의 형태학의 측정에 적합 한 단순, 높은 효율과. 다른 방법에 비해 정확도 때문에 비 부식 강철 봉
그것은 해야 지적, 그림 1에서 보듯이 두 30 m m 긴 비 부식 바의 절단된 끝 표면 그리고 하지 않았다 완벽 하 게 평면 transversely 직선. 이 일부 차이가 발생할 수 있습니다 바에 대 한 실제 길이 측정 버 니 어 캘리퍼스를 사용 하 여와, 차례, 측정 된 질량 손실 또는 볼륨 변형의 계산된 부분적인 지역 편차. 따라서, 그림 7A 와 7B부식 비 바의 단면 측정된 분야의 몇 가지 차이점이 있다.
그림 8A 와 8B 쇼를, 때문에 전기 화학 반응을 통해 불규칙 표면 바에서 금속 제거 처리, 부식된 바의 잔여 횡단면 견본이 원형 또는 타원형. 대신, 그것은 매우 불규칙 하 고 부식된 막대의 길이 따라 실질적으로 다양 한 되었다.
그림 9A 및 9B 는 부식의 횡단면의 잔여 영역을 표시 바 대량 손실, 캘리퍼스, 배수 방법, 3D 스캐닝 및 XCT 메서드를 사용 하 여 측정 길이 따라 표본. 그것은 분명 그는 부식에 대 한 견본, 바 대량 손실 방법 수만 부식된 바의 평균 단면적을 생산 하 고 그것의 전체 길이 따라 일정 하 게 유지. 그림 8A 와 8B에서 같이 그것은 그것의 길이 따라 부식된 바의 실제 잔여 섹션의 변화를 반영 하지 않습니다. 또한, 캘리퍼스 바에 올 스타 팀의 기지를 만질 수 없는 때문에 표면, 그것은 수만 측정 부식된 바의 잔여 부분의 해당 직경. 이러한 본질적인 단점, 캘리퍼스 방법 이므로 덜는 부식의 형태학 매개 변수를 측정할 수 견본을 정확 하 게 바.
그림 9A 및 9B 또한 표시 하는 부식의 잔여 지역 XCT 및 3D를 사용 하 여 측정 하는 표본 바 스캐닝 방법을 지속적으로 그것의 길이 따라 다르며 서로 가까이. 그러나, XCT 방법만 30 m m 견본을 수용할 수 있습니다. 따라서, XCT 메서드는 실용적인 공학에서 널리 사용할 수 없습니다. 또한, XCT 메서드를 사용 하 여 또한 절단 및 막대의 준비에 매우 엄격한 요구 사항을 부과 견본. 만약 섹션 바의 표본은 바로 비행기, 하지만 상당한 편차를 만든 고 바 단면에 포함 수 비뚤어진 또는 고르지, XCT 메서드를 사용 하 여 측정 하는 영역. 3D 스캐닝 방법 440 m m를 수용할 수 있는 견본 바 길고 비 부식 및 부식 표본의 형태를 충분히 정확 하 게 측정. 그것은 표면 형태 바의 측정에서 정밀도, 효율성과 적용에 다른 4 개의 방법을 통해 상당한 이점이 있다. 3D 방법 또한 막대의 몇 가지 더 유용한 형태학 정보를 생성할 수 있습니다 게다가, 견본, 표면, 관성 모멘트, 중심, 관성 모멘트의 섹션, 등바 바에 부식 구 덩이의 깊이 포함 하 여. 따라 그 길이입니다. 따라서, 3D 스캐닝 방법 강철 바, 특히 부식된 강철 바의 형태를 측정 하기 위한 가장 선호 옵션입니다.
위의 결과와 토론, 다음과 같은 결론을 그릴 수 있습니다. 비 부식 강철 바, 버 니 어 캘리퍼스의 형태학을 측정 하기 위한 최고의 도구입니다. 그것은 뿐만 아니라 높은 측정 정확도 뿐만 아니라 가장 경제적입니다. 배수 방법 바에 따라 부식된 강철 막대의 잔여 횡단면 영역을 측정할 수 있지만 길이, 측정 장치의 정확도 더 개선이 필요 하다. 측정된 결과 물 전구, 흐름 튜브 본드의 surface tension 및 표면, 등의 수 분 등 몇 가지 불확실성에 의해 영향을 받을 수 있습니다., 따라서 배수 방법 매우 신중 하 게 사용할 수 있다. XCT 메서드를 사용 하면 정확 하 게 부식된 강철 막대의 잔여 섹션 영역을 측정할 수 있습니다, 하지만 그것을 수용할 수 있는 강철 막대의 길이 30 m m로 제한 됩니다. 3 차원 스캐닝 방법은 정밀도, 효율성과 강철 바, 특히 부식된 강철 막대의 표면 형태의 측정에 적용의 측면에 다른 4 개의 방법을 통해 상당한 장점이 있습니다. 또한, 그것은 구 덩이 깊이, 단면 편심, 등부식된 강철 막대의 훨씬 더 유용한 형태로 측정을 생성할 수 있습니다. 부식된 강철 막대의 형태학 매개 변수 측정에 대 한 가장 최적의 방법 이다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
심천 대학에서 저자는 크게 국립 자연 과학 재단의 중국 (보조금 번호 51520105012 및 51278303) 및 (키) 프로젝트의 교육부의 광 동성에서 재정 지원을 인정합니다. (No.2014KZDXM051). 그들은 또한 감사 내구성의 광 동 지방 키 실험실에 대 한 해양 토목 공학, 테스트 시설 및 장비를 제공 하기 위한 심천 대학에서 토목 공학의 대학.
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).
