Name: Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-01T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 24 s
Description: Scopri come valutare la morfologia superficiale di barre di acciaio corroso usando cinque metodi diversi, inclusa la scansione 3D. Questa tecnica ottimale migliora la valutazione della sicurezza strutturale.

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Gli autori alle Università di Shenzhen riconoscono notevolmente il sostegno finanziario da National Natural Science Foundation of China (Grant n. 51520105012 e 51278303) e il progetto (chiave) del dipartimento dell'educazione della provincia del Guangdong. (No.2014KZDXM051). li ringraziano anche il Guangdong Provinciale chiave laboratorio di durevolezza per Marine ingegneria civile, Università di ingegneria civile all'Università di Shenzhen per la fornitura di strutture e apparecchiature di test.

1. testare il campione e il processo di fabbricazione
<ol><li>Acquisire una lunghezza di 500 mm, 14 mm diametro normale barra (grado Q235) d'acciaio per la produzione di campioni del test.</li>
	<li>Lucidare la superficie della barra con una carta vetrata fine per rimuovere il mulino scaglie sulla superficie.</li>
	<li>Tagliare la barra a 30 mm e 470 mm dall'estremità sinistra, come mostrato nella Figura 1, utilizzando una macchina da taglio.</li>
	<li>Misurare i pesi dei tre bar esemplari, usando una bilancia elettronica digitale.</li>
	<li>Misurare i diametri dei tre campioni utilizzando i cinque metodi descritti nel passaggio 2 e registrare i risultati di non-corroso bar esemplari.</li>
	<li>Corrodere l'esemplare di barra 440 mm utilizzando il metodo elettrochimico, come di seguito dettagliato:<ol>
<li>Coperchio 70 mm di ciascuna estremità saldamente con nastro isolante. Allegare un cavo elettrico ad una estremità del provino barra 440 mm.</li>
		<li>Mescolare un adesivo con un indurente in una proporzione di 1:1 per rendere la resina epossidica. Applicare la resina epossidica sulle estremità della barra isolata mm 70 esemplare uniformemente per proteggere entrambe le estremità dalla corrosione.</li>
		<li>Posizionare il 440 mm bar lungo esemplare in un serbatoio di acqua di plastica che contiene 3,5% NaCl come un elettrolita e un piatto di rame come catodo.</li>
		<li>Collegare un'estremità del bar campione come un nodo al polo positivo e il piatto del catodo di rame al polo negativo di una corrente continua (DC) corrente fornitori, rispettivamente, per impostare un circuito elettrico per la corrosione accelerata del bar esemplare.</li>
		<li>Accendere l'alimentatore DC per applicare una corrente continua costante di 2,5 μA/cm2 sulla barra esemplare per l'intero periodo di corrosione.</li>
		<li>Spegnere la corrente per terminare la corrosione processo quando la quantità di corrosione della barra esemplare raggiunge il livello atteso di corrosione, come stimato usando la legge di Faraday.</li>
		<li>Posto sopra corroso bar esemplare in un serbatoio di soluzione di HCl 12% per 30 minuti per eliminare i prodotti di corrosione sulla sua superficie. Immergere l'acido-puliti bar esemplare in un serbatoio di acqua satura di calce per la neutralizzazione e ulteriormente pulita utilizzando acqua di rubinetto.</li>
		<li>Secco sopra puliti corroso bar esemplare in aria. Contrassegnare la superficie per la misurazione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Misurare i parametri morfologici e la quantità di corrosione del corroso bar esemplare. Nota: Pulizia influisce la perdita di massa di una barra di acciaio corrosa. Diversi tipi di soluzione acida e i diversi tempi di immersione nella soluzione acida causerebbe diverse quantità di perdita di massa. In questo test, tuttavia, nessun confronto è stato fatto tra diverse tecniche di pulizia, per coerenza, la pulizia processo segue il campione nazionale della Cina per metodi di prova delle prestazioni a lungo termine e durata del calcestruzzo ordinario30.</li>
</ol>2. metodi di misurazione e procedure
<ol><li>Metodo di perdita di massa
	<ol>
<li>Posizionare una bilancia elettronica su una piattaforma orizzontale e zero si.</li>
		<li>Posizionare il lucido bar campione prima corrosione orizzontalmente sulla bilancia elettronica e prendere una lettura dalla scala come la massa di un acciaio non-corroso bar m0 (g).</li>
		<li>Posto pulito bar esemplare dopo corrosione orizzontalmente sulla bilancia elettronica e prendere una lettura dalla scala come la massa di acciaio barra corroso mc (g).
</li>
		<li>Calcolare la quantità di corrosione della barra utilizzando un'equazione di Qcor= (mc-m0) /m0x 100%.
</li>
		<li>Calcolare l'area media della sezione residua della corroso bar campione usando un'equazione Asc=As0(1 -QCDR), dove, As0 è l'area di una barra d'acciaio non-corroso.</li>
	</ol></li>
	<li>Calibro a corsoio metodo
	<ol>
<li>Contrassegnare la superficie della barra esemplare lungo la sua lunghezza in intervalli di 10 mm dall'estremità sinistra della barra utilizzando un pennarello, come mostrato Figura 1.</li>
		<li>Spostare la scala di Vernier della pinza nella sua posizione originale. Rendere le due ganasce si toccano e allineare i due zero righe delle scale Vernier e principale. Poi spingere il pulsante zero per azzerare il nonio.</li>
		<li>Il calibro a corsoio il luogo attraverso il diametro della barra esemplare. Spostare la scala di Vernier per rendere le due mascelle toccare la barra di superficie delicatamente. Misurare il diametro della barra esemplare presso la sezione contrassegnata e all'angolo specificato.</li>
		<li>Ripetere i passaggi 2.2.3 quattro volte a misurare il bar diametri presso la sezione marcata e ad angoli di 0°, 45°, 90° e 135°, rispettivamente, come illustrato nella Figura 2.
</li>
		<li>Media dei diametri misurati quattro sopra e prenderlo come il rappresentanza diametro Di (mm) della barra esemplare conservato presso la sezione contrassegnata.</li>
		<li>Calcolare l'area della sezione trasversale della barra esemplare conservato presso la sezione contrassegnata utilizzando un'equazione aiio=pDho24 (mm2).</li>
		<li>Ripetere i passaggi da 2.2.3 a 2.2.6 per tutte le sezioni contrassegnate della barra di campione per misurare la distribuzione delle sue sezioni trasversali lungo la sua lunghezza dopo corrosione.</li>
	</ol></li>
	<li>Metodo di drenaggio
	<ol>
<li>Impostare l'universale elettromeccanica (EUT) macchina di prova, come mostrato nella Figura 3.</li>
		<li>Posizionare un contenitore di vetro sotto la testa della macchina EUT e versare l'acqua del rubinetto nel contenitore fino a quando il livello dell'acqua raggiunge l'uscita.</li>
		<li>Posizionare un becher da mL 200 sulla piattaforma di una bilancia elettronica proprio sotto l'uscita del contenitore di vetro.</li>
		<li>Fissare un'estremità della barra del campione usando la testa di EUT macchina verticalmente.</li>
		<li>Passare sulla macchina EUT per spostare la testa verso il basso lentamente fino a quando l'altra estremità della barra esemplare tocca appena la superficie superiore dell'acqua nel contenitore.</li>
		<li>Prendere la lettura iniziale della scala elettronica come Mio.</li>
		<li>Eseguire la macchina EUT per spostare la barra esemplare giù in acqua nel contenitore a un tasso di 1,0 mm/min.</li>
		<li>Prendere la lettura finale della scala elettronica come Mi + 1 per la massa dell'acqua che è stata scaricata dal contenitore a causa dello spostamento di 10 mm della barra esemplare in acqua nel contenitore.</li>
		<li>Si supponga la sezione trasversale di 10mm sfollati bar esemplare è uniforme, calcolare l'area della sezione trasversale dell' h= 10 mm spostato bar utilizzando l'equazione di aiio= (Mi + 1 - Mmi) / (Ρh), dove (Mi + 1 - Mio ) è la massa misurata dell'acqua scaricata dal contenitore per sfollati bar esemplare da 10 mm. Ρ = 1, 000 kg/m3 è la densità dell'acqua.</li>
		<li>Ripetere i passaggi 2.3.6 per 2.3.9 per ogni campione di bar lungo sfollati di 10 mm fino a spostando tutta la lunghezza della barra in acqua per misurare la distribuzione della barra sezioni trasversali lungo la sua lunghezza.</li>
	</ol></li>
	<li>Metodo di scansione 3D
	<ol>
<li>Spray sviluppatore bianco sulla superficie della barra esemplare e asciugarlo in aria. Posizionarlo orizzontalmente sulla piattaforma di uno scanner 3D, come mostrato nella Figura 4.</li>
		<li>Calibrare la posizione della barra esemplare sulla piattaforma dello scanner 3D facendo casualmente bianchi piccoli punti sulla carta per etichette per la ricostruzione 3D della barra esemplare.</li>
		<li>Dopo il lancio lo scanner 3D e il software di estrazione dati corrispondente, scansione barra esemplare lungo la sua lunghezza e raccogliere i relativi dati tramite lo scanner 3D scansionati. Utilizzare le istruzioni del produttore.</li>
		<li>Sviluppare il modello spaziale della barra del campione usando il software e raccogliere i file di data rilevante.</li>
		<li>Inserire i dati di modello spaziale sviluppato della barra esemplare e due programmi MATLAB auto-compilati nella stessa cartella di un computer.</li>
		<li>Eseguire il primo programma MATLAB sui dati modello spaziale sviluppato della barra esemplare per generare il relativo file MAT. Salvare il file MAT ottenuto nella stessa cartella.</li>
		<li>Eseguire il programma MATLAB secondo il sopra ottenuto file MAT per generare i pertinenti dati morfologici della barra esemplare, tra cui area sezionale, momento di inerzia, momento d'inerzia polare, eccentrico distanza ecc.</li>
	</ol></li>
	<li>Metodo XCT Nota: Dopo le quattro misure su 440 mm lunghi bar esemplare, la quinta misura è stato fatto sui 30mm bar lungo i campioni utilizzando il metodo XCT a causa del suo bar limitazione di lunghezza.<ol>
<li>Tagliare un esemplare di barra 30 mm da entrambe le estremità di una barra di acciaio lunga 500 mm e dalla barra d'acciaio lunga corroso 440 mm, come mostrato in Figura 1. Li usano come il non-corroso e corroso bar esemplari, rispettivamente.</li>
		<li>Posizionare la barra esemplari sulla piattaforma girevole della XCT dello strumento, come mostrato nella Figura 5. Chiudere lo sportello dello strumento XCT. Il bar dei campioni sono inserito tra la sorgente radioattiva e il ricevitore del segnale dello strumento XCT.</li>
		<li>Eseguire il software di funzionamento XCT installato su un computer per impostare parametri di scatto. Regolare la barra campione nella posizione di tiro.</li>
		<li>Impostare il fattore di ingrandimento e dimensioni di pixel nella tabella "controllo immagine" del software di funzionamento dello strumento XCT.</li>
		<li>Eseguire lo strumento XCT facendo clic sul pulsante Start per eseguire la scansione barra esemplare. Raccogliere i dati della scansione della barra esemplare.</li>
		<li>Esegui il pacchetto software di cui sopra analizzati dati per produrre i parametri geometrici della barra esemplare di conseguenza.</li>
	</ol></li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Figura 6A e 6B mostrano che i diametri misurati di non-corroso bar esemplare non variano significativamente lungo la sua lunghezza. La differenza massima tra i diametri misurati lungo la barra di lunghezza è solo circa 0,11 mm con uno scostamento massimo del 0,7%. Questo indica che la geometria di un bar non-corroso può essere ben valutata utilizzando un calibro a corsoio. Tuttavia, i diametri misurati in diverse angolazioni di uguale sezione differiscono da costantemente e ...

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.

<table><tbody><tr><td>Forniture</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Righello di plastica</td><td>Deli Group Co., Ltd.</td><td>No.6240</td><td></td></tr><tr><td>penna a vernice bianca</td><td>SINO PATH Enterprises., Ltd.</td><td>Tubo SP-110</td><td></td></tr><tr><td>con ramo</td> Cilindro di misurazione <td>su misura</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Beijing Huake Bomex Glass Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bicchiere da 500 ml</td><td>Beijing Huake Bomex Glass Co., Ltd.</td><td>CP-201</td><td></td></tr><tr><td>carta vetrata</td><td>Shanghai Noon Decoration Material Co., Ltd.</td><td>P04</td><td></td></tr><tr><td>sviluppatore bianco</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>adesivo in resina epossidica</td><td>Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd.</td><td>DY&middot; E&middot; 44</td><td></td></tr><tr><td>indurente epossidico</td><td>Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd.</td><td>DY&middot; </td><td></td>EP</tr><tr><td>HCl</td><td>Dongguan Dongjiang Reagente chimico Co., Ltd.</td><td>AR-2500ml</td><td></td></tr><tr><td>acqua di calce satura</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>Bilancia elettronica digitale</td><td>Kaifeng Group Co., Ltd.</td><td>Modello JCS-0040</td><td></td></tr><tr><td>Calibro a corsoio digitale</td><td>Shanghai Measuring & Utensili da taglio Works Co., Ltd.</td><td>Modello ST-089-229-090</td><td></td></tr><tr><td>Macchina da taglio</td><td>Robert Bosch GmbH</td><td>TCO2000</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio a raggi X ricostruito in 3D</td><td>XRADIA</td><td>Modello MICROXCT-400</td><td></td></tr><tr><td>Scanner 3D</td><td>HOLON Tecnologia tridimensionale (Shenzhen) Co., Ltd.</td><td>Modello HL-3DX+</td><td></td></tr><tr><td>Macchina di prova universale elettromeccanica</td><td>MTS SYSTEMS (China) Co., Ltd.</td><td>Modello C64.305</td><td></td></tr></tbody></table>

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

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

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.

Figura 6 Mostra i diametri dell'esemplare lungo non-corroso bar 500 mm ad angoli di 0 °, 45 °, 90 ° e 135 ° per ogni sezione lungo la sua lunghezza misurata utilizzando calibri a corsoio. Le barre sono stati poi tagliate in tre parti, come illustrato nella Figura 1.
Figura 7 presenta i settori trasversali di non-corroso bar esemplari lungo ...

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).

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

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

Questo video mira a misurare la morfologia superficiale delle barre di acciaio intatte e corrose. Dimostreremo e valuteremo cinque diverse misure, tra cui perdita di massa, misurazioni della pinza vernier, misurazioni del drenaggio, scansione 3D e XCT della barra d'acciaio. La scansione 3D è il metodo migliore per misurare la variabilità ziale della penetrazione della corrosione sulla superficie di una barra corrosa.Le misurazioni della corrosione ottenute con il metodo di scansione 3D consentirebbero all'ingegneria di valutare la sicurezza e la durata delle strutture ingegneristiche esistenti nella nostra società in modo molto più preciso e affidabile. A dimostrare la procedura saranno Il signor Huilai Han, un tecnico di un laboratorio, e il signor Shenglin Cui, un tecnico della tecnologia tridimensionale di Shenzhen Hong Rong. Per iniziare, contrassegnare una barra d'acciaio lucida lunga 500 millimetri e diametro di 14 millimetri con incrementi di 10 millimetri.Quindi, utilizzare pinze vernier azzerato per misurare il diametro della barra al primo segno con le ganasce che toccano delicatamente la barra. Eseguire altre tre misurazioni, ruotando le pinze di 45 gradi ogni volta, per

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