Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Değerlendirme yöntemleri aşınmış çelik barlar morfolojik parametreleri için uygulanabilirlik Analizi

Published: November 1, 2018 doi: 10.3791/57859
Automatic Translation
1,2, 1,2, 3, 1,2
1Department of Civil Engineering, Shenzhen University, 2Guangdong Province Key Laboratory of Durability for Marine Civil Engineering, Shenzhen University, 3Department of Engineering and the Built Environment, Anglia Ruskin University

Summary

Bu kağıt geometri ve farklı yöntemler kullanarak bar bir çeliğin korozyon miktarını ölçer: kütle kaybı, Çap pergeli, drenaj ölçümleri, 3D tarama ve x-ışını mikro bilgisayarlı tomografi (XCT).

Abstract

Düzensiz ve dengesiz kalan bölümler aşınmış çelik çubuk uzunluğu boyunca önemli ölçüde mekanik özelliklerini değiştirmek ve önemli ölçüde güvenlik ve performansı varolan bir beton yapı hakim. Sonuç olarak, geometri ve düzgün taşıyan kapasite ve hizmet ömrü yapısının artık değerlendirmek için bir yapı çelik bir barda korozyon miktarını ölçmek önemlidir. Bu kağıt tanıtır ve geometri ve korozyon çelik çubuğunun miktarını ölçmek için beş farklı yöntemleri karşılaştırır. Bir tek 500 mm uzun ve 14 mm çapında çelik bar bu protokolündeki hızlandırılmış korozyona maruz örnektir. Morfolojisi ve korozyon miktarı dikkatle kayıplarının ölçümler, bir Vernier Kaliper, drenaj ölçümleri, 3D tarama ve x-ışını mikro bilgisayarlı tomografi (XCT) kullanıldıktan sonra ölçüldü. Bu farklı yöntemler uygunluğu ve uygulanabilirliği daha sonra değerlendirildi. Sonuçlar Vernier Kaliper 3D tarama aşınmış bir bar morfolojisi miktarının için en uygun ise bir sigara aşınmış bar morfolojisi ölçmek için en iyi seçenek olduğunu gösterir.

Introduction

Korozyon çelik çubuğunun bir beton yapı bozulma için temel nedenlerinden biri ve beton KARBONLAŞMAYI ve/veya klorür görüntülemelerini neden olur. Beton KARBONLAŞMAYI içinde korozyon Genelleştirilmiş eğilimindedir; klorür saldırı daha yerelleştirilmiş1,2olur. Ne olursa olsun nedenleri, korozyon korozyon ürünleri radyal genişlemesi beton kapağından çatlaklar, çelik çubuk ve onun çevresindeki beton arasındaki bağ bozulur, bar nüfuz yüzeyler ve bar azalır kesit alanı önemli ölçüde3,4.

Sigara-homojenliği nedeniyle yapısal beton ve hizmeti ortamı değişimler, korozyon çelik çubuğunun rasgele yüzeyi üzerinde ve onun uzunluğu boyunca büyük belirsizlik ile ortaya çıkar. Genelleştirilmiş korozyon aksine tek tip beton KARBONLAŞMAYI tarafından neden, saldırı penetrasyon klorür görüntülemelerini neden aşınmasından korozyona neden olur. Ayrıca, aşınmış bir bar bar arasında önemli ölçüde değişebilir kalan bölümünü neden olan yüzey ve uzunluğu. Sonuç olarak, bar güç ve bar süneklik azalma. Kapsamlı bir araştırma bir çelik bar5,6,7,8,9,10, mekanik özellikleri üzerinde korozyon etkileri çalışmaya gerçekleştirilen 11,12,13,14,15. Ancak, daha az dikkat morfolojik parametreleri ölçüm metodları ve çelik çubuklar korozyon özellikleri verilmiştir.

Bazı araştırmacılar kayıplarının5,10,11,14bar bir çeliğin korozyon miktarını değerlendirmek için kullandık. Ancak, bu yöntem yalnızca kalan bölümler ortalama değerini belirlemek için kullanılabilir ve dağıtım, uzunluğu boyunca bölümlerinin ölçemezsiniz. Zhu ve Franco bu yöntem tek bir çelik bar kısa segmentleri bir dizi kesip kendi uzunluğu13,14boyunca kalan bölümleri alanlarında varyasyonları belirlemek için her kesimi ağırlığında iyileştirilmiştir. Ancak, bu yöntem ilave çelik malzeme kesim sırasında kaybolmasına ve aşınmış bar en az kalan bölümünü tam olarak hangi taşıma kapasitesi hakim dokunamazsın. Vernier Kaliper de bir çelik14,15bar geometrik parametrelerini ölçmek için kullanılır. Ancak, çok düzensiz aşınmış bir bar kalan bölümüdür ve her zaman aşınmış bir bar ölçülü ve gerçek kesit boyutlar arasında önemli bir sapma olduğunu. Arşimet ilkesine dayanarak, Clark ve ark. , uzunluğu boyunca aşınmış bir bar kalan bölümlerini ölçmek için drenaj yöntemi kabul, ama bar deplasman el ile bu durumda11önemli doğruluk olmadan kontrol ediliyordu. Otomatik olarak bir çelik bar yerinden kontrol etmek için bir elektrik motoru kullanarak bu drenaj yöntemi li vd. geliştirilmiş ve ölçü daha doğru bir şekilde16sonuçlanır. Son olarak, tarama teknolojisi, 3D gelişimi ile son birkaç yıl içinde bu yöntemi bir çelik17,18,19,20bar geometrik boyutları ölçmek için kullanılmaktadır. 3D tarama, çapı, kalıntı alanı, centroid, merkezcillik, atalet an ve çelik çubuk korozyon nüfuz kullanarak tam olarak elde edilebilir. Araştırmacılar farklı deneysel ortamlarda bu yöntemler kullanmışlardır rağmen olmadı bir karşılaştırma ve yöntemleri onların hassas, uygunluğu ve uygulanabilirliği açısından değerlendirilmesi.

Korozyon, özellikle korozyonu korozyon, genelleştirilmiş karşılaştırıldığında, delik sadece aşınmış barlar mekanik özelliklerini değiştirir ancak da taşıyan kapasite ve servis ömrünü beton yapılar artık azaltır. Morfolojik parametreleri aşınmış çelik barlar bar uzunluğu korozyon kayma değişkenliği için daha doğru ölçümler mekanik özellikleri bar daha makul değerlendirmeler için zorunludur. Bu Emanet ve korozyon tarafından zarar görmüş betonarme (RC) yapıları güvenilirliğini değerlendirmek yardımcı olacaktır daha doğrusu21,22,23,24,25,26 ,27,28,29.

Bu iletişim kuralı geometri ve korozyon çelik çubuğunun miktarını ölçmek için beş tartışılan yöntemleri karşılaştırır. Bir tek, 500 mm uzunluğunda ve 14 mm çapında, yuvarlak çubuk numune kullanılmış ve laboratuarda hızlandırılmış korozyona maruz düz. Morfoloji ve korozyon düzeyini dikkatle kayıplarının, bir Vernier Kaliper, drenaj ölçümleri, 3D tarama ve x-ışını mikro bilgisayarlı tomografi (XCT) de dahil olmak üzere her yöntemi kullanıldıktan sonra ölçüldü. Son olarak, her uygunluğu ve uygulanabilirliği değerlendirildi.

Olması gerektiği Nervürlü çubukları betona gömülü kaydetti, değil düz çubuklar havaya, maruz sık beton yapılarda kullanılan ve korozyona maruz. Nervürlü çubukları için Vernier halife olarak kolayca uygulanmayabilir. Betonda parmaklıklar zarar, onların yüzey penetrasyon11hava maruz barlara kıyasla daha düzensiz olmasıdır. Ancak, bu iletişim kuralı aynı çubuğu'nda farklı ölçüm yöntemleri analizini uygulanabilirliği yönelik; Bu nedenle, bu çıplak bir düz bar numune kaburga ve somut olmayan homojenliği morfolojik parametre ölçümleri üzerinde etkisi ortadan kaldırmak için kullanılır. Diğer yöntemlerle aşınmış Nervürlü çubukları ölçüm üzerinde daha fazla çalışma gelecekte yürütülen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. örnek ve üretim süreci test

  1. Elde bir 500 mm Uzunluk, 14 mm çapı düz (sınıf Q235) çelik üretim testi örneklerin için.
  2. Bar yüzeyine Lehçe değirmen kaldırmak için iyi bir zımpara kullanarak yüzeyde ölçeklendirir.
  3. 30 mm ve sol sonundan 470 mm barda bir kesme makinesi kullanarak Şekil 1' de, gösterildiği gibi kesti.
  4. Ağırlıkları kullanarak bir dijital elektronik ölçekli örnekler, bar üçün ölçmek.
  5. 2. adımda açıklanan beş yöntemleri kullanarak üç örneklerin çapı ölçmek ve sigara-aşınmış numuneler bar sonuçlarını kaydedebilirsiniz.
  6. Aşağıda açıklandığı gibi elektrokimyasal yöntemini kullanarak 440 mm bar numune zarar:
    1. Her iki ucu sıkıca izolasyon bandı ile 70 mm kapak. Bir elektrik teli 440 mm bar örnek tek bir amaç için ekleyin.
    2. Yapışkan bir sertleştirici epoksi reçine yapmak için bir 1:1 oran içinde karıştırın. Epoksi reçine bar yalıtılmış 70 mm bitiş noktaları üzerinde uygulamak aynı şekilde her iki uçtan korozyon korumak için numune.
    3. 440 mm yer uzun bar numune % 3,5 içeren bir plastik su tankı içine NaCl bir elektrolit ve bakır plaka bir katot olarak olarak.
    4. Bar bir ucunu örnek pozitif Kutbu bir düğüme ve doğru akım (DC) negatif kutup katod bakır plaka olarak güç Tedarikçi, sırasıyla, hızlandırılmış korozyon Bar için bir elektrik devresi kurmak için numune.
    5. Sabit bir akım 2.5 μA/cm2 bar üzerine uygulamak için DC güç kaynağı geçiş örnek korozyon tüm süre için.
    6. Korozyon bitirmek için geçerli kapatma anahtarı ne zaman işlem tutarı çubuğunun korozyon numune olarak korozyon, beklenen düzeyde ulaşır Faraday'nın hukuk kullanarak tahmini.
    7. Yukarıdaki örnek % 12 HCl çözüm tankı korozyon ürünleri yüzeyi kaldırmak 30 dakika içine aşınmış yerleştirin. Asit nötralize için doymuş kireç su tankı içine numune bar temizlenmiş ve daha temiz musluk suyu kullanarak bırakın.
    8. Kuru yukarıda numune havada bar aşınmış temizledim. Yüzeyi ölçüm için işaretleyin.
  7. Morfolojik parametreleri ve aşınmış korozyon miktarını ölçmek örnek bar.
    Not: Temizlik aşınmış çelik çubuk kütle kaybı etkiler. Farklı türlerde asitli ve asitli daldırma farklı zamanlarda farklı miktarda kütle kaybı neden olur. Bu test, ancak, hiçbir karşılaştırma arasında tutarlılığı, farklı Temizleme teknikleri temizlik yapıldığı işlemi Çin ulusal standart test yöntemleri uzun süreli performans ve dayanıklılık sıradan beton30için oluşur.

2. ölçüm yöntemleri ve prosedürler

  1. Kütle kaybı yöntemi
    1. Elektronik bir ölçek üzerinde yatay bir platform yerleştirin ve bu sıfır.
    2. Numune korozyon elektronik ölçeğin üzerine yatay olarak önce bar cilalı yerleştirin ve ölçek bir okuma olarak sigara aşınmış çelik bir kütle take bar m0 (g).
    3. Temizlenmiş numune sonra korozyon elektronik ölçeğin üzerine yatay olarak yerleştirin ve ölçeğin okunurken aşınmış bar çelik mc (g) kitle olarak al.
    4. Korozyon çubuğunun miktarını hesaplamak bir denklemi kullanarak Qkor(mc-m0) = /m0x %100.
    5. Aşınmış kalan bölümünün ortalama alanını hesaplamak bir denklemi kullanarak numune bar Asc=As0(1 -Qkor), nerede, As0 sigara aşınmış çelik bar alandır.
  2. Vernier Kaliper yöntemi
    1. Bar yüzeyine işaretlemek numune uzunluğu 10 mm aralıklarla çubuğunun sol ucuna gelen boyunca gösterildiği gibi bir işaretleyici kalem kullanarak Şekil 1.
    2. Kaliper Vernier ölçeğini özgün konumuna geri taşıyın. Diğer her touch ve iki Vernier ve ana ölçekler sıfır satır satır iki jaws olun. Sonra Vernier ölçek sıfıra sıfır, düğmeye bas.
    3. Vernier Kaliper bar çapı arasında yer numune. Vernier ölçek çubuğunun dokunmatik onun iki jaws yapmak hareket yavaşça yüzeye. Çubuk çapı ölçmek örnek bölüm ve verilen açı.
    4. 2.2.3 dört kez bar ölçmek için adımları yineleyin çapları bölüm ve açıları 0°, 45°, 90° ve 135°, sırasıyla, Şekil 2' de. gösterildiği gibi
    5. Yukarıdaki dört ölçülen çapları ortalama ve temsilcisi çapı Dben (mm) Bar almak bölüm, numune.
    6. Çubuğun kesit alanı hesaplamak numune bir denklemi kullanarak bölüm, Aben=pDben2/4 (mm2).
    7. Adımları 2.2.3-2.2.6 bar tüm işaretli bölümleri için yineleyin, kesit, uzunluğu boyunca dağıtım korozyon sonra ölçmek için numune.
  3. Drenaj yöntemi
    1. Şekil 3' te gösterildiği gibi (EUT) makine, test elektromekanik evrensel ayarlayın.
    2. EUT makine başının altına bir cam kap yerleştirin ve su seviyesi çıkış ulaşıncaya kadar konteyner içine musluk suyu dökün.
    3. 200 mL kabı platformu elektronik bir ölçek çıkış cam kabın altına yerleştirin.
    4. Bir çubuğun ucunu kelepçe EUT Başkanı kullanarak numune makine dikey olarak.
    5. Geçiş başını yavaş yavaş bar diğer sonuna kadar aşağı taşımak için EUT makinede numune sadece su kapsayıcısında üst yüzeyine dokunduğundan.
    6. Mbenelektronik ölçeğin okuma ilk al.
    7. Çubuğunu taşımak için EUT makine koşmak aşağı numune 1.0 mm/dk hızında kapsayıcısında suya.
    8. Bar 10 mm yerinden nedeniyle konteyner elektronik ölçeğin son okuma Mı + 1 için taburcu su kütlesi olarak almak numune kapsayıcısında suya.
    9. 10 bar numune yerlerinden mm kesit Tekdüzen varsayalım, hkesiti hesaplamak = 10 mm Abendenklemi kullanarak yerlerinden (Mı + 1 - Mben) = / (Ρh), (Mı + 1 - Mben ) nerede üzerinden 10 bar numune yerlerinden mm için kapsayıcı taburcu su ölçülen kitle. Ρ = 1, 000 kg/m3 su yoğunluğu olduğunu.
    10. Adımları 2.3.6 2.3.9 her 10 mm kadar yerinden bar numune için dağıtım kesitleri, uzunluğu boyunca bar ölçmek için suya çubuğunun tüm uzunluğu yerinden kadar yineleyin.
  4. 3D tarama yöntemi
    1. Bar yüzeyinde Beyaz geliştirici sprey numune ve hava kuru. Yatay olarak Şekil 4' te gösterildiği gibi bir 3D tarayıcı, platform üzerine yerleştirin.
    2. Çubuğunun konumu ayarlama yaparak rasgele beyaz küçük noktalar üzerinde etiket kağıdı bar 3D yeniden inşası için 3D tarayıcı platformda numune numune.
    3. Bar 3B tarayıcı ve karşılık gelen veri ayıklama yazılımı başlatılması sonra inceden inceye gözden geçirmek numune ilgili toplamak ve uzunluğu boyunca taranan 3D tarayıcı üzerinden veri. Üreticinin yönergeleri kullanın.
    4. Kayma model Bar geliştirmek belgili tanımlık bilgisayar yazılımı kullanarak numune ve ilgili tarihi dosyaları toplamak.
    5. Gelişmiş kayma modeli veri çubuğunun yer numune ve iki kendi kendine derlenmiş MATLAB programı bir bilgisayarın aynı klasörde.
    6. Bar Gelişmiş kayma modeli veriler üzerinde ilk MATLAB programı çalıştırmak numune ilgili MAT dosya oluşturmak için. Elde edilen MAT dosya aynı klasöre kaydedin.
    7. İkinci MATLAB programı yukarıda ilgili morfolojik veri çubuğunun oluşturmak için MAT dosyası elde çalıştırmalısınız numune kesit alanı, atalet an, atalet kutupsal an, eksantrik mesafe vb dahil olmak üzere,.
  5. XCT yöntemi
    Not: 440 mm üzerinde dört ölçümler numune uzun sonra beşinci ölçüm üzerinde 30 mm yapıldı uzun çubuk çubuğunu nedeniyle XCT yöntemini kullanarak numune uzunluğu sınırlama.
    1. Şekil 1' de. gösterildiği gibi her iki ucunda da bir 500 mm uzun çelik bar ve 440 mm uzun aşınmış çelik çubuk 30 mm bar numune kesme Onları sigara aşınmış ve aşınmış numuneler, bar olarak sırasıyla kullanın.
    2. Bar yer numuneler XCT dönebilen platformu üzerine araç, Şekil 5' te gösterildiği gibi. XCT enstrüman kapıyı kapat. Bar numune radyoaktif kaynak ve XCT enstrümanın sinyal alıcı arasında sandviç 's.
    3. Havaya ateş parametreleri ayarlamak için bir bilgisayarda yüklü XCT işlemi yazılımını çalıştırın. Bar ayarlamak numune için çekim konum.
    4. Piksel boyut ve büyütme faktörü XCT enstrüman işlem yazılım "resim denetimi" tablosundaki ayarlayın.
    5. XCT araç çubuğunun inceden inceye gözden geçirmek için Başlat düğmesini tıklatarak çalıştırmak örnek. Numune bar Taranan veri toplamak.
    6. Kaçak yazılım paketi yukarıda Taranan veri çubuğunun geometrik parametreler üretmek için numune buna göre.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 6 500 mm uzun aşınmış bar numune 0 °, 45 °, 90 ° ve her bölümün Vernier Çap pergeli kullanarak ölçülen uzunluğu boyunca 135 ° açılarla çapları göstermektedir. Barlar sonra Şekil 1' de gösterildiği gibi üç parçaya kesilmiş.

Şekil 7 sigara-aşınmış numuneler, 440 mm uzun orta bölümü ve 30 mm uzun son dört ve beş, sırasıyla yöntemlerle ölçülen onun uzunlukları boyunca bar kesitsel alanları sunar.

Şekil 8 gösterir kayma görüntüleri ve aşınmış, üç kesit 3D tarama ve XCT yöntemleri sırasıyla kullanarak ölçülen numune bar.

Şekil 9 raporları aşınmış bar kesit alanlarında numune uzunluğu boyunca ölçülen 300 mm ve 30 mm uzun numuneler için dört ve beş yöntemleri kullanarak.

Tablo 1 çap Kumpasları, tarama 3D ve XCT yöntemleri kullanarak ölçülen 30 mm uzun sigara aşınmış bar örnek özetler.

Figure 1
Şekil 1: çelik bar numune. Şekil 1 bar ayrıntılarını gösterir örnek. 30 mm uzun son ikiye 1 ve 3 sigara aşınmış örnek kullanılmıştır. 440 mm uzun bölüm orta 2 aşınmış çubuğu olarak kullanılan örnek. Üç bölümden 470 mm, 30 mm ve mesafelerde 500 mm uzun çelik çubuğundan sırasıyla, çelik çubuğunun sol ucuna kesilmiş. Bu rakam rakamlar 1 ve 2 Li tarafından değiştirildi ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: çap ölçümü Vernier Kaliper kullanarak bar açıları. Bu çap ölçümü, her bir kesitin çubuğu boyunca Vernier Kaliper kullanarak bar açılarını gösterir uzunluğu. Bu şekil Şekil 3 ' Li tarafından değiştirildi ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3: aygıt için drenaj yöntemi. Bu elektromekanik evrensel test makinesi (EUT) gösterir drenaj yöntemi için. Şekil 4 ' Li, et al. bu rakam değiştirilme tarihi 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4: aygıt 3D tarama ve işaretli bar numuneler. Bu 3D tarama aygıtı ve işaretli taranacak örnekler gösterir. Bu şekil Şekil 5 Li tarafından değiştirildi ve ark. 16.Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5: XCT cihaz. Bu XCT alet takımları ve bar gösterir örnek taranacak. Bu şekil Şekil 7 Li tarafından değiştirildi ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6: 500 mm uzun sigara-Vernier Kaliper kullanarak aşınmış ölçülen çapları. Bu Vernier Kaliper kullanarak ölçülen 500 mm uzun aşınmış çubuğu çapları gösterir. Şekil 6A gösterir çubuğu boyunca her bölümde dört farklı açılarda ölçülen çapları uzunluğu. Şekil 6B maksimum, minimum, dört farklı açılarda ölçülen çapları sapması sunar. Bu şekil Şekil 8 Li tarafından yeniden basıldı ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7: ölçülen kesit alanlarında sigara-aşınmış numune uzunluğu boyunca bar. Numune, korozyon önce onun uzunluğu boyunca bar Şekil 7A gösterir 440 mm ölçülen kesit alanlarında uzun. Şekil 7B 30 mm kadar aşınmış sonunda bar örneklerin ölçülen kesit alanları gösterir. Bu şekil Şekil 9 ' dan Li tarafından yeniden basıldı ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 8
Şekil 8: kayma görüntüleri ve üç kesiti aşınmış 3D tarama ve XCT yöntemi kullanarak ölçülen numune bar. Şekil 8A 3D tarama kullanarak ölçülen 440 mm uzun aşınmış bar örnek uzamsal görüntüleri gösterir. Resim 8B üç çapraz bölümlerini aşınmış görüntülerini sunar XCT yöntemi kullanılarak ölçülen numune bar. Bu rakam rakamlar 10 ve 11 Li tarafından değiştirildi ve ark. 16. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 9
Şekil 9: aşınmış ölçülen kesit alanı numune uzunluğu boyunca bar. Þekil 9A 300 mm uzun aşınmış bar numune uzunluğu boyunca ölçülen kesit alanını gösterir. Şekil 9B 30 mm kadar aşınmış bar numune ölçülen alanlarında raporlar. Bu rakam rakamlar 12 ve 13 Li tarafından başvurulan ve ark. 16 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Çapı (mm) Kaliper yöntemi XCT yöntemi 3D tarama yöntemi
Maksimum 14.22 14.27 14.34
En az 14.19 14.26 14.31
Sapma 0.03 0,01 0.03

Tablo 1: 30 mm uzun sigara-Kaliper, 3D tarama ve XCT yöntemleri kullanarak numune aşınmış ölçülen çapları. Bu üç yöntem kullanılarak ölçülen 30 mm kadar aşınmış bar örneklerin maksimum ve minimum çapları özetler. Bu rakam Tablo 1'den Li tarafından değiştirildi ve ark. 16.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Şekil 6A ve 6B sigara-aşınmış numune bar, ölçülen çapları önemli ölçüde uzunluğu değişir değil olduğunu gösterir. En büyük fark çubuğu boyunca ölçülen çapları arasında sadece 0.11 mm maksimum sapma % 0.7 ile uzunluğudur. Bu bir sigara aşınmış bar geometrisini de bir Vernier Kaliper değerendirilmek olduğunu gösterir. Ancak, aynı kesit farklı açılarda ölçülen çapları sürekli ve önemli ölçüde birbirinden farklı. Verilen çubuğu için numune, maksimum ve minimum çapları 14.62 mm ve 14.05 mm ortaya % 4'lük en fazla bir sapma ile 45° ve 135° açıda. Başka bir deyişle, bir sigara aşınmış bar kesit mükemmel dairesel ama eliptik değildir. Bu nedenle, bar ölçüm için dikkat edilmeli gerçek kesit alanı doğrudan hesaplandığında çapı dayalı çelik bar ölçülen çap üzerinde.

Ek olarak Ovası ölçümü Vernier Çap pergeli kullanarak çapı, biz de XCT ve 3D yöntemleri kesit için Vernier Çap pergeli kullanılamaz kolayca bir kaburga çubuğunun ölçmek için kullanılır. Farklı çapları farklı açılarda kaburga bar için de bulduk. Düz bar numune bu yazıda kullanılan karşılaştırma için tüm beş farklı yöntem kullanarak ölçülebilir beri.

Beton yapılar çelik barlarda başta olmak üzere, gerginlik veya sıkıştırma vardır. Bu nedenle, verilen gücü için taşıma kapasitesi çelik çubuğunun üzerinde çapraz kesit alanı bağlıdır. Varsayarak %4.0 farkı maksimum ve minimum Kesit çapı farklı açılardan ve bar bar eliptik, onun alanı A=∏(d-0.04d)(d+0.04d)/4 tarafından hesaplanır 0.998∏d2/4 bir %0.016 fark ile / bar alan için = çapı bar verilen %4.0 ayrılığı. Bu nedenle, farklı çapları farklı açılarda, bar nedeniyle kesit alanı azaltır. Ancak, bu kesit alanı fark bar bar ile karşılaştırıldığında daha az önemli görünüyor aynı bölüm çapı fark.

Sigara aşınmış bar kesit alanlarında ölçülen Şekil 7A ve 7B Haritayı ölçümleri kumpas kayıplarının, yöntemlerle, 3D tarama ve XCT önemli ölçüde bir yöntemi kullanarak ölçülen bazı noktalar dışında başka bir farklı değil drenaj yöntemi. Olmadığı için yüzey gerilimi su ampul gibi drenaj yöntemi kullanarak bazı belirsizlikler eylem su ve tüp ve bir bar nem içeriği arasındaki bağ bu oldu yüzey. Örneğin, Eğer bar su kabı zorla göç ettirilmiş zaman çok kuru yüzeydir, bazı emiyor su ilk önce konteyner su boşaltma. Ne zaman bir borudan akan bir su ampul yüzey gerilimi 90 ° büyükse, daha az su konteyner için ilk 10 mm yerinden bar cam tüp yoluyla gelen taburcu. Sonuç olarak, tutar çubuğunun korozyon örnek-cekti var olmak aşırı tahmini ve gerçek kalıntı alanı aşınmış çubuğunun altında tahmin olacaktır. Çubuğu olarak numune tüp ve su yüzeyi arasındaki sürtünme direnci aşmak kadar tüp baskı kurar konteyner içine taşımak devam ediyor; Böylece, çok daha fazla su sonucu 10 mm yerinden bar numune için konteyner içine taburcu. Sonuç olarak, tutar korozyon çubuğunun altında tahmini numune olurdu ve aşınmış çubuğunun gerçek kalıntı alanını aşırı tahmini olacaktır. Neden neden bu ölçülen alanın bara bir numune drenaj yöntemi kullanarak daha az kararlı ve tutarlı diğer yöntemlerle ölçülen ile karşılaştırıldığında.

Buna ek olarak, Tablo 1 de çapı 30 mm uzun sigara-numune aşınmış gösterir Vernier Kaliper, 3D tarama ve XCT yöntemi kullanarak ölçülen birbirine yakın bulunmaktadır. Bu nedenle, kayıplarının, Halife ölçüm, 3D tarama ve XCT yöntemi dört yöntem daha fazla bar sigara aşınmış Çelik Seksiyonel özelliklerini tam olarak tanımlamak için kullanılabilir.

Ayrıca, el aletleri, test maliyeti, verimliliği, yukarıdaki dört farklı yöntem ölçüm doğruluğunu kapsamlı karşılaştırılması Kaliper yöntemi morfolojisi ölçümü için en uygun açıkça olur bir Sigara aşınmış çelik bar sadeliği, yüksek verim ve diğer yöntemlerine. göre doğruluğu yüzünden

Bu Şekil 1' de gösterildiği gibi hem 30 mm kadar aşınmış barlar kesim sonu yüzeylerin değil mükemmel düzlemsel ve kemiği düz olduğunu, işaret edilmelidir. Bu bazı farklılıklar neden olabilir çubuğu hakkında gerçek uzunluk Vernier Kaliper kullanarak ölçülen ve, sırayla, ölçülen kütle kaybı veya birim varyasyon hesaplanmış kesit alanlarından sapması. Dolayısıyla, Sigara aşınmış barlar ölçülen kesit alanlarında Şekil 7A ve 7Barasında bazı farklar vardır.

İşleyen, metal yüzeyinin elektrokimyasal reaksiyon ile düzensiz bar kaldırılması nedeniyle, aşınmış çubuğunun kalan kesit Şekil 8A ve 8B Haritayı ne dairesel ne de eliptik örnektir. Bunun yerine, çok düzensiz ve aşınmış çubuğunun uzunluğu boyunca önemli ölçüde değişik oldu.

Þekil 9A ve 9B göstermek aşınmış kesit kalan alanları bar numune uzunluğu boyunca kayıplarının, Çap pergeli, drenaj yöntemi, 3D tarama ve XCT yöntemi kullanılarak ölçüldü. Aşınmış için belli ki numune kayıplarının yöntemi yalnızca aşınmış bir bar ortalama kesiti üretmek ve tüm uzunluğu sabit kalır. Bu Şekil 8A 8Bgörüldüğü gibi gerçek arta kalan bölümünde, uzunluğu boyunca aşınmış çubuğunun varyasyonu yansıtmaz. Buna ek olarak, bir kumpas çubuğunda delik Bankası dokunamadığın için yüzey, sadece aşınmış bir bar arta kalan bir bölümünü eşdeğer bir çapı ölçebilirsiniz. Nedeniyle içsel bir eksiklik, Kaliper yöntemi bir aşınmış morfolojik parametresi ölçmek daha az yetenekli bar numune kesin.

Þekil 9A ve 9B de gösteriyor ki aşınmış kalan alanlarında XCT ve 3D kullanarak ölçülen numune bar tarama yöntemleri sürekli olarak uzunluğu değişir ve birbirine yakın vardır. Ancak, XCT yöntemi yalnızca 30 mm numuneler hizmet verebilir. Bu nedenle, XCT yöntemi yaygın olarak pratik Dairesi'nde kullanılamaz. Ayrıca, XCT yönteminin kullanımı da kesme ve bir bar hazırlanması çok sıkı gereksinimleri empoze numune. Eğer bölüm çubuğu örnek düz bir uçak değil, ama eğri veya düzensiz, önemli bir sapma yapılmış olabilir ve Seksiyonel bar dahil alan XCT yöntemini kullanarak ölçülen. Yöntem tarama 3D 440 mm kapasiteli uzun numune ve morfolojisi hem sigara aşınmış ve aşınmış örneklerin yeterince doğru ölçmek. Yüzey morfolojisi bar ölçüm diğer dört yöntem hassas, verimlilik ve uygulanabilirliği üzerinde önemli avantajları vardır. Ayrıca, 3D yöntem-ebilmek da oluşturmak daha yararlı bazı morfolojik bilgi çubuğunun numune, korozyon çukurlar derinliklerinde de dahil olmak üzere yüzey, atalet an, centroid, anlar atalet, bölüm, vbbar bar. uzunluğu. Dolayısıyla, 3D tarama yöntemi bir çelik bar, özellikle aşınmış çelik çubuk morfolojisi ölçmek için en çok tercih edilen seçenektir.

Yukarıdaki sonuçlar ve tartışma, aşağıdaki kapanışlar çizilebilir. Bir sigara aşınmış çelik bar, bir Vernier Kaliper morfolojisi ölçmek için en iyi araçtır. Bu sadece yüksek bir doğruluk ölçüm vardır ama aynı zamanda en ekonomik. Her ne kadar drenaj yöntemi aşınmış çelik bar çubuğu boyunca kalan kesiti ölçebilirsiniz uzunluğu, ölçüm cihazı doğruluğunu ihtiyacı daha fazla gelişme. Ölçüm sonuçları surface tension su ampul, akış tüp ile bağ ve nem bar yüzey, vbgibi bazı belirsizlikler tarafından etkilenip etkilenmedikleri sınanmamıştır., ve bu nedenle drenaj yöntemi çok dikkatli kullanılması gerekir. XCT yöntemi doğru aşınmış bir çelik çubuğunun kalan bölümü alanı ölçebilirsiniz rağmen bu kadar hizmet verebilir bir çelik çubuk uzunluğu 30 mm ile sınırlıdır. 3D tarama yöntemi, hassas, verimlilik ve uygulanabilirliği çelik bar, özellikle aşınmış çelik çubuk yüzey morfolojisi ölçüm özellikleriyle ilgili dört diğer yöntemler üzerinde önemli avantajlar vardır. Buna ek olarak, çok daha yararlı morfoloji ölçümleri çukur derinliği, Seksiyonel merkezcillik, vbgibi aşınmış bir çelik çubuğunun oluşturabilirsiniz. Aşınmış çelik çubuk morfolojik parametrelerinin ölçümü için en uygun yöntemdir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar Shenzhen Üniversitesi'nde Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (Grant No 51520105012 ve 51278303) ve (anahtar) projesi, Department of Education Guangdong Eyaleti mali desteği büyük ölçüde kabul etmiş oluyorsunuz. (No.2014KZDXM051). teşekkür ediyorlar da Guangdong il anahtar laboratuvar, dayanıklılık deniz inşaat mühendisliği için test tesisleri ve donanımları sağlamak için Shenzhen Üniversitesi sivil mühendislik.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cavaco, E. S., Bastos, A., Santos, F. A. D. Effects of corrosion on the behaviour of precast concrete floor systems. Construction & Building Materials. 145, (2017).
  2. Cavaco, E. S., Neves, L. A. C., Casas, J. R. On the robustness to corrosion in the life cycle assessment of an existing reinforced concrete bridge. Structure and Infrastructure Engineering. 14 (2), 137-150 (2017).
  3. Muthulingam, S., Rao, B. N. Non-uniform corrosion states of rebar in concrete under chloride environment. Corrosion Science. 93, 267-282 (2015).
  4. Apostolopoulos, C. A., Papadakis, V. G. Consequences of steel corrosion on the ductility properties of reinforcement bar. Construction & Building Materials. 22 (12), 2316-2324 (2008).
  5. Fernandez, I., Bairán, J. M., Marí, A. R. Corrosion effects on the mechanical properties of reinforcing steel bars. Fatigue and σ - ε behavior. Construction & Building Materials. 101, 772-783 (2015).
  6. Papadopoulos, M. P., Apostolopoulos, C. A., Zervaki, A. D., Haidemenopoulos, G. N. Corrosion of exposed rebars, associated mechanical degradation and correlation with accelerated corrosion tests. Construction & Building Materials. 25 (8), 3367-3374 (2011).
  7. Castro, H., Rodriguez, C., Belzunce, F. J., Canteli, A. F. Mechanical properties and corrosion behaviour of stainless steel reinforcing bars. Journal of Materials Processing Technology. 143 (1), 134-137 (2003).
  8. Almusallam, A. A. Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars. Construction & Building Materials. 15 (8), 361-368 (2001).
  9. Papadopoulos, M. P., Apostolopoulos, C. A., Alexopoulos, N. D., Pantelakis, S. G. Effect of salt spray corrosion exposure on the mechanical performance of different technical class reinforcing steel bars. Materials & Design. 28 (8), 2318-2328 (2007).
  10. Zhang, W., Song, X., Gu, X., Li, S. Tensile and fatigue behavior of corroded rebars. Construction & Building Materials. 34 (5), 409-417 (2012).
  11. Clark, L. A., Chan, A. H. C., Du, Y. G. Residual capacity of corroded reinforcing bars. Magazine of Concrete Research. 57 (3), 135-147 (2005).
  12. Chan, A. H. C., Clark, L. A., Du, Y. G. Effect of corrosion on ductility of reinforcing bars. Magazine of Concrete Research. 57 (7), 407-419 (2005).
  13. Zhu, W., François, R. Corrosion of the reinforcement and its influence on the residual structural performance of a 26-year-old corroded RC beam. Construction & Building Materials. 51 (2), 461-472 (2014).
  14. François, R., Khan, I., Dang, V. H. Impact of corrosion on mechanical properties of steel embedded in 27-year-old corroded reinforced concrete beams. Materials & Structures. 46 (6), 899-910 (2013).
  15. Torres-Acosta, A. A., Castro-Borges, P. Corrosion-Induced Cracking of Concrete Elements Exposed to a Natural Marine Environment for Five Years. Corrosion. 69 (11), 1122-1131 (2013).
  16. Li, D., Wei, R., Du, Y., Guan, X., Zhou, M. Measurement methods of geometrical parameters and amount of corrosion of steel bar. Construction & Building Materials. 154, 921-927 (2017).
  17. Kashani, M. M., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Use of a 3D optical measurement technique for stochastic corrosion pattern analysis of reinforcing bars subjected to accelerated corrosion. Corrosion Science. 73 (13), 208-221 (2013).
  18. Tang, F., Lin, Z., Chen, G., Yi, W. Three-dimensional corrosion pit measurement and statistical mechanical degradation analysis of deformed steel bars subjected to accelerated corrosion. Construction & Building Materials. 70 (2), 104-117 (2014).
  19. Zhang, W., Zhou, B., Gu, X., Dai, H. Probability Distribution Model for Cross-Sectional Area of Corroded Reinforcing Steel Bars. Journal of Materials in Civil Engineering. 26 (5), 822-832 (2013).
  20. Wang, X. G., Zhang, W. P., Gu, X. L., Dai, H. C. Determination of residual cross-sectional areas of corroded bars in reinforced concrete structures using easy-to-measure variables. Construction & Building Materials. 38, 846-853 (2013).
  21. Stewart, M. G., Al-Harthy, A. Pitting corrosion and structural reliability of corroding RC structures: Experimental data and probabilistic analysis. Reliability Engineering & System Safety. 93 (3), 373-382 (2008).
  22. Darmawan, M. S., Stewart, M. G. Effect of Spatially Variable Pitting Corrosion on Structural Reliability of Prestressed Concrete Bridge Girders. Australian Journal of Structural Engineering. 6 (2), 147-158 (2015).
  23. Stewart, M. G., Mullard, J. A. Spatial time-dependent reliability analysis of corrosion damage and the timing of first repair for RC structures. Engineering Structures. 29 (7), 1457-1464 (2007).
  24. Kashani, M. M., Lowes, L. N., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Finite element investigation of the influence of corrosion pattern on inelastic buckling and cyclic response of corroded reinforcing bars. Engineering Structures. 75, 113-125 (2014).
  25. Apostolopoulos, C. A., Demis, S., Papadakis, V. G. Chloride-induced corrosion of steel reinforcement - Mechanical performance and pit depth analysis. Construction and Building Materials. 38, 139-146 (2013).
  26. Imperatore, S., Rinaldi, Z., Drago, C. Degradation relationships for the mechanical properties of corroded steel rebars. Construction and Building Materials. , 219-230 (2017).
  27. Kashani, M. M. Size effect on inelastic buckling behaviour of accelerated pitted 1 corroded bars in porous media. Journal of Materials in Civil Engineering. 29 (7), (2017).
  28. Meda, A., Mostosi, S., Rinaldi, Z., Riva, P. Experimental evaluation of the corrosion influence on the cyclic behaviour of RC columns. Engineering Structures. 76, 112-123 (2014).
  29. Kashani, M. M., Crewe, A. J., Alexander, N. A. Structural capacity assessment of corroded RC bridge piers. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Bridge Engineering. 170 (1), 28-41 (2017).
  30. National Standard of the People's Republic of China. Standard for test methods of long-term performance and durability of ordinary concrete, Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China, GB/T 50082-2009. , China Construction Industry Press. Beijing 100013, China. (2009).

Tags

Mühendisliği sayı: 141 kütle kaybı Vernier Çap pergeli drenaj XCT 3D tarama korozyon kayma değişkenlik
Değerlendirme yöntemleri aşınmış çelik barlar morfolojik parametreleri için uygulanabilirlik Analizi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, D., Li, P., Du, Y., Wei, R.… More

Li, D., Li, P., Du, Y., Wei, R. Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars. J. Vis. Exp. (141), e57859, doi:10.3791/57859 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter