Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
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Protocol
1. essai de l’échantillon et le procédé de fabrication
- Acquérir un 500 mm de long, la plaine de diamètre 14 mm barre (grade Q235) en acier pour la fabrication des éprouvettes.
- Polir la surface de la barre à l’aide d’un papier de verre fin pour enlever le moulin évolue sur la surface.
- 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.
- Mesurer les poids des trois bar spécimens, à l’aide d’une balance électronique numérique.
- 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.
- Corroder le spécimen de bar de 440 mm à l’aide de la méthode électrochimique, tel que décrit ci-après :
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Sèche ce qui précède nettoyé corrodées bar spécimen dans l’air. Marquer sa surface pour la mesure.
- 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.
2. procédures et méthodes de mesure
- Méthode de perte de masse
- Placez une balance électronique sur une plate-forme horizontale et zéro.
- 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).
- 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).
- Calculer le montant de la corrosion de la barre à l’aide d’une équation de Qcor= (mc-m0) /m0x 100 %.
- 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.
- Pied à coulisse méthode
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Calculer la section transversale de la barre de l’échantillon à la section marquée à l’aide d’une équation Aj’ai=pDi24 (mm2).
- 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.
- Méthode de drainage
- Mettre en place l’universel électromécanique testing machine (MAE), comme illustré à la Figure 3.
- 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.
- Placez un bécher de 200 mL sur le plateau d’une balance électronique juste en dessous de la sortie du récipient en verre.
- Fixer une extrémité de la barre de l’échantillon à l’aide de la tête de l’est de la machine verticalement.
- 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.
- Prendre la lecture initiale de la balance électronique que Mje.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Méthode de numérisation 3D
- 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.
- 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.
- 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.
- Développer le modèle spatial de la barre de l’échantillon à l’aide du logiciel et collecter les fichiers date pertinente.
- Placer les données de modèle spatial de la barre de spécimen et deux programmes MATLAB autonome compilés dans le même dossier d’un ordinateur.
- 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.
- 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.
- 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.- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Exécutez l’instrument XCT en cliquant sur le bouton Démarrer pour balayer la barre spécimen. Collecter les données numérisées de bar spécimen.
- Exécuter le package logiciel sur ce qui précède numérisés des données afin de produire les paramètres géométriques de la barre de spécimen en conséquence.
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Representative Results
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 barre spécimens le long de ses longueurs mesurées à l’aide de méthodes 4 et 5, respectivement, pour la partie longue moyenne de 440 mm et pour la fin de 30 mm de long non corrodée.
La figure 8 montre les images spatiales et trois coupes de la corrosion bar spécimen mesuré à l’aide de scanners 3D et méthodes XCT, respectivement.
Figure 9 indique la section transversale de la barre corrodée spécimen sur toute sa longueur mesurée au moyen de quatre et cinq méthodes pour le 300 mm et les spécimens de long de 30 mm.
Le tableau 1 résume les diamètres de l’échantillon de bar de 30 mm de long non corrodée mesurée à l’aide des étriers, la numérisation 3D et les méthodes XCT.
Figure 1 : barre spécimen en acier. La figure 1 montre les détails de la barre de spécimens. Deux pièces d’extrémité la plus longue de 30 mm 
et 
ont été utilisés comme les spécimens non corrodée. Partie moyenne de la longueur de 440 mm 
a été utilisé comme la barre corrodée spécimen. Les trois parties ont été coupés dans la barre d’acier long de 500 mm à une distance de 30 mm et 470 mm, respectivement, de l’extrémité gauche de la barre en acier. Ce chiffre a été modifié par les Figures 1 et 2 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Angles de barre de mesure avec le pied à coulisse le diamètre. Cela montre les angles de barre mesure du diamètre à l’aide du pied à coulisse à chaque section transversale le long de la barre de longueur. Ce chiffre a été modifié dans la Figure 3 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : dispositif pour la méthode de drainage. Cela montre la machine d’essai universelle électromécanique (MAE) pour la méthode de drainage. Ce chiffre a été modifié par la Figure 4 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : appareil de numérisation 3D et spécimens marqués bar. Cela montre l’appareil de numérisation 3D et la forte bar les échantillons à analyser. Ce chiffre a été modifié de la Figure 5 de Li, et al. 16.s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : dispositif XCT. Cela montre l’instrument XCT et la barre d’échantillon à analyser. Ce chiffre a été modifié de la Figure 7 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : les diamètres mesurées le long non corrodée bar en utilisant le pied à coulisse à 500 mm. Cela montre les diamètres de la barre de temps non corrodée 500 mm mesurée à l’aide du pied à coulisse. Figure 6 a montre les diamètres mesurés au quatre angles différents dans chaque section le long de la barre de longueur. Figure 6 b présente le maximum, de minimum et de déviation des diamètres mesurées à quatre angles différents. Ce chiffre est tiré de la Figure 8 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : les sections mesurées de la non corrodée bar spécimen sur toute sa longueur. Figure 7 a montre les sections mesurées de 440 mm de long bar spécimen sur toute sa longueur avant sa corrosion. Figure 7 b montre les sections mesurées les spécimens de bar 30 mm long non corrodée fin. Ce chiffre est tiré de la Figure 9 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 8 : les images spatiales et trois coupe transversale de la corrosion bar spécimen mesuré à l’aide de scanners 3D et la méthode XCT. Figure 8 a montre les images spatiales de l’échantillon de bar long corrodées 440 mm mesuré à l’aide de numérisation 3D. Figure 8 b présente les images de trois coupes de la corrosion bar spécimen mesuré à l’aide de la méthode XCT. Ce chiffre a été modifié par les Figures 10 et 11 de Li, et al. 16. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 9 : l’aire de la section mesurée de la corrosion bar spécimen sur toute sa longueur. Figure 9 a montre l’aire de la section mesurée du spécimen bar long corrodées sur toute sa longueur 300 mm. Figure 9 b indique les zones mesurées de l’échantillon de bar long corrodés de 30 mm. Ce chiffre a renvoyé aux Figures 12 et 13 de Li, et al. 16 S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
| Diamètre (mm) | Méthode de l’étrier | Méthode XCT | Méthode de numérisation 3D |
| Maximum | 14.22 | 14.27 | 14.34 |
| Minimum | 14.19 | 14,26 | 14.31 |
| Déviation | 0,03 | 0,01 | 0,03 |
Tableau 1 : le diamètre mesuré du 30 mm long non corrodée bar échantillon à l’aide d’étrier, numérisation 3D et méthodes XCT. Cela résume le diamètre maximal ou minimal des spécimens non corrodée long bar 30 mm mesurés à l’aide de trois méthodes. Ce chiffre a été modifié par tableau 1 par Li, et al. 16.
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Discussion
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 systématiquement et considérablement les uns des autres. Pour la barre de donnée un diamètre échantillon, maximale et minimale de 14,62 et 14,05 mm se produire à angle de 45° et 135° avec un écart maximum de 4 %. En d’autres termes, la section transversale d’une barre non corrodée n’est pas parfaitement circulaire, mais elliptique. Par conséquent, l’attention devrait être accordée à la mesure de la barre de diamètre lorsque la section transversale effective est calculée directement basé sur le diamètre mesuré de la barre en acier.
En plus de la mesure de la plaine bar diamètre à l’aide de pieds à coulisse, nous avons également utilisé XCT et méthodes 3D pour mesurer la section d’une barre de côtes, dont les pieds à coulisse ne peut être utilisé facilement. Nous avons trouvé différents diamètres des angles différents pour la barre de côtes aussi bien. La barre simple spécimen est utilisé dans cet article, car elle peut être mesurée à l’aide de tous les cinq méthodes différentes pour la comparaison.
Les barres d’acier des structures en béton sont principalement en tension ou en compression. Par conséquent, pour la force donnée, la capacité portante d’une barre en acier dépend de sa section transversale. En supposant qu’il y a 4,0 % de différence entre le maximum et le minimum bar diamètre à des angles différents et la barre transversale est elliptique, sa superficie est calculée par A=∏(d-0.04d)(d+0.04d)/4 = 0.998∏d24 avec une différence de 0,016 % d’espace pour bar la différence donnée 4,0 % de bar diamètre. Par conséquent, en raison des différents diamètres des angles différents, la barre transversale diminue. Toutefois, ce bar la différence de l’aire de la section semble moins important par rapport à la barre de différence de diamètre dans la même section.
Voir de la figure 7 a et 7 b que les sections de la barre non corrodée mesurées à l’aide des méthodes de perte de masse, caliper Mensurations, numérisation 3D et XCT ne varient pas significativement d’un mode à l’autre, à l’exception de quelques points de mesure à l’aide la méthode de drainage. C’était parce qu’il y avait quelques incertitudes à l’aide de la méthode de drainage, par exemple de la tension superficielle d’une ampoule d’eau, libellés en action entre l’eau et le tube et la teneur en eau d’une barre de surface. Par exemple, si la barre de surface est trop sèche, lorsqu’il est déplacé dans le réservoir d’eau, il absorberait certaines eau avant évacue l’eau du récipient. Si la tension superficielle d’une ampoule d’eau est supérieure à 90°, quand il coule à travers un tube, moins d’eau peut être déchargé du réservoir via le tube de verre pour la première barre de déplacés de 10 mm. En conséquence, le montant de la corrosion de la barre de spécimen serait surestimée et la superficie résiduelle réelle du bar corrodée serait sous-estimé. Comme la barre de spécimen continue sa course dans le récipient, que la pression s’accumule dans le tube jusqu'à ce que la résistance de frottement entre la surface de l’eau et le tube est vaincue ; par conséquent, beaucoup plus d’eau serait rejetée pour l’échantillon de personnes déplacées bar conséquente 10 mm dans le récipient. En conséquence, le montant de corrosion de la barre de spécimen serait sous-estimé et la superficie résiduelle réelle du bar corrodée seraient surestimée. C’est la raison pour laquelle la zone mesurée de la barre de l’échantillon à l’aide de la méthode de drainage est moins stable et cohérente par rapport à celles mesurées par d’autres méthodes.
En outre, le tableau 1 aussi montre que les diamètres de 30 mm de longueur non corrodée bar spécimen mesuré à l’aide du pied à coulisse, la numérisation 3D et la méthode XCT sont proches entre eux. Par conséquent, les quatre méthodes de perte de poids, mesure de calibre, numérisation 3D et méthode XCT peuvent servir à définir les caractéristiques sectionnelles d’un acier non corrodée bar plus précisément.
En outre, grâce à une comparaison complète des instruments utilisés, les coûts de test, efficacité, précision de la mesure de ces quatre méthodes différentes, il devient évident que la méthode de l’étrier est la plus appropriée pour la mesure de la morphologie d’un barre d’acier non corrodée en raison de sa simplicité, le rendement élevé et la précision par rapport aux autres méthodes.
Il faut savoir que, comme illustré à la Figure 1, les surfaces de l’extrémité coupée de deux barres 30 mm de long non corrodée n’étaient pas parfaitement plane et rectiligne transversalement. Cela peut entraîner certaines divergences sur la barre de longueur réelle mesurée à l’aide du pied à coulisse et, par ricochet, l’écart entre les sections calculées de la variation de volume ou de la perte de masse mesurée. Par conséquent, il existe certaines différences dans les sections mesurées des barres non corrodée Figure 7 a et 7 b.
Voir de la figure 8 a et 8 b qui, en raison de l’enlèvement de métal de bar surface irrégulièrement par réaction électrochimique du processus, la section résiduelle du bar corrodée spécimen n’est ni circulaire ni elliptiques. Au lieu de cela, il est devenu très irrégulier et varié substantiellement le long de la barre corrodée.
Figure 9 a et 9 b montrent les zones résiduelles de la section transversale de la corrosion sur toute sa longueur, les échantillons qui ont été mesurées à l’aide de perte de masse, étriers, méthode de drainage, numérisation 3D et la méthode XCT de bar. Il est clair que pour la corrosion bar spécimen, la méthode de perte de masse ne peut produire la moyenne section transversale d’une barre de corrodées et reste constante sur toute sa longueur. Il ne reflète pas la variation de la section résiduelle d’une barre de corrosion sur toute sa longueur, comme indiqué dans les figures 8 a et 8 b. En outre, parce qu’un pied à coulisse ne peut pas toucher la base des piqûres sur la barre de surface, il peut mesurer seulement de diamètre équivalent d’une section résiduelle d’une barre de corrosion. En raison de telle une lacune intrinsèque, la méthode de l’étrier est moins capable de mesurer le paramètre morphologique d’une corrosion bar spécimen précisément.
Figure 9 a et 9 b montrent également que les zones résiduelles de la corrosion bar spécimen mesuré à l’aide de XCT et 3D, méthodes de numérisation varient uniformément sur toute sa longueur et sont proches les uns des autres. Toutefois, la méthode XCT ne peut accueillir que des spécimens de 30 mm. Par conséquent, la méthode XCT ne peut pas être employée couramment en génie pratique. En outre, l’utilisation de la méthode XCT impose aussi des exigences très strictes sur la découpe et la préparation d’une barre de spécimen. Si la section d’une barre de spécimen n’est pas un plan rectiligne, mais tordu ou inégale, une déviation significative peut être faite et incluse dans la barre de coupe surface mesurée à l’aide de la méthode XCT. La 3D méthode de balayage peut accueillir le 440 mm long bar spécimen et mesurer la morphologie des spécimens non corrodée et corrodées avec assez de précision. Il a un avantage substantiel par rapport aux autres quatre méthodes sur la précision, l’efficacité et l’applicabilité, dans la mesure du bar la morphologie de la surface. En outre, la méthode 3D peut également générer des informations morphologiques plus utiles d’une barre de spécimens, y compris les profondeurs des piqûres de corrosion sur barre de surface, le moment d’inertie, centroïde, moments d’inertie de bar, etc.. sur toute sa longueur. Par conséquent, la méthode de balayage 3D est l’option la plus favorisée pour mesurer la morphologie d’une barre en acier, en particulier une barre en acier corrodée.
Des résultats et discussion ci-dessus, on peuvent tirer les conclusions suivantes. Pour une barre en acier non corrodée, un pied à coulisse est le meilleur outil pour mesurer sa morphologie. Il a non seulement une grande précision de mesure mais est également plus économique. Bien que la méthode de drainage permet de mesurer l’aire transversale résiduelle d’une barre en acier corrodée le long de la barre de longueur, la précision de l’appareil de mesure doit encore être améliorée. Son meilleur résultat de mesure peut être affectée par des incertitudes, comme le procédé de l’ampoule de l’eau, la liaison avec le tube d’écoulement et l’humidité de surface, etc.., et par conséquent la méthode de drainage doit être utilisé avec beaucoup d’attention. Bien que la méthode XCT peut mesurer avec précision la zone de section résiduelle d’une barre en acier corrodée, la longueur d’une barre en acier que peut accueillir est limitée à 30 mm. La méthode de balayage 3D a un avantage substantiel par rapport aux autres quatre méthodes aspects de la précision, l’efficacité et l’applicabilité dans la mesure de la morphologie de la surface d’une barre en acier, en particulier une barre en acier corrodée. En outre, il peut générer des mesures beaucoup plus utiles de la morphologie d’une barre en acier corrodée, telles que la profondeur de la fosse, excentricité sectionnelle, etc.. C’est la méthode optimale pour la mesure des paramètres morphologiques d’une barre en acier corrodée.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
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.
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
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