Summary
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.
Introduction
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.
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Protocol
1. testare il campione e il processo di fabbricazione
- Acquisire una lunghezza di 500 mm, 14 mm diametro normale barra (grado Q235) d'acciaio per la produzione di campioni del test.
- Lucidare la superficie della barra con una carta vetrata fine per rimuovere il mulino scaglie sulla superficie.
- Tagliare la barra a 30 mm e 470 mm dall'estremità sinistra, come mostrato nella Figura 1, utilizzando una macchina da taglio.
- Misurare i pesi dei tre bar esemplari, usando una bilancia elettronica digitale.
- Misurare i diametri dei tre campioni utilizzando i cinque metodi descritti nel passaggio 2 e registrare i risultati di non-corroso bar esemplari.
- Corrodere l'esemplare di barra 440 mm utilizzando il metodo elettrochimico, come di seguito dettagliato:
- Coperchio 70 mm di ciascuna estremità saldamente con nastro isolante. Allegare un cavo elettrico ad una estremità del provino barra 440 mm.
- 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.
- 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.
- 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.
- Accendere l'alimentatore DC per applicare una corrente continua costante di 2,5 μA/cm2 sulla barra esemplare per l'intero periodo di corrosione.
- 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.
- 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.
- Secco sopra puliti corroso bar esemplare in aria. Contrassegnare la superficie per la misurazione.
- 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.
2. metodi di misurazione e procedure
- Metodo di perdita di massa
- Posizionare una bilancia elettronica su una piattaforma orizzontale e zero si.
- 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).
- 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).
- Calcolare la quantità di corrosione della barra utilizzando un'equazione di Qcor= (mc-m0) /m0x 100%.
- 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.
- Calibro a corsoio metodo
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Media dei diametri misurati quattro sopra e prenderlo come il rappresentanza diametro Di (mm) della barra esemplare conservato presso la sezione contrassegnata.
- Calcolare l'area della sezione trasversale della barra esemplare conservato presso la sezione contrassegnata utilizzando un'equazione aiio=pDho24 (mm2).
- 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.
- Metodo di drenaggio
- Impostare l'universale elettromeccanica (EUT) macchina di prova, come mostrato nella Figura 3.
- 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.
- Posizionare un becher da mL 200 sulla piattaforma di una bilancia elettronica proprio sotto l'uscita del contenitore di vetro.
- Fissare un'estremità della barra del campione usando la testa di EUT macchina verticalmente.
- 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.
- Prendere la lettura iniziale della scala elettronica come Mio.
- Eseguire la macchina EUT per spostare la barra esemplare giù in acqua nel contenitore a un tasso di 1,0 mm/min.
- 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.
- 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.
- 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.
- Metodo di scansione 3D
- 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.
- 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.
- 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.
- Sviluppare il modello spaziale della barra del campione usando il software e raccogliere i file di data rilevante.
- Inserire i dati di modello spaziale sviluppato della barra esemplare e due programmi MATLAB auto-compilati nella stessa cartella di un computer.
- 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.
- 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.
- 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.- 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.
- 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.
- Eseguire il software di funzionamento XCT installato su un computer per impostare parametri di scatto. Regolare la barra campione nella posizione di tiro.
- Impostare il fattore di ingrandimento e dimensioni di pixel nella tabella "controllo immagine" del software di funzionamento dello strumento XCT.
- Eseguire lo strumento XCT facendo clic sul pulsante Start per eseguire la scansione barra esemplare. Raccogliere i dati della scansione della barra esemplare.
- Esegui il pacchetto software di cui sopra analizzati dati per produrre i parametri geometrici della barra esemplare di conseguenza.
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Representative Results
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 relative lunghezze misurate utilizzando metodi di quattro e cinque, rispettivamente, per la parte centrale lunga 440 mm e per l'estremità lunga 30 mm.
Figura 8 Mostra le immagini spaziali e tre sezioni del corroso bar campione misurato mediante scansione 3D e metodi XCT, rispettivamente.
Figura 9 riporta le aree della sezione trasversale della barra corrosa esemplare lungo la sua lunghezza misurata utilizzando metodi di quattro e cinque per il 300 mm e gli esemplari lunghi 30 mm.
La tabella 1 riassume i diametri dell'esemplare barra lunga 30 mm non-corroso misurata usando le pinze, la scansione 3D e i metodi XCT.
Figura 1: barra esemplare d'acciaio. La figura 1 Mostra i dettagli della barra di esemplari. Due parti di estremità lunga 30 mm 
e 
sono stati usati come i campioni non-corroso. Il 440 mm lunga parte centrale 
è stato usato come il bar corroso esemplare. Le tre parti sono state tagliate dalla barra di acciaio lunga 500 mm a distanze di 30 mm e 470 mm, rispettivamente, dall'estremità sinistra della barra d'acciaio. Questa figura è stata modificata da figure 1 e 2 da Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: angoli di barra misura diametro mediante calibro a corsoio. Questo dimostra che gli angoli di barra misura di diametro con il calibro a corsoio a ciascuna sezione trasversale lungo la barra di lunghezza. Questa figura è stata modificata dalla Figura 3 da Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: dispositivo per il metodo di drenaggio. Questo dimostra la macchina di prova universale elettromeccanica (EUT) per il metodo di drenaggio. Questa figura è stata modificata da Figura 4 da Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: dispositivo di scansione 3D e gli esemplari contrassegnati bar. Questo dimostra il dispositivo di scansione 3D e il marcato bar campioni da sottoporre a scansione. Questa figura è stata modificata da Figura 5 da Li, et al. 16.fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: dispositivo XCT. Questo dimostra lo strumento XCT e il bar dei campioni da sottoporre a scansione. Questa figura è stata modificata da Figura 7 da Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: I diametri misurati di 500 mm lunga non-corroso bar utilizzando il calibro a corsoio. Questo dimostra i diametri della barra lunga non-corroso 500 mm misurata con il calibro a corsoio. Figura 6A Mostra i diametri misurati a quattro diverse angolazioni in ogni sezione lungo la barra di lunghezza. Figura 6B presenta il valore massimo, minimo e deviazione dei diametri misurati a quattro diverse angolazioni. Questa figura è ristampata da Figura 8 di Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 7: le aree componibile misurate di non-corroso bar esemplare lungo la sua lunghezza. Figura 7A spettacoli le aree componibile misurate di 440 mm lunga barra esemplare lungo la sua lunghezza prima la corrosione. Figura 7B Mostra le aree componibile misurate degli esemplari 30 mm lunga non-corroso fine barra. Questa figura è ristampata da Figura 9 da Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 8: le immagini spaziali e tre sezione trasversale del corroso bar campione misurato mediante scansione 3D e metodo XCT. Figura 8A Mostra le immagini spaziali dell'esemplare lungo corroso barra 440 mm misurati utilizzando la scansione 3D. Figura 8B presenta le immagini delle tre sezioni trasversali del corroso bar campione misurato usando il metodo XCT. Questa figura è stata modificata da figure 10 e 11 di Li, et al. 16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 9: zona sezionale misurato il corroso bar esemplare lungo la sua lunghezza. Figura 9A Mostra l'area sezionale misurato dell'esemplare lungo corroso bar 300 mm lungo la sua lunghezza. Figura 9B segnala le aree misurate dell'esemplare lungo corroso barra 30 mm. Questa figura ha fatto riferimento a figure 12 e 13 di Li, et al. 16 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Diametro (mm) | Metodo di pinza | Metodo XCT | Metodo di scansione 3D |
| Massimo | 14,22 | 14,27 | 14,34 |
| Minimo | 14,19 | 14.26 | 14,31 |
| Deviazione | 0,03 | 0,01 | 0,03 |
Tabella 1: I diametri misurati di 30 mm lunga non-corroso bar campione usando la pinza, la scansione 3D e metodi XCT. Questo riassume i diametri minimi e massimi degli esemplari lungo non-corroso barra 30 mm misurati utilizzando tre metodi. Questa figura è stata modificata da tabella 1 da Li, et al. 16.
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Discussion
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 considerevolmente da altro. Per il bar dato esemplare, il massimo e il minimo diametro di 14,62 e 14,05 mm si verifica ad angoli di 45° e 135° con uno scostamento massimo del 4%. In altre parole, la sezione trasversale di un bar non-corroso non è perfettamente circolare, ma ellittica. Quindi, occorre prestare attenzione alla misura della barra di diametro quando la superficie della sezione trasversale reale viene calcolata direttamente basato sul diametro misurato della barra d'acciaio.
Oltre alla misura della pianura bar diametro utilizzando calibri a corsoio, abbiamo anche usato XCT e 3D metodi per misurare la sezione trasversale di una barra di coste, per i quali i calibri a corsoio non può essere utilizzato facilmente. Abbiamo trovato diversi diametri ad angoli diversi per la barra di nervatura pure. Il bar piano esemplare è usato in questa carta, poiché può essere misurata usando tutti i cinque diversi metodi per il confronto.
Le barre di acciaio in strutture in cemento armato sono principalmente in tensione o compressione. Quindi, per la forza determinata, la capacità portante di una barra d'acciaio dipende dalla sua area della sezione trasversale. Supponendo che non c'è differenza tra il massimo ed il minimo 4.0% bar diametro le diverse angolazioni e la barra di sezione trasversale è ellittica, l'area viene calcolata da A=∏(d-0.04d)(d+0.04d)/4 = 0.998∏d24 con una differenza di 0,016% di area per bar la differenza 4,0% dato del diametro della barra. Quindi, a causa di diversi diametri in diverse angolazioni, il bar area della sezione trasversale diminuisce. Tuttavia, questo bar differenza area sezionale sembra meno significativo, confrontato con la barra di differenza di diametro nella stessa sezione.
Figura 7A e 7B mostrano che le zone componibile della barra degli strumenti non-corroso misurate utilizzando i metodi della perdita di massa, pinza misurazioni, scansione 3D e XCT non variano significativamente da un metodo da un altro, fatta eccezione per alcuni punti misurati utilizzando il metodo di drenaggio. Questo era perché c'erano alcune incertezze utilizzando il metodo di drenaggio, come la tensione superficiale di una lampadina di acqua, legano azione tra acqua e il tubo e il contenuto di umidità di una barra di superficie. Ad esempio, se la barra di superficie è troppo secca quando si è spostato nel serbatoio dell'acqua, esso avrebbe assorbito alcuni acqua prima di usare lo scarico acqua dal contenitore. Se la tensione superficiale di una lampadina di acqua è maggiore di 90° quando essa fluisce attraverso un tubo, meno acqua può essere scaricata dal contenitore tramite il tubo di vetro per il primo bar di sfollati di 10 mm. Di conseguenza, la quantità di corrosione della barra esemplare sarebbe sopravvalutato e l'area effettiva residua della barra corrosa sarebbe sotto-stimati. Come il bar campione continua a muoversi nel contenitore, che la pressione si accumula nel tubo fino a quando la resistenza di attrito tra la superficie dell'acqua ed il tubo è superata; così, molta più acqua sarebbe essere scaricata per l'esemplare di sfollati bar conseguente 10 mm nel contenitore. Di conseguenza, la quantità di corrosione della barra esemplare sarebbe stato sottovalutato e l'area effettiva residua della barra corrosa sarebbero sovrastimata. Questo è il motivo per cui l'area misurata della barra del campione usando il metodo di drenaggio è meno stabile e coerente rispetto a quelli misurati con altri metodi.
Inoltre, la tabella 1 inoltre dimostra che i diametri di 30 mm di lunghezza non corroso bar campione misurato usando il calibro a corsoio, la scansione 3D e il metodo XCT sono vicino a vicenda. Di conseguenza, i quattro metodi di perdita di massa, pinza misura, scansione 3D e XCT metodo utilizzabile per definire le caratteristiche sezionali di un acciaio non-corroso bar più precisamente.
Inoltre, attraverso un confronto completo degli strumenti usati, test costi, efficienza, precisione di misura dei quattro metodi differenti sopra, diventa chiaro che il metodo di pinza è il più adatto per la misurazione della morfologia di un barra d'acciaio non-corroso a causa della sua semplicità, alta efficienza e precisione rispetto agli altri metodi.
Dovrebbe essere precisato che, come illustrato nella Figura 1, le superfici di taglio fine di entrambe le barre lunghe non-corroso di 30 mm non erano perfettamente planari e trasversalmente diritta. Ciò potrebbe causare alcune discrepanze sulla barra di lunghezza effettiva misurata con il calibro a corsoio e, a sua volta, la deviazione delle zone componibile calcolate dalla variazione di volume o perdita massa misurata. Da qui, ci sono alcune differenze delle zone componibile misurate delle barre non-corroso tra figura 7A e 7B.
Figura 8A e 8B mostrano che, a causa della rimozione di barra superficie irregolare tramite reazione elettrochimica di metallo da elaborare, la sezione trasversale residua della barra corrosa esemplare non è né circolare né ellittico. Invece, è diventato molto irregolare e varia sostanzialmente lungo la lunghezza della barra corrosa.
Figura 9A e 9B mostrano le aree residue della sezione trasversale del corroso bar esemplari lungo la sua lunghezza che sono stati misurati usando la perdita di massa, pinze, metodo di drenaggio, scansione 3D e il metodo XCT. È chiaro che per il corroso bar esemplare, il metodo di perdita di massa può solo produrre la sezione trasversale media di un bar corroso e rimanere costante lungo tutta la sua lunghezza. Non riflette la variazione della sezione di residua effettiva di una barra di corrosa lungo la sua lunghezza, come mostrato in Figura 8A e 8B. Inoltre, perché una pinza non può toccare la base del pitting sulla barra di superficie, si può solo misurare un diametro equivalente di una sezione residua di una barra di corrosa. A causa di tale un difetto intrinseco, il metodo della pinza è meno in grado di misurare il parametro morfologico di un corroso bar proprio esemplare.
Figura 9A e 9B mostrano anche che le aree residuali del corroso bar campione misurata utilizzando XCT e 3D metodi di scansione variano costantemente lungo la sua lunghezza e sono vicino a vicenda. Tuttavia, il metodo XCT può ospitare solo esemplari di 30 mm. Di conseguenza, il metodo XCT non può essere ampiamente usato in ingegneria pratica. Inoltre, l'uso del metodo XCT anche impone requisiti molto rigorosi sul taglio e preparazione di una barra di campione. Se la sezione di una barra di esemplare non è un piano dritto, ma storti o irregolare, una deviazione significativa può essere fatto e incluso nella barra componibile area misurata utilizzando il metodo XCT. Il metodo di scansione 3D in grado di ospitare la 440 mm lungo bar esemplare e misurare con una precisione sufficiente la morfologia degli esemplari non-corroso e corrosi. Ha notevoli vantaggi rispetto agli altri quattro metodi su precisione, efficienza e applicabilità nella misura della barra morfologia superficiale. Inoltre, il metodo 3D può anche generare alcune informazioni morfologiche più utile di una barra esemplare, tra cui la profondità dei pozzi di corrosione su bar superficie, il momento d'inerzia, baricentro, momenti d'inerzia della sezione, ecc. lungo la sua lunghezza. Quindi, il metodo di scansione 3D è l'opzione più favorita per misurare la morfologia di una barra d'acciaio, particolarmente una barra d'acciaio corrosa.
Dai risultati e discussione qui sopra, si possono trarre le seguenti conclusioni. Per una barra d'acciaio non-corroso, un calibro a corsoio è il miglior strumento per misurare la sua morfologia. Esso non solo ha un'elevata precisione di misura, ma è anche più economico. Anche se il metodo di drenaggio in grado di misurare la sezione trasversale residua di una barra d'acciaio corrosa lungo la barra di lunghezza, la precisione del dispositivo di misurazione deve essere migliorata. I risultati misurati possono essere influenzati da alcune incertezze, come il surface tension della lampadina di acqua, il legame con il tubo di flusso e l'umidità di superficie, ecc., e quindi il metodo di drenaggio deve essere usato con molta attenzione. Sebbene il metodo XCT può misurare esattamente l'area della sezione residua di una barra di acciaio corrosa, la lunghezza di una barra d'acciaio che può ospitare è limitata a 30 mm. Il metodo di scansione 3D ha notevoli vantaggi rispetto agli altri quattro metodi su aspetti di precisione, efficienza e applicabilità nella misura della morfologia superficiale di una barra d'acciaio, particolarmente una barra d'acciaio corrosa. Inoltre, può generare misure di morfologia molto più utile di una barra di acciaio corrosa, come la profondità del pozzo, eccentricità componibile, ecc. È il metodo ottimo per la misurazione di parametri morfologici di una barra di acciaio corroso.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
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.
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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