Name: 鉄筋腐食分布の形態学的パラメーターの評価法の適用性について分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-01T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 24 s
Description: 学ぶ鉄筋の腐食分布評価法。質量損失、ノギス、排水測定、3Dスキャン、XCTを比較し、3Dスキャンが腐食鋼棒の形態解析に最適であることを示す。構造物の安全性と耐用年数評価に有用です。

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深セン大学で著者は大きく中国の国家自然科学基金 (許可番号 51520105012、51278303)、(キー) プロジェクトの教育省広東省の財政的な支援を認めます。(No.2014KZDXM051). 彼らも耐久広東地方キー研究所海洋土木、土木大学深圳大学テストの施設・設備を提供するために感謝します。

1. テスト試料と製造工程
<ol><li>長さ 500 mm、14 mm 径プレーン (グレード Q235) 鉄筋を取得試験片の製造のため。</li>
	<li>バーの表面研磨表面のスケール細かいサンドペーパーを使用して工場を削除します。</li>
	<li>切断機を使用して, の図 1に示すように、30 mm と、左端から 470 mm のバーをカットします。</li>
	<li>材、デジタル電子スケールを使用して 3 つの重量を測定します。</li>
	<li>手順 2 で説明した 5 つのメソッドを使用して 3 つの試験片の直径を測定し、非-腐食材の結果を記録します。</li>
	<li>下記のとおり電気化学的手法を用いた 440 mm 片を腐食します。<ol>
<li>絶縁テープでしっかりと各端の 70 mm をカバーします。電気配線を 440 mm 片の一方の端に取り付けます。</li>
		<li>エポキシ樹脂に 1:1 の割合で硬化剤と接着剤を混ぜます。バーの断熱 70 mm 両端にエポキシ系樹脂を適用試験片両端を腐食から守るために均一に。</li>
		<li>440 ミリメートルの場所長い棒に 3.5% が含まれているプラスチック製の水タンクに標本 NaCl 電解液と陰極として銅プレートのよう。</li>
		<li>バーの一方の端を接続ノードがプラス極と直流 (DC) のマイナス極に銅カソード プレート標本電源サプライヤー, バーの腐食の電気回路を設定する標本。</li>
		<li>バーに 2.5 μ A/cm2の一定の直流電流を適用する DC 電源に切り替える腐食の全期間の標本。</li>
		<li>スイッチ オフ電流腐食を終了するときに処理量バーの腐食の標本として、腐食の予想されるレベルに達するファラデーの法則を使用して推定されます。</li>
		<li>上記試料表面から腐食生成物を削除して 30 分間 12 %hcl 液タンクに腐食を配置します。中和のため飽和石灰水タンクに試料の酸洗浄、水道水を使用してさらにきれいに没頭します。</li>
		<li>乾燥上記試料空気の腐食洗浄。測定のための表面をマークします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>形態学的パラメーターと、腐食の腐食量を測定試料。 注: クリーニング腐食鉄筋の質量損失に影響を与えるか。酸溶液の種類と異なる酸溶液に浸漬回数質量損失の量が異なるになります。このテストでは、しかし、比較したない一貫性を保つのため、さまざまなクリーニング テクニック クリーニング プロセスは長期的なパフォーマンスのテスト メソッドおよび普通コンクリート30の耐久性の中国国家標準に従います。</li>
</ol>2. 測定の方法と手順
<ol><li>質量損失メソッド
	<ol>
<li>水平方向のプラットフォームに電子スケールを置き、それをゼロします。</li>
		<li>洗練された電子スケールで水平方向に腐食する前に試料を置き、非腐食金属の塊としてのスケールからの読書を取るm0 (g)のバーします。</li>
		<li>電子スケールで水平方向に腐食後試料洗浄場所し、規模から腐食した鉄筋mc (g) の質量としての読書を取る。
</li>
		<li>バーの腐食量を計算の方程式を用いたQコア= (mc-m0)/m0x100%.
</li>
		<li>腐食部の残留の平均面積を計算する試料数式バー AscAs0= (1 -Qcor), As0どこ非腐食鋼バーの領域です。</li>
	</ol></li>
	<li>ノギス法
	<ol>
<li>バーの表面をマーク バーの左の端から 10 mm 間隔でその長さに沿って試験片に示すように、マーカーペンを使用図 1。</li>
		<li>キャリパーのバーニア スケールを元の位置に移動します。2 つの jaws 互いに接触、ライン 2 つをバーニアと主なスケールのゼロの行を確認します。そしてバーニア スケールのゼロのボタンを押します。</li>
		<li>バーの直径を渡る、ノギスを置き標本。移動バーニア スケール バーをタッチその 2 つの顎を優しく表面。バーの直径を測定試料マークされたセクションで、指定した角度で。</li>
		<li>2.2.3 の手順を 4 回繰り返して測定バー径マークされたセクションでは 0 °、45 °、90 °、135 ° の角度で図 2.に示すように、それぞれ
</li>
		<li>上記の 4 つの測定径を平均し、 D私(mm)バーの代表径としてそれを取るマーク区間での試験片。</li>
		<li>バーの断面積の計算式を使用してマークされたセクションで、試料Aは私=pD私24 (mm2)。</li>
		<li>バーのすべてのマークされたセクションの手順 2.2.3 に 2.2.6 腐食後の断面の長さに沿っての分布を測定する試験。</li>
	</ol></li>
	<li>排水方法
	<ol>
<li>試験 (EUT) 機、図 3に示すように、普遍的な電気機械式を設定します。</li>
		<li>EUT マシンの頭部の下のガラス容器を置き、水位に達するコンセントまで、容器に水道水を注ぐ。</li>
		<li>ガラス容器の出口のすぐ下の電子スケールのプラットフォームに 200 mL のビーカーを置きます。</li>
		<li>バーの一方の端をクランプ、EUT のヘッドを使用して試験片機械垂直方向に。</li>
		<li>切り替えバーのもう一方の端まで、ゆっくりとその頭を下げる EUT マシン上標本だけ容器内の水の表面に触れます。</li>
		<li> Mは私と電子スケールの最初の読書を取る。</li>
		<li>バーを移動する EUT マシン実行ダウン 1.0 mm/分の速度で容器内の水に試験片。</li>
		<li>バーの 10 mm 変位によるコンテナーからM+ 1が退院した水の質量と電子スケールの最終的な読書を取る試料容器内の水に。</li>
		<li>試料変位 10 mm の断面が均一と仮定、 hの断面積を計算するAは私の式を使用してバーを転置した 10 mm の = = (M+ 1 - Mは私)/(Ρh)、 、(M+ 1 - Mは私)は、試料変位 10 mm のコンテナーから排出水の測定質量。Ρ = 1, 000 kg/m3水の密度であります。</li>
		<li>その長さに沿って断面棒の分布を測定する水にバーの全体の長さをリプレースまで手順 2.3.6 に 2.3.9 10 mm 長い避難バー検体を繰り返します。</li>
	</ol></li>
	<li>3次元計測手法
	<ol>
<li>バーの表面に白い開発者をスプレー試料空気で乾燥しています。それに水平に置きます 3 D スキャナーのプラットフォームの上に図 4に示すように。</li>
		<li>バーの位置を調整バーの三次元再構成のためラベル紙に白の小さなドットをランダムにする、3 D スキャナーのプラットフォームに及ぼす試験片試験片。</li>
		<li>3 D スキャナーと対応するデータ抽出ソフトウェアを起動した後、バーをスキャン試験片長さおよび対応する収集に沿ってスキャン 3 D スキャナーを使用してデータ。製造元の指示を使用します。</li>
		<li>バーの空間モデルの開発ソフトウェアを使用して試験片と関連する日付のファイルを収集します。</li>
		<li>配置バーの空間モデルデータに開発試験片とコンピューターの同じフォルダーに 2 つのセルフ コンパイルされた MATLAB プログラム。</li>
		<li>バーの開発した空間モデルデータで最初の MATLAB プログラムを実行関連する MAT ファイルを生成するための標本。得られたマット ファイルを同じフォルダーに保存します。</li>
		<li>バーの関連の形態学的データを生成する MAT ファイルを得られる上の 2 番目の MATLAB プログラムを実行断面積、慣性モーメント、断面極二次モーメント、偏心距離などを含む試料。</li>
	</ol></li>
	<li>XCT メソッド 注: 440 mm の 4 つの測定は、試料長後、5 回目の測定に行われていた 30 mm 長いバーのバーのため XCT メソッドを使用して標本の長さの制限。<ol>
<li>図 1.のように 30 mm 片 500 mm 長い鋼バーの両端からは 440 mm の長い腐食した鉄筋をカットします。それらはそれぞれ非腐食、腐食試験片、バーとして使用します。</li>
		<li>バーを配置、XCT の回転プラットフォーム上に標本のインストルメントにより、図 5に示すように。XCT 楽器のドアを閉じます。バー試験片は放射線源と XCT 楽器の信号受信機に挟まれた。</li>
		<li>撮影パラメーターを設定するのにはコンピューターにインストールされている XCT 操作ソフトウェアを実行します。バーを調整する撮影位置に試験片。</li>
		<li>XCT 楽器操作ソフトウェアの「イメージ コントロール」の表にピクセル サイズと拡大率を設定します。</li>
		<li>バーをスキャン開始ボタンをクリックして XCT 楽器を実行標本。試料のスキャン データを収集します。</li>
		<li>上実行ソフトウェア パッケージ スキャン データ バーの幾何学的パラメーターを生成する試料に応じて。</li>
	</ol></li>
</ol>

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</ol>

著者が明らかに何もありません。

図 6Aおよび6B非-腐食試料の測定径が、その長さに沿って大幅変化しないことを示します。最大の違いバーに沿って測定した径間長は約 0.11 mm で最大偏差は 0.7%。これは非腐食のバーのジオメトリ評価できるということも、ノギスを使用してを示します。ただし、同じ断面積の異なる角度で測定した直径は互いから一貫して、かなり異なります。指定したバーの 14.62 〜 14.05 mm の供試体、最大と最小の直径は、4% の最大偏差と 45 °、135 ° の角度で発生します。つまり、非腐食のバーの断面は完全に円形、楕円形ではありません。バーの測定に注意を払う必要がありますしたがって、鋼棒の計測された直径に基づいて直接実際の断面積を計算するときの直径。
平野の測定に加えてバーの径はノギスを使用して、我々 も XCT と 3 D メソッドを測るため断面リブ バー、ノギス、簡単に使用することはできません。様々 な角度で直径の異なるリブ バーのもわかった。普通のバー比較のためすべての 5 つの異なるメ...

鉄筋の腐食はコンクリート構造物の劣化の主な理由の 1 つです、コンクリートの中性化や塩化物の侵入によって引き起こされます。コンクリートの中性化で腐食による; 一般化する傾向があります。塩化物の侵入中よりローカライズされた1,2になります原因が何であるかに関係なく腐食腐食生成物の半径方向の膨張から表層コンクリートの亀裂、鋼棒とその周辺のコンクリートの付着を劣化、バーに浸透し、表面し、バーが減少断面積かなり3,4。
ため非-構造体コンクリートとサービス環境の変動の同質性、鋼棒の腐食発生しますランダムに表面に、その長さに沿って大きな不確実性と。コンクリートの中性化によって引き起こされる一般的な均一腐食、反して塩化物の侵入による孔食腐食攻撃侵入が発生します。さらに、それはバーの間で大きく変化する腐食バーの残留のセクションを引き起こす表面と長さ。その結果、バーの強さとバーの延性低下。バー、5,6,7,8,9,10,鋼の機械的性質に及ぼす腐食の影響を研究する広範な研究を行った11,12,13,14,15。ただし、以下の注意は、形態学的パラメーターの測定方法と鉄筋腐食特性を与えられています。
一部の研究者は、5,10、11,14鉄筋の腐食量を評価するための質量欠損を使用しています。ただし、このメソッドはのみ残留のセクションの平均値を決定する使用でき、その長さに沿ってセクションの分布を測定することはできません。朱とフランコは、一連の短いセグメントに 1 つの鋼棒を切断し、各セグメントの長さ13,14に沿って残留セクションの区域のバリエーションを特定の重量を量るこのメソッドを改善しています。ただし、このメソッドは、カット中に鋼材の余分な損失を引き起こす、正確には、腐食のバーの最小残留断面を触れない耐力支配します。14,15棒鋼の幾何学的パラメーターの測定、ノギスもされます。ただし、腐食バー部の残留は非常に定期的と常に腐食したバーの断面寸法の測定と実際の間重要な偏差があります。アルキメデスの原理に基づき、クラークらは、その長さに沿って腐食バー部の残留を測定する排水法を採用したが、バーの変位はこのケース11に大幅な精度がなく手動で制御します。李らは、鋼棒の変位を自動的に制御する電気モーターを使用してこの排水法を改善し、測定結果より正確に16。最後に、このメソッドは過去数年間、3 d スキャン テクノロジの開発と、17,18,19,20鉄筋の幾何学的寸法を測定するために使用されています。3 D スキャン、直径、残留エリア、重心、偏心、慣性モーメント、および使用鋼棒の腐食浸透を正確に取得できます。研究者は、さまざまな実験的設定でこれらのメソッドを使用して、されていない比較と適用性、適合性、精度に関しての方法の評価。
耐食性、特に耐孔食性、腐食、一般化と比較してだけでなく腐食鉄筋の機械的性質の変化、また残留を支持力とコンクリート構造物の寿命を減少させます。小節の長さに沿って腐食の空間的変動の腐食した鋼棒の形態学的パラメーターのより正確な測定は、バーの機械的性質のより合理的な評価にとても重要です。これは安全性と腐食した鉄筋コンクリート (RC) 構造物の信頼性評価を助けるより正確に21,22,23,24,25,26 ,27,28,29。
このプロトコルは、ジオメトリと鋼棒の腐食量を測定するため 5 つの議論の方法を比較します。シングル、長さ 500 mm、14 mm、プレーン丸棒試料として使用され、ラボで腐食を受けます。形態と腐食のレベルを前に、質量損失、ノギス、排水測定、3 D スキャン、x 線マイクロ コンピューター断層撮影 (XCT) など、各メソッドを使用した後慎重に測定しました。最後に、適用性とそれぞれの適合性を評価しました。
それはする必要があります、リブ付きのバーがコンクリートに埋め込まれたことを指摘、空気にさらされていないプレーン バーがや使用されるコンクリート構造物腐食を受けます。リブのバーのノギスがありますように簡単には適用されません。これらのバーは、コンクリートの腐食、ので彼らの表面の浸透が不規則な方11の空気にさらされているバーと比較しています。ただし、このプロトコルは同じバー上の異なる測定方法の分析の適用を目指しています。したがってのそれ、標本として裸プレーン バーを使用して、形態学的パラメーター測定に肋骨とコンクリートの非均質性の影響を除去します。他の方法を使用して腐食したリブ付きバーの測定でさらに作業は、将来的に実施される可能性があります。

<table><tbody><tr><td>Supplies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>プラスチック定規</td><td>Deli Group Co.,Ltd.</td><td>No.6240</td><td></td></tr><tr><td>ホワイトペン</td><td>SINO PATH Enterprises.,Ltd.</td><td>SP-110</td><td></td></tr><tr><td>ブランチ付きチューブ</td>カスタマイズ<td>メイド</td><td></td><td></td></tr><tr><td>測定シリンダー</td><td>北京Huakeボメックスガラス有限公司</td><td></td><td></td></tr><tr><td>500mLビーカー</td><td>北京Huake Bomex Glass Co.、Ltd.</td><td>CP-201</td><td></td></tr><tr><td>サンドペーパー</td><td>上海正午装飾材料有限公司</td><td>P04</td><td></td></tr><tr><td>白色現像剤</td><td>SHANGHAI XINMEIDA FLAW DETECTION MATERIAL CO., LTD.</td><td>FA-5</td><td></td></tr><tr><td>試薬</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>エポキシ樹脂接着剤</td><td>Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd.</td><td>DY&middot;E&ミッドドット;44</td><td></td></tr><tr><td>エポキシ硬化剤</td><td>湖南Baxiongdi新材料有限公司</td><td>DY&middot;</td><td></td>EP</tr><tr><td>HCl</td><td>東莞東江化学試薬有限公司</td><td>AR-2500ml</td><td></td></tr><tr><td>飽和石灰水</td><td>Xilong Chemical Co.、Ltd。</td><td>AR-500g</td><td></td></tr><tr><td><強力>装置</強力></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>デジタル電子スケール</td><td>Kaifeng Group Co., Ltd.</td><td>モデルJCS-0040</td><td></td></tr><tr><td>デジタルノギス上海</td><td>測定&切削工具製作所(株)</td><td>モデル ST-089-229-090</td><td></td></tr><tr><td>切断機</td><td>Robert Bosch GmbH</td><td>TCO2000</td><td></td></tr><tr><td>3D再構成X線顕微鏡</td><td>XRADIA</td><td>MICROXCT-400</td><td></td></tr>型 <tr><td>3Dスキャナー</td><td>HOLON三次元技術(深圳)有限公司</td><td>形HL-3DX+</td><td></td></tr><tr><td>電気機械式万能試験機</td><td>MTS SYSTEMS (China) Co., Ltd.</td><td>モデル C64.305</td><td></td></tr></tbody></table>

鉄筋腐食分布の形態学的パラメーターの評価法の適用性について分析

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

腐食した鉄筋の長さに沿って不規則で凹凸残留のセクションでは、その機械的性質を大幅に変更し、著しく安全性と既存コンクリート構造物の性能を支配します。その結果、幾何学と残留を支持力と構造体の寿命を評価するために正しく構造で鉄筋の腐食量を測定することが重要です。本稿では、紹介し、ジオメトリと鋼棒の腐食量を測定するための 5 つの異なる方法を比較します。単一の 500 mm 長く、14 mm 径鋼バーは、このプロトコルでは腐食を受ける試験片です。その形態との腐食量を質量損失の測定、ノギス、排水測定、3 D スキャン、x 線マイクロ コンピューター断層撮影 (XCT) を使用の前後に慎重に測定しました。適用性とこれらの異なる方法の適合性が評価されます。結果は、ノギスが腐食したバーの形態の定量化に最適です 3 D スキャンしながら非腐食のバーの形態を測定するための最良の選択であることを示します。

図 6は、0 °、45 °、90 °、135 ° ノギスを用いてその長さに沿って各セクションの角度で 500 mm バーの長い非腐食試験片の直径を示します。バーは、図 1に示すように、3 つの部分にカットされました。
図 7は、非-腐食材それぞれ 4 つと 5 つの方法を用いてその長さに沿って、440 mm 長い中央部および 30 ミリメートル長い方の端の断面積を示します。
図 8は、空間のイメージと、腐食の 3 つの 2 次元断面を示しています 3 D スキャンおよび XCT メソッドをそれぞれ...

本測定ジオメトリとさまざまな方法を使用して鉄筋の腐食量: 質量損失、ノギス、排水測定、3 D スキャン、x 線マイクロ コンピューター断層撮影 (XCT)。

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

このビデオは、無傷および腐食した鋼棒の表面形態を測定することを目的としています。質量損失、バーニアキャリパー測定、排水測定、3Dスキャン、鉄棒のXCTなど、5つの異なる尺度を実証し、評価します。3Dスキャンは、腐食したバーの表面における腐食浸透の容量変動性を測定するための最良の方法です。3Dスキャン法で得られた腐食測定により、エンジニアリングは、当社の社会における既存のエンジニアリング構造の安全性と耐用年数をより正確かつ確実に評価することができます。この手順のデモンストレーションは、研究室の技術者である恵ライ・ハン氏と、深セン洪栄の立体技術の技術者であるシェンリン・クイ氏です。まず、磨かれた長さ500ミリメートル、直径14ミリメートルの鉄棒を10ミリメートル刻みでマークします。次に、ゼロのバーニアキャリパーを使用して、最初のマークでバーの直径を測定し、顎がバーにそっと触れています。さらに3回の測定を行い、毎回45度回転させ、45度間隔で合計4回の測定を行います。バーの各マークに対してこの手順を繰り返します。各マークの直径を平均し、断面を計算します。次いで、棒の両端から30ミリメートルを切断し、2つの30ミリメートル長い棒標本と1つの440ミリメートル長い棒標本を得る。デジタル電子スケールで各標本の重量を量り、測定値を記録します。長さ30ミリメートルの棒の標本を10ミリメートル間隔でマークし、左側から5ミリメートルを開始します。前述のとおり、これらの各マークの平均直径を決定します。次に、静水圧、電気機械のユニバーサル試験機を設置し、機械ヘッドの下にガラス変位シリンダーを置きます。ちょうど出口に到達するために水道水でシリンダーを埋めます。次に、容器の出口の下に電子スケールを置きます。200ミリリットルのビーカーをコンセントに沿ってスケールに置きます。その後、EUTマシンの頭部にバー標本を垂直にクランプします。EUTのヘッドを垂直に下に移動し、バーが水面に触れるだけです。デジタルスケールで最初の読み取りを記録します。次に、1分間に10ミリメートルでバーを下に移動するようにEUTマシンを設定します。最初の10ミリメートルのマークにバーを置き換えるためにマシンを実行します。次に、電子スケールで最終読み取りを記録します。棒全体が水没するまで、棒標本の各10ミリメートルセグメントに対してこのプロセスを繰り返します。その後、バーを1時間空気乾燥させます。変位水塊から棒の各10ミリメートルセグメントの均一断面を計算します。この方法で3つの標本のそれぞれをテストします。次に、各乾燥バー標本に白色の探傷の開発者をスプレーし、試料を空気中で乾燥させます。次に、3Dスキャナーのプラットフォーム上にコーティングされた標本を置きます。小さな白い点のランダム配列でマークされたラベルを使用し

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Research

JoVE Journal

Engineering

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鉄筋腐食分布の形態学的パラメーターの評価法の適用性について分析

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