一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土结构钢筋腐蚀检测技术，尤其是涉及一种混凝土钢筋腐蚀 状态判定方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土的耐久性一直是混凝土建筑和工程的最重要的问题，长期以来一直是混凝 土研宄中最重要的课题。混凝土的耐久性在很大程度上取决于混凝土中钢筋的腐蚀状态， 我国现有各种大中小型混凝土工程，包括各种建筑物（用于居住、办公以及各种工、农、商 业）以及道路、隧道、桥梁及其它交通实施，除此以外还有各种国防军事工程，它们的寿命 及在寿命期内的安全使用都与混凝土中钢筋的腐蚀状态密切相关。钢筋的腐蚀状态由其表 面的钝化膜的状态来决定，可以通过对其表面钝化膜电性能的测定来了解和预估钢筋的腐 蚀状态，从而判断混凝土工程的寿命及其安全性。钢筋表面钝化膜为致密的氧化铁化合物， 其化学式可写为FexOy，是一种非化学计量的化合物（non-stoichiometric compound)，在 各种不同化学环境下2 < x < 3,3 < y < 4。本发明为采用电化学方法对钝化膜的电性能 进行测定。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混凝土钢筋腐 蚀状态判定方法。
[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005] 一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，包括步骤：
[0006] 1)将待测钢筋作为电极，另取一惰性电极作为对电极，同置于氢氧化钙溶液中组 成电化学池；
[0007] 2)测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容；
[0008] 3)将电化学池放置一定时间后再次测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容；
[0009] 4)重复步骤3)多次，并判断测量的电阻和电容是否均随放置时间的增长而变小， 若为是，则判定被测钢筋已被腐蚀，若为否，则判定被测钢筋未被腐蚀。
[0010] 所述步骤2)具体包括步骤：
[0011] 201)在两个电极之间施加正弦交流电压，得到两个电极之间的响应电流，并根据 施加的正弦交流电压和得到的相应电流计算得到两个电极之间的表观复阻抗；
[0012] 202)改变正弦交流电压的频率，再次测量两个电极之间的表观复阻抗；
[0013] 203)重复步骤202)多次，根据所有测量得到的表观复阻抗制作阻抗复平面图，并 计算待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容。
[0014] 所述步骤201)中施加的正弦交流电压信号的振幅为5mV。
[0015] 所述步骤202)重复20次，正弦交流电压的频率自10Hz至100kHz，每个数量级取 5个测量频率点。
[0016] 所述惰性电极为铂电极、铜电极或石墨电极。
[0017] 所述待测钢筋表面覆盖有混凝土，所述惰性电极与该混凝土连接。
[0018] 所述氧化妈溶液为饱和氢氧化妈溶液。
[0019] 所述步骤2)重复三次，放置时间分别为30天、60天和180天。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0021] 1)本发明通过将待测钢筋与惰性电极作为对电极的方式进行钝化膜的电阻和电 容的测量，并将测量得到的钝化膜的电阻和电容作为依据进行钢筋腐蚀状态的判定，直观 简便。
[0022] 2)通过一定频率正弦交流电压下的表观复阻抗来计算得到钝化膜的电阻和电容， 可以利用电化学工作站来时间，操作简便，便于实现。
[0023] 3)正弦交流电压信号的振幅为5mV，正弦交流电压小，能保证测得的结果是线性 的。
[0024] 4)正弦交流电压的频率自10Hz至100kHz，每个数量级取5个测量频率点，高于 100kHz时，试验数据不稳定，低于10Hz时测试时间过长，一方面造成测量的不方便，另一方 面，时间太长容易引起环境条件的变化，造成测试误差。
[0025] 5)氧化钙溶液为饱和氢氧化钙溶液，因为一方面氢氧化钙在水中溶解度低，把固 体氧化钙放入水中，稍过片刻，就形成饱和氢氧化钙溶液，其成分稳定不变，另一方面，饱和 氢氧化钙溶液的成分恰巧与混凝土中孔溶液的成分相同，能最真实地模拟实际的环境。
[0026] 6)放置时间分别为30天、60天和180天，混凝土中的钢筋在一般情况下不易锈 蚀，放置30天，60天与180天应无明显变化，如在恶劣的环境条件下，或因钢筋本身质量不 佳，则在此期间因表面锈蚀，电阻，电容发生明显改变，可以藉此判断钢筋的锈蚀状态。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明的主要步骤流程图；
[0028] 图2为本发明实施例一电化学池的等效电路图；
[0029] 图3为本发明实施例一表观复阻抗的阻抗复平面图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0031] 实施例一：
[0032] 一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，如图1所示，包括步骤：
[0033] 1)将待测钢筋样本一与一惰性电极作为对电极，并置于氧化钙溶液中组成电化学 池，其中的氧化钙溶液为饱和氢氧化钙溶液，惰性电极为铂电极、铜电极或石墨电极，优选 为铂电极，待测钢筋样本一表面覆盖有混凝土，惰性电极与该混凝土连接；
[0034] 2)测量待测钢筋样本一表面钝化膜的电阻和电容，具体包括步骤：
[0035] 201)在两个电极之间施加振幅为5mV的正弦交流电压，得到两个电极之间的响 应电流，并根据施加的正弦交流电压和得到的相应电流计算得到两个电极之间的表观复阻 抗；
[0036] 202)改变正弦交流电压的频率，再次测量两个电极之间的表观复阻抗；
[0037] 203)重复步骤202) 20次，正弦交流电压的频率自10Hz至100kHz，每个数量级取5 个测量频率点，具体的，从10Hz到100kHz总共4个数量级，每个数量级取5个测量频率点， 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的取值范围均为[1，10)。
[0038] 如图3所示，根据所有测量得到的表观复阻抗制作阻抗复平面图，并计算待测钢 筋样本一表面钝化膜的电阻和电容。
[0039] 具体的，由于电化学池的等效电路如图2所示，其中的&电化学池中氢氧化钙溶 液的电阻，为已知量，R。为混凝土的电阻，C。为混凝土的电容，R和C分别为钝化膜的电阻和 电容，计算得到混凝土电阻R。为85mD ? m2, R为48mD ? m2, C为19mF/m2。
[0040] 3)将电化学池放置一定时间后再次测量待测钢筋样本一表面钝化膜的电阻和电 容；
[0041] 4)重复步骤3)三次，放置时间分别为30天、60天和180天，并判断测量的电阻和 电容是否均随放置时间的增长而变小，若为是，则判定被测钢筋已被腐蚀，若为否，则判定 被测钢筋未被腐蚀。
[0042] 本实施例中，测试结果如表1所示：
[0043] 表1样本一不同放置时间下的钢筋钝化膜电阻和电容
【主权项】
1. 一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，包括步骤： 1) 将待测钢筋作为电极，另取一惰性电极作为对电极，同置于氢氧化钙溶液中组成电 化学池； 2) 测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容； 3) 将电化学池放置一定时间后再次测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容； 4) 重复步骤3)多次，并判断测量的电阻和电容是否均随放置时间的增长而变小，若为 是，则判定被测钢筋已被腐蚀，若为否，则判定被测钢筋未被腐蚀。
2. 根据权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述步骤 2)具体包括步骤： 201) 在两个电极之间施加正弦交流电压，得到两个电极之间的响应电流，并根据施加 的正弦交流电压和得到的相应电流计算得到两个电极之间的表观复阻抗； 202) 改变正弦交流电压的频率，再次测量两个电极之间的表观复阻抗； 203) 重复步骤202)多次，根据所有测量得到的表观复阻抗制作阻抗复平面图，并计算 待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容。
3. 根据权利要求2所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述步骤 201) 中施加的正弦交流电压信号的振幅为5mV。
4. 根据权利要求2所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述步骤 202) 重复20次，正弦交流电压的频率自IOHz至100kHz，每个数量级取5个测量频率点。
5. 根据权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述惰性 电极为铂电极、铜电极或石墨电极。
6. 根据权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述待测 钢筋表面覆盖有混凝土，所述惰性电极与该混凝土连接。
7. 根据权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述氧化 妈溶液为饱和氢氧化1?溶液。
8. 根据权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，其特征在于，所述步骤 2)重复三次，放置时间分别为30天、60天和180天。
【专利摘要】本发明涉及一种混凝土钢筋腐蚀状态判定方法，包括步骤：1)将待测钢筋作为电极，另取一惰性电极作为对电极，同置于氢氧化钙溶液中组成电化学池；2)测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容；3)将电化学池放置一定时间后再次测量待测钢筋表面钝化膜的电阻和电容；4)重复步骤3)多次，并判断测量的电阻和电容是否均随放置时间的增长而变小，若为是，则判定被测钢筋已被腐蚀，若为否，则判定被测钢筋未被腐蚀。与现有技术相比，本发明通过将待测钢筋与惰性电极作为对电极的方式进行钝化膜的电阻和电容的测量，并将测量得到的钝化膜的电阻和电容作为依据进行钢筋腐蚀状态的判定，直观简便。
【IPC分类】G01N27-26
【公开号】CN104849326
【申请号】CN201510180594
【发明人】贺鸿珠, 崔玉理, 谢海峰
【申请人】同济大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月16日