Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso

Dawang Li; Ping Li; Yingang Du; Ren Wei

doi:10.3791/57859

Articolo metodologico

Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso

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DOI:

10.3791/57859

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1 novembre 2018

Dawang Li¹^,² , Ping Li¹^,² , Yingang Du³ , Ren Wei¹^,²

¹Department of Civil Engineering, Shenzhen University, ²Guangdong Province Key Laboratory of Durability for Marine Civil Engineering, Shenzhen University, ³Department of Engineering and the Built Environment, Anglia Ruskin University

In questo articolo

Sommario

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.

Introduzione

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.