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钢筋锈蚀检测法:什么是半电池电位测试?
宣布时间:2023-06-07 浏览次数:20776 泉源:乐发welcome登录入口

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作者:ARAH DE CARUFEL ,Giatec

当CO2或者氯化物透过混凝土渗透至钢筋时 ,混凝土结构自然就会泛起锈蚀征象。这可能会导致严重的耐久性及清静问题 ,以是 ,使用准确可靠的要领来检测、监测锈蚀就很是主要。
半电池电位测试是ASTM C876-15:“混凝土中无涂层钢筋锈蚀电位测试要领”唯一推荐的锈蚀检测手艺。该要领常被用来判断钢筋混凝土结构中钢筋泛起锈蚀的可能性。本文力争详细形貌以下手艺细节:混凝土锈蚀 ,半电池电位手艺用于测试混凝土锈蚀 ,半电池电位测试数据的解读。

混凝土锈蚀的基来源理
在钢筋混凝土结构中 ,钢筋外貌会自动形成一个;つ ,可避免钢筋锈蚀。但随着时间的推移 ,氯化物(化冰盐或袒露于海洋情形)和/或CO2会渗透到混凝土中 ,并破损;げ。氯化物会让;げ惚涞貌晃裙 ,从而可能泛起局部破损;而CO2则会降低混凝土的PH值 ,也会降低;げ愕奈裙绦。若是同时尚有氧气和水的保存 ,则会爆发电化学反应 ,导致锈蚀。
锈蚀历程可以用图1举行展示 ,金属(钢筋)会在溶液(可保存于混凝土孔隙中)中爆发反应 ,并在阳极(爆发氧化反应)释放电子 ,至阴极(此处爆发电位降低)。阳极外貌的阳离子爆发反应 ,并爆发锈蚀产品。这一电化学反应 ,将在钢筋的阳极区和阴极区之间形成电位差 ,以及随之而来的侵蚀电流。在举行半电池电位测试时 ,我们感兴趣的正是沿钢筋漫衍的电流或电位。
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图1:钢筋混凝土锈蚀反应

半电池电位手艺
图2为一个电池的示意图 ,每一边则可视作一个半电池。每个半电池用一个浸泡在溶液(电解液)中的电极体现 ,两个半电池被毗连在一起。由于其中一个电极相比另一个有更高的锈蚀趋势 ,以是这个电极(阳极)就爆发氧化并输出电子。
为了坚持系统的平衡以及电解液的电量平衡 ,双方的电子将通过盐桥爆发交流。这样 ,在两个电极之间就可以用电压表测得电位差(电压) ,而这也预示着阳极剖析的速率。

若是想将这一原理应用于混凝土检测 ,来判断锈蚀可能性 ,我们需要一个已知电位的参考电极。通常来说 ,关于钢筋混凝土结构 ,我们一样平常使用铜/硫酸铜(Cu/CuSO4)或银/氯化银(Ag/AgCl)作为半电池的参考电极。参考电极会毗连至另外半个电池 ,混凝土中内埋的钢筋(图2b)。通过将参考电极毗连到钢筋 ,并将参考电极安排于混凝土外貌 ,就可能丈量到两个半电池之间的电位差。


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图2:半电池电位测试

ASTM C876就怎样举行该测试提供了指导 ,也为测试的电位与锈蚀可能性的关系提供了参考。判断效果是定性的 ,并且是以硫酸铜电极(CSE)为基础的。表1就是ASTM建议的判断标准 ,测试的电位被划分为三类 ,锈蚀可能性大于90% ,低于10% ,或不确定。

表1:电位值与锈蚀可能性的关系

(摘自ASTM C876)

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解读半电池电位测试数据
乍一看 ,这一测试很是简朴 ,主要包括以下办法:
  1. 确定钢筋位置;
  2. 毗连钢筋(若是钢筋之间不是都毗连在一起的话 ,可能需要多次毗连);
  3. 将混凝土外貌弄湿 ,为测试做准备。
测试很快 ,由于电位值只需要几秒钟就能稳固 ,然后就可以举行下一组测试。不过 ,在举行数据解读时 ,有一些主要的限制条件需要举行思量。
混凝土自己的状态(干湿度) ,氯化物的保存 ,钢筋外貌缺少氧气(由于处于饱和状态) ,混凝土;げ愫穸 ,混凝土电阻率 ,以及温度 ,这些都会影响测试效果 ,使其数据爆发正向或负向的偏移 ,如表2所示。这就使得在参考ASTM C876(表1)举行数据解读时 ,保存很大的难题 ,尤其是当数据靠近某一临界值时。

表2:混凝土内钢筋半电池电位测试典范值
(摘自RILEM TC-154 ,2003)

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别的 ,半电池测试还被以为是一个区域性的测试 ,由于他会将周围的电位值取平均值。图3就是一个例子 ,实测的电位是将某一距离的电位取了平均 ,这样 ,即即是有锈蚀电位图 ,想要确定锈蚀爆发的详细位置也是较量难题的。
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图3:现实VS丈量半电池电位

只管云云 ,该手艺照旧获得了普遍应用 ,由于这是ASTM唯一提供标准化指导的锈蚀检测要领。Giatec的XCell锈蚀测试仪接纳的是氯化银电极 ,而不是其他半电池装备常用的硫酸铜电极 ,这使得其测试更稳固 ,也更准确。这在举行快速评估及识别可能保存较高锈蚀运动的区域时将很是有用。不过 ,锈蚀检测的输出效果仍然是定性的 ,由于他只能提供锈蚀运动保存的可能性信息 ,而像锈蚀速率这种定量数据是无法提供的。定量数据关于制订钢筋锈蚀修复或延缓锈蚀妄想是很有用的。

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