专利名称：：濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法
技术领域：
：本发明涉及混凝土钢筋评估技术，具体涉及混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，尤其是濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法。
背景技术：
：混凝土中的钢筋在使用一定年限后会发生锈蚀，而濒海地区混凝土结构，如防波堤或者海岸线附近的建筑结构，由于所处环境恶劣，湿度和盐分较高，混凝土中钢筋锈蚀情况较普遍，且部分混凝土结构中钢筋锈蚀严重，因而濒海地区混凝土中钢筋锈蚀程度和速率的测量和判定，对建筑物的维护起到关键作用。目前常用的测定方法有混凝土电阻率测试、钢筋腐蚀电位。混凝土电阻率测试方便，不用通过连接钢筋来形成回路，在工程现场的操作性较强，不失为一种初步判断钢筋锈蚀状况的好方法。但是，混凝土电阻率只能对混凝土中钢筋锈蚀进程的大致过程作比较粗的判断，无法定性及定量的反应钢筋所处的锈蚀阶段，特别是当钢筋处于锈蚀后期(混凝土开裂前后)，混凝土电阻率基本没有变化。通过对钢筋腐蚀电位的测试，能够较准确的把握钢筋所处的锈蚀阶段。但是钢筋腐蚀电位无法定量的反应钢筋锈蚀速率，这对评价钢筋锈蚀程度带来了极大的困难。钢筋腐蚀电流密度能够定量的判断钢筋的锈蚀速率，从而为具体判断钢筋锈蚀程度带来了可行性。但是，钢筋腐蚀电流密度无法判断钢筋早期锈蚀的情况，尤其对钢筋开始锈蚀的临界点判断不够准确，不如电位法明显。而且钢筋腐蚀电流密度的现场测试较烦琐，操作性不如混凝土电阻率法和电位法。每个单独的电化学测试方法都有其相应的传统判据，鉴于濒海地区特殊的环境条件，通过模拟试验和现场测试发现测试条件的差别对测试结果会产生较大的影响，当采用传统判据时，不同测试方法测得的结果有时会产生矛盾，不利于对钢筋锈蚀状况的准确判断。说明针对濒海地区的环境条件，传统的判据不够准确，且不同测试方法之间的关联性较差，且单一的电化学方法无法较为准确的判断钢筋的锈蚀状态。需要提供一种有针对性的、判据全面准确的、技术条件完整的电化学测试方法体系，用以判断混凝土中钢筋锈蚀的状况。
发明内容本发明旨在提供一种濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，适用于表面未产生明显开裂、锈斑的钢筋混凝土结构。其技术方案为(1)在混凝土温度为05(TC、混凝土相对湿度为50%85%的条件下，检测混凝土电阻率R，若混凝土电阻率R的推定值大于或等于20kQ*cm，则排除混凝土内钢筋钝化膜遭到破坏，若R的推定值小于20kQ'cm时进行步骤(2);(2)当混凝土电阻率R的推定值小于20kQ，cm时，进一步用银-氯化银电极测定钢筋腐蚀电位Ec。『若钢筋腐蚀电位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏，若Ec。rr的推定值小于-119mV时则说明混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏；所述混凝土电阻率推定值、钢筋腐蚀电位推定值的保证率均为95%。当钢筋腐蚀电位E^的推定值小于-119mV时，则说明混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏，再用线性极化法进一步测定混凝土中钢筋的腐蚀电流密度Jc。rr。腐蚀电流密度为luA/cr^理论上相当于11.6um/year的锈蚀速率，则钢筋锈蚀T年后的平均锈蚀深度可按如下式(l)计算P(r)=ii.6xio-V_xr(i)式中p(T)—钢筋锈蚀T年后的平均锈蚀深度(cm);Jc。rr一钢筋腐蚀电流密度推定值(uA/cm2》所述钢筋腐蚀电流密度推定值的保证率为95%。钢筋平均截面损失率只是代表钢筋锈蚀的现状，并不能代表钢筋锈蚀速率的高低，所以不宜以此为标准来判定锈蚀速率的高低，但该值可以通过测得的电化学参数通过公式推算。则钢筋锈蚀T年后的平均截面损失率Ps按如下式(2)计算式中Si—平均锈蚀深度为p(T)时的钢筋截面积(cm2》S2—原始钢筋截面积(cm2)，，D—钢筋的原始直径(cm)。根据上述公式，判定标准为<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>混凝土过于干燥会导致R偏高，出现Jc^很小的假象，因此需要在上述的温度和湿度条件下进行测定。当钢筋锈蚀严重时，直接测量钢筋腐蚀电流密度即可反应钢筋的锈蚀程度。但如果钢筋处于早期锈蚀阶段，如钝化膜刚开始破坏，那么直接测量钢筋腐蚀电流密度就无法很准确的反应钢筋的锈蚀状态，因为早期锈蚀阶段钢筋腐蚀电流密度很�。兔恍馐词被久徊畋穑缱杪屎偷缥换嵊忻飨缘谋浠�。由于腐蚀电流密度Jc。rr的测定需要凿开混凝土，使钢筋部分暴露以便在钢筋上形成回路，且需事先将钢筋定位，才能进行腐蚀电流密度的测定，因而在测定腐蚀电流密度之前，可先测定混凝土的电阻率先以定钢筋钝化膜是否遭到破坏。当混凝土电阻率R的推定值(保证率为95%)大于或等于20kOcm时，可排除混凝土内钢筋钝化膜己遭受破坏；若混凝土电阻率R的推定值小于20kOcm，再凿开混凝土进行腐蚀电流密度的测定。测量钢筋腐蚀电位Eo^也需要露出部分钢筋，但无需对钢筋进行准确的定位，且探头操作较腐蚀电流密度简便。因此，在混凝土电阻率R的推定值小于20kQ'cm时，再进一步测定钢筋腐蚀电位。当钢筋腐蚀电位推定值(保证率为95%)大于等于-119mV时，可基本排除混凝土内钢筋钝化膜己遭受破坏；而当Ec^的推定值小于-119mV时，再用线性极化法进一步测定混凝土中钢筋的腐蚀电流密度Jc。rr。本发明给出了符合我国濒海特殊环境条件下电化学综合方法的判据，与传统判据是有区别的，可用于检测濒海地区混凝土中钢筋锈蚀程度和速度，是具有针对性的、判据全面准确的、技术条件完整的电化学测试方法体系，尤其适用于用以判断表面未产生明显开裂、锈斑的钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的状况。对判据的验证，我们也做了大量试验，包括宏观试验和微观试验验证。宏观试验指将混凝土破损，计算钢筋的质量损失。微观试验采用SEM扫描电镜的方法对钢筋周围混凝土进行元素分析，对钢筋表面进行XRD试验，比较锈蚀产物的多少，以验证判据的准确性。具体实施例方式试验室制备钢筋混凝土试样，并将混凝土试件在模拟濒海环境的条件下养护。分别检测不同试样的电阻率R、Ec。rr和钢筋腐蚀电流密度Jc。rr(推定值的保证率均为95%)，并将不同腐蚀阶段的混凝土试件破损，取钢筋周围的砂浆制样，进行SEM电镜元素分析及目测，分析结果见表l。其中，钢筋腐蚀电位用银-氯化银电极进行测定。表1不同腐蚀阶段钢筋混凝土的电化学参数及微观试验数据编号样品数量R(kD化m)ECOTr(mV)JCOTraiA/cm2)Fe203%目测结果20~35-24~-1080.05-0.381.24~3.63未发生锈蚀9.8~19-68—2080.10-2.253.1247.1EC0II<-119mV的钢筋发生锈蚀2.8~14-126~-5580.52~8.2752.7~71.5不同程度锈蚀注*表示这4个试件的数据来源于编号2试验中E。^小于-119mV的试件数据由表1可知，编号l的试样中，当R》20kQ'cm时，Ecorr均大于-119mV，且Jc肌均小于0.44uA/cm2，结合SEM电镜元素分析，此时样品的Fe203含量均较低，说明钢筋锈蚀速率较小，通过目测也没有发现钢筋发生锈蚀的迹象。编号2的试样中，当IK20kQ'cm时，E,和&。变化范围均很大，此时各样品的Fe203含量离散性较大，结合目测观察，IO个试件中有的可观察到锈斑，而有的肉眼无法观察到钢筋锈蚀的迹象，说明当R〈20kQ'cm时，钢筋是否锈蚀不取决于R值。编号3试样中，E萌均小于-119mV，而此时J咖r均大于0.44ixA/cm2，结合SEM电镜元素分析，此时样品Fe203含量均较高，说明钢筋锈蚀速率较大，且通过目测很明显的看到钢筋周围锈迹斑斑，锈蚀十分严重。11021034*+8权利要求1、濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在混凝土温度为0～50℃、混凝土相对湿度为50％～85％的条件下，检测混凝土电阻率R，若混凝土电阻率R的推定值大于或等于20kΩ·cm，则排除混凝土内钢筋钝化膜遭到破坏，若R的推定值小于20kΩ·cm时进行步骤(2)；(2)当混凝土电阻率R的推定值小于20kΩ·cm时，用银-氯化银电极进一步测定钢筋腐蚀电位Ecorr，若钢筋腐蚀电位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏，若Ecorr的推定值小于-119mV时则说明混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏；所述混凝土电阻率推定值、钢筋腐蚀电位推定值的保证率均为95％。2、权利要求1所述濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，其特征在于，当钢筋腐蚀电位推定值小于-119mV时，再用线性极化法，进一步测定混凝土中钢筋的腐蚀电流密度，钢筋锈蚀T年后的平均锈蚀深度按如下式(l)计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(1)式中p(T)—钢筋锈蚀T年后的平均锈蚀深度(cm);Jc^一钢筋腐蚀电流密度推定值(uA/cm2》所述钢筋腐蚀电流密度推定值的保证率为95%。3、权利要求2所述濒海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，其特征在于，钢筋锈蚀T年后的平均截面损失率々，按如下式(2)计算式中S!—平均锈蚀深度为p(T)时的钢筋截面积(cm2》S2—原始钢筋截面积(cmD—钢筋的原始直径(cm)。全文摘要本发明公开了一种濒海地区混凝土中钢筋锈蚀状况的电化学测试方法，步骤为(1)在混凝土温度为0～50℃、相对湿度为50％～85％的条件下，检测混凝土电阻率R，若R的推定值大于或等于20kΩ·cm，则排除混凝土内钢筋钝化膜遭到破坏，若R的推定值小于20kΩ·cm时进行步骤(2)；(2)用银-氯化银电极进一步测定钢筋腐蚀电位，若钢筋腐蚀电位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏，若小于-119mV时则说明混凝土内钢筋钝化膜已遭受破坏。进一步测定凝土中钢筋的腐蚀电流密度J<sub>corr</sub>，计算钢筋平均锈蚀深度和平均截面损失率。上述各推定值保证率为95％。本发明具有针对性、判据全面，尤其适用于用以判断表面未产生明显开裂、锈斑的钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的状况。文档编号G01N17/00GK101339119SQ20081004176公开日2009年1月7日申请日期2008年8月15日优先权日2008年8月15日发明者俞海勇,贺张,琼王申请人:上海市建筑科学研究院(集团)有限公司
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