钢筋锈蚀电位的检测与判定.docx

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钢筋锈蚀电位的检测与判定

钢筋锈蚀电位的检测与判定

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第三节钢筋锈蚀电位的检测与判定

一、概述

混凝土碳化会使得混凝土的PH值降低，当PH值小于11时，这时混凝土中钢筋表面的致密钝化膜就被破坏，不仅如此，CaSO3、CaSO4还会与水尼水化产物中的铝酸三钙反应，生成物体积增大，从而使混凝土胀裂，这就是硫酸盐侵蚀破坏。

一旦钢筋表面钝化膜局部破坏或变得致密度差，即不完整，则钝化膜处就会形成阳极，而周围钝化膜完好的部位构成阴极，从而形成了若干个微电池。

二、半电池电位法

半电池电位法是利用混凝土中钢筋锈蚀的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态的一种方法。

通过测定钢筋/混凝土半电池电极与在混凝土表面的铜/硫酸铜参考电极之间电位差的大小，评定混凝土中锈蚀活化程度。

三、测量装置

1、参考电极（半电池）：

本方法参考电极为铜/硫酸铜半电池。

2、二次仪表的技术性能要求

3、导线：

导线总长不应超过150m，一般选择截面积大于0.75mm2的导线。

4、接触液：

为使铜/硫酸铜电极与混凝土表面有较好的电接触，可在水中加适量的家用液态洗涤剂对被测表面进行润湿，减少接触电阻与电路电阻。

四、测试方法

1、测区的选择与测点布置

（1）、主要承重构件或承重构件的主要受力部位。

（2）、在测工上布置测试网格，网格节点为测点。

间距可选20cm×20cm、30cm×30cm、20cm×10cm。

测点位置距构件边缘应大于5cm，一般不宜少于20个测点。

（3）、当一个测区内存在相邻点的读数超过150mV时，通常应减小测点的间距。

（4）、测区应统一编号。

2、混凝土表面处理

用钢丝刷、砂纸打磨测区混凝土表面，去除涂料、浮浆、污迹、尘土等，并用接触液将表面润湿。

3、二次仪表与钢筋的电连接

（1）、铜/硫酸铜电极接二次仪表的正输入端；钢筋接负输入端。

（2）、局部打开混凝土或选择裸露的钢筋，在钢筋上钻一小孔并拧上自攻螺钉，用加压型鳄鱼夹夹住并润湿，确保有良好的电连接。

（3）、铜/硫酸铜参考电极与测点的接触。

电极前端浸湿，读数前湿润混凝土表面。

4、铜/硫酸铜电极的准备。

5、测量值的采集

测点读数变动不超过2mV，可视为稳定。

重复测读的差异不超过10mV。

五、钢筋锈蚀电位的一般判定标准

（1）、在对已处理的数据（已进行温度修正）进行判读之前，按惯例将这些数据加以负号，绘制等电位图，然后进行判读。

（2）按照表6-6的规定判断混凝土中钢筋发生锈蚀的概率或钢筋正在发生锈蚀的锈蚀活动程度。

结构混凝土中钢筋锈蚀电位的判定标准表6-6

评定标定值

电位水平（mV）

钢筋状态

1

0～-200

无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定

2

-200～-300

有锈蚀活动性，但锈蚀状态不确定，可能坑蚀

3

-300～-400

锈蚀活动性较强，发和锈蚀概率大于90%

4

-400～-500

锈蚀活动性强，严重锈蚀可能性极大

5

＜-500

构件存在锈蚀开裂区域

注：

①表中电位水平为采用铜/硫酸铜电极时的量测值。

②混凝土湿度对量测值有明显影响，量测时构件应为自然状态，否则误差较大。

第四节结构混凝土中氯离子含量的测定与评定

一、概述

混凝土中氯离子可引起并加速钢筋的锈蚀；硫酸盐（SO42-）的侵入可使混凝土成为易碎松散状态，强度下降；碱的侵入（K+、Na+）在集料具有碱活性时，可能引起碱—集料反应破坏。

二、结构混凝土中氯离子含量的测定方法

（1）、氯离子含量的测定方法：

实验室化学分析法和滴定条法。

滴定条法可在现场完成氯离子含量的测定。

（2）、混凝土中的氯离子含量，可采用现场按混凝土不同深度取样。

（3）、氯离子含量测定应根据构件的工作环境条件及构件本身的质量状况确定测区。

三、取样

1、混凝土粉末分析样品的取样部位和数量

（1）、分析样品的取样部位可参照钢筋锈蚀电位测试测区布置原则确定。

（2）、测区的数量应根据钢筋锈蚀电位检测结果以及结构的工作环境条件确定。

（3）、每一测区取粉的钻孔数量不宜少于3个，取粉孔可与碳化深度测量孔合并使用。

（4）、测区、测孔应统一编号。

2、取样方法

（1）、使用直径20mm以上的冲击钻在混凝土表面钻孔。

（2）、钻孔取粉应分层收集，一般深度间隔可取3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、50mm等。

（3）、钻孔深度使用附在钻头侧面的标尺杆控制。

（4）、用一硬塑料管和塑料袋收集粉末。

（5）、同一测区不同孔相同深度的粉末可收集在一个塑料袋内，质量不应少于25g。

四、滴定方法

（1）、将采回的样品过筛，去掉其中较大的颗粒。

（2）、将样品置于105℃±5℃烘箱内烘2h，冷却至定温。

（3）、称取5g样品粉末（准确度优于±0.1g）放入烧杯中。

（4）、缓慢加入50mlL（1.0mol,HNO3）并彻底搅拌直至嘶嘶声停止。

（5）、用石蕊试纸检查溶液是否呈酸性（石蕊试纸变红），如果不呈酸性，再加入适量硝酸。

（6）、加入约5g无水碳酸钠（Na2CO3）。

（7）、用石蕊试纸检查溶液是否呈中性（石蕊试纸不变）；否则，再加入少量无水碳酸钠直至溶液呈中性。

（8）、用过滤纸做一锥斗加入液体。

（9）、当纯净的溶液渗入锥头后，把滴定条插入液体中。

（10）、待到滴定条顶端水平黄色细和转变成蓝色，取出滴定条并顺着由上至下的方向将其擦干。

（11）、读取滴定条颜色变化处的最高值，然后，在该批滴定表中查出反对应的氯离子含量值，此值是以百万分之几表示的。

（12）、如果使用样品质量不是5g或使用过量的硝酸，则应按式下式修正百分比含量。

氯离子百分含量

式中：

a—查表所得的值；

b—硝酸体积（ml）；

c—样品质量（g）。

五、试验室化学分析法

1、混凝土中游离氯离子含量的测定

（1）、适用范围

测定硬化混凝土中砂浆的游离氯离子含量。

（2）所需化学药品

硫酸（相对密度1.84）、酒精（95%）、硝酸银、铬酸钾、酚酞（以上均为化学纯）、氯化钠（分析纯）。

（3）、试剂配制

（4）、试验步骤

①样品处理

取混凝土中的砂浆约30g，研磨至全部通过0.63mm筛，然后置于105℃±5℃烘箱中加热2h，取出后放入干燥器冷却至室温。

称取20g（精确至0.01g）,质量为g，置于三角烧瓶中并加入200ml（V3）蒸馏水，塞紧瓶塞，剧烈振荡1～2min，浸泡24h。

②将上述试样过滤。

用移液管分别吸取滤液20ml（V4），置于两个三角烧瓶中，各加2滴酚酞，使溶液呈微红色，再用稀硫酸中和至无色后，加铬酸钾指示剂10～20滴，立即用硝酸银溶液滴定至呈砖红色。

记录所消耗的硝酸银毫升数（V5）。

（5）试验结果计算

游离氯离子含量按下式计算：

式中:

P—砂浆样品游离氯离子含量（%）;

N2—硝酸银标准溶液的当量浓度;

G—砂浆样品重（g）;

V3—浸样品的水重（ml）;

V4—每次滴定时提取的滤液量（ml）;

V5—每次滴定时消耗的硝酸银溶液（ml）;

0.03545—氯离子的毫克当量.

2、混凝土中氯离子总含量，其中包括已和水泥结合的氯离子量。

1）、适用范围

测定混凝土中砂浆的氯离子总含量，其中包括已和水泥结合的氯离子量。

2）、基本原理

用硝酸将含用氯化物的水泥全部溶解，然后在硝酸溶液中，用倭尔哈德法来测定氯化物含量。

倭尔哈德法是在硝酸溶液中加入过量的AgNO3标准溶液，使氯离子完全沉淀在上述溶液中，用铁矾作指示剂；将过量的硝酸银用KCNS标准溶液滴定。

3）、化学试剂

氯化钠、硝酸银、硫氰酸钾、硝酸、铁矾、铬酸钾（以上均为化学纯）。

4）、试验步骤

（1）、试剂配置

（2）、混凝土试样处理和氯离子测定步骤

①取适量的混凝土试样（约40g）用小锤子仔细除去混凝土试样中石子部分，保存砂浆，把砂浆研碎成粉状，置于105℃±5℃烘箱中加热2h，取出后放入干燥器冷却至室温，用感量为0.01g天平称取10～20g砂浆试样倒入三角锥瓶。

②用容量瓶盛100ml稀硝酸（按体积比为浓硝酸：

蒸馏水=15：

85）倒入盛有砂浆试样的三角锥瓶内，盖上瓶塞，防止蒸发。

③砂浆度样浸泡一昼夜左右（以水泥全部溶解为度），期间应摇动三角锥瓶，然后用滤纸过滤，除去沉淀。

④用移液管准确量取滤液20ml两份，置于三角锥瓶，每份由滴定管加入硝酸银溶液约20ml（可估算氯离子含量的多少而酌量增减），分别用硫氰酸钾溶液滴定。

滴定时激烈摇动溶液，当滴至红色能维持5～10s不退色即为终点。

5）、试验结果计算

氯离子总含量按下式计算：

式中:

P—砂浆样品氯离子总含量（%）;

N—硝酸银标准溶液的当量浓度;

V—加入滤液试样中的硝酸银标准溶液（ml）

N1—硫氰酸钾标准溶液的物质的量浓度;

V1—加入滤液试样中的硫氰酸钾标准溶液（ml）

V2—每次滴下时提取的滤液量（ml）

V3—浸样品的水重（ml）;

0.03545—氯离子的毫克当量.

六、氯离子含量的评判标准

根据每一取样层氯离子含量的测定值，作出氯离子含量的深度分布曲线。

结构混凝土中氯离子含量的评判标准

氯离子含量

（占水泥含量的百分比）

＜0.15

0.15～0.4

0.4～0.7

0.7～1.0

＞1.0

诱发钢筋锈蚀的可能性

很小

不确定

有可能诱发钢筋锈蚀

会诱发钢筋锈蚀

钢筋锈蚀活化

评定标度值

1

2

3

4

5

第五节混凝土中钢筋分布及保护层厚度的检测

一、应用范围

混凝土中钢筋保护层厚度的检测针对主要承重构件或承重构件的主要受力部位，或钢筋锈蚀电位试结果表明钢筋可能锈蚀活化的部位。

用于估测混凝土中钢筋的位置，深度和尺寸。

二、检测方法及处理

（1）、检测方法：

（2）：

检测原理：

仪器探头产生一个电磁场，当某条钢筋或其他金属物体位于这个电磁场内时，会引起这个电磁场磁力的改变，造成局部电磁场强度的变化。

电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定的对应关系。

如果把特定尺寸的钢筋和所要调查的材料进行适当的标定，通过探头测量并由仪表显示出来这种对应关系，即可估测混凝土中钢筋位置、深度和尺寸。

三、仪器技术要求

1、检测仪器一般包含探头、仪表和连接导线，仪表可进行模拟或数字的指示输出，较先进的仪表还具有图形显示功能。

2、仪器的保护层测量范围应大于120mm。

3、适用的钢筋直径范围应为φ6～φ50。

四、仪器的标定

（1）、钢筋保护层测试仪使用期间的标定校准应使用专用的标定块。

（2）、标定块由一根φ16的普通碳素钢筋垂直浇铸在长方体无磁性的塑料块内，使钢筋距四个侧面分别为15mm、30mm、60mm、90mm。

五、操作程序

1、混凝土结构钢筋分布状况调查的范围

2、测区布置原则

（1）、按单个构件检测时，应根据尺寸大小，在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于3个。

（2）、对于最大尺寸大于5m的构件，应适当增加测区数量。

（3）、测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜小于2m。

（4）、对构件上每一测区应检测不少于10个测点。

3、测量步骤

（1）、测试前应了解有关图纸资料，以确定钢筋的种类和直径。

（2）、测区内确定钢筋的位置与走向

（3）、保护层厚度的测读：

将传感器置于钢筋所在位置正上方，并左右稍稍移动，读取仪器显示最小值即为该处保护层厚度。

每一测点宜读取2～3次稳定读数，取其平均值，精确至1mm。

六、影响测量准确度的因素及修正

1、影响测理准确度的因素

（1）、外加磁场的影响

（2）、混凝土若具有磁性，测量值需加以修正

2、保护层测量值的修正

七、钢筋分布及保护层厚度的评定

1、数据处理

（1）、首先根据某一测量部位各测点混凝土厚度实测值，按下式求出混凝土保护层厚度平均值Dn（精确至0.1mm）。

式中：

—结构或构件测量部位测点混凝土保护层厚度，精确至1mm；

n—测点数

（2）按照下式计算确定测量部位混凝土保护层厚度特征值Dne（精确至0.1mm）：

式中:

SD—测量部位测点保护层厚度的标准差,精确至0.1mm,

K—合格判定系数值

2、评判经验值

根据测量部位实测保护层厚度特征值Dne与设计值Dnd的比值，混凝土保护层厚度对结构钢筋耐久性评判可参考表6-9中的经验值。

混凝土保护层厚度对结构钢筋耐久性的评判经验值表6-9

Dne/Dnd

对结构混凝土耐久性的影响

Dne/Dnd

对结构混凝土耐久性的影响

＞0.95

影响不显著

0.55～0.70

有较大影响

0.85～0.95

有轻度影响

＜0.55

钢筋易失去碱性保护,发生锈蚀

0.70～0.85

有影响

第七节混凝土电阻率的检测与评定

一、混凝土电阻率的检测方法

混凝土的电阻率反映其导电性。

混凝土电阻率大，若钢筋发生锈蚀，则发展速度慢，扩散能力弱；混凝土电阻率小，锈蚀发展速度快，扩散能力强。

混凝土电阻率可采用四电极阻抗测量法测定，即在混凝土表面等间距接触四支电极，两外侧电极为电流电极，两内侧电极为电压电极，通过检测两电压电极间的混凝土阻抗获得混凝土电阻率ρ。

ρ=2πdV/I

式中：

V—电压电极间所测电压；

I—电流电极通过的电流；

d—电极间距。

二、电阻率测试仪及技术要求

三、仪器的检查

在四个电极上分别接上三支电阻，则仪器的显示值为相应的电阻率值。

四、混凝土电阻率的测量

测区与测位布置可参照钢筋锈蚀自然电位测量的要求。

调节好仪器电极的间距，一般采用的间距为50mm，为了保证电极与混凝土表面有良好、连续的电接触、应在电极前端涂上耦合剂，特别是当读数不稳定时。

五、混凝土电阻率的评定标准

混凝土电阻率的评定标准

电阻率（Ω·cm）

钢筋发生锈蚀可能的锈蚀速率

评定标度值

＞20000

很慢

1

15000～20000

慢

2

10000～15000

一般

3

5000～10000

快

4

＜5000

很快

5

注：

混凝土湿度对量测值有明显影响，量测是构件应为自然状态，否则不能使用此评判标准。

第九节混凝土桥梁结构耐久性综合评价

一、评价原则

根据检测评定的具体要求，可对结构的单一构件进行耐久性评价，也可对结构整体进行了评价。

耐久性评价基于前面各项耐久性检测指标进行，重点针对结构材质状况和表观损伤的耐久性方面。

二、单一构件评价方法

单一构件的耐久性评定以该构件的各项耐久性评定标度为依据，考虑构件所处环境条件及各项耐久性指标权重值进行评价，公式如下：

式中：

—单一构件的耐久性评定结果；

—构件所处环境影响系数；

-材质状况指标与耐久性各项材质状况指标和耐久性检测指标的评定标度；

n—所检测的材质状况指标及耐久性指标数，一般n=9。

混凝土单一构件的耐久性评定标准

范围

0.7≤

＜2

2≤

＜3

3≤

＜4

4≤

＜5

＞5

构件耐久等级

5

4

3

2

1

构件耐久性状况

完好

较好

一般

较差

很差

三、结构耐久性综合评价

结构的耐久性综合评价以组成该结构的各类构件的耐久性评定结果为依据，综合考虑各类构件的权重系数，按下式进行评价。

式中：

—结构整体的耐久性评定结果；

—单一构件的耐久性评定结果；

—结构构（部）件推荐权重值

m—进行了耐久性检测的结构构（部）件件数。

范围

1≤

＜2

2≤

＜3

3≤

＜4

4≤

＜5

≥5

构件耐久等级

5

4

3

2

1

构件耐久性状况

好

较好

一般

较差

很差