这里描述的工作部分由瑞士联邦路办公室 (研究项目 AGB2012/010) 资助。我们非常感谢财政支持。

<ol>
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作者没有什么可透露的。

为确定C暴击而建议的实验协议的成功最关键的步骤是包括为防止假腐蚀引发和其他钢筋末端效果而采取的措施。在这方面, 对各种方法进行了测试, 其中发现这里所报告的协议能产生最好的结果28。在进一步的测试中, 这种方法允许将假起始率降低到10% 以下。一方面, 这是由于涂层的边界面积的暴露在混凝土表面与环氧树脂, 这增加了运输的长度, 通过混凝土到钢筋两端的钢棒结束。另一方面, 用高密度、高碱性的胶凝浆代替钢筋的两端的原混凝土, 大大提高了这些地区的耐蚀性。这种系统,即, 涂层钢筋结束与一层高分子改性胶凝材料, 已证明成功也在其他研究29,30。
另一个重要的方面是腐蚀起始的标准。此标准基于 RILEM 技术委员会 TC-235, 其目的是建议在实验室31中制造的样本中测试C暴击的检测方法。其基本原理是众所周知, 埋在混凝土中的偏振钢的腐蚀可能会在很长一段时间内发生, 而不是一个定义良好的即时3032。钢可能开始腐蚀在相对地低氯化物集中, 但, 如果这些不能够承受腐蚀过程, 钝化将发生, 变得明显由一个潜在的增量回到最初的被动水平。此类钝化钝化事件通常在类似的研究中观察30,33,34。在稳定腐蚀时测定的氯化物浓度比从被动水平上的潜在偏差的最初迹象变得明显的时间更切合实际。使用所建议的标准, C暴击代表了腐蚀引发的氯化物浓度, 并且稳定地传播。
该方法的一个限制是样本相对较小, 这可能会对结果产生影响35,36。为了抵消这一点, 建议使用相对较高的样本数 (理想情况下为 10)。置信度取决于实际测试区域中的C暴击的统计分布。有关这方面的详细信息, 请参阅参考36。另外一个限制是, 实验室暴露的水分条件可能与实际结构不同。最后, 在潜在的一般为负的情况下, 如在矿渣水泥或其他含硫化物的粘合剂中, 对腐蚀起始的检测可能是困难的。
尽我们所知, 这是第一个在腐蚀开始前的阶段在工程结构中C暴击的方法。对比经验从结构, 是由定义在腐蚀开始以后获得, 这个方法可以用于测量C暴击为具体结构或结构成员在腐蚀之前发生的退化;这样的结果可以用来评估 (未来) 腐蚀的风险, 并预测剩余的腐蚀起始时间 (使用寿命模型)。因此, 这种方法有可能用于材料测试, 类似于用于机械测试的既定方法 (压缩强度,等)
该方法目前适用于瑞士的许多不同的混凝土基础设施。这将扩大对结构中C暴击的统计分布的严重限制的5知识。此外, 它将揭示不同的因素, 如结构的年龄, 使用的建筑材料,等的影响, 从而为土木工程师和 decision-makers 的基础设施管理提供重要的信息。

钢筋在混凝土中的腐蚀, 由氯化物通过混凝土的渗透引起, 是钢筋混凝土结构过早退化的最常见原因之一, 因此在土木工程1,2,3,4。工业化国家通常有大量的老化混凝土基础设施的库存, 建于上个世纪下半叶, 因此有几十年的历史, 暴露于海洋气候或道路上使用的除冰盐。能够可靠地评估这些结构的状况,即, 腐蚀的风险, 构成了规划维护工作和基础设施管理的基础。
在混凝土中氯离子腐蚀的管理工程中建立的方法是基于氯化物阈值 (也称为临界氯含量, C暴击)1,5,6. 根据这个概念, 在钢表面的混凝土中氯化物浓度超过了C暴击阈值时, 就认为会发生腐蚀萌生。因此, 评估现有结构的状况和估计剩余的使用寿命通常依赖于确定不同深度的混凝土中的氯化物含量, 特别是在埋入钢筋的深度。有许多可靠和标准化的方法来测量混凝土样品中的氯化物浓度7,8。将结果与C暴击进行比较, 为评估腐蚀风险提供依据, 并对修复措施的类型和范围进行规划。但是, 此方法需要了解C暴击。
不同的国际标准和建议, 以及教科书, 规定的值为C暴击1,3,9,10,11。这些典型地是大约0.4% 氯化物由水泥的重量, 根据长期经验或早期的研究12,13。然而, 众所周知, 对某一结构或结构成员的C的暴击的实际电阻受到使用的材料、结构的年龄和曝光历史和条件的强烈影响1,5. 因此, 人们普遍认为, 一个结构的经验只应谨慎地适用于其他结构。
尽管如此, 使用表格式的C暴击值是常见的工程实践, 与实际结构无关。这可以通过文献中的C暴击的巨大散布来解释, 也没有可靠的方法来确定c暴击on-site 和实验室中的5。在耐久性评估中使用列表阈值的方法与在老化混凝土结构的状态评估中的结构考虑因素是不同的。在后一种情况下, 有许多标准化的测试方法, 以确定机械性能, 如材料的强度, 在结构 (混凝土, 钢筋), 用于计算的结构行为。
在这项工作中, 提出了一个实验协议来确定从工程结构中抽取的样本的C暴击。该方法是基于钢筋混凝土的钻孔芯, 在混凝土结构部分的腐蚀尚未启动。这些样品被转移到实验室, 在那里他们受到加速腐蚀试验, 以便研究腐蚀起始的条件。所提出的方法的主要优点是, 样本从结构中产生, 从而在许多已知的参数中表现出真实的条件, 而这很大程度上影响了C暴击, 不能代表性在实验室生产的样品中模仿。这包括混凝土的类型和年龄 (年轻实验室混凝土与成熟工地生产的混凝土), 建筑时使用的钢筋的类型和表面条件, 以及一般钢-混凝土的性能接口14。与实验室测量方法的准确性一起, 此方法允许对特定结构或结构成员的C暴击进行可靠的确定。
建议的协议在工程实践中的应用将-与使用C暴击的常量值的一般做法相比, 可以提高条件评估的准确性和模型的预测能力, 以分析剩余的使用寿命。在未来的几十年里, 我们所建造的基础设施的维修工程预计将有强劲的增长15 , 这就迫切需要在腐蚀基础设施工程方面进行这种改进。

<table width="651">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:216px;height:42px;">Stranded wire</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">cross section at least 0.50 mm&#178;; ideally copper wire, tin plated</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Self-tapping metal screw</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any suitable self-tapping screw, typically of length 4-5 mm and diameter around 2.5 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:216px;height:42px;">Ring cable lug</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">suitable to connect screw and cable</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">SikaTop Seal-107</td>
			<td style="width:71px;">Sika</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Epoflex 816 L</td>
			<td style="width:71px;">Adisa</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">epoxy coating</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Exposure tank</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any suitable tank (e.g. rako box) with a lid;&#160; sufficiently large for exposing the samples</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="width:216px;height:63px;">Reference electrode</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Tap water</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:216px;height:21px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="width:216px;height:105px;">Data logger</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:245px;">any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance &#62;10E7 Ohm)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol to determine the chloride threshold value for corrosion in samples taken from reinforced concrete structures

发达国家钢筋混凝土基础设施的老化, 迫切需要对这些结构的状况进行可靠评估的方法。钢筋锈蚀是最常见的降解原因。众所周知, 结构耐腐蚀的能力在很大程度上取决于使用的材料或年龄等因素, 但通常的做法是依赖标准或教科书中规定的阈值。这些阈值的腐蚀启动 (C暴击) 是独立于特定结构的实际属性, 这清楚地限制了条件评估和使用寿命预测的准确性。使用列表值的做法可以追溯到缺乏可靠的方法来确定C暴击on-site 和实验室。
这里给出了一个用于确定单个工程结构或结构构件的C暴击的实验协议。从结构中抽取了一些钢筋混凝土试样, 并进行了实验室腐蚀试验。该方法的主要优点是, 它确保了有关参数的真实条件, 而这是众所周知的非常影响C暴击的, 如钢-混凝土界面, 不能代表性模仿实验室生产的样品。同时, 实验室的加速腐蚀试验允许在测试结构的腐蚀开始之前, 可靠地确定C暴击;这是一个主要的优势比所有的通用条件评估方法, 只允许估计的条件, 腐蚀后启动,即, 当结构已经损坏。
该协议生成测试结构的C暴击的统计分布。这是一个基础的概率预测模型的剩余时间, 以腐蚀, 这是需要的维修规划。这种方法有可能用于民用基础设施的材料测试, 类似于用于机械测试的既定方法。

图 7显示了在实验室氯化物暴露期间监测到的典型钢电位。这两个例子都表明, 电位可能在很短的时间内明显下降, 但腐蚀过程可能还没有稳定传播, 这变得明显通过增加潜在的初始被动水平。在本协议中, 腐蚀起始时间、即、停止曝光的时间和C暴击是由有标记的潜在下降定义的, 后跟10天的负电位 (请参见3.5.2 和讨论有关详细信息)。
这是常见的, 它可能需要几个月, 直到稳定的腐蚀引发发生。这也取决于从结构中抽取样品时, 混凝土中已经存在的初始氯化物含量。到目前为止, 在某些情况下进行的实验, 它花了超过1年, 直到腐蚀开始。
图 8显示了一个C暴击的例子, 该示例是在瑞士阿尔卑斯山的40年以上的公路隧道中采集的11样本中进行测量的。所有这些样本都是从 1-2 m2的区域中抽取的, 因此可能相同地产生和暴露。在这个例子中, 在取样时钢表面的氯化物含量是微不足道的。此外, 碳化锋仍然远离钢表面。
图 9显示了两个例子, 当接触到无氯溶液时, 钢势会明显降低。在其中一个具体事例, 它是在随后 (破坏性) 检查样品发现了混凝土在钢深度已经是碳酸的。当水到达钢表面时, 腐蚀过程便立即开始。在另一种情况下, 在其中一个钢筋末端发生了假腐蚀。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig1.jpg"> 
图 1.从结构中抽取的样品的示意图, 并在实验室中处理: (一个) 与嵌入的钢筋的混凝土芯;(b) 通过水冷式金刚石切割减少外露侧和背面的混凝土保护层;(c) 钢棒端面保护, 方法是将钢筋周围的一些混凝土拆除, 并用密实的水泥浆/砂浆和随后的环氧涂层代替;以及 (d) 在外露混凝土表面的侧面和端面上的环氧涂层。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig1large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig2.jpg"> 
图 2.实验室中腐蚀试验装置的示意图。这显示了样品在曝光槽中的位置。垫片用于确保接触到暴露溶液从底部样品表面。所有样品都连接到一个数据记录器, 测量每个样品与暴露溶液中所放置的参考电极的电位。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig2large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig3.jpg"> 
图 3.示意图绘制了可能的时间演变的钢势, 说明了腐蚀起始的标准.在1点, 从初始 "被动电平" 发生的电位下降小于 150 mV;在点 2, 一个潜在的下降, 至少 150 mV 发生, 其次是钝化;在点 3, 一个潜在的下降至少 150 mV 发生 (在最大的5天内) 和达到负电位水平持续超过10天。在tini中, 从暴露解决方案中撤回该示例。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig3large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig4.jpg"> 
图 4.示意图说明了在检测到腐蚀引发后混凝土试样的切割和劈裂.首先, 一条 "沟槽" 从后侧切入, 与钢筋平行。通过插入凿子或类似的工具, 沟槽可以用来分割样品, 如箭头所示。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig4large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig5.jpg"> 
图 5.照片说明了腐蚀开始后的样品分析。(a) 拆分后试样的两个半部分, (b) 腐蚀开始后在钢表面可见锈迹。来自不同样品的照片。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig5large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig6.jpg"> 
图 6.示意图说明在腐蚀引发后氯化物分析的取样: (a) 拆分混凝土芯的环氧涂层部分 (紫色 = 切割面);(b) 将混凝土保护层从钢表面移除2毫米 (紫色 = 切割平面);(c) 磨削深度间隔为 2 mm 的钢筋覆盖深度 (红色 = 取样体积)。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig6large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 7" class="xf alt="Figure 7" class=""></img alt="Figure 7" class="xf>igimg "src ="/文件/ftp_upload/56229/56229fig7. jpg 
图 7.已测量的潜在与时间曲线的代表性示例.通常发出的潜在的下降, 随后可能会增加 (钝化), 直到稳定的腐蚀开始根据建议的标准, 最终启动。(a) 显示了在负水平上可能稳定的情况, 并且 (b) 是一个示例, 在10天的研究期间, 潜在的持续下降。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig7large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig8.jpg"> 
图 8.示例C暴击在瑞士阿尔卑斯山的40年以上的公路隧道中, 从一个小的混凝土区域内抽取的11样本中进行测量.<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig8large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56229/56229fig9.jpg"> 
图 9.当暴露在无氯溶液中时, 有明显电位的例子会立即减少.在一个案例中, 混凝土在钢的深度已经碳化, 因此, 当水到达钢表面, 腐蚀过程立即开始, 导致急剧下降的潜力。在另一种情况下, 在一个钢筋端部发生了假腐蚀, 这导致了一个更渐进的电位下降。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56229/56229fig9large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本.</a>

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Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures

我们提出了一种方法来测量的参数, 这是高度相关的腐蚀评估或预测钢筋混凝土结构, 主要优势, 允许测试的样品从工程结构。这确保了在钢-混凝土界面的实际条件, 这是至关重要的, 以避免实验室制造的样品的工件。

测定钢筋混凝土结构试样腐蚀的氯化物阈值的试验规程

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these ...

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