Сравнение двух методов ускоренной коррозии для железобетонных конструкций
Характеризуя ухудшение железобетонных конструкций вызванные коррозией стальной арматуры является основной проблемой при прогнозировании срока службы. Как правило, гальваностатических метод используется для ускорения коррозии стальной прут в бетоне. Поверхностных характеристик коррозии стальной бар, однако, оказываются различными, когда коррозии индуцируется гальваностатических методом или природной среды. В последнее время искусственного климата окружающей среды был использован для ускорения арматурного проката коррозии бетона. Этот метод становится существенным фактором при оценке прочности бетона из-за сходства в их поверхностных свойств коррозии стальной бар под воздействием природных и искусственных средах климата.
В данной работе двух групп железобетонных балок были низведены в результате коррозии стальной арматуры. Одна группа пучков был подвергнут гальваностатических метода, а другая группа коррозия использованием искусственных условиях климата. Сравнительные исследования, включая характеристики коррозии стальной поверхности бар, механическое поведение ржавые бар и несущей способности были проведены. Сравнение между двумя группами пучков были основаны на одинаковой ширины коррозионного растрескивания. Очевидные различия были найдены из сравнения.
Ключевые слова: ускорение, коррозии, износа; подкрепления.
ВВЕДЕНИЕ
Коррозии стальной арматуры является одной из основных причин ухудшения заставить железобетонных конструкций. В последние два десятилетия, исследователи использовали метод гальваностатических для изучения влияния степени коррозии на ухудшение структурного реагирования. Метод впечатление современных методов для ускорения коррозии стальной прут в бетоне. Коррозия стали бар индуцируется путем применения электрического потенциала использованием стальной прут в бетоне, как анод и нержавеющей стали, а бар катода. Степень коррозии можно управлять путем изменения плотности тока и / или временной интервал впечатление тока. Преимуществах использования этого метода достижения высокой степени коррозии в течение короткого периода времени и простое управление степень коррозии металла лучшего. Многие исследования были проведены с использованием метода гальваностатических в последние два десятилетия, таких, как механическое поведение коррозии стальной бар, 1-2 связей между поведением ржавые бар и бетона; 3-5 структурных поведение коррозия элементов; 6 - 7 поведение морских железобетонных конструкций по усталостной нагрузки; 8 и взаимодействие между загрузкой, коррозии и обслуживания усиленных concrete.9 Это в интересах качественно изучить влияние степень коррозии на ухудшение структурного поведения.
Из электрохимических аспект, процесс коррозии меняется, когда коррозии индуцируется использованием метода гальваностатических или по природной среды. Различных коррозионного процесса приведет к коррозии различных характеристик на поверхности панели стали и различных ухудшение связи между поведением ржавые бар и бетона и приведет к различной емкости и пластичности поведения структуры. Коррозионного процесса коррозии бар под искусственной среды климата могут быть такими же, как в естественной среде. Таким образом, испытания на прочность в условиях искусственного климата окружающей среды не только могут достичь в целях ускорения коррозии стали и контролировать степень коррозии, но и привести к коррозии же характеристики на поверхности заготовки. Researchers10-13 приступили к принятию новой ускоренной коррозии техники на прочность.
В этом исследовании, процесс коррозии и различия в поведении структурных под впечатлением современных методов и искусственных условиях климата изучены. Цель заключается в проверке, если искусственной среды климата, могут быть приняты в качестве ускоренных техника для испытания на прочность, а не гальваностатических метода. Идентичные железобетонных балок были коррозии в соответствии с двумя методами ускоренной коррозии, а также сравнение их структурных поведения осуществляется на основе той же ширине трещины вызванные стальной прут коррозии.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения влияния арматурного проката коррозии ответ железобетонных балок, гальваностатических метод вызывать коррозии обычно используется. Коррозионного процесса, однако, как известно, с другой впечатление современных методов по сравнению с окружающей средой. Альтернативный способ заставить коррозионной среды с использованием искусственного климата предлагается в данном исследовании. Чтобы правильно прогнозировать реакцию железобетонные конструкции подвергаются коррозии стальной прут, важно, чтобы соответствующий метод будет использоваться в лаборатории, чтобы ускорить коррозию. Показано, что процесс коррозии и, как следствие структурной деградации различных когда два методы были использованы, чтобы побудить коррозии.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Железобетонные балки для тестирования
Железобетонных балок, занятых для тестирования делятся на три группы. В первую группу (группа А) коррозия в искусственных условиях климата, вторая группа (группа B) является коррозия использованием гальваностатических методом, а третья группа (группа К) в не ржавые государства. Состав бетона, арматуры, и размерность тест пучков одинаковы во всех трех группах. Структурных сравнения поведения коррозии пучков осуществляется в рамках этого же коррозионной трещины шириной вызванных стальной прут коррозии.
Размеры испытательной пучков bxhxl = 100 х 160 х 1500 мм [3,937 х 6,299 х 59,055 дюйма], бетон класса является C25, а также смеси в пропорции веса C: S:: W = 1:1.75: 2.98:0.55. Нормальный портландцемент 32,5 Нету, речной песок, и крупного заполнителя из базальтового щебня с максимальным совокупный размер 16 мм (0,630 дюйма) были использованы.
Пучка, как показано на рис. 1, была просто поддерживает с пролетом 1,2 м (47,244 дюйма), а две силы концентрации применялись на пролет. Расположение армирующих в тестовом пучка показана на рис. 2, а толщина бетона составляет 15 мм (0,591 дюйма). Три различных corrosioncracking ширины были отобраны для борьбы с коррозией и сравнений. Пучков загружены на провал после коррозии. Группировка образцов приведены в таблице 1.
Искусственный климат окружающей среды для ускорения коррозии
Коррозионного процесса испытаний балок под искусственной среды климата может быть ускорен путем высокой температуры, высокой влажности, и повторил смачивания anddrying циклов. Коррозия тест пучков в этой группе был проведен в комнате искусственного климата под контролем компьютерной системы. Искусственных климатических условий в данном тестировании было температуры T = 40 C (104 F), относительной влажности (RH) = 80%, а соленая вода (5% раствора хлорида натрия) опрыскивание (1 час) и инфракрасный свет, сияющий (7 часов ) для смачивания и сушки цикла.
Гальваностатической метод для ускорения коррозии
Во-первых, пробный пучок погружается в раствор 5% NaCl в течение 7 дней, а затем постоянного электрического тока впечатление на сталь по установке, изображенной на рис. 3. Положение разъедают стальной прут в бетоне выше, чем уровень решения для предотвращения растворения продуктов окисления.
Два бара (основные растягивающие подкрепление в пучке) выступать в качестве анода и нержавеющей бар в центре сечения пучка выступает в качестве катода в установке, как показано на рис.3. Сумма коррозии, связанных с электрической энергии, потребляемой, которая является функцией напряжения, силы тока, а также интервал времени. Сумма коррозии и электрический ток может быть оценена по закону Фарадея, основанное на степень коррозии металла. Тока я могу оценить, площадь S стали бар будет проржавели и по следующей формуле: I = S от 0,01 до 0,02 mA/mm2 [6,45 до 12,90 mA/in.2]. Ток 1A (ампер) был применен в процесс коррозии. В процесс коррозии, электрического тока должна быть постоянной. Этот процесс продолжался до трещины достигли желаемого значения, как показано в таблице 1.
Сравнение структурных действий коррозии BEAM
Создание и пластичность
На рисунках 4 и 5 показывают сопоставления структурных поведения между неправительственными организациями, проржавели и ржавые балки и показать сопоставления структурных поведения между балками коррозии в искусственных условиях климата (ACE) и используя метод гальваностатических (G метод), основанный на коррозионная трещина шириной 0,5 или 0,8 мм (0,020 или 0,032 дюйма). Соответствующие значения потенциала и пластичности приведены в таблице 1. В этой таблице, средняя степень коррозии металла определяется путем взвешивания бар до и после коррозии.
Несоблюдение режима ржавые пучка
Отказов от коррозии Балки-1 и B-1 и Балки-2 и B-2 в связи с низкой коррозионной показать степень аналогичных отказов с неправительственными организациями, ржавые Луч K-1. Показывает, что режим растянутого стержня дали первый в растянутой зоне, а затем прошли очевидным пластических деформаций в баре. И наконец, конкретные раздавлены в зоне компрессии пучка. Эта неудача режим показывает пластичных характеристик.
При ширине трещины коррозии достигает 0,8 мм (0,032 дюйма), сравнение отказов между балками-3 и Б-3 показать четкое различие. Луч-3 коррозии в искусственных условиях климата еще показал пластичных характеристик провал. Луч B-3, однако, коррозия использованием гальваностатических метод показал хрупкой отказов. Этот внезапный провал обусловлен связью выхода из строя основного напряжения коррозии бар, провал картина показана на рис. 6.
Коррозия характеристики на поверхности стальной прут в бетоне
После структурной тестирование поведения, балки были сломаны и стальные прутья были срубить и вывезти для наблюдения анализа. 7 и 8 показывают, коррозии распределения по поверхности стальной прут в искусственных условиях климата и использования гальваностатических метод, соответственно. Коррозии показывает почти равномерное распределение по всему стальной прут коррозии использованием гальваностатических метод, но только в искусственной среде климат был найден коррозии на поверхности стальной прут, стоящих перед конкретными покрова.
Химический состав продуктов коррозии на брусьях коррозии под искусственной среды климата и использования гальваностатических метод представляется по-другому. По наблюдениям, продуктов коррозии, показывают разные цвета вызвано различного химического состава. Различия в основном за счет временных интервалов процесс коррозии. Для пучка в искусственных условиях климата, процесс коррозии потребовалось более 3 месяцев для взлома. Для пучка коррозии использованием гальваностатических метод, процесс коррозии приняли около 3 дней. Быстрая реакция коррозии приводит к недостаточному окислению и различных химических составов в продукты коррозии.
Механическое поведение коррозии стальных стержней
Механическое сравнение поведения ржавые баров была проведена по балкам с той же ширины коррозионной трещины. Таблица 2 показывает сравнение результатов. В таблице, степень коррозии определяется по весу бар до и после коррозии. Номинальной доходности и конечной прочности измеряется напряженность силы номинальной площади части стальной прут. Вязкость деформации вблизи напряженности сбой в 100 мм (3,937 дюйма) зона, разделенная на 100 мм (3,937 дюйма).
Результаты испытаний показывают, что номинальная доходность и предел прочности и твердость значения в группе B ниже, чем прочность и твердость значения в группе А. В таблице 1, степень коррозии металла в группе B выше, чем степень коррозии металла в группы на основе же коррозии ширина трещины. Таким образом, эффективная площадь сечения в пучке группы B меньше, чем в пучке группы А.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Процесса электрохимической коррозии
Карбонизации и хлоридов диффузии при естественной или искусственной среде постепенные процессы, исходя из конкретных поверхности внутрь. Пассивность стальной прут, стоящих перед конкретными покрытия находится на первом нарушена. Рисунок 9 представляет собой эскиз коррозионного процесса в естественных или искусственных условиях и показывает, что аноды электрохимической коррозии реакции в основном расположены на панели поверхности, обращенной к бетона. Таким образом, коррозии распределение показано на рис. 7 произошло главным образом на поверхности стальной прут, стоящих перед конкретными покрова в естественных или искусственных условиях климата.
На рисунке 10 показано электрохимического процесса с использованием метода гальваностатических. В реакции, по всей поверхности стальной прут в бетон анода; коррозии произошло почти полностью по всей поверхности стали. Коррозии характеристики, показанные на рис. 8 являются практически едиными в распределении по поверхности стальной прут облицовочных и в задней части бетона.
Ухудшение прочность связи между ржавые бар и бетона
Ухудшение степени прочности на основе тех же коррозионной трещины шириной отличается между двумя методами ускоренной коррозии из-за коррозии различных распределения на поверхности заготовки. Когда структурных балок-3 и Б-3 были сопоставлены, прочности основных баров напряженности в Луч-3 была выше, чем в луч B-3 из-за меньшего коррозии области на панели поверхности пучка A-3. В результате в различных режимах провала двух пучков.
ВЫВОДЫ
На основании результатов экспериментальных исследований с использованием искусственной среды климата и использования гальваностатических метод, следующие выводы:
1. Стальной прут в бетоне может быть коррозия использованием гальваностатических метод, но его электрохимической коррозии процесс отличается от процесса коррозии под искусственного климата и природной среды. Различия приводят к различным коррозии распределения на поверхности стальной прут. Коррозии в основном происходит на поверхности стальной прут на стороне, обращенной к конкретным покрытие в соответствии с искусственного климата и природной среды, однако, стали бар коррозии на всю поверхность стальной прут при использовании метода гальваностатических;
2. Коррозии стали главной панели в пучке можно уменьшить грузоподъемность и пластичных характеристики и может передавать отказов из ковкого к хрупкому режиме. Различные характеристики коррозии на поверхности стальной прут являются основными причинами, которые вызывают различные структурные поведение коррозии бетонных балок двумя различными способами вызывать коррозии, а также
3. Процесс коррозии и коррозии характеристики стали бар под искусственной среды климата схожи с коррозии в естественных условиях. Искусственный климат окружающей среды, ускоренный метод лабораторного испытания более представительными, чем гальваностатических метода.
Авторы
Авторы хотели бы выразить свою признательность Национальный научный фонд Китая (NSFC). Научно-исследовательских работ принадлежат к одной части проектов (50478100 и 50538070), которые поддерживаются NSFC.
Ссылки
1. Almusallam, А. А. Влияние степени коррозии на свойства арматурной стали бары, "Строительство и строительные материалы, V. 15, 2001, с. 361-368.
2. Эль Maaddawy Т.А., Soudki, К., "Эффективность впечатлением Текущий Техника для имитации коррозии стальной арматуры в бетоне," Журнал материалы в области строительства, ASCE, V. 15, № 1, январь-февраль 2003, с. 41-47.
3. Ли, H.-S.; Ногучи, T.; и Tomosawa, F., "Оценка облигаций Свойства между бетона и арматуры в зависимости от степени коррозии арматуры", цемента и бетона исследований, 32 В., 2002 , с. 1313-1318.
4. Auyeung, Ю.; Balaguru, P.; и Чун, L., "Бонд Поведение Corroded бары усиление", ACI журнал Материалы, В. 97, № 2, март-апрель 2000, с. 214-220.
5. Congqi, F.; Лундгрен, K.; Chen, L.; и Чжу, C.; "Защита от коррозии влияние на облигации на железобетонные", цемента и бетона исследований, В. 34, 2004, с. 2159-2167.
6. Uomoto, T., и Misra, S., "Ухудшение бетонных балок и колонн вследствие коррозии арматурной стали бары," 4-й Международной конференции по долговечности строительных материалов и компонентов, Сингапур, 1987.
7. Ballim Ю., и Рей, JC ", коррозии арматуры и Прогиб балки RC-экспериментальной критике нынешние методы испытаний", цемент
8. Ан, У., Reddy, DV, "гальваностатической Тестирование на прочность бетона в морской Усталость Идет загрузка", цемента и бетона исследований, V. 31, 2001, с. 343-349.
9. Юн, S.; Wang, K.; Вайс, WJ и Шах, SP, "Взаимодействие между Идет коррозии и работоспособности железобетона", ACI Материал Journal, В. 97, № 6, ноябрь-декабрь 2000, с. 637-644.
10. Li, CQ, "Начало хлоридно-индуцированные коррозии арматуры в бетоне Структурные членов-эксперименты", ACI Структурные Journal, В. 98, № 4, июль-август 2001, с. 502-510.
11. Li, CQ, и Мелчерс, RE, "Тайм-зависимых оценке риска структурных повреждений, вызываемых коррозии арматуры", ACI Структурные Journal, В. 102, № 5, сентябрь-октябрь 2005, с. 754-762.
12. Nounu Г., Chaudhary, З., "Железобетонные Ремонт в пучках," Строительство и строительные материалы, т. 13, 1999, с. 195-212.
13. Юань; Ю.; Li, G.; и Цзян Д., "скорость коррозии арматуры в бетоне," Международная конференция по достижениям в области бетона и конструкций (ICACS), 17-19 сентября, 2003, Сюйчжоу, Китай, с . 388-373.
Yingshu Юань профессор гражданского строительства в Китайском университете горного дела и технологии, Xuzhou, провинция Цзянсу, Китай. Его исследовательские интересы включают испытания на прочность методами, прочности бетона и долговечность оценка железобетонных конструкций в процессе эксплуатации.
Yongsheng СО научный сотрудник и преподаватель гражданского строительства в Китайском университете горного дела и технологии.
Сурендра П. Шах, ВВСКИ, является Уолтер Мерфи профессор гражданского строительства в Северо-западном университете, Эванстон, штат Иллинойс, а также директор Центра перспективных материалов на основе цемента. Он является членом комитетов МСА E803, факультет сети координационного комитета; 215, Усталость бетона, 440, армированных полимерных арматуры; 446, Механика деформируемого твердого тела; 544, армированного волокном бетона; 548, полимеры в бетоне, а 549, тонкие Усиленный цементной Продукты и Ferrocement. Его исследовательские интересы включают развитие и поведение материалов на основе цемента, высокопрочный бетон, волоконно-армированные композиты, долговечность, неразрушающего контроля и разрушения / провал поведения.
Штамм основе Прочность на сдвиг Модель для тонких балок без веб Укрепление
Односторонняя Прочность на сдвиг толстых плит и широкий Балки
Минимальное поперечное армирование для бутылочной формы Struts
Поведение и дизайн клеевых Якоря
Сейсмические испытания бетонных столбов с легкими поперечной арматуры
Прочность Lap Сращивание из армированных волокном полимерные арматуры в бетоне
Армированных волокном полимерные оболочки и формы-Modified сжатия Участники: II-модели