Değerlendirme yöntemleri aşınmış çelik barlar morfolojik parametreleri için uygulanabilirlik Analizi
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.
Protocol
Representative Results
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 çubu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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
- 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).
- 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).
- Muthulingam, S., Rao, B. N. Non-uniform corrosion states of rebar in concrete under chloride environment. Corrosion Science. 93, 267-282 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Almusallam, A. A. Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars. Construction & Building Materials. 15 (8), 361-368 (2001).
- 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).
- Zhang, W., Song, X., Gu, X., Li, S. Tensile and fatigue behavior of corroded rebars. Construction & Building Materials. 34 (5), 409-417 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Imperatore, S., Rinaldi, Z., Drago, C. Degradation relationships for the mechanical properties of corroded steel rebars. Construction and Building Materials. , 219-230 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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. , (2009).
