鋼筋銹蝕電位的檢測與判定

1、第三節(jié) 鋼筋銹蝕電位的檢測與判定一、概述混凝土碳化會(huì)使得混凝土的PH值降低，當(dāng)PH值小于11時(shí)，這時(shí)混凝土中鋼筋表面的致密鈍化膜就被破壞，不僅如此，CaSO3、CaSO4還會(huì)與水尼水化產(chǎn)物中的鋁酸三鈣反應(yīng)，生成物體積增大，從而使混凝土脹裂，這就是硫酸鹽侵蝕破壞。一旦鋼筋表面鈍化膜局部破壞或變得致密度差，即不完整，則鈍化膜處就會(huì)形成陽極，而周圍鈍化膜完好的部位構(gòu)成陰極，從而形成了若干個(gè)微電池。二、半電池電位法半電池電位法是利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態(tài)的一種方法。通過測定鋼筋/混凝土半電池電極與在混凝土表面的銅/硫酸銅參考電極之間電位差的大小，評定混凝土中銹蝕活

2、化程度。三、測量裝置1、參考電極（半電池）：本方法參考電極為銅/硫酸銅半電池。2、二次儀表的技術(shù)性能要求3、導(dǎo)線：導(dǎo)線總長不應(yīng)超過150m，一般選擇截面積大于0.75mm2的導(dǎo)線。4、接觸液：為使銅/硫酸銅電極與混凝土表面有較好的電接觸，可在水中加適量的家用液態(tài)洗滌劑對被測表面進(jìn)行潤濕，減少接觸電阻與電路電阻。四、測試方法1、測區(qū)的選擇與測點(diǎn)布置（1）、主要承重構(gòu)件或承重構(gòu)件的主要受力部位。（2）、在測工上布置測試網(wǎng)格，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)為測點(diǎn)。間距可選20cm×20cm、30cm×30cm、20cm×10cm。測點(diǎn)位置距構(gòu)件邊緣應(yīng)大于5cm，一般不宜少于20個(gè)測點(diǎn)。（3）

3、、當(dāng)一個(gè)測區(qū)內(nèi)存在相鄰點(diǎn)的讀數(shù)超過150mV時(shí)，通常應(yīng)減小測點(diǎn)的間距。（4）、測區(qū)應(yīng)統(tǒng)一編號。2、混凝土表面處理用鋼絲刷、砂紙打磨測區(qū)混凝土表面，去除涂料、浮漿、污跡、塵土等，并用接觸液將表面潤濕。3、二次儀表與鋼筋的電連接（1）、銅/硫酸銅電極接二次儀表的正輸入端；鋼筋接負(fù)輸入端。（2）、局部打開混凝土或選擇裸露的鋼筋，在鋼筋上鉆一小孔并擰上自攻螺釘，用加壓型鱷魚夾夾住并潤濕，確保有良好的電連接。（3）、銅/硫酸銅參考電極與測點(diǎn)的接觸。電極前端浸濕，讀數(shù)前濕潤混凝土表面。4、銅/硫酸銅電極的準(zhǔn)備。5、測量值的采集測點(diǎn)讀數(shù)變動(dòng)不超過2mV，可視為穩(wěn)定。重復(fù)測讀的差異不超過10mV。五、鋼筋銹蝕

4、電位的一般判定標(biāo)準(zhǔn)（1）、在對已處理的數(shù)據(jù)（已進(jìn)行溫度修正）進(jìn)行判讀之前，按慣例將這些數(shù)據(jù)加以負(fù)號，繪制等電位圖，然后進(jìn)行判讀。（2）按照表6-6的規(guī)定判斷混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕的概率或鋼筋正在發(fā)生銹蝕的銹蝕活動(dòng)程度。結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋銹蝕電位的判定標(biāo)準(zhǔn) 表6-6評定標(biāo)定值電位水平（mV）鋼筋狀態(tài)10-200無銹蝕活動(dòng)性或銹蝕活動(dòng)性不確定2-200-300有銹蝕活動(dòng)性，但銹蝕狀態(tài)不確定，可能坑蝕3-300-400銹蝕活動(dòng)性較強(qiáng)，發(fā)和銹蝕概率大于90%4-400-500銹蝕活動(dòng)性強(qiáng)，嚴(yán)重銹蝕可能性極大5-500構(gòu)件存在銹蝕開裂區(qū)域注：表中電位水平為采用銅/硫酸銅電極時(shí)的量測值。混凝土濕度對量測值有明

5、顯影響，量測時(shí)構(gòu)件應(yīng)為自然狀態(tài)，否則誤差較大。第四節(jié) 結(jié)構(gòu)混凝土中氯離子含量的測定與評定一、概述混凝土中氯離子可引起并加速鋼筋的銹蝕；硫酸鹽（SO42-）的侵入可使混凝土成為易碎松散狀態(tài)，強(qiáng)度下降；堿的侵入（K+、Na+）在集料具有堿活性時(shí)，可能引起堿集料反應(yīng)破壞。二、結(jié)構(gòu)混凝土中氯離子含量的測定方法（1）、氯離子含量的測定方法：實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析法和滴定條法。滴定條法可在現(xiàn)場完成氯離子含量的測定。（2）、混凝土中的氯離子含量，可采用現(xiàn)場按混凝土不同深度取樣。（3）、氯離子含量測定應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的工作環(huán)境條件及構(gòu)件本身的質(zhì)量狀況確定測區(qū)。三、取樣1、混凝土粉末分析樣品的取樣部位和數(shù)量（1）、分析樣品的

6、取樣部位可參照鋼筋銹蝕電位測試測區(qū)布置原則確定。（2）、測區(qū)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)鋼筋銹蝕電位檢測結(jié)果以及結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境條件確定。（3）、每一測區(qū)取粉的鉆孔數(shù)量不宜少于3個(gè)，取粉孔可與碳化深度測量孔合并使用。（4）、測區(qū)、測孔應(yīng)統(tǒng)一編號。2、取樣方法（1）、使用直徑20mm以上的沖擊鉆在混凝土表面鉆孔。（2）、鉆孔取粉應(yīng)分層收集，一般深度間隔可取3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、50mm等。（3）、鉆孔深度使用附在鉆頭側(cè)面的標(biāo)尺桿控制。（4）、用一硬塑料管和塑料袋收集粉末。（5）、同一測區(qū)不同孔相同深度的粉末可收集在一個(gè)塑料袋內(nèi)，質(zhì)量不應(yīng)少于25g。四、滴定方法（1）、將采回的樣品

7、過篩，去掉其中較大的顆粒。（2）、將樣品置于105±5烘箱內(nèi)烘2h，冷卻至定溫。（3）、稱取5g樣品粉末（準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.1g）放入燒杯中。（4）、緩慢加入50mlL（1.0mol,HNO3）并徹底攪拌直至嘶嘶聲停止。（5）、用石蕊試紙檢查溶液是否呈酸性（石蕊試紙變紅），如果不呈酸性，再加入適量硝酸。（6）、加入約5g無水碳酸鈉（Na2CO3）。（7）、用石蕊試紙檢查溶液是否呈中性（石蕊試紙不變）；否則，再加入少量無水碳酸鈉直至溶液呈中性。（8）、用過濾紙做一錐斗加入液體。（9）、當(dāng)純凈的溶液滲入錐頭后，把滴定條插入液體中。（10）、待到滴定條頂端水平黃色細(xì)和轉(zhuǎn)變成藍(lán)色，取

8、出滴定條并順著由上至下的方向?qū)⑵洳粮?。?1）、讀取滴定條顏色變化處的最高值，然后，在該批滴定表中查出反對應(yīng)的氯離子含量值，此值是以百萬分之幾表示的。（12）、如果使用樣品質(zhì)量不是5g或使用過量的硝酸，則應(yīng)按式下式修正百分比含量。氯離子百分含量 式中：a查表所得的值； b硝酸體積（ml）； c樣品質(zhì)量（g）。五、試驗(yàn)室化學(xué)分析法1、混凝土中游離氯離子含量的測定（1）、適用范圍測定硬化混凝土中砂漿的游離氯離子含量。（2）所需化學(xué)藥品硫酸（相對密度1.84）、酒精（95%）、硝酸銀、鉻酸鉀、酚酞（以上均為化學(xué)純）、氯化鈉（分析純）。（3）、試劑配制（4）、試驗(yàn)步驟樣品處理取混凝土中的砂漿約30g，

9、研磨至全部通過0.63mm篩，然后置于105±5烘箱中加熱2h，取出后放入干燥器冷卻至室溫。稱取20g（精確至0.01g）,質(zhì)量為g，置于三角燒瓶中并加入200ml（V3）蒸餾水，塞緊瓶塞，劇烈振蕩12min，浸泡24h。將上述試樣過濾。用移液管分別吸取濾液20ml（V4），置于兩個(gè)三角燒瓶中，各加2滴酚酞，使溶液呈微紅色，再用稀硫酸中和至無色后，加鉻酸鉀指示劑1020滴，立即用硝酸銀溶液滴定至呈磚紅色。記錄所消耗的硝酸銀毫升數(shù)（V5）。（5）試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算游離氯離子含量按下式計(jì)算：式中:P砂漿樣品游離氯離子含量(%); N2硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度; G砂漿樣品重(g); V3浸樣品

10、的水重(ml); V4每次滴定時(shí)提取的濾液量(ml); V5每次滴定時(shí)消耗的硝酸銀溶液(ml); 0.03545氯離子的毫克當(dāng)量.2、混凝土中氯離子總含量，其中包括已和水泥結(jié)合的氯離子量。1）、適用范圍測定混凝土中砂漿的氯離子總含量，其中包括已和水泥結(jié)合的氯離子量。2）、基本原理用硝酸將含用氯化物的水泥全部溶解，然后在硝酸溶液中，用倭爾哈德法來測定氯化物含量。倭爾哈德法是在硝酸溶液中加入過量的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，使氯離子完全沉淀在上述溶液中，用鐵礬作指示劑；將過量的硝酸銀用KCNS標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。3）、化學(xué)試劑氯化鈉、硝酸銀、硫氰酸鉀、硝酸、鐵礬、鉻酸鉀（以上均為化學(xué)純）。4）、試驗(yàn)步驟（1）、

11、試劑配置（2）、混凝土試樣處理和氯離子測定步驟取適量的混凝土試樣（約40g）用小錘子仔細(xì)除去混凝土試樣中石子部分，保存砂漿，把砂漿研碎成粉狀，置于105±5烘箱中加熱2h，取出后放入干燥器冷卻至室溫，用感量為0.01g天平稱取1020g砂漿試樣倒入三角錐瓶。用容量瓶盛100ml稀硝酸（按體積比為濃硝酸：蒸餾水=15：85）倒入盛有砂漿試樣的三角錐瓶內(nèi)，蓋上瓶塞，防止蒸發(fā)。砂漿度樣浸泡一晝夜左右（以水泥全部溶解為度），期間應(yīng)搖動(dòng)三角錐瓶，然后用濾紙過濾，除去沉淀。用移液管準(zhǔn)確量取濾液20ml兩份，置于三角錐瓶，每份由滴定管加入硝酸銀溶液約20ml（可估算氯離子含量的多少而酌量增減），分

12、別用硫氰酸鉀溶液滴定。滴定時(shí)激烈搖動(dòng)溶液，當(dāng)?shù)沃良t色能維持510s不退色即為終點(diǎn)。5）、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算氯離子總含量按下式計(jì)算： 式中:P砂漿樣品氯離子總含量(%);N硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度;V加入濾液試樣中的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液(ml)N1硫氰酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度;V1加入濾液試樣中的硫氰酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(ml)V2每次滴下時(shí)提取的濾液量(ml)V3浸樣品的水重(ml);0.03545氯離子的毫克當(dāng)量.六、氯離子含量的評判標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)每一取樣層氯離子含量的測定值，作出氯離子含量的深度分布曲線。結(jié)構(gòu)混凝土中氯離子含量的評判標(biāo)準(zhǔn)氯離子含量（占水泥含量的百分比）0.150.150.40.40.70.71.0

13、1.0誘發(fā)鋼筋銹蝕的可能性很小不確定有可能誘發(fā)鋼筋銹蝕會(huì)誘發(fā)鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕活化評定標(biāo)度值12345第五節(jié) 混凝土中鋼筋分布及保護(hù)層厚度的檢測一、應(yīng)用范圍混凝土中鋼筋保護(hù)層厚度的檢測針對主要承重構(gòu)件或承重構(gòu)件的主要受力部位，或鋼筋銹蝕電位試結(jié)果表明鋼筋可能銹蝕活化的部位。用于估測混凝土中鋼筋的位置，深度和尺寸。二、檢測方法及處理（1）、檢測方法：（2）：檢測原理：儀器探頭產(chǎn)生一個(gè)電磁場，當(dāng)某條鋼筋或其他金屬物體位于這個(gè)電磁場內(nèi)時(shí)，會(huì)引起這個(gè)電磁場磁力的改變，造成局部電磁場強(qiáng)度的變化。電磁場強(qiáng)度的變化和金屬物大小與探頭距離存在一定的對應(yīng)關(guān)系。如果把特定尺寸的鋼筋和所要調(diào)查的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)定，通

14、過探頭測量并由儀表顯示出來這種對應(yīng)關(guān)系，即可估測混凝土中鋼筋位置、深度和尺寸。三、儀器技術(shù)要求1、檢測儀器一般包含探頭、儀表和連接導(dǎo)線，儀表可進(jìn)行模擬或數(shù)字的指示輸出，較先進(jìn)的儀表還具有圖形顯示功能。2、儀器的保護(hù)層測量范圍應(yīng)大于120mm。3、適用的鋼筋直徑范圍應(yīng)為650。四、儀器的標(biāo)定（1）、鋼筋保護(hù)層測試儀使用期間的標(biāo)定校準(zhǔn)應(yīng)使用專用的標(biāo)定塊。（2）、標(biāo)定塊由一根16的普通碳素鋼筋垂直澆鑄在長方體無磁性的塑料塊內(nèi)，使鋼筋距四個(gè)側(cè)面分別為15mm、30mm、60mm、90mm。五、操作程序1、混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋分布狀況調(diào)查的范圍2、測區(qū)布置原則（1）、按單個(gè)構(gòu)件檢測時(shí)，應(yīng)根據(jù)尺寸大小，在構(gòu)件上

15、均勻布置測區(qū)，每個(gè)構(gòu)件上的測區(qū)數(shù)不應(yīng)少于3個(gè)。（2）、對于最大尺寸大于5m的構(gòu)件，應(yīng)適當(dāng)增加測區(qū)數(shù)量。（3）、測區(qū)應(yīng)均勻分布，相鄰兩測區(qū)的間距不宜小于2m。（4）、對構(gòu)件上每一測區(qū)應(yīng)檢測不少于10個(gè)測點(diǎn)。3、測量步驟（1）、測試前應(yīng)了解有關(guān)圖紙資料，以確定鋼筋的種類和直徑。（2）、測區(qū)內(nèi)確定鋼筋的位置與走向（3）、保護(hù)層厚度的測讀：將傳感器置于鋼筋所在位置正上方，并左右稍稍移動(dòng)，讀取儀器顯示最小值即為該處保護(hù)層厚度。每一測點(diǎn)宜讀取23次穩(wěn)定讀數(shù)，取其平均值，精確至1mm。六、影響測量準(zhǔn)確度的因素及修正1、影響測理準(zhǔn)確度的因素（1）、外加磁場的影響（2）、混凝土若具有磁性，測量值需加以修正2、保

16、護(hù)層測量值的修正七、鋼筋分布及保護(hù)層厚度的評定1、數(shù)據(jù)處理（1）、首先根據(jù)某一測量部位各測點(diǎn)混凝土厚度實(shí)測值，按下式求出混凝土保護(hù)層厚度平均值Dn（精確至0.1mm）。式中：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測量部位測點(diǎn)混凝土保護(hù)層厚度，精確至1mm； n測點(diǎn)數(shù)（2）按照下式計(jì)算確定測量部位混凝土保護(hù)層厚度特征值Dne(精確至0.1 mm)： 式中:SD測量部位測點(diǎn)保護(hù)層厚度的標(biāo)準(zhǔn)差,精確至0.1 mm, K合格判定系數(shù)值2、評判經(jīng)驗(yàn)值根據(jù)測量部位實(shí)測保護(hù)層厚度特征值Dne與設(shè)計(jì)值Dnd的比值，混凝土保護(hù)層厚度對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性評判可參考表6-9中的經(jīng)驗(yàn)值?；炷帘Ｗo(hù)層厚度對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性的評判經(jīng)驗(yàn)值 表6-9Dne/

17、Dnd對結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的影響Dne/Dnd對結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的影響0.95影響不顯著0.550.70有較大影響0.850.95有輕度影響0.55鋼筋易失去堿性保護(hù),發(fā)生銹蝕0.700.85有影響第七節(jié) 混凝土電阻率的檢測與評定一、混凝土電阻率的檢測方法混凝土的電阻率反映其導(dǎo)電性?；炷岭娮杪蚀?，若鋼筋發(fā)生銹蝕，則發(fā)展速度慢，擴(kuò)散能力弱；混凝土電阻率小，銹蝕發(fā)展速度快，擴(kuò)散能力強(qiáng)。混凝土電阻率可采用四電極阻抗測量法測定，即在混凝土表面等間距接觸四支電極，兩外側(cè)電極為電流電極，兩內(nèi)側(cè)電極為電壓電極，通過檢測兩電壓電極間的混凝土阻抗獲得混凝土電阻率。=2dV/I式中：V電壓電極間所測電壓；I電流電

18、極通過的電流；d電極間距。二、電阻率測試儀及技術(shù)要求三、儀器的檢查在四個(gè)電極上分別接上三支電阻，則儀器的顯示值為相應(yīng)的電阻率值。四、混凝土電阻率的測量測區(qū)與測位布置可參照鋼筋銹蝕自然電位測量的要求。調(diào)節(jié)好儀器電極的間距，一般采用的間距為50mm，為了保證電極與混凝土表面有良好、連續(xù)的電接觸、應(yīng)在電極前端涂上耦合劑，特別是當(dāng)讀數(shù)不穩(wěn)定時(shí)。五、混凝土電阻率的評定標(biāo)準(zhǔn)混凝土電阻率的評定標(biāo)準(zhǔn)電阻率（·cm）鋼筋發(fā)生銹蝕可能的銹蝕速率評定標(biāo)度值20 000很慢115 00020 000慢210 00015 000一般35 00010 000快45 000很快5注：混凝土濕度對量測值有明顯影響，量測是構(gòu)件應(yīng)為自然狀態(tài)，否則不能使用此評判標(biāo)準(zhǔn)。第九節(jié) 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性綜合評價(jià)一、評價(jià)原則根據(jù)檢測評定的具體要求，可對結(jié)構(gòu)的單一構(gòu)件進(jìn)行耐久性評價(jià)，也可對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行了評價(jià)。耐久性評價(jià)基于前面各項(xiàng)耐久性檢測指標(biāo)進(jìn)行，重點(diǎn)針對結(jié)構(gòu)材質(zhì)狀況和表觀損傷的耐久性方面。 二、單一構(gòu)件評價(jià)方法單一構(gòu)件的耐久性評定以該構(gòu)件的各項(xiàng)耐久性評定標(biāo)度為依據(jù)，考慮構(gòu)件所處環(huán)境條件及各項(xiàng)耐久性指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)行評價(jià)，公式如下：式中：單一構(gòu)件的耐久性評定結(jié)果；