一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕檢測技術(shù)，尤其是涉及一種混凝土鋼筋腐蝕 狀態(tài)判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土的耐久性一直是混凝土建筑和工程的最重要的問題，長期以來一直是混凝 土研宄中最重要的課題。混凝土的耐久性在很大程度上取決于混凝土中鋼筋的腐蝕狀態(tài)， 我國現(xiàn)有各種大中小型混凝土工程，包括各種建筑物（用于居住、辦公以及各種工、農(nóng)、商 業(yè)）以及道路、隧道、橋梁及其它交通實施，除此以外還有各種國防軍事工程，它們的壽命 及在壽命期內(nèi)的安全使用都與混凝土中鋼筋的腐蝕狀態(tài)密切相關(guān)。鋼筋的腐蝕狀態(tài)由其表 面的鈍化膜的狀態(tài)來決定，可以通過對其表面鈍化膜電性能的測定來了解和預估鋼筋的腐 蝕狀態(tài)，從而判斷混凝土工程的壽命及其安全性。鋼筋表面鈍化膜為致密的氧化鐵化合物， 其化學式可寫為FexOy，是一種非化學計量的化合物（non-stoichiometric compound)，在 各種不同化學環(huán)境下2 < x < 3,3 < y < 4。本發(fā)明為采用電化學方法對鈍化膜的電性能 進行測定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種混凝土鋼筋腐 蝕狀態(tài)判定方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] 一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，包括步驟：
[0006] 1)將待測鋼筋作為電極，另取一惰性電極作為對電極，同置于氫氧化鈣溶液中組 成電化學池；
[0007] 2)測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容；
[0008] 3)將電化學池放置一定時間后再次測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容；
[0009] 4)重復步驟3)多次，并判斷測量的電阻和電容是否均隨放置時間的增長而變小， 若為是，則判定被測鋼筋已被腐蝕，若為否，則判定被測鋼筋未被腐蝕。
[0010] 所述步驟2)具體包括步驟：
[0011] 201)在兩個電極之間施加正弦交流電壓，得到兩個電極之間的響應電流，并根據(jù) 施加的正弦交流電壓和得到的相應電流計算得到兩個電極之間的表觀復阻抗；
[0012] 202)改變正弦交流電壓的頻率，再次測量兩個電極之間的表觀復阻抗；
[0013] 203)重復步驟202)多次，根據(jù)所有測量得到的表觀復阻抗制作阻抗復平面圖，并 計算待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容。
[0014] 所述步驟201)中施加的正弦交流電壓信號的振幅為5mV。
[0015] 所述步驟202)重復20次，正弦交流電壓的頻率自10Hz至100kHz，每個數(shù)量級取 5個測量頻率點。
[0016] 所述惰性電極為鉑電極、銅電極或石墨電極。
[0017] 所述待測鋼筋表面覆蓋有混凝土，所述惰性電極與該混凝土連接。
[0018] 所述氧化媽溶液為飽和氫氧化媽溶液。
[0019] 所述步驟2)重復三次，放置時間分別為30天、60天和180天。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0021] 1)本發(fā)明通過將待測鋼筋與惰性電極作為對電極的方式進行鈍化膜的電阻和電 容的測量，并將測量得到的鈍化膜的電阻和電容作為依據(jù)進行鋼筋腐蝕狀態(tài)的判定，直觀 簡便。
[0022] 2)通過一定頻率正弦交流電壓下的表觀復阻抗來計算得到鈍化膜的電阻和電容， 可以利用電化學工作站來時間，操作簡便，便于實現(xiàn)。
[0023] 3)正弦交流電壓信號的振幅為5mV，正弦交流電壓小，能保證測得的結(jié)果是線性 的。
[0024] 4)正弦交流電壓的頻率自10Hz至100kHz，每個數(shù)量級取5個測量頻率點，高于 100kHz時，試驗數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，低于10Hz時測試時間過長，一方面造成測量的不方便，另一方 面，時間太長容易引起環(huán)境條件的變化，造成測試誤差。
[0025] 5)氧化鈣溶液為飽和氫氧化鈣溶液，因為一方面氫氧化鈣在水中溶解度低，把固 體氧化鈣放入水中，稍過片刻，就形成飽和氫氧化鈣溶液，其成分穩(wěn)定不變，另一方面，飽和 氫氧化鈣溶液的成分恰巧與混凝土中孔溶液的成分相同，能最真實地模擬實際的環(huán)境。
[0026] 6)放置時間分別為30天、60天和180天，混凝土中的鋼筋在一般情況下不易銹 蝕，放置30天，60天與180天應無明顯變化，如在惡劣的環(huán)境條件下，或因鋼筋本身質(zhì)量不 佳，則在此期間因表面銹蝕，電阻，電容發(fā)生明顯改變，可以藉此判斷鋼筋的銹蝕狀態(tài)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的主要步驟流程圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明實施例一電化學池的等效電路圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實施例一表觀復阻抗的阻抗復平面圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0031] 實施例一：
[0032] 一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，如圖1所示，包括步驟：
[0033] 1)將待測鋼筋樣本一與一惰性電極作為對電極，并置于氧化鈣溶液中組成電化學 池，其中的氧化鈣溶液為飽和氫氧化鈣溶液，惰性電極為鉑電極、銅電極或石墨電極，優(yōu)選 為鉑電極，待測鋼筋樣本一表面覆蓋有混凝土，惰性電極與該混凝土連接；
[0034] 2)測量待測鋼筋樣本一表面鈍化膜的電阻和電容，具體包括步驟：
[0035] 201)在兩個電極之間施加振幅為5mV的正弦交流電壓，得到兩個電極之間的響 應電流，并根據(jù)施加的正弦交流電壓和得到的相應電流計算得到兩個電極之間的表觀復阻 抗；
[0036] 202)改變正弦交流電壓的頻率，再次測量兩個電極之間的表觀復阻抗；
[0037] 203)重復步驟202) 20次，正弦交流電壓的頻率自10Hz至100kHz，每個數(shù)量級取5 個測量頻率點，具體的，從10Hz到100kHz總共4個數(shù)量級，每個數(shù)量級取5個測量頻率點， 即 ai X lO^z、a2 X lO^z、a3 X lO^z、a4 X lO^z、a5 X lO^z、a6 X 102Hz、a7 X 102Hz、a8 X 102Hz、 a9X 102Hz、a10X 102Hz、anX 103Hz、a12X 103Hz、a13X 103Hz、a14X 103Hz、a15X 103Hz、a16X 104Hz、 a17X104Hz、a18X10 4Hz、a19X104Hz 和 a2QX104Hz，其中的 ，…a2Q的取值范圍均為[1，10)。
[0038] 如圖3所示，根據(jù)所有測量得到的表觀復阻抗制作阻抗復平面圖，并計算待測鋼 筋樣本一表面鈍化膜的電阻和電容。
[0039] 具體的，由于電化學池的等效電路如圖2所示，其中的&電化學池中氫氧化鈣溶 液的電阻，為已知量，R。為混凝土的電阻，C。為混凝土的電容，R和C分別為鈍化膜的電阻和 電容，計算得到混凝土電阻R。為85mD ? m2, R為48mD ? m2, C為19mF/m2。
[0040] 3)將電化學池放置一定時間后再次測量待測鋼筋樣本一表面鈍化膜的電阻和電 容；
[0041] 4)重復步驟3)三次，放置時間分別為30天、60天和180天，并判斷測量的電阻和 電容是否均隨放置時間的增長而變小，若為是，則判定被測鋼筋已被腐蝕，若為否，則判定 被測鋼筋未被腐蝕。
[0042] 本實施例中，測試結(jié)果如表1所示：
[0043] 表1樣本一不同放置時間下的鋼筋鈍化膜電阻和電容
【主權(quán)項】
1. 一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，包括步驟： 1) 將待測鋼筋作為電極，另取一惰性電極作為對電極，同置于氫氧化鈣溶液中組成電 化學池； 2) 測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容； 3) 將電化學池放置一定時間后再次測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容； 4) 重復步驟3)多次，并判斷測量的電阻和電容是否均隨放置時間的增長而變小，若為 是，則判定被測鋼筋已被腐蝕，若為否，則判定被測鋼筋未被腐蝕。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述步驟 2)具體包括步驟： 201) 在兩個電極之間施加正弦交流電壓，得到兩個電極之間的響應電流，并根據(jù)施加 的正弦交流電壓和得到的相應電流計算得到兩個電極之間的表觀復阻抗； 202) 改變正弦交流電壓的頻率，再次測量兩個電極之間的表觀復阻抗； 203) 重復步驟202)多次，根據(jù)所有測量得到的表觀復阻抗制作阻抗復平面圖，并計算 待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述步驟 201) 中施加的正弦交流電壓信號的振幅為5mV。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述步驟 202) 重復20次，正弦交流電壓的頻率自IOHz至100kHz，每個數(shù)量級取5個測量頻率點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述惰性 電極為鉑電極、銅電極或石墨電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述待測 鋼筋表面覆蓋有混凝土，所述惰性電極與該混凝土連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述氧化 媽溶液為飽和氫氧化1?溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，其特征在于，所述步驟 2)重復三次，放置時間分別為30天、60天和180天。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混凝土鋼筋腐蝕狀態(tài)判定方法，包括步驟：1)將待測鋼筋作為電極，另取一惰性電極作為對電極，同置于氫氧化鈣溶液中組成電化學池；2)測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容；3)將電化學池放置一定時間后再次測量待測鋼筋表面鈍化膜的電阻和電容；4)重復步驟3)多次，并判斷測量的電阻和電容是否均隨放置時間的增長而變小，若為是，則判定被測鋼筋已被腐蝕，若為否，則判定被測鋼筋未被腐蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將待測鋼筋與惰性電極作為對電極的方式進行鈍化膜的電阻和電容的測量，并將測量得到的鈍化膜的電阻和電容作為依據(jù)進行鋼筋腐蝕狀態(tài)的判定，直觀簡便。
【IPC分類】G01N27-26
【公開號】CN104849326
【申請?zhí)枴緾N201510180594
【發(fā)明人】賀鴻珠, 崔玉理, 謝海峰
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月16日