专利名称：一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法
技术领域：
本发明属于钢铁腐蚀程度检测方法领域，更具体地说，本发明是关于一种快 速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法。
技术背景钢筋混凝土作为工程结构材料，广泛应用于氯盐腐蚀环境中的公路、桥梁、 港口等建筑工程。氯离子引起的钢筋腐蚀己广泛造成的混凝土结构破坏，严重影 响甚至危及房屋建筑、桥梁等建筑物的安全性。采用各种高性能混凝土，提高对 混凝土中钢筋的保护水平、对腐蚀发生的结构进行维修修补己成为当前一项紧迫 的工作。目前，对混凝土桥梁安全隐患的普査已在我国全面展开，采用耐久性指 标设计混凝土结构的标准规范正在逐步建立。钢筋腐蚀临界氯离子浓度是决定混 凝土中环境腐蚀性大小以及选择混凝土材料和结构的的重要参量。目前通常采用干湿循环法测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度，此方法的缺点是测试时间长，而ASTM G109-92标准中虽然对宏电池电流进行检测，但是不能对腐 蚀电池进行实时监控，同时不能对腐蚀电池进行实施连续监控。电渗试验方法已 广泛用于测试氯离子在混凝土中的扩散系数， 一般采用的电渗电压为30-60伏， 其缺点是所加的电压过高，在实验过程中会在混凝土时间内部产生一定的热量， 影响试验结果。 发明内容本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供了一种快速测定钢筋锈蚀临界氯 离子浓度的方法。利用本方法可以使钢筋表面氯离子浓度快速达到临界值，大大 縮短临界氯离子浓度测定时间。本发明通过以下技术方案予以实现将制备的包含非浸泡参比电极和浸泡工作电极的混凝土试件，置于电渗池中，在混凝土试件两边施加较低的电压3-20 伏的直流电压一段时间后，停止加电一段时间，然后对浸泡工作电极和非浸泡参 比电极构成的宏电池电流进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值(一般采用lpA/cm2)时停止电渗试验，否则继续重复"施加电压一停止加电一宏电 池电流检测"过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。在 电渗试验结束后，将混凝土试件从电渗槽中拆出，在混凝土的浸泡部分钻孔取样， 此外，还对浸泡工作电极表面的混凝土进行取样，采用电位滴定的方法测定混凝 土中氯离子浓度。本发明与现有技术相比较有如下的有益效果-1. 在很大程度上，减少了氯离子临界浓度测定时间；2. 不会在混凝土内部产生大量的热，不会对实验结果有影响；3. 以宏电池电流值作为临界腐蚀发生的判据，对宏电池电流实施监控，可以 实现试验的自动连续控制。
图l为混凝土试件结构示意2为电渗池装置示意3为混凝土试件取样示意4为电位滴定装置示意图具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细描述。1. 混凝土试件制备制作图l所示的混凝土试件l。混凝土试件l的下部分将浸入氯盐溶液，上部将暴露在空气中。非浸泡参比电极2和浸泡工作电极3与铜导 线4连接，非浸泡参比电极2和浸泡工作电极3与铜导线4连接的一侧采用环氧树脂 5进行封涂，另一侧暴露在氯盐溶液中。混凝土试件l成型一段时间后，拆模，然 后进行养护。2. 安装混凝土试件混凝土试件安装到图2所示的电渗池8中，将电渗池8分 为左右两部分，混凝土试件l安装前表面应干净，无油污、灰砂和水。电渗池8左 边部分用来陈放左电渗液IO，其成分为O. 2mol/LNa0H;电渗池8右边部分用来陈 放右电渗液9，其成分为0.2mol/LNa0H + 5wt% NaCl，右电渗液9提供试验用的氯 离子；电渗池盖7用于减少电渗液的蒸发，DC电源11可以通过与其连接的正极板12和负极板13对混凝土试件1施加3-20伏的直流电压，氯离子在电场的作用下向浸泡工作电极3表面渗透，浸泡工作电极3和非浸泡工作电极2构成宏电池，温度 计5用来测定电渗池8中右电渗液9的温度变化。3. 电渗试验DC电源11通过与其连接的正极板12和负极板13对混凝土试件1 施加3-20伏的直流电压，电渗试验过程中，右电渗液9的温度变化能控制在 20±0.2 。C的范围内，然后停止加电，用零电阻安培表测量混凝土试件l中两个 电极之间的宏电池电流值。如果所测的电流还没有超过腐蚀萌发的电流值，则系 统继续重复"施加电压一停止加电一宏电池电流检测"过程，直到宏电池电流达 到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。4. 氯离子浓度测定将混凝土试件1从电渗池8中拆出，混凝土表面干燥后， 在混凝土试件1的浸泡部分的浸泡工作电极3附近钻孔14 (如图3所示)，以钻孔 粉末作为取样，每次取样的钻孔深度为IO咖士lmm，此外，还对电极3表面的混 凝土进行取样，粉末试样进行分开保存。将粉末试样经过烘干至恒重后称取重量 质量为M，待测。电位滴定采用图4所示的装置，在滴定池17中滴加酚酞指示剂3-5 滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同时使用磁力搅拌器19配合磁力搅拌棒16不断地搅 拌和加热，当溶液再也不会变为红色时，停止加入硝酸溶液，此时将混凝土粉末 中的氯离子溶解到溶液中生成待滴溶液15。然后由滴定装置22往滴定池17内滴加 以浓度CA，的硝酸银溶液，并以饱和甘汞电极作参比电极21，以银电极作指示电 极18，采用电位计20测量指示电极18和参比电极21之间的电位差，并且纪录电位 差和所消耗硝酸银溶液的体积Vw以二级微商为零时对应的VA,值，既为得到终点时所加硝酸银的体积。混凝土中水泥的含量为cy。，则混凝土中的氯离子浓度Dcl-(占水泥重量百分含量)为D 二偶，——x腦 (1) cr 1000xMxC%采用电极3表面的混凝土中氯离子含量作为引起混凝土中钢筋锈蚀临界氯离 子浓度。下面通过实施例更好地对本发明予以说明。一种转动微动摩擦磨损试验方法及其装置技术领域本发明属于机械工程的摩擦学技术研究领域，尤其属于一种微动摩擦磨损 试验方法及其试验装置。
技术背景微动(Fretting)是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载 荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动，这些接触表面通常名义上 静止，即微动发生在"紧固"配合的机械部件中。微动摩擦学是研究微动运行 机理、损伤、测试、监控、预防的一个学科分支，它是一门日益发展的新兴交 叉学科，涉及的学科广泛，如机械学、材料学，甚至生物医学、电工学等。微 动是一种相对运动幅度4艮小的摩擦方式，其造成的材料损伤通常表现为两种形 式，即(l)微动导致的磨损微动可以造成接触面间的表面磨损，产生材料 损失和构件尺寸变化，引起构件咬合、松动、功率损失、噪声增加或形成污染 源。(2)微动导致的疲劳微动可以加速裂紋的萌生与扩展，使构件的疲劳寿 命大大降低，微动疲劳极限甚至可低于普通疲劳极限的1/3。往往这种损伤形式 危险性更大，造成一些灾难性的事故。在球-平面接触条件下，微动可以分为切向、径向、扭动、转动等四种基本 微动模式。切向微动与径向微动均为对磨副在法向载荷的作用下，在接触面上 做小位移直线运动，不同之处在于切向微动的法向载荷方向与其运动方向垂 直，径向微动法向载荷方向与运动方向一致。扭动微动与转动微动均为对磨副 在法向载荷的作用下，在接触面上做小角度的旋转运动，不同之处在于扭动 微动的旋转轴与接触面垂直；转动微动的旋转轴与接触平面平行。转动微动是在交变载荷作用下紧配合接触副间发生微幅转动的相对运动。 转动微动现象大量存在于各种机械装备和器械中，例如机车车辆的轮轴紧配合 面在机车服役过程中、飞机涡轮发动机中的涡轮叶片榫槽配合面在工作时发生 的摩擦磨损，各种轭轴机构的紧配合面发生的摩擦磨损，人体植入器械中的髋 关节和膝关节杵臼状接触区内发生的摩擦磨损等。转动微动摩擦给工业生产权利要求
1.一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法，其特征在于，将制备的包含非浸泡参比电极和浸泡工作电极的混凝土试件，置于电渗池中，在混凝土试件两边施加较低的电压3-20伏的直流电压10-60分钟后，停止加电，在10-60分钟后对浸泡工作电极和非浸泡参比电极构成的宏电池电流进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值1μA/cm2时停止电渗试验，否则继续重复“施加电压一停止加电一宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值1μA/cm2，停止电渗试验；在电渗试验结束后，将混凝土试件从电渗槽中拆出，在混凝土的浸泡部分钻孔取样，此外，还对浸泡工作电极表面的混凝土进行取样，采用电位滴定的方法测定混凝土中氯离子浓度。
2. 根据权利要求1所述快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法，其特征在 于，具体步骤如下；1) 混凝土试件制备在混凝土试件(1)的上部固定非浸泡参比电极(2)， 混凝土试件(1)的下部固定浸泡工作电极(3)，两电极与铜导线(4)连接； 混凝土试件(1)的下部分将浸入氯盐溶液，上部将暴露在空气中，非浸泡参比 电极(2)和浸泡工作电极(3)与铜导线(4)连接的一侧采用环氧树脂(5)进 行封涂，另一侧暴露在氯盐溶液中；2) 安装混凝土试件混凝土试件安装到电渗池(8)中，将电渗池(8)分 为左右两部分，混凝土试件(1)安装前表面应干净,无油污、灰砂和水；电渗池(8)左边部分用来陈放左电渗液(10)，电渗池(8)右边部分用来陈放右电渗 液(9)，右电渗液(9)提供试验用的氯离子；电渗池盖(7)用于减少电渗液 的蒸发，DC电源(11)可以通过与其连接的正极板(12)和负极板(13)对混凝 土试件(1)施加直流电压，氯离子在电场的作用下向浸泡工作电极(3)表面渗 透，浸泡工作电极(3)和非浸泡工作电极(2)构成宏电池，温度计(5)用来 测定电渗池(8)中右电渗液(9)的温度变化；3) 电渗试验DC电源(11)通过正极板(12)和负极板(13)对混凝土试件(1)施加3-20伏的直流电压，电渗试验过程中，右电渗液(9)的温度变化能 控制在20土0.2 。C的范围内，然后停止加电，用零电阻安培表测量混凝土试件(l) 中两个电极之间的宏电池电流值，如果所测的电流还没有超过腐蚀萌发的电流 值，则系统继续重复"施加电压一停止加电一宏电池电流检测"过程，直到宏电 池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验；4)氯离子浓度测定将混凝土试件(1)从电渗池(8)中拆出，混凝土表面干燥后，在混凝土试件(1)的浸泡部分的浸泡工作电极(3)附近钻孔(14)， 以钻孔粉末作为取样，每次取样的钻孔深度为10腿士lmm，此外，还对电极(3) 表面的混凝土进行取样，粉末试样进行分开保存；将粉末试样经过烘干至恒重后 称取重量为M，待测；通过滴定装置(22)在滴定池(17)中滴加酚酞指示剂3-5 滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同时使用磁力搅拌器(19)配合磁力搅拌棒(16) 不断地搅拌和加热，当溶液再也不会变为红色时，停止加入硝酸溶液，此时将混 凝土粉末中的氯离子溶解到溶液中生成待滴溶液(15)，然后由滴定装置(22) 往滴定池(17)内滴加以浓度C一。3的硝酸银溶液，并以饱和甘汞电 极作参比电极 (21)，以银电极作指示电极(18)，采用电位计(20)测量指示电极(18)和 参比电极(21)之间的电位差，并且纪录电位差和所消耗硝酸银溶液的体积Vw 以二级微商为零时对应的va,值，既为得到终点时所加硝酸银的体积，混凝土中 水泥的含量为C。/。，则混凝土中的氯离子浓度D^ (占水泥重量百分含量)为<formula>formula see original document page 3</formula>采用电极(3)表面的混凝土中氯离子含量作为引起混凝土中钢筋锈蚀临界 氯离子浓度。 ，
3.根据权利要求2所述快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法，其特征在 于，所述左电渗液(10)成分为0.2mol/L的NaOH;右电渗液(9)成分为0. 2mol/L 的NaOH + 5wt% NaCl。
全文摘要
本发明公开了属于钢铁腐蚀程度检测技术领域的一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法。该方法将制备的包含非浸泡参比电极和浸泡工作电极的混凝土试件，置于电渗池中，在混凝土试件两边施加电压3-20伏的直流电压，然后对浸泡工作电极和非浸泡参比电极构成的宏电池电流进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值时停止电渗试验，否则继续重复“施加电压—停止加电—宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。在电渗试验结束后，采用电位滴定的方法测定混凝土中氯离子浓度。利用本方法可以大大缩短临界氯离子浓度测定时间，可以通过对宏电池电流的监测实现试验的自动控制。
文档编号G01N27/42GK101226167SQ20081005784
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月19日 优先权日2008年2月19日
发明者徐永模, 端 翁, 耿春雷 申请人:清华大学