ASSESSMENT OF DAMAGE DUE TO REINFORCEMENT CORROSION USING OPTICAL FIBER SENSOR-BASED DATA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MSc_Thesis_Laiq Jamal_Final After library corrections.pdf Restricted to Repository staff only until 2 January 2024. Download (5MB)

Arabic Abstract

الاسم الكامل: لايق جمال روغاني عنوان الرسالة: تقييم الأضرار الناجمة عن التآكل المعزز باستخدام البيانات القائمة على مستشعر الألياف البصرية مجال التخصص: الهندسة الكهربائية تاريخ الدرجة: ديسمبر 2022 يعد تأثير التآكل على الفولاذ في الخرسانة المسلحة أحد المشاكل الرئيسية لمتانة الخرسانة في جميع أنحاء العالم. حيث أن العمر التشغيلي لكل نوع من أنواع هياكل المباني يكاد لا يتضرر بسبب تآكل التعزيز الذي ينتج عنه (مليارات الدولارات سنويًا) في الإصلاح والصيانة. لذلك فإن تقييم ومراقبة تآكل القضبان الفولاذية المضمنة في الخرسانة المسلحة من حيث السلامة والصيانة هو الموضوع الرئيسي لهذه الرسالة. على الرغم من أن قضبان التسليح المدمجة في الخرسانة تمتلك في البداية سلبية بسبب ارتفاع قلوية الخرسانة، إلا أن السلبية تختفي بسبب تغلغل أيونات الكلوريد أو ملح التذويب أو بسبب تدمير القلوية عن طريق الكربنة مما يؤدي إلى تآكل قضبان الصلب. حيث يفقد المقطع العرضي للقضبان الفولاذية في الخرسانة المسلحة أبعادًا، وفقدان الترابط بين قضبان الصلب والخرسانة، مما يودي الى تشكيل طبقة صدأ على سطح قضبان الصلب وتتسبب طبقة الصدأ التي بدأت على القضبان الفولاذية في التمدد والتشقق الخرساني للغطاء بسبب ضغط الانتفاخ (إجهاد الشد) داخل الخرسانة، حيث يؤدي الى فقدان الرابطة والمقطع العرضي إلى فقدان أو تدمير قدرة وتحمل الهيكل المتآكل.وعند الشروع في التآكل، يلزم تقييم وقت تكسير غطاء الخرسانة ومعدل تآكل التعزيز من أجل تقييم أضرار التآكل والتنبؤ أو تقدير العمر المتبقي لعضو الخرسانة المسلحة المعرضة للتآكل. تقليديًا، يتم إجراء الاختبارات الكهروكيميائية والقياسية الجاذبية لتقدير معدل التآكل المطلوب أساسًا لتقييم وتشخيص الضرر الناجم عن التآكل. ومع ذلك، فإن القيم المقاسة لمعدل التآكل باستخدام هذه التقنيات تفتقر إلى الدقة بسبب العديد من العوامل، مما يؤدي إلى تقييم غير دقيق لأضرار التآكل وتنبؤ غير دقيق بعمر الخدمة المتبقي. لذلك، هناك حاجة إلى تقنية فحص موثوقة يمكن استخدامها لجمع البيانات المطلوبة لتقدير معدل تآكل حديد التسليح بدقة. هنا في هذه الرسالة، العمل المقترح باستخدام تقنية بوابة الترشيح ضوئية (FBG) حيث سيأخذ مستشعر (FBG) دورًا مهمًا في تحديد كل من موضع التكسير والوقت. يمكننا أن نقول بعبارة أخرى (i) مراقبة إجهاد الطوق بسبب الزيادة في قطر قضبان الصلب المتآكلة المضمنة في الخرسانة و (ii) لتسجيل وقت تكسير غطاء الخرسانة بسبب التآكل. في العمل المقترح، وصلنا إلى نقطة تثبيت مستشعرات FBG في مواقع قريبة على طول قضبان الصلب المضمنة المتآكلة لتسجيل إجهاد الطوق من خلال تأثير زيادة قطر الخرسانة بسبب التآكل. من أجل تسجيل وقت التكسير، وسيتم أيضًا تثبيت أجهزة استشعار على سطح الخرسانة واستخدام السلالة المسجلة لتحديد الزيادة في القطر بمرور الوقت بسبب تكوين الصدأ. سيتم استخدام هذه المعلومات لتقدير معدل تآكل التعزيز، والذي سيتم مقارنته مع معدل تآكل التعزيز الذي تم الحصول عليه للعينات المماثلة التي تم اختبارها من قبل باستخدام الطرق الكهروكيميائية وقياس الجاذبية. أخيرًا، سيتم تطوير منهجية لتقييم أضرار التآكل والتنبؤ بالعمر المتبقي لمزيد من معرفة الخدمة المتبقية وفقًا للقيم المسجلة وقت تكسير التآكل وزيادة القطر بسبب تكوين الصدأ. وسيتم استخدام هذه التقنية على أساس مستشعرات FBG التي يمكن التنبؤ بها بدرجة كبيرة من أجل الدقة في تحديد معامل التغير.

English Abstract

In reinforced concrete the effect of corrosion over the steel is one of the major issue for durability of concrete throughout the world. Where the service life of each types of buildings structures are hardly damage by reinforcement corrosion which results in (billions of dollars annually) in repair and maintenance. Therefore, evaluating the corrosion of steel rebar’s embedded in reinforced concrete in terms of safety and maintenance is the main theme of this study. Although the reinforcing bars embedded in concrete initially possess passivity due to high alkalinity of concrete, however, the passivity is lost due to penetration of chloride ions, deicing salt or due to destruction of alkalinity by carbonation leads to the steel bars corrosion. Where the cross section or diameter of steel bars in reinforcement concrete losing dimension, loss of bond between steel rebar’s with concrete, and inducing of rust layer on the surface of steel rebar’s. The rust layer initiated on steel bars causes expansion and concrete cracking of cover due to swelling pressure (tensile stress) inside concrete, where the loss of bond and cross-section results into the loss or destruction of load sustaining and defraying capacity of the corroding structural members. In the initiation of corrosion, time of cracking of cover concrete and rate of reinforcement corrosion are needed to be evaluated and determined in order to assess the corrosion damage and to predict or estimate the remaining services life of a reinforced concrete subjected to reinforcement corrosion. Conventionally, electrochemical and gravimetric tests are conducted to estimate corrosion rate that is essentially required for the assessment and diagnosing of damaging due to corrosion. However, the measured values of corrosion rate using such techniques having lack of accuracy due to many factors, which lead to inaccurate assessment of the corrosion damage and inaccurate prediction of remaining service life. Therefore, there is a need for a reliable inspection technique that can be employed to collect the data required for estimating the reinforcement corrosion rate accurately. Here in this work the proposed work is related to use Fiber Bragg grating (FBG) sensors-based technique where (FBG) sensor will play an important role to identify both cracking position and time. Where we can say in other words (i) to monitor the hoop strain due to increase in diameter of corroding steel bars embedded in concrete and (ii) to record the time of cracking of cover concrete due to corrosion. In propose work we reached to a point that install FBG sensors at close locations along the length of the corroding embedded steel bars to record hoop strain by the impact of increasing of bar diameter owing to the corrosion. In order to record the time of cracking, sensors will also be installed on the surface of concrete. The recorded hoop strain will be used to determine the increase in diameter with time due to rust formation. This information will be used to estimate the reinforcement corrosion rate, which will be compared with the reinforcement corrosion rate obtained for similar specimens tested using electrochemical and gravimetric methods. Finally, a methodology to the evaluation of corrosion damage and the life prediction of further surviving service will be developed according to the recorded values of corrosion cracking time and increase in the diameter due to rust formation. Using this technique based on FBG sensors is highly predictable for accuracy and determination of both parameters.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Committee Advisor:	Khurram, Karim Qureshi
Committee Members:	Shamsad, Ahmad and Ali Nasir, Arshad
Depositing User:	LAIQ JAMAL (g201708290)
Date Deposited:	02 Jan 2023 12:13
Last Modified:	02 Jan 2023 12:13
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142302