專利名稱：：瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及混凝土鋼筋評估技術，具體涉及混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，尤其是瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法。
背景技術：
：混凝土中的鋼筋在使用一定年限后會發(fā)生銹蝕，而瀕海地區(qū)混凝土結構，如防波堤或者海岸線附近的建筑結構，由于所處環(huán)境惡劣，濕度和鹽分較高，混凝土中鋼筋銹蝕情況較普遍，且部分混凝土結構中鋼筋銹蝕嚴重，因而瀕海地區(qū)混凝土中鋼筋銹蝕程度和速率的測量和判定，對建筑物的維護起到關鍵作用。目前常用的測定方法有混凝土電阻率測試、鋼筋腐蝕電位。混凝土電阻率測試方便，不用通過連接鋼筋來形成回路，在工程現場的操作性較強，不失為一種初步判斷鋼筋銹蝕狀況的好方法。但是，混凝土電阻率只能對混凝土中鋼筋銹蝕進程的大致過程作比較粗的判斷，無法定性及定量的反應鋼筋所處的銹蝕階段，特別是當鋼筋處于銹蝕后期(混凝土開裂前后)，混凝土電阻率基本沒有變化。通過對鋼筋腐蝕電位的測試，能夠較準確的把握鋼筋所處的銹蝕階段。但是鋼筋腐蝕電位無法定量的反應鋼筋銹蝕速率，這對評價鋼筋銹蝕程度帶來了極大的困難。鋼筋腐蝕電流密度能夠定量的判斷鋼筋的銹蝕速率，從而為具體判斷鋼筋銹蝕程度帶來了可行性。但是，鋼筋腐蝕電流密度無法判斷鋼筋早期銹蝕的情況，尤其對鋼筋開始銹蝕的臨界點判斷不夠準確，不如電位法明顯。而且鋼筋腐蝕電流密度的現場測試較煩瑣，操作性不如混凝土電阻率法和電位法。每個單獨的電化學測試方法都有其相應的傳統(tǒng)判據，鑒于瀕海地區(qū)特殊的環(huán)境條件，通過模擬試驗和現場測試發(fā)現測試條件的差別對測試結果會產生較大的影響，當采用傳統(tǒng)判據時，不同測試方法測得的結果有時會產生矛盾，不利于對鋼筋銹蝕狀況的準確判斷。說明針對瀕海地區(qū)的環(huán)境條件，傳統(tǒng)的判據不夠準確，且不同測試方法之間的關聯(lián)性較差，且單一的電化學方法無法較為準確的判斷鋼筋的銹蝕狀態(tài)。需要提供一種有針對性的、判據全面準確的、技術條件完整的電化學測試方法體系，用以判斷混凝土中鋼筋銹蝕的狀況。
發(fā)明內容本發(fā)明旨在提供一種瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，適用于表面未產生明顯開裂、銹斑的鋼筋混凝土結構。其技術方案為(1)在混凝土溫度為05(TC、混凝土相對濕度為50%85%的條件下，檢測混凝土電阻率R，若混凝土電阻率R的推定值大于或等于20kQ*cm，則排除混凝土內鋼筋鈍化膜遭到破壞，若R的推定值小于20kQ'cm時進行步驟(2);(2)當混凝土電阻率R的推定值小于20kQ，cm時，進一步用銀-氯化銀電極測定鋼筋腐蝕電位Ec?！喝翡摻罡g電位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞，若Ec。rr的推定值小于-119mV時則說明混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞；所述混凝土電阻率推定值、鋼筋腐蝕電位推定值的保證率均為95%。當鋼筋腐蝕電位E^的推定值小于-119mV時，則說明混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞，再用線性極化法進一步測定混凝土中鋼筋的腐蝕電流密度Jc。rr。腐蝕電流密度為luA/cr^理論上相當于11.6um/year的銹蝕速率，則鋼筋銹蝕T年后的平均銹蝕深度可按如下式(l)計算P(r)=ii.6xio-V_xr(i)式中p(T)—鋼筋銹蝕T年后的平均銹蝕深度(cm);Jc。rr一鋼筋腐蝕電流密度推定值(uA/cm2》所述鋼筋腐蝕電流密度推定值的保證率為95%。鋼筋平均截面損失率只是代表鋼筋銹蝕的現狀，并不能代表鋼筋銹蝕速率的高低，所以不宜以此為標準來判定銹蝕速率的高低，但該值可以通過測得的電化學參數通過公式推算。則鋼筋銹蝕T年后的平均截面損失率Ps按如下式(2)計算式中Si—平均銹蝕深度為p(T)時的鋼筋截面積(cm2》S2—原始鋼筋截面積(cm2)，，D—鋼筋的原始直徑(cm)。根據上述公式，判定標準為<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>混凝土過于干燥會導致R偏高，出現Jc^很小的假象，因此需要在上述的溫度和濕度條件下進行測定。當鋼筋銹蝕嚴重時，直接測量鋼筋腐蝕電流密度即可反應鋼筋的銹蝕程度。但如果鋼筋處于早期銹蝕階段，如鈍化膜剛開始破壞，那么直接測量鋼筋腐蝕電流密度就無法很準確的反應鋼筋的銹蝕狀態(tài)，因為早期銹蝕階段鋼筋腐蝕電流密度很小，和沒銹蝕時基本沒差別，但電阻率和電位會有明顯的變化。由于腐蝕電流密度Jc。rr的測定需要鑿開混凝土，使鋼筋部分暴露以便在鋼筋上形成回路，且需事先將鋼筋定位，才能進行腐蝕電流密度的測定，因而在測定腐蝕電流密度之前，可先測定混凝土的電阻率先以定鋼筋鈍化膜是否遭到破壞。當混凝土電阻率R的推定值(保證率為95%)大于或等于20kOcm時，可排除混凝土內鋼筋鈍化膜己遭受破壞；若混凝土電阻率R的推定值小于20kOcm，再鑿開混凝土進行腐蝕電流密度的測定。測量鋼筋腐蝕電位Eo^也需要露出部分鋼筋，但無需對鋼筋進行準確的定位，且探頭操作較腐蝕電流密度簡便。因此，在混凝土電阻率R的推定值小于20kQ'cm時，再進一步測定鋼筋腐蝕電位。當鋼筋腐蝕電位推定值(保證率為95%)大于等于-119mV時，可基本排除混凝土內鋼筋鈍化膜己遭受破壞；而當Ec^的推定值小于-119mV時，再用線性極化法進一步測定混凝土中鋼筋的腐蝕電流密度Jc。rr。本發(fā)明給出了符合我國瀕海特殊環(huán)境條件下電化學綜合方法的判據，與傳統(tǒng)判據是有區(qū)別的，可用于檢測瀕海地區(qū)混凝土中鋼筋銹蝕程度和速度，是具有針對性的、判據全面準確的、技術條件完整的電化學測試方法體系，尤其適用于用以判斷表面未產生明顯開裂、銹斑的鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕的狀況。對判據的驗證，我們也做了大量試驗，包括宏觀試驗和微觀試驗驗證。宏觀試驗指將混凝土破損，計算鋼筋的質量損失。微觀試驗采用SEM掃描電鏡的方法對鋼筋周圍混凝土進行元素分析，對鋼筋表面進行XRD試驗，比較銹蝕產物的多少，以驗證判據的準確性。具體實施例方式試驗室制備鋼筋混凝土試樣，并將混凝土試件在模擬瀕海環(huán)境的條件下養(yǎng)護。分別檢測不同試樣的電阻率R、Ec。rr和鋼筋腐蝕電流密度Jc。rr(推定值的保證率均為95%)，并將不同腐蝕階段的混凝土試件破損，取鋼筋周圍的砂漿制樣，進行SEM電鏡元素分析及目測，分析結果見表l。其中，鋼筋腐蝕電位用銀-氯化銀電極進行測定。表1不同腐蝕階段鋼筋混凝土的電化學參數及微觀試驗數據編號樣品數量R(kD化m)ECOTr(mV)JCOTraiA/cm2)Fe203%目測結果20~35-24~-1080.05-0.381.24~3.63未發(fā)生銹蝕9.8~19-68—2080.10-2.253.1247.1EC0II<-119mV的鋼筋發(fā)生銹蝕2.8~14-126~-5580.52~8.2752.7~71.5不同程度銹蝕注*表示這4個試件的數據來源于編號2試驗中E。^小于-119mV的試件數據由表1可知，編號l的試樣中，當R》20kQ'cm時，Ecorr均大于-119mV，且Jc肌均小于0.44uA/cm2，結合SEM電鏡元素分析，此時樣品的Fe203含量均較低，說明鋼筋銹蝕速率較小，通過目測也沒有發(fā)現鋼筋發(fā)生銹蝕的跡象。編號2的試樣中，當IK20kQ'cm時，E,和&。變化范圍均很大，此時各樣品的Fe203含量離散性較大，結合目測觀察，IO個試件中有的可觀察到銹斑，而有的肉眼無法觀察到鋼筋銹蝕的跡象，說明當R〈20kQ'cm時，鋼筋是否銹蝕不取決于R值。編號3試樣中，E萌均小于-119mV，而此時J咖r均大于0.44ixA/cm2，結合SEM電鏡元素分析，此時樣品Fe203含量均較高，說明鋼筋銹蝕速率較大，且通過目測很明顯的看到鋼筋周圍銹跡斑斑，銹蝕十分嚴重。11021034*+8權利要求1、瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，其特征在于，包括如下步驟(1)在混凝土溫度為0～50℃、混凝土相對濕度為50％～85％的條件下，檢測混凝土電阻率R，若混凝土電阻率R的推定值大于或等于20kΩ·cm，則排除混凝土內鋼筋鈍化膜遭到破壞，若R的推定值小于20kΩ·cm時進行步驟(2)；(2)當混凝土電阻率R的推定值小于20kΩ·cm時，用銀-氯化銀電極進一步測定鋼筋腐蝕電位Ecorr，若鋼筋腐蝕電位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞，若Ecorr的推定值小于-119mV時則說明混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞；所述混凝土電阻率推定值、鋼筋腐蝕電位推定值的保證率均為95％。2、權利要求1所述瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，其特征在于，當鋼筋腐蝕電位推定值小于-119mV時，再用線性極化法，進一步測定混凝土中鋼筋的腐蝕電流密度，鋼筋銹蝕T年后的平均銹蝕深度按如下式(l)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(1)式中p(T)—鋼筋銹蝕T年后的平均銹蝕深度(cm);Jc^一鋼筋腐蝕電流密度推定值(uA/cm2》所述鋼筋腐蝕電流密度推定值的保證率為95%。3、權利要求2所述瀕海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，其特征在于，鋼筋銹蝕T年后的平均截面損失率々，按如下式(2)計算式中S!—平均銹蝕深度為p(T)時的鋼筋截面積(cm2》S2—原始鋼筋截面積(cmD—鋼筋的原始直徑(cm)。全文摘要本發(fā)明公開了一種瀕海地區(qū)混凝土中鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法，步驟為(1)在混凝土溫度為0～50℃、相對濕度為50％～85％的條件下，檢測混凝土電阻率R，若R的推定值大于或等于20kΩ·cm，則排除混凝土內鋼筋鈍化膜遭到破壞，若R的推定值小于20kΩ·cm時進行步驟(2)；(2)用銀-氯化銀電極進一步測定鋼筋腐蝕電位，若鋼筋腐蝕電位推定值大于或等于-119mV，可排除混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞，若小于-119mV時則說明混凝土內鋼筋鈍化膜已遭受破壞。進一步測定凝土中鋼筋的腐蝕電流密度J_corr，計算鋼筋平均銹蝕深度和平均截面損失率。上述各推定值保證率為95％。本發(fā)明具有針對性、判據全面，尤其適用于用以判斷表面未產生明顯開裂、銹斑的鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕的狀況。文檔編號G01N17/00GK101339119SQ20081004176公開日2009年1月7日申請日期2008年8月15日優(yōu)先權日2008年8月15日發(fā)明者俞海勇,賀張,瓊王申請人:上海市建筑科學研究院(集團)有限公司