Измерение коррозии стальной арматуры в бетоне необходимо для анализа прочности и долговечности конструкции. Коррозия стали не только сокращает срок службы конструкции, но и значительно увеличивает затраты на обследование и обслуживание.
В настоящее время не существует прибора или методики, которые могли бы измерить степень коррозии стали. Однако измерение свойств бетона, таких как удельное сопротивление и потенциал полуэлемента бетона, позволяет оценить вероятность коррозии арматурной стали.
Основа для измерения коррозии арматуры
Обычно ионы проникают в бетон через поры, в результате чего бетон становится электролитом. В таких условиях происходит коррозия стальных стержней, вмонтированных в бетон.
Поскольку электроны движутся в бетоне, внутри бетона над стальными прутьями возникает электрическое потенциальное поле. Поле электрического потенциала является основой для изучения коррозии стальных стержней.
Большинство методов измерения коррозии основаны на изучении электрохимического состояния границы раздела арматура-бетон. Такое исследование обычно проводится с поверхности бетона.
Для измерения коррозии стали были разработаны и использованы различные методы, например, резистивиметр, потенциал полуэлемента и iCOR®. Они обсуждаются в следующих параграфах.
Измеритель удельного сопротивления
Коррозия стали в бетоне – это электрохимический процесс, при котором возникает ток. Удельное сопротивление бетона влияет на протекание этого тока. Чем ниже электрическое сопротивление, тем легче ток коррозии проходит через бетон и тем выше вероятность коррозии.
Таким образом, удельное сопротивление бетона является хорошим показателем вероятности коррозии. Измеритель сопротивления может быть использован для оценки вероятности коррозии стальной арматуры, заделанной в бетон. Это очень простой метод, который можно легко применить в полевых условиях.
Измеритель удельного сопротивления – очень удобное и портативное оборудование весом около 2,2 кг. Он имеет два или более зондов, которые размещаются на бетонной поверхности с проводящим гелем между зондами и поверхностью. Удельное сопротивление бетона отображается на ЖК-дисплее.
В настоящее время выпускаются измерители удельного сопротивления с энергонезависимой памятью и цветным графическим дисплеем, данные с которого могут быть переданы на ПК. Для измерения удельного сопротивления металлические зонды помещаются на поверхность бетона. По внешним зондам пропускается известный ток и измеряется результирующее падение потенциала между внутренними зондами.
Сопротивление вычисляется путем деления падения потенциала на силу тока. Для обеспечения эффективного контакта между зондом и поверхностью бетона используется проводящий гель. Вероятная скорость коррозии в зависимости от величины удельного сопротивления бетона обычно считается, как показано в таблице ниже.
Таблица 1 Уровень удельного сопротивления относительно возможной скорости коррозии стальной арматуры в бетоне
Уровень удельного сопротивления (кило-ом / см)Возможная скорость коррозии< 5Очень высокая5 - 10Высокая10 - 20Умеренная - низкая> 20Незначительная
Измеритель удельного сопротивления
Холл-Тест потенциала ячеек
Разность потенциалов между поверхностью бетона и стали является хорошим индикатором протекания тока. Электрохимический процесс производит электрический ток, который измеряется как электрическое поле на поверхности бетона.
Это потенциальное поле может быть измерено с помощью электрода, известного как тест потенциала полуэлемента, который стандартизирован международным стандартом ASTM. Проводя измерения по всей поверхности, можно провести различие между местами, подвергающимися и не подвергающимися коррозии. Вероятность коррозии в зависимости от значений разности потенциалов обычно рассматривается, как показано в таблице 2 ниже:
Таблица 2 Значение потенциала Холла в тесте против возможной скорости коррозии стальных стержней в бетоне
Значение потенциалаВозможная скорость коррозии<= 0,20 В90% вероятность отсутствия коррозии0,20 - -0,35 ВКоррозионная активность неопределенная> 0,35 В более 90% вероятность коррозии
Оборудование для тестирования потенциала Холла удобно и весит около 5,5 кг, имеет большой дисплей и простое управление. Измеренные значения могут быть представлены на дисплее. Измерения могут быть сохранены в памяти. Данные могут быть переданы на ПК.
Как видно из рис. 2, для проведения данного испытания сталь в бетонной конструкции должна быть доступна в нескольких местах для обеспечения электрического соединения. Для новых конструкций такие места должны быть определены на стадии проектирования. Соединения выступают из бетона. В существующих мостах для создания электрических соединений необходимо обнажить перекладины/прессинговые провода.
Обычно в нужных местах сверлят отверстия, чтобы обнажить стальные прутья, вмонтированные в бетон, а затем к стальным прутьям подсоединяют электрический кабель. После подключения снаружи их можно заделать с помощью эпоксидного раствора. Положительная клемма вольтметра подключается к открытой арматуре, а отрицательная (общая) – к эталонному полуэлементу.
Поверхность бетона делится на несколько решеток. Контрольный электрод перемещают вдоль узловой точки и регистрируют соответствующие потенциалы. Эти потенциалы называются потенциалами коррозии.
Оборудование для испытания потенциала полуячейки и его конфигурация
Испытательное оборудование iCOR®
Это экономичный и неразрушающий инструмент, способный проводить три испытания бетона, а именно: испытание электрического сопротивления, испытание потенциала Холла и скорость коррозии стальных стержней.
Этот прибор использует технологию анализа электрического импульсного отклика без подключения (CEPRA) и способен измерять электрический отклик арматуры внутри бетона без физического подключения к арматуре. Таким образом, нет необходимости сверлить отверстия в бетоне для обнажения стальных стержней и подключать их к устройствам для измерения коррозии, как это было в вышеописанных испытаниях.
Процедура
Тест прибора iCOR
- Оценка коррозионного потенциала бетонных конструкций.
- 4 вида испытаний, проводимых на внутренних электроустановках.
- Испытание на сопротивление проникновению в затвердевший бетон – назначение и применение.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Как установить систему электрического заземления в здании?.
- Электрокинетическая стабилизация грунта с применением и преимуществами.
- Электронный прибор для измерения расстояния – типы, функции и работа.