Name: Analyse de l’applicabilité des méthodes d’évaluation des paramètres morphologiques des barres d’acier corrodé (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-01T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 24 s
Description: Découvrez l'évaluation de la corrosion des barres d'acier par cinq méthodes : perte de masse, pied à coulisse, drainage, scan 3D et tomographie X. Le scan 3D s'avère le plus précis pour analyser la morphologie des surfaces corrodées.

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Les auteurs à l’Université de Shenzhen a grandement reconnaissent l’appui financier de la Fondation nationale de sciences naturelles de Chine (Grant no 51520105012 et 51278303) et le projet (clé) du ministère de l’éducation de la Province du Guangdong. (No.2014KZDXM051). ils remercient également la Guangdong Province clé laboratoire de durabilité pour le génie Civil maritime, Collège de génie Civil à l’Université de Shenzhen pour fournissant du matériel et des installations de test.

1. essai de l’échantillon et le procédé de fabrication
<ol><li>Acquérir un 500 mm de long, la plaine de diamètre 14 mm barre (grade Q235) en acier pour la fabrication des éprouvettes.</li>
	<li>Polir la surface de la barre à l’aide d’un papier de verre fin pour enlever le moulin évolue sur la surface.</li>
	<li>Couper la barre en 30 mm et 470 mm de son extrémité gauche, comme illustré à la Figure 1, à l’aide d’une machine de découpage.</li>
	<li>Mesurer les poids des trois bar spécimens, à l’aide d’une balance électronique numérique.</li>
	<li>Mesurer les diamètres des trois spécimens en utilisant les cinq méthodes décrites à l’étape 2 et consigner les résultats de la barre des spécimens non corrodée.</li>
	<li>Corroder le spécimen de bar de 440 mm à l’aide de la méthode électrochimique, tel que décrit ci-après :<ol>
<li>Couverture de 70 mm de chaque extrémité solidement avec du ruban adhésif isolant. Attacher un fil électrique à une extrémité de l’échantillon de bar de 440 mm.</li>
		<li>Mélanger un adhésif avec un durcisseur dans une proportion de 1:1 pour faire de la résine époxyde. Appliquer la résine époxy sur les extrémités isolées 70 mm de la barre de spécimen uniformément afin de protéger les deux extrémités de la corrosion.</li>
		<li>Placez le 440 mm long bar spécimen dans un réservoir d’eau en plastique qui contient 3,5 % NaCl comme un électrolyte et une plaque de cuivre comme une cathode.</li>
		<li>Connectez une extrémité de la barre de spécimen comme un nœud au pôle positif et la plaque de cuivre cathode vers le pôle négatif d’un courant continu (DC) de puissance fournisseur, respectivement, de mettre en place un circuit électrique pour la corrosion accélérée de la barre de spécimen.</li>
		<li>Allumez l’alimentation DC à appliquer un courant continu constant de 2,5 μA/cm2 sur la barre de spécimen pour toute la durée de la corrosion.</li>
		<li>Couper le courant pour mettre fin à la corrosion traiter lorsque le montant de la corrosion de la barre de spécimen a atteint le niveau prévu de la corrosion, comme estimé en utilisant la Loi de Faraday.</li>
		<li>Placez ce qui précède, corrodé bar spécimen dans un réservoir de solution de HCl 12 % pendant 30 minutes éliminer les produits de la corrosion de la surface. Immerger le nettoyé à l’acide bar spécimen dans un réservoir d’eau de chaux saturée de neutralisation et plus propre en utilisant l’eau du robinet.</li>
		<li>Sèche ce qui précède nettoyé corrodées bar spécimen dans l’air. Marquer sa surface pour la mesure.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Mesurer les paramètres morphologiques et le montant de la corrosion de la corrosion bar spécimen. NOTE : Nettoyage influe-t-elle sur la perte de masse d’une barre en acier corrodée. Différents types de solution d’acide et les différents temps d’immersion dans la solution acide provoquerait des quantités différentes de perte de masse. Dans ce test, cependant, aucune comparaison a été faite entre les différentes techniques de nettoyage, par souci de cohérence, le nettoyage processus suit la norme nationale de Chine pour des méthodes d’essai de rendement à long terme et la durabilité du béton ordinaire30.</li>
</ol>2. procédures et méthodes de mesure
<ol><li>Méthode de perte de masse
	<ol>
<li>Placez une balance électronique sur une plate-forme horizontale et zéro.</li>
		<li>Placez le poli bar spécimen avant la corrosion horizontalement sur la balance électronique et de prendre une lecture de l’échelle comme la masse d’un acier non corrodée bar m0 (g).</li>
		<li>Placez le nettoyé bar spécimen après corrosion horizontalement sur la balance électronique, puis prendre une lecture de l’échelle comme la masse de la barre en acier corrodée mc (g).
</li>
		<li>Calculer le montant de la corrosion de la barre à l’aide d’une équation de Qcor= (mc-m0) /m0x 100 %.
</li>
		<li>Calculer la superficie moyenne de la partie résiduelle de la corrosion bar échantillon à l’aide d’une équation Asc=As0(1 -Qcor), , où les As0 est le domaine d’une barre en acier non corrodée.</li>
	</ol></li>
	<li>Pied à coulisse méthode
	<ol>
<li>Marquer la surface de la barre de spécimen sur toute sa longueur dans des intervalles de 10 mm de l’extrémité gauche de la barre à l’aide d’un marqueur, comme le montre Figure 1.</li>
		<li>Déplacer l’échelle mobile de l’étrier à sa position initiale. Faire les deux mâchoires se touchent et alignez les deux zéro lignes de l’échelle Vernier et principal. Puis, appuyez sur son bouton de zéro à zéro de l’échelle de Vernier.</li>
		<li>Placez le pied à coulisse le diamètre de la barre de spécimen. Déplacer l’échelle de Vernier pour faire ses deux mâchoires touchez la barre doucement la surface. Mesurer le diamètre de la barre de spécimen à la section marquée et à l’angle donné.</li>
		<li>Répétez l’étape 2.2.3 quatre fois pour mesurer la barre de diamètres à la section marquée et à des angles de 0°, 45°, 90° et 135°, respectivement, comme illustré à la Figure 2.
</li>
		<li>En moyenne les diamètres mesurés quatre ci-dessus et prenez-le comme le diamètre Dj’ai (mm) de la barre de spécimen à la section marquée.</li>
		<li>Calculer la section transversale de la barre de l’échantillon à la section marquée à l’aide d’une équation Aj’ai=pDi24 (mm2).</li>
		<li>Répétez les étapes 2.2.3 à 2.2.6 pour toutes les sections marquées de la barre de l’échantillon à mesurer la répartition de ses coupes transversales le long de sa longueur après la corrosion.</li>
	</ol></li>
	<li>Méthode de drainage
	<ol>
<li>Mettre en place l’universel électromécanique testing machine (MAE), comme illustré à la Figure 3.</li>
		<li>Placer un récipient sous la tête de la machine est en verre et versez de l’eau du robinet dans le récipient jusqu'à ce que le niveau d’eau atteigne la sortie.</li>
		<li>Placez un bécher de 200 mL sur le plateau d’une balance électronique juste en dessous de la sortie du récipient en verre.</li>
		<li>Fixer une extrémité de la barre de l’échantillon à l’aide de la tête de l’est de la machine verticalement.</li>
		<li>Passer sur la machine EUT pour descendre lentement sa tête jusqu'à l’autre extrémité de la barre de spécimen effleure la surface supérieure de l’eau dans le récipient.</li>
		<li>Prendre la lecture initiale de la balance électronique que Mje.</li>
		<li>Faire fonctionner la machine EUT pour déplacer la barre d’échantillon vers le bas dans l’eau dans le récipient à raison de 1,0 mm/min.</li>
		<li>Prendre la dernière lecture de la balance électronique Mi + 1 pour la masse de l’eau qui a été déchargée du conteneur en raison du déplacement de 10 mm de la barre d’échantillon dans l’eau dans le récipient.</li>
		<li>Suppose que la section de la 10 mm déplacée bar spécimen est uniforme, calculer la section transversale du h= 10 mm déplacée bar en utilisant l’équation de Ai= (Mi + 1 - Mj’ai) / (Ρh), où (Mi + 1 - Mj’ai ) est la masse mesurée des eaux rejetées dans le conteneur pour le 10 mm déplacé bar spécimen. Ρ = 1, 000 kg/m3 est la masse volumique de l’eau.</li>
		<li>Répétez les étapes 2.3.6 à 2.3.9 pour chaque échantillon de bar longtemps déplacée de 10 mm jusqu’au déplacement de toute la longueur de la barre dans l’eau pour mesurer la distribution de bar coupes sur toute sa longueur.</li>
	</ol></li>
	<li>Méthode de numérisation 3D
	<ol>
<li>Pulvériser développeur blanc sur la surface de la barre de spécimen et faites-le sécher à l’air. Placer horizontalement sur la plate-forme d’un scanner 3D, tel qu’illustré à la Figure 4.</li>
		<li>Calibrer la position de la barre de spécimen sur la plate-forme du scanner 3D en faisant au hasard blancs petits points sur le papier pour étiquettes pour la reconstruction 3D de la barre de spécimen.</li>
		<li>Après avoir lancé le scanner 3D et le logiciel d’extraction de données correspondante, scannez la barre spécimen le long de sa longueur et collecter les correspondants numérisés des données via le scanner 3D. Utilisez les instructions du fabricant.</li>
		<li>Développer le modèle spatial de la barre de l’échantillon à l’aide du logiciel et collecter les fichiers date pertinente.</li>
		<li>Placer les données de modèle spatial de la barre de spécimen et deux programmes MATLAB autonome compilés dans le même dossier d’un ordinateur.</li>
		<li>Exécuter le premier programme MATLAB sur les données de modèle spatial de la barre de spécimen pour générer le fichier MAT pertinent. Enregistrez le fichier MAT obtenu dans le même dossier.</li>
		<li>Exécuter le deuxième programme MATLAB sur ce qui précède obtenu fichier MAT pour générer les données morphologiques pertinentes de la barre de spécimens, y compris l’aire de la section, moment d’inertie, inertie polaire excentrique distance etc.</li>
	</ol></li>
	<li>Méthode XCT Remarque : Après que les quatre mesures sur la 440 mm de long bar spécimen, la cinquième mesure a été faite sur les 30 mm longue barre spécimens en utilisant la méthode XCT en raison de sa barre de limitation de longueur.<ol>
<li>Couper un échantillon de bar de 30 mm des deux extrémités d’une barre d’acier long de 500 mm et de la barre d’acier 440 mm long corrodées, comme illustré à la Figure 1. Utilisez-les comme les non corrodée et corrodées bar spécimens, respectivement.</li>
		<li>Placez la barre de spécimens sur la plate-forme rotative de la XCT instrument, tel qu’illustré à la Figure 5. Fermer la porte de l’instrument XCT. La barre de spécimen est pris en sandwich entre la source radioactive et le récepteur de signal de l’instrument XCT.</li>
		<li>Lancez le logiciel de fonctionnement XCT installé sur un ordinateur pour configurer paramètres de tir. Régler la barre de l’échantillon à la position de tir.</li>
		<li>Mettre en place le facteur de grossissement et la taille de pixel dans le tableau de « contrôle de l’image » du logiciel instrument opération XCT.</li>
		<li>Exécutez l’instrument XCT en cliquant sur le bouton Démarrer pour balayer la barre spécimen. Collecter les données numérisées de bar spécimen.</li>
		<li>Exécuter le package logiciel sur ce qui précède numérisés des données afin de produire les paramètres géométriques de la barre de spécimen en conséquence.</li>
	</ol></li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Figure 6 a et 6 b montrent que les diamètres mesurés de la bar spécimen non corrodée ne varient pas sensiblement sur sa longueur. La différence maximale entre les diamètres mesurées le long de la barre de longueur est seulement environ 0,11 mm, avec un écart maximal de 0,7 %. Cela indique que la géométrie d’une barre non corrodée peut être bien évaluée à l’aide d’un pied à coulisse. Cependant, les diamètres mesurées à différents angles de la même section diffèrent systématiq...

La corrosion d’une barre en acier est l’une des principales raisons de la détérioration d’une structure en béton et est causée par l’intrusion de carbonatation ou chlorure de béton. En béton carbonatation, la corrosion tend à se généraliser ; alors que dans l’intrusion de chlorure, il devient plus localisée1,2. Quels que soient les causes, la corrosion fissures l’enrobage d’expansion radiale de produits de corrosion, se détériore le lien entre une barre en acier et le béton environnant, pénètre dans la barre des surfaces et diminue la barre transversale considérablement3,4.
En raison de la non-homogénéité du béton et des variations dans l’environnement de service, à la corrosion d’une barre en acier se produit au hasard sur toute sa surface et sa longueur avec beaucoup d’incertitude. Contrairement à la corrosion uniforme généralisée causée par carbonatation béton, la corrosion par piqûres causée par l’intrusion de chlorure provoque attaque pénétration. Par ailleurs, il provoque la section résiduelle d’une barre corrodée à varient considérablement entre la barre de surface et la longueur. En conséquence, la barre de force et barre baisse de ductilité. Une recherche approfondie a été effectuée pour étudier les effets de la corrosion sur les propriétés mécaniques de l’acier barre5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14,15. Cependant, on a reçu moins d’attention pour les méthodes de mesure des paramètres morphologiques et des caractéristiques de la corrosion des barres d’acier.
Certains chercheurs ont utilisé la perte de masse afin d’évaluer la quantité de corrosion de l’acier barre5,10,11,14. Toutefois, cette méthode seulement peut être utilisée pour déterminer la valeur moyenne des sections résiduelles et ne peut pas mesurer la répartition des sections sur toute sa longueur. Zhu et Franco ont amélioré cette méthode en coupant une seule barre en acier dans une série de courts segments et en pesant chaque segment afin de déterminer les variations des domaines des sections résiduelles le long de sa longueur13,14. Toutefois, cette méthode provoque une perte supplémentaire de la matière en acier pendant la coupe et ne peut pas toucher la section résiduelle minimale de la barre corrodée exactement, qui domine sa capacité portante. Un pied à coulisse est également utilisé pour mesurer les paramètres géométriques de l’acier14,,15. Toutefois, la section résiduelle d’une barre de corrosion est très irrégulier, et il y a toujours un écart important entre les dimensions sectionnelles mesurées et réels d’une barre de corrosion. Basé sur le principe d’Archimède, Clark et coll. a adopté la méthode de drainage pour mesurer les sections résiduelles d’une barre de corrosion sur toute sa longueur, mais le déplacement de la barre était contrôlé manuellement sans précision importante dans cette affaire,11. Li et coll. amélioré cette méthode de drainage à l’aide d’un moteur électrique pour contrôler automatiquement le déplacement d’une barre en acier et mesure traduit plus exactement16. Enfin, au cours des dernières années, avec le développement de la technologie de numérisation 3D cette méthode a été utilisée pour mesurer les dimensions géométriques de l’acier barre17,18,19,20. À l’aide de numérisation 3D, le diamètre, — zone residual, centroïde, excentricité, moment d’inertie et la pénétration de la corrosion d’une barre en acier peut être acquises avec précision. Bien que les chercheurs ont utilisé ces méthodes dans différents contextes expérimentaux, il y n'a pas eu une comparaison et une évaluation des méthodes quant à leur précision, la pertinence et l’applicabilité.
La corrosion, particulièrement la corrosion, comparée à généraliser la corrosion par piqûres ne modifie les propriétés mécaniques des barres rouillées mais diminue également le résidu portant la capacité et la durée de vie des structures en béton. Des mesures plus précises des paramètres morphologiques des barres d’acier rouillées pour la variabilité spatiale de la corrosion le long bar longueur sont impératifs pour des évaluations plus raisonnables de barre de propriétés mécaniques. Ceci aidera à évaluer la sécurité et la fiabilité des structures en béton armé (RC) endommagées par la corrosion plus précisément21,22,23,24,25,26 ,27,28,29.
Ce protocole compare les cinq méthodes discutées pour mesurer la géométrie et la quantité de corrosion d’une barre en acier. Un single, longueur 500 mm et 14 mm de diamètre, plaine des barres rondes a été utilisé comme le spécimen et soumis à une corrosion accélérée dans le laboratoire. Sa morphologie et le niveau de corrosion ont été soigneusement mesurées avant et après l’utilisation de chaque méthode, y compris la perte de masse, un pied à coulisse, mesures de drainage, numérisation 3D et des rayons x micro tomographie par ordinateur (XCT). Enfin, l’applicabilité et les qualités de chacun ont été évalués.
Il convient de noter que les barres nervurées encastrées dans le béton, pas les barres lisses exposées à l’air, sont couramment utilisés dans les structures en béton et soumis à la corrosion. Pour les barres nervurées, le pied à coulisse ne peut être aussi facilement appliquée. Parce que ces barres se corrodent en béton, leur pénétration de surface est plus irrégulière par rapport aux barres exposées à le pour air11. Toutefois, ce protocole est axé sur l’applicabilité de l’analyse des méthodes de mesure différentes sur la même barre ; par conséquent, il utilise une barre plaine nue comme le spécimen d’éliminer l’influence des côtes et la non-homogénéité concrète sur les mesures des paramètres morphologiques. Poursuivre les travaux sur la mesure des corrodées barres nervurées à l’aide d’autres méthodes peuvent être effectuée à l’avenir.

<table><tbody><tr><td>Supplies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Règle en plastique</td><td>Deli Group Co., Ltd.</td><td>No.6240</td><td></td></tr><tr><td>stylo de peinture blanche</td><td>SINO PATH Enterprises.,Ltd.</td>Tube <td>SP-110</td><td></td></tr><tr><td>avec dérivation</td><td>Cylindre de mesure sur</td><td></td><td></td>mesure</tr><tr><td></td><td>Beijing Huake Bomex Glass Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>500mL Bécher</td><td>Pékin Huake Bomex Glass Co., Ltd.</td><td>CP-201</td><td></td></tr><tr><td>papier de verre</td><td>Shanghai Noon Decoration Material Co., Ltd.</td><td>P04</td><td></td></tr><tr><td>développeur blanc</td><td>SHANGHAI XINMEIDA FLAW DETECTION MATERIAL CO., LTD.</td><td>FA-5</td><td></td></tr><tr><td>Reagents</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Epoxy resin</td><td>adhesive Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd.</td><td>DY&middot ; E&middot ; 44</td><td></td></tr><tr><td>durcisseur époxy</td><td>Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd.</td><td>DY&middot ; </td><td></td>EP</tr><tr><td>HCl</td><td>Dongguan Dongjiang Chemical Reagent Co., Ltd.</td><td>AR-2500ml</td><td></td></tr><tr><td>eau de chaux saturée</td><td>Xilong Chemical Co., Ltd.</td><td>AR-500g</td><td></td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balance électronique numérique</td><td>Kaifeng Group Co., Ltd.</td><td>Modèle JCS-0040</td><td></td></tr><tr><td>Pied à coulisse numérique</td><td>Shanghai Mesure & Cutting Tool Works Co., Ltd.</td><td>Modèle ST-089-229-090</td><td></td></tr><tr><td>Machine de découpe</td><td>Robert Bosch GmbH</td><td>TCO2000</td><td></td></tr><tr><td>microscope à rayons X reconstruit en 3D</td><td>XRADIA</td><td>Modèle MICROXCT-400</td><td></td></tr><tr><td>Scanner 3D</td><td>HOLON Three-dimensional Technology (Shenzhen) Co., Ltd.</td><td>Modèle HL-3DX+</td><td></td></tr><tr><td>Machine d’essai universelle électromécanique</td><td>MTS SYSTEMS (China) Co., Ltd.</td><td>Modèle C64.305</td><td></td></tr></tbody></table>

analyse de l’applicabilité des méthodes d’évaluation des paramètres morphologiques des barres d’acier corrodé

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

Les sections résiduelles irrégulières et inégales le long d’une barre en acier corrodée substantiellement ses propriétés mécaniques et dominent nettement la sécurité et les performances d’un béton existant. En conséquence, il est important de mesurer la quantité de corrosion d’une barre en acier dans une structure bien d’évaluer le résidu portant la capacité et la durée de vie de la structure et la géométrie. Cet article présente et compare les cinq méthodes différentes pour mesurer la géométrie et la quantité de corrosion d’une barre en acier. Un bar unique 500 mm long et 14 mm en acier de diamètre est le spécimen qui est soumis à une corrosion accélérée dans le présent protocole. Sa morphologie et la quantité de corrosion ont été soigneusement mesurées avant et après l’utilisation de mesures de la perte de masse, un pied à coulisse, mesures de drainage, numérisation 3D et aux rayons x micro-tomographie (XCT). L’applicabilité et la pertinence de ces différentes méthodes ont été ensuite évaluées. Les résultats montrent que le pied à coulisse est le meilleur choix pour mesurer la morphologie d’une barre non corrodée, tandis que la numérisation 3D est la plus appropriée pour quantifier la morphologie d’une barre de corrosion.

La figure 6 montre les diamètres de l’échantillon de bar long non corrodée de 500 mm à des angles de 0 °, 45 °, 90 ° et 135 ° pour chaque section sur toute sa longueur, mesurée à l’aide de pieds à coulisse. Les barres ont été ensuite coupés en trois parties, tel qu’illustré à la Figure 1.
La figure 7 présente la section transversale de la b...

Cet article mesure la géométrie et la quantité de corrosion d’un acier barre à l’aide de différentes méthodes : perte, étriers, mesures de drainage, numérisation 3D et des rayons x micro-tomographie (XCT) de masse.

Analyse de l’applicabilité des méthodes d’évaluation des paramètres morphologiques des barres d’acier corrodé

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Cette vidéo vise à mesurer la morphologie de surface des barres d’acier intactes et corrodées. Nous démontrerons et évaluerons cinq mesures différentes, y compris la perte de masse, les mesures de l’étrier vernier, les mesures de drainage, le balayage 3D et le XCT de la barre d’acier. Le balayage 3D est la meilleure méthode pour mesurer la variabilité spaciale de la pénétration de corrosion à la surface d’une barre corrodée.Les mesures de corrosion obtenues avec la méthode de balayage 3D permettraient à l’ingénierie d’évaluer la sécurité et la durée de vie des structures d’ingénierie existantes dans notre société beaucoup plus précisément et de manière fiable. M. Huilai Han, technicien d’un laboratoire, et M. Shenglin Cui, technicien de la technologie tridimensionnelle de Shenzhen Hong Rong, démontreront la procédure. Pour commencer, marquez une barre d’acier polie de 500 millimètres de long et de 14 millimètres de diamètre par incréments de 10 millimètres.Ensuite, utilisez des étriers verniers à zéro pour mesurer le diamètre de la barre à la première marque avec les mâchoires touchant doucement la barre. Effectuez trois autres mesures, en faisant pivoter les étriers de 45 degrés à

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Analyse de l’applicabilité des méthodes d’évaluation des paramètres morphologiques des barres d’acier corrodé

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