Методы Оценка коррозионного потенциала бетонных конструкций
1. Измерение толщины покрытия
Необходимость обеспечения достаточной толщины покрытия для борьбы с коррозией не нуждается в подчеркивании. Обследование толщины покрытия полезно для определения существующей толщины покрытия в определенном месте, где было выявлено повреждение, и в других местах, для сравнения на той же конструкции.
Толщина покрытия может быть измерена неразрушающим методом с помощью известных на рынке измерителей толщины покрытия. Измерители покрытия также используются для определения расположения и диаметра арматуры: COVERMASTER и PROFOMETER – коммерчески доступные приборы, которые используются для измерения толщины покрытия и размера арматуры.
В таблице 1 показано, как интерпретировать показания покрытия для оценки коррозии.
Толщиномер покрытия Профометр
Таблица -1: Интерпретация результатов исследования толщины покрытия
Сл. Нет.
Результаты теста
Интерпретация
1
Необходимая толщина покрытия и хорошее качество бетона
Относительно не подвержен коррозии
2
Необходимая толщина покрытия и плохое качество бетона
Подвержен коррозии
3
Очень малая толщина покрытия и хорошее качество бетона покрытия
2. Исследование потенциала полуэлемента
Коррозия является электрохимическим явлением, электродный потенциал стальной проволоки по отношению к стандартному электроду претерпевает изменения в зависимости от коррозионной активности.
Схематическое обследование по четко определенным точкам сетки дает полезную информацию о наличии или вероятности коррозионной активности. Те же самые точки сетки используются для других измерений, а именно, отбойный молоток и UPV могут быть использованы для придания данным большей значимости. Обычно используются следующие стандартные электроды:
i. Медный – медно-сульфатный электрод (CSE)
ii. Серебро – хлоридсеребряный электрод (SSE)
iii. Стандартный каломельный электрод (SCE)
Измерение заключается в подаче электрического тока на арматуру и наблюдении разности напряжений между арматурой и электродом сравнения, находящимся в контакте с поверхностью бетона. (Рис. 1. (a))
Как правило, потенциал напряжения становится все более отрицательным по мере того, как коррозия становится все более активной. Однако менее отрицательные значения потенциала также могут указывать на наличие коррозионной активности, если значения pH меньше.
Тест на определение потенциала полуэлемента
Общие рекомендации по определению вероятности коррозии на основе значений потенциала полуэлементов, предложенные в ASTM C876, приведены в таблице 2.
Таблица-2: Риск коррозии по полуклеточному потенциометру
В любом случае, этот метод никогда не должен использоваться изолированно, а должен сочетаться с измерениями содержания хлоридов в бетоне и его изменения с глубиной, а также покрытия стали и глубины карбонизации.
Тем не менее, систематическое “исследование потенциальных карт” считается более полезным для определения коррозионного состояния арматуры на месте. Это облегчит определение потенциального профиля или потенциального контура. Типичный потенциальный контур показан на рис.1 (b) и (c).
Первоначально, когда было введено исследование потенциала согласно ASTM C 876, каждое показание интерпретировалось изолированно, а числовое значение напрямую соотносилось со степенью коррозии. Впоследствии этот подход был признан ошибочным, поскольку некорродированная сталь может иметь широкий диапазон значений потенциала.
В настоящее время стало ясно, что значения потенциалов следует оценивать не изолированно, а в совокупности, и взаимосвязь потенциалов внутри группы должна стать основой для интерпретации.
Анализ потенциального контура обычно состоит в определении мест с накопленными потенциальными линиями, указывающими на находящиеся под ними коррозионные участки.
(b) Заштрихованная карта
(b) Контурный график
Рис. 1 (b) и (c) Типичные контуры потенциалов полуэлемента
Определение с первого взгляда анодных областей, выявленных по скоплению изопотенциальных линий с более сильным градиентом потенциала. Определение того, активно ли корродирует конструкция.
Необходимо понимать некоторые важные параметры (перечисленные ниже), которые влияют на измеренные потенциалы арматуры.
Измерение удельного сопротивления
Картирование удельного сопротивления:
Электрическое сопротивление бетона играет важную роль в определении качества бетона с точки зрения “потенциала восприимчивости к коррозии” в любом конкретном месте. Этот параметр выражается в терминах “удельного сопротивления” в ом-см.
Для общего мониторинга проверка удельного сопротивления важна, так как можно ожидать долгосрочную коррозию в бетонных конструкциях, где точно измеренные значения ниже 10000 Ом-см. Далее, если значения удельного сопротивления падают ниже 5000 Ом-см, коррозию следует ожидать в гораздо более ранний период (возможно, в течение 5 лет) жизни конструкции.
В таблице 2 приведены общие рекомендации по значениям удельного сопротивления, на основании которых можно определить зоны вероятного риска коррозии в бетонных конструкциях.
Таблица-2: Коррозионный риск на основе удельного сопротивления
Удельное сопротивление Ом-см
Вероятность коррозии
Больше 20 000
Незначительная
10,000 – 20,000
Низкая
5,000 – 10000
Высокий
Менее 5 000
Очень высокое
Принцип проведения резистивных испытаний в бетоне аналогичен тому, который используется при исследовании почвы. Однако при применении в бетоне необходимо осознать несколько недостатков.
Метод состоит в использовании 4-зондового метода, при котором известный ток подается между двумя внешними зондами на расстоянии 100 мм друг от друга, а падение напряжения между двумя внутренними элементами на расстоянии 50 мм считывается, что позволяет напрямую оценить сопротивление R.
Используя математический коэффициент преобразования, удельное сопротивление рассчитывается в соответствии с принципом четырехзондового измерения удельного сопротивления, показанным на рисунке 2.
Измеритель удельного сопротивления (4-х зондовая система)
При анализе и интерпретации значений удельного сопротивления важно отметить следующие недостатки:
- Полученное значение представляет собой только среднюю оценку по глубине, регулируемой выбранным расстоянием между зондами, а не оценку бетона на границе со сталью.
- Удельное сопротивление бетона изменяется в зависимости от влажности.
- Прибор должен иметь адекватную компенсацию падения ИК-излучения для измерения.
Таблица-3: Вероятность коррозии на основе карт удельного сопротивления и потенциала
Измерение скорости коррозии:
В железобетонных конструкциях определение фактической скорости коррозии арматуры приобретает большее значение, поскольку лабораторные результаты не могут быть напрямую применимы к полевым условиям.
Была разработана другая форма поляризационного метода, известная как метод линейного поляризационного сопротивления (LPR) для исследования скорости коррозии стали в бетоне на месте.
Фундаментальный принцип линейной поляризации основан на экспериментально наблюдаемом предположении, что для простой модельной корродирующей системы поляризационная кривая для нескольких милливольт вокруг потенциала коррозии подчиняется квазилинейной зависимости. Наклон этой кривой представляет собой так называемое сопротивление поляризации. 
.
По этому наклону можно определить скорость коррозии, используя уравнение Штерна-Гири
Где B – константа, которая является функцией наклонов Тафеля и ba, bc и определяется по приведенной ниже формуле:
Значение B обычно лежит между 13 и 52 мВ в зависимости от пассивной и активной корродирующей системы. Для измерений на месте испытательная система состоит из потенциостата, противоэлектрода, электрода сравнения и арматуры в качестве рабочего электрода. Схематично эта система показана на рис. 3.
Испытание бетона на удельное сопротивление
Типичный график линейной поляризационной кривой показан на рис. 4.
Необходимо, чтобы для измерений в бетоне потенциостат имел электронную омическую компенсацию (IR drop), в противном случае значения должны быть получены расчетным путем или отдельными экспериментами.
Линейная поляризационная кривая.
Тесты
Описание
Измеритель покрытия/профометр (испытание на месте)
Неразрушающий метод измерения – толщины бетона покрытия – диаметра арматуры – расстояния между арматурой
Метод полуячеек (испытание на месте)
Неразрушающий метод измерения/построения графика коррозионного потенциала для оценки вероятности коррозии
Измерение удельного сопротивления (испытание на месте)
Неразрушающий метод оценки удельного электрического сопротивления бетона.
4
Проницаемость a) воды b) воздуха
Оценка проницаемости бетона на месте под воздействием воды и воздуха.
5
Начальное поверхностное поглощение (лабораторный тест)
Показатель поверхностной проницаемости
Метод измерения потенциала полуэлементов используется для определения состояния активной коррозии в заделанной стали.
- Как измерить коррозию арматуры в бетонных конструкциях?.
- Как установить систему электрического заземления в здании?.
- Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
- 4 вида испытаний, проводимых на внутренних электроустановках.
- 4 Важные неразрушающие геофизические методы исследования грунта.
- Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
- Что такое контурная съемка? Методы, карты и использование контуров в геодезии.