נסיוני כדי לקבוע את ערך הסף כלוריד עבור קורוזיה בדגימות שנלקחו מבני בטון מזוין

Summary

אנו מציעים שיטה למדידת פרמטר שהוא מאוד רלוונטי עבור הערכות קורוזיה או תחזיות של מבני בטון מזוין, עם היתרון העיקרי של התרת בדיקה של דגימות מבנים הנדסיים. פעולה זו מבטיחה תנאי אמיתי-הממשק פלדה בטון, אשר חיוני כדי להימנע חפצים של דגימות מעבדה-עשה.

Abstract

תהליך ההזדקנות של תשתית בטון מזוין במדינות המפותחות כופה צורך דחוף שיטות להעריך בצורה אמינה את התנאי של מבנים אלה. קורוזיה של פלדה חיזוק מוטבע הוא הגורם השכיח ביותר של השפלה. בזמן ידוע היטב כי היכולת של מבנה לקורוזיה תלויה בחריפות גורמים כגון החומרים אשר השתמשו בהם או הגיל, זה מנהג נפוץ להסתמך על סף ערכי תקנים כאמור או ספרי לימוד. אלו ערכי סף עבור קורוזיה חניכה (C._{הסימנים החיוניים}) אינם תלויים מאפייני מבנה מסוים, אשר בבירור מגביל את הדיוק של הערכות מצב ותחזיות חיי השירות בפועל. המנהג של שימוש הערכים ניתן לייחס חוסר של שיטות אמין לקביעת C_{המדדים הקריטיים} באתר, במעבדה.

כאן, טיפול נסיוני כדי לקבוע C_{המדדים הקריטיים} עבור מבנים הנדסיים בודדים או חברים מבניים מוצג. מספר דגימות בטון מזוין לקוחים מתוך מבנים, ביצוע בדיקות מעבדה קורוזיה. היתרון העיקרי של שיטה זו הוא כי זה מבטיח תנאי אמיתי לגבי הפרמטרים ידועים היטב להשפיע במידה רבה על C._{הסימנים החיוניים}, כגון הממשק פלדה בטון, אשר לא יכול להיות חיקה representatively ב דגימות המיוצר במעבדה. במקביל, הבדיקה מואצת קורוזיה במעבדה היתרים הקביעה אמין של C._{הסימנים החיוניים} לפני חניכה קורוזיה על המבנה שנבדקו; זהו יתרון גדול על כל נפוצות תנאי הערכת שיטות המתירים רק את הערכת התנאים עבור קורוזיה לאחר החניכה, דהיינו, כאשר המבנה כבר פגום.

הפרוטוקול מניב התפלגות סטטיסטית של C._{הסימנים החיוניים} עבור המבנה שנבדקו. זה מהווה בסיס עבור מודלים של חיזוי הסתברותית הזמן שנותר בפני קורוזיה, אשר נדרש עבור תכנון תחזוקה. ניתן להשתמש בשיטה זו פוטנציאל בבדיקת חומרים של תשתיות אזרחיות, דומה הוקמה שיטות המשמשות לבדיקת מכני.

Introduction

קורוזיה של ברזל בבטון, המופעלות על-ידי החדירה של כלורידים דרך הבטון הוא הגורם השכיח ביותר של השפלה מוקדמת של מבני בטון מחוזק, ולחוצה מראש, וכך מציג את אחד האתגרים החשובים ביותר ב הנדסה אזרחית^1,2,3,4. המדינות המתועשות בדרך כלל יש מלאי גדול של ההזדקנות תשתיות בטון, שנבנה במחצית השנייה של המאה הקודמת, ובכך עם היסטוריה של עשרות שנים של חשיפה האקלים ימית או להסיר קרח מכנפי מלחי בשימוש בכבישים. היכולת להעריך באופן אמין שהתנאי של מבנים אלה, קרי, את הסיכון עבור קורוזיה, מהווה את הבסיס לתכנון עבודות תחזוקה, לניהול תשתיות, באופן כללי.

הגישה הוקמה בהנדסה לניהול כלוריד-induced קורוזיה הפלדה בבטון מבוסס על כלוריד סף הערך (הנקרא גם קריטי כלוריד תוכן, C._{הסימנים החיוניים})^{1,5, 6}. לפי תפיסה זאת, קורוזיה חניכה נחשב להתרחש ברגע ריכוז כלוריד בבטון על פני פלדה חורג את הסף_{המדדים הקריטיים} C. לפיכך, הערכת המצב של מבנים קיימים, הערכת חיי השירות נותרת בדרך כלל להסתמך על קביעת התכנים כלוריד בעומקים שונים בבטון, במיוחד בעומק של הפלדה חיזוק מוטבע. מספר שיטות מתוקננת ואמין קיים כדי למדוד את ריכוז כלוריד בדגימות של בטון^7,8. השוואת תוצאות C._{הסימנים החיוניים} מספקת הבסיס להערכת הסיכון קורוזיה ותכנון הסוג וההיקף של אמצעים לתיקון. עם זאת, גישה זו דורשת ידע של C._{הסימנים החיוניים}.

סטנדרטים בינלאומיים שונים, המלצות, כמו גם טקסט ספרים, ערכים stipulate C_{המדדים הקריטיים}^1,3,9,10,11. אלה הם בדרך כלל בסביבות 0.4% כלוריד לפי משקל של מלט, בהתבסס על ניסיון לטווח ארוך או מוקדם ללימודי^12,13. עם זאת, ידוע כי ההתנגדות בפועל נגד ג._מעידות על מבנה או חבר מבני מסוים מושפעת מאד החומרים אשר השתמשו בהם, גיל המבנה, וכן חשיפה היסטוריה ותנאים^{1 , 5}. לפיכך, זה מקובל כי ניסיון ממבנה אחד יש להחיל רק מבנים אחרים במשנה זהירות.

למרות זאת, מקובל הנדסה תרגול השימוש C_{המדדים הקריטיים} הערכים, עצמאית של המבנה בפועל. זו יכולה להיות מוסברת על ידי הפיזור ענק של C._{הסימנים החיוניים} בספרות על ידי חוסר של שיטות אמין לקביעת C_{המדדים הקריטיים} באתר וב -מעבדה⁵. הגישה של באמצעות ערכי הסף ייערכו הערכות עמידות מנוגדת שיקולים מבניים תוך הערכות מצב של ההזדקנות מבני הבטון. במקרה האחרון, קיימים מספר שיטות מבחנים כדי לקבוע תכונות מכניות, כגון עוצמת החומרים במבנה (בטון, חיזוק פלדה), שישמש בחישובים של ההתנהגות מבנית.

בעבודה זו, מוצג טיפול נסיוני כדי לקבוע C_מעידות על דגימות שנלקחו מבנים הנדסיים. הגישה מבוססת על קידוח ליבות של בטון מזוין בחלקים של מבני הבטון איפה קורוזיה לא ובכל זאת יזם. דגימות אלה מועברים למעבדה איפה הם נידונים מבחן מואצת קורוזיה על מנת ללמוד את התנאים לטקס החניכה קורוזיה. היתרון העיקרי של השיטה המוצעת היא כי הדגימות נובעות מבנים ובכך בנספח התנאים אמיתי בדבר מספר פרמטרים אשר ידועים היטב במידה רבה ההשפעה C_{המדדים הקריטיים} , אשר לא יכול להיות representatively חיקה דגימות המיוצר במעבדה. זה כולל את הסוג, גיל הבטון (צעיר מעבדה בטון נגד בטון המיוצר באתר בוגר), סוג, משטח מצב חיזוק פלדה בשימוש בזמן הבנייה, ובאופן כללי, את המאפיינים של הבטון פלדה ממשק¹⁴. יחד עם הדיוק של שיטות מדידה במעבדה, גישה זו מאפשרת קביעת אמין C_{המדדים הקריטיים} עבור מבנים ספציפיים או חברים מבנית.

היישום של הפרוטוקול המוצע הנדסה בפועל - לעומת מנהג נפוץ של באמצעות ערך קבוע עבור C._{הסימנים החיוניים} - לשפר את הדיוק של הערכות מצב והכוח חזוי של מודלים כדי לנתח חיי השירות הנותרים. עליית חזקה צפויה עבודות תיקון תשתיות שלנו בנוי מעל ה-בעשורים הקרובים¹⁵ מהווה צורך דחוף כזה שיפור הנדסי של נירוסטה תשתיות.

Protocol

1. דגימה על מבנה הנדסי

1. בחר מבחן אזורים במבנה בטון על ידי לוקח בחשבון את הערה להלן.
   הערה: לבדוק את אזור הוא האזור שממנה יילקחו מספר דגימות. מבחן צריך להיות ממוקם בתוך חבר אחד מבניים (כנראה מאצווה בטון אחת) פינת התערוכה הומוגנית חשיפה לסביבה (למשל, למנוע הבדלים משמעותיים דגימה גובה בעמודות או קירות). לפיכך, ייתכן שנבחר מספר תחומי הבחינה בתוך מבנה הנדסי אחד. כמו דרישה הכרחית נוספת, אזור הבדיקה צריך להיות ללא נזק קורוזיה. ניתן לוודא בהתבסס על התוצאות של שיטות הבדיקה הוקמה, כולל בדיקות בלתי הרסנית כגון מיפוי פוטנציאל ^{16 , 17 , 18}. שימו לב כי חדירה כלוריד כבר אירעו ב חבר מבניים תחת שיקול. זה לא משפיע על תוקפה של שיטת הבדיקה המתוארים כאן, אך עשוי להשפיע והספיגה קורוזיה בדיקות במעבדה.
2. בתוך לכל תחום בבחינה על המבנה לבחור מיקומים של דגימה (מיקומי הדגימה). בחר מיקומי הדגימה חופשיים חלות דבש, סדקים, spalling או סימנים אחרים של איכות חיפוי בטון עלוב מקומי או הידרדרות.
   1. אתר הפלדה חיזוק הברים הבטון באמצעות מכשיר סריקה הרסניות, כף יד הידוע בכינויו " חיזוק פלדה גלאי " ¹⁹. להעביר את גלאי פלדה בשני אופקי ואת הכיוונים האנכי מעל הבטון לפני השטח בתוך אזור הבדיקה ולסמן (באמצעות גיר) כל חיזוק פלדה בר באופן זמני על משטח בטון (רשת shape).
   2. בחר מיקומי לקידוח על-ידי הליבה של ליבות בקוטר של פחות 150 מ מ; מארק, לתייג אותם על משטח בטון (באמצעות גיר). הימנע דגימה הצטלבויות של חיזוק ברים בתוך תוכו. בחר את המקומות בצורה כזאת, כי הבר פלדה חיזוק יהיה כמו מרכזי הממוקם ככל האפשר בתוך הליבה.
      הערה: הקפד לבחור האלו מוטות פלדה המעניינים להערכה של המבנה (בדרך כלל השכבה עם העומק הכיסוי הנמוך ביותר); זה חשוב במיוחד להבחין בין ברים אנכית ואופקית בכיוון זה יש השפעה על ביצועי קורוזיה ²⁰-
   3. לקחת בחשבון ההשתנות הטמון C. _{הסימנים החיוניים}, להיות מסוגל לספק נתונים סטטיסטיים, בחר לפחות 5 (אידיאלי 10) במקומות לדיגום בתוך אזור הבדיקה.
   4. שקול מבניים השלכות ביחס המספר והמיקום של ליבות קדח המבנה על מנת למנוע כל היחלשות קריטי של המבנה הנגרמת על ידי הדגימה.
   5. לתעד את המיקום של כל הדגימות בתוך האיבר מבניים במדויק לפני דגימה (תצלומים, רישומים מציג המרחקים קצוות, וכו ')
      הערה: זה עשוי לכלול גם תיעוד של פרמטרים נמדד באתר במקומות המתאימים כגון פוטנציאל אלקטרוכימי פלדה ^{16 , 17 , 18} , לכסות מדידות עומק ¹⁹, או את תוצאות הבדיקה הרסניות אחרות כגון בטון resistivity.
3. לקדוח הליבות בטון (מינימום בקוטר 150 מ מ) המכיל את הקטע של חיזוק פלדה על פי נהלים ותקנים נפוצות ²¹.
   1. כדי למנוע נזק הממשק פלדה בטון, לבצע הקידוח-הליבה בקפידה (water-cooled קידוח, שארפ קידוח כלים, וכו ') להתאים את עומק קידוח הליבה בהתאם לאיכות בטון, על פי עומק כיסוי חיזוק פלדה.
      הערה: כפי כלל אצבע, האורך של הליבה צריך להיות לפחות 2 - 3 פעמים את עומק כיסוי. זה בדרך כלל מאפשר שבירת הליבה מתוך המבנה ללא פגיעה הממשק בטון פלדה.
   2. להסיר את המים נוזלי ממשטח בטון הליבה. באותיות ברורות הליבה עם סימן מים הוכחה גיר.
   3. לעטוף את הליבה בנייר חזק דיפוזיה כדי לשמר את תנאי לחות במהלך ההובלה למעבדה.

2. לטעום ההכנה במעבדה

הערה: השלבים הבאים חלים כל דגימה (core) שנלקחו המבנה על מנת להכינם בדיקות מעבדה קורוזיה. זה משמש כדי להאיץ את הבדיקה קורוזיה (הפחתת מכסה בטון), תוך כדי שמירה על התנאים הליבה, מתן הגנה מתופעות לא רצויות סוף-(למשל, הבקיע קורוזיה).

1. התאם מכסה בטון-הן בחזית והן הצד האחורי של גרעין מסועף.
   1. הקטן מכסה בטון על הצד הקדמי (שהוא הצד החשוף במקור) על ידי חיתוך יהלום water-cooled כדי להשיג עובי כיסוי הבטון הסופי של המדגם בטווח של 15-20 מ מ ( איור 1 -b).
   2. ודא עובי כיסוי בטון אחיד על הצד להיחשף. למדוד את מכסה בטון בשני קצותיו חיזוק פלדה בר (קרי, את פני לרוחב הליבה) עם caliper. אם יש צורך, להשתמש גזירה או כלי ליטוש כדי לחסל כל הבדלי עובי כיסוי העולה על 1 מ מ.
   3. למדוד את עובי הבטון מאחור חיזוק פלדה עם קליבר או סרגל את פני לרוחב הליבה ולהבטיח כי היא ~ 30-50 מ מ ( איור 1 b). אם יש צורך, לחתוך את הליבה עם חיתוך יהלום water-cooled.
      הערה: אין ליטוש נדרש בצד הזה.
2. ליצור חיבור כבל ולהגן על חיזוק פלדה בר הקצוות של חניכה קורוזיה שווא במהלך החשיפה בדיקות על ידי איור 1 הליך הבאים c.
   1. שימוש תרגיל הקידוח בקוטר הפנימי קצת יותר גדולים (על ידי 2-4 מ מ) מאשר הקוטר של פס חיזוק פלדה כדי להסיר את הבטון ישירות סביב הפלדה בכל בר קצה מעל אורך של מקסימום 10 מ"מ. לגרד שאריות של מלט להדביק והקפדה משטח פלדה עם עזרה של כלים נאותים (מרית מתכת, אזמל קטן, וכו ')
   2. לקדוח חור קטן באחד הקצוות של פסי פלדה ולהשתמש מתכתי עם עצמי הקשה בורג לתקן של לוג בכבלים (מחובר כבל נחושת) על פס פלדה. ודא כי לוג כבל בחוזקה לוחצות את חיזוק פלדה.
      הערה: הקוטר של הבורג צריך להיות קצת יותר גדולים (למשל, על ידי 0.1 - 0.2 מ מ) מזו של החור בתלמידים הפלדה כדי להבטיח חיבור חזק ומוצק.
   3. למקם את חריטה תוך חיזוק פלדה, ולוודא כי זה אינן בולטות החלק פלדה חיזוק בכל מקום כמו זה ככל הנראה ישפיעו על המדידות אלקטרוכימי והתנהגות קורוזיה.
      הערה: זו יכולה להיות הבטיחה באמצעות ברגים קצרים ועל -ידי תשומת לב לכיוון של קידוח החור (מקביל לציר של הפלדה). קל יותר לקדוח במקביל לציר של פס פלדה אם הפנים לחתוך של פס פלדה ניצב לבר ציר. ולכן חשוב כי פסי חיזוק, שוכנות במיקום מרכזי בתוך תוכו, אחרת לחתוך פלדה הפנים אינה בניצב הפלדה בר ציר.
   4. אין להשתמש הלחמה, ריתוך או טכניקות דומות ליצור חיבור כבל חשמל בגלל החימום עשוי להשפיע הפלדה או הממשק פלדה בטון במדגם.
   5. ממלא את הפער שנוצר בעולם ולגלd שניהם פלדה בר מסתיים עם הדבק מלט עבות/מלט/גראוט על ידי בקפידה לשפוך את slurry לתוך החורים. גם מעיל בורג של לוג של חיבור הכבל.
      1. שימוש פולימר-לאחרונה על בסיס צמנט מוצר זה על מנת להבטיח הדבקות טובה והגנה על הקצה.
         הערה: קיים מגוון רחב של מוצרים מסחריים המשווקים כמו תיקון מרגמות או דומה (ראה טבלה של חומרים). זה חשוב כי המוצר אינו מכיל מעכב קורוזיה או חומרים אחרים להשפיע על ההתנהגות אלקטרוכימי של הפלדה.
      2. לוודא הזה מלט הדבק/מלט/גראוט מוחל, נרפא כמו שצריך, כלומר, לפי הספק ' הוראות s.
3. להחיל על ציפוי אפוקסי כדי להגביל את פני השטח החשוף.
   1. לפני החלת הציפוי, לאפשר את משטח בטון כמה ימי ייבוש בטמפרטורת החדר, אקלים. להימנע אגרסיבי (למשל, בתוך התנור) או ארוך (יותר שבועות 1-2) ייבוש של הגרעין זה עשוי לשנות את מיקרו של הבטון (פיצוח), ובכך להשפיע על תוצאות הבדיקה.
   2. מעיל השטח לרוחב של הגרעין עם שרף אפוקסי. גם מעיל של חיזוק פלדה בר קצוות, את חיבור הכבל (בורג, כבל לוג, וכו ') ( איור 1 c - D).
   3. עם שרף אפוקסי זהה, גם מעיל של חלקי קצה משטח בטון חשוף בצד של הליבה, אשר היה בעבר הקרוב למשטח בטון מבניים ( איור 1 d). להשאיר את אורך (ללא ציפוי) חשופים לאורך הבר פלדה בצד הזה של 60-80 מ מ.
   4. להשאיר בטון הפנים העליון ללא ציפוי (כלומר, הצד מול הצד החשוף, איור 1 השוואה d).
      הערה: שרף אפוקסי המשמש צריך להיות מתאים ליישום על בטון (יציבה בתנאים אלקליין, קל להתפשט, למשל, עם מברשת, וכו)
   5. להחיל את הציפוי, כך היא יוצרת מחסום דיפוזיה חזק לכיוון החשיפה מאוחר יותר כלוריד המכיל פתרון. ודא עובי ציפוי לפחות 2 מ"מ. הצ'ק אין נקבוביות וחורים גלויים בציפוי. אם יש צורך, החל ממספר שכבות של השרף-
   6. ניתן להשהות את הפרוטוקול פה; לעטוף את הדגימה שוב בנייר חזק דיפוזיה.

3. בדיקת קורוזיה

1. להכין של תוכנית ההתקנה עבור חשיפה פתרון.
   1. מקום לכסות כל הדגימות במיכל, עם הצד לדוגמה המציגות 15-20 מ מ בטון עובי פונה כלפי מטה. הר הדגימות על מפרידי קטנים כדי לאפשר חשיפה של הפתרון כדי הדגימות מתחתית ( איור 2).
   2. לבחור טנק עם ממדים המתיר את המרחק בין הדגימות בטון, בין הדגימות ואת הקירות טנק לפחות 4 ס מ; גובה המיכל הינו ממוקם באופן אידיאלי בטווח של 15-30 ס מ.
2. להכין את ומכשור רישום נתונים.
   1. מקום אלקטרודה הפניה בפתרון חשיפה ( איור 2).
      הערה: עבור אלקטרודה הפניה, להשתמש בכל סוג של הפניה יציב אלקטרודה מתאימה עבור טבילה הפתרון חשיפה יכול להיות (למשל Ag/AgCl/אשלגן כלורי _ישב הפניה אלקטרודה). אמצעים מיוחדים עשוי להיות נחוץ כדי למנוע זיהום של הפתרון חשיפה על ידי האלקטרוליט של הפניה אלקטרודה, ולהיפך-
   2. להתחבר כל דוגמאות לוגר נתונים אוטומטית, אשר יכול למדוד בנפרד את הפוטנציאליות של חיזוק מוטות פלדה לעומת האלקטרודה ייחוס נפוצות ( איור 2). השתמש לוגר נתונים עכבת כניסה גבוהה יותר מ- 10 ⁷ Ohm.
   3. להגדיר את מרווח הזמן מדידה של לוגר נתונים ל מדידות לפחות 4 ליום עבור כל דגימה; מעדיפים, להשתמש במרווח של 1 h עבור כל דגימה.
3. להתחיל חשיפה ללא כלוריד פתרון.
   הערה: תחילת החשיפה פתרון מקביל זמן t ₀ = t = 0, עבור כל דגימה.
   1. מילוי המיכל עם מים מהברז (pH בתוך 6.5-8.0, ללא כלוריד, איכות מי השתייה). ודא כי מפלס המים הוא כזה כי כל הצדדים התחתון של הדגימות הליבה הם בקשר עם פתרון, אבל הם לא לגמרי שקוע (קרי, עם הפנים מדגם העליון מעל מפלס המים). לשמור על קשר בין התייחסות אלקטרודה וחשיפה הפתרון ( איור 2).
   2. מיד מתחילים רישום נתונים, קרי, מדידת הפוטנציאל של כל הדגימות לעומת האלקטרודה הפניה.
   3. לנטר את הפוטנציאליות עבור יותר מ- 1-2 שבועות ולשקול הפוטנציאליות צפויים להגיע ערכים יציבים, במגוון המציין פסיביות פלדה.
      הערה: בדרך כלל, זו כ-100 כדי +200 mV לעומת Ag/AgCl/אשלגן כלורי _ישב ¹.
   4. במקרים מסוימים, הדגימות להניח פוטנציאל שלילי בבירור יותר מ-100; לבדוק את הדגימות בפירוט רב יותר (ראו סעיף 5). בצע פעולה זו גם אם הפוטנציאל משתנה במידה ניכרת במהלך החשיפה לפתרון ללא כלוריד.
4. להתחיל חשיפה כלורידים.
   1. לאחר 1 - 2 שבועות בפתרון ללא כלוריד, החלף את הפתרון חשיפה פתרון מוכן של 3.5% NaCl לפי משקל. להשתמש במים יונים להכין זה פתרון כלוריד. השתמש נפח של הפתרון כלוריד שווה לפתרון הראשוני ללא כלוריד (באותו עומק טבילה). תסגרו את הדלתות חשיפה עם מכסה (מומלץ) כדי להגביל את אידוי של פתרון, קשורים לשינויים ריכוז כלוריד.
   2. במהלך החשיפה כלוריד, באופן קבוע (לפחות פעם אחת לכל 2 שבועות) לבדוק את מפלס המים ביחס הדגימות. אם יש צורך, מוסיפים מים יונים. הגבלת חידוש הפתרון כולו חשיפה מינימלית כי זה מקדם שטיפת הבטון-
   3. המשך ניטור את הפוטנציאליות של הדגימות, באופן קבוע (לפחות אחד פעמיים בשבוע) בדוק המדינה קורוזיה של כל מדגם על ידי הערכת התפתחות פוטנציאל מוקלטות לאורך זמן של כל מדגם ועל ידי בהתחשב הקריטריון לטקס החניכה קורוזיה מוגדרת בסעיף 3.5.
   4. לאחר 60 ימים, להעלות את ריכוז NaCl בתמיסה ל 7% לפי משקל. אחרי 120 ימים, להעלות את ריכוז NaCl בתמיסה 10% לפי משקל. אחרי זה, לשמור על ריכוז כלוריד ברמה הזאת.
5. להעריך את הפוטנציאל בפיקוח לאורך זמן על מנת לזהות קורוזיה חניכה.
   הערה: במהלך החשיפה, הדגימות בדרך כלל התערוכה פוטנציאל יציב יחסית בתוך כ + /-30 mV של הערכים ההתחלתיים של חשיפה למים ללא כלוריד. טווח פוטנציאל זה יטופלו כמו " סביל רמת " בזאת ( איור 3). זה עשוי להיות שונה עבור כל דגימה בודדת.
   1. בעת הערכת הפוטנציאל פלדה שהוקלט במהלך החשיפה, להשתמש את הבא קריטריון לטקס החניכה קורוזיה לבדיקת המדינה קורוזיה של כל הדגימות. שני התנאים הבאים למלא לטקס החניכה קורוזיה (< מחלקה חזקה = "xfig"> איור 3):
      1. לבדוק אם הפוטנציאל מקטין על ידי יותר מ-150 mV מן הפסיבי רמה בתוך פרק זמן של 5 ימים או קצר יותר.
      2. במהלך 10 הימים הבאים, בדיקה אם הפוטנציאל נותר stabled ברמה שלילית מושגת, מקטין עוד יותר או משחזרת על ידי מספר מרבי של 50 mV.
         הערה: לקבל יותר רקע מידע על קריטריון זה איתור ייזום קורוזיה ראו דיון.
   2. קריטריון זה לטקס החניכה קורוזיה הוא מרוצה, ברגע מיד להסיר את הדגימה של הפתרון חשיפה והמשך כמתואר בסעיף 4. המסמך הזמן קורוזיה חניכה (t _ini) של דוגמה זו ( איור 3). להמשיך לבדוק את החשיפה עם הדגימות הנותרים.
   3. אם הירידה פוטנציאליים מרמת פסיבי הוא פחות מ 150 mV, להתבונן מקרוב המדגם מעל הזמן חשיפה. אם מקטין עוד יותר הפוטנציאל משיגה רמה יציבה, תחשיב את זה כשינוי במצב קורוזיה.
      1. לשים לב מיוחד כזה דוגמאות על-ידי בדיקת המדינה קורוזיה עם מדידות חלופיות (למשל, מדידת התנגדות קיטוב לינארי ²²) או על-ידי סוף סוף ניתוח כמתואר בסעיף 4. אם לא ברור ולשייך תקופת חניכה קורוזיה, לדחות את הדגימה.
   4. אם הירידה פוטנציאליים מבוטא (העולה על 150 mV תוך מספר ימים), אבל ואחריו עלייה פוטנציאל במהלך הימים שלאחר לכיוון רמת פסיבי הראשונית ( איור 3), להשאיר את הדגימה החשיפה פתרון לניטור נוספת.
   5. תשומת לב מיוחדת על מצבים שבהם כל פוטנציאל של הדגימות חשופות למיכל חשיפה זהה עוברים שינויים בו זמנית בפוטנציאל. אם הדבר יתרחש, מיד לבדוק האלקטרודה הפניה, ואת לתקן או להחליף אותו עם אחד חדש אם יש צורך.
      הערה: מחליפים את הפתרון או הגדלת ריכוז כלוריד בדרך כלל מוביל משמרות בפוטנציאל. זה עשויות להיות קשורות לביסוס דיפוזיה שונה פוטנציאל בצמתים הן של חשיפה פתרון/הפניה אלקטרודה או חשיפה פתרון/בטון מדגם ²³. שינויים אלה משפיעים על כל דוגמאות חשופות למיכל אותו באופן דומה. הם לא מצביעים על שינויים במצב קורוזיה.
      הערה: אם האלקטרודה הפניה לא יציב או דליפות בתוך תמיסת, זה התערוכה של סחיפה. כתוצאה מכך, כל פוטנציאל פלדה בפיקוח יראה מגמה זהה גם לאורך זמן. זה מצביעה על שינויים במצב קורוזיה.

4. לטעום ניתוח לאחר החניכה קורוזיה

1. פיצול הדגימה כדי להסיר את אנחנו חיים פלדה
   1. על נסיגה של מדגם מהפתרון חשיפה, לפצל (כמו שלב 4.1.2) הליבה בטון עבור ניתוחים נוספים, בדיקה חזותית של המשטח פלדה ו של הבטון-הממשק בטון פלדה.
   2. לחתוך את ליבת בטון מהצד האחורי שלה (אחד שלא נחשפו הפתרון) עם סכין חיתוך יהלום water-cooled ( איור 4). ודא כי הסעיף הוא בניצב השטח האחורי ואת במקביל מיושר הבר חיזוק פלדה. כדי למנוע נזק הבר פלדה ודא עומק חיתוך נמוך (על-ידי כ 10 מ מ) מאשר עובי בטון הכיסוי בצד הזה.
   3. הכנס באזמל או כלי דומה, לפצל את ליבת בטון לשני חצאים; זה יחלק את הבטון מסביב אנחנו חיים פלדה
   4. הסר בעדינות את חיזוק פלדה בר מ הבטון; זה משאיר את שני החצאים של המדגם בטון עם עקבותיה של הפלדה בר ( איור 5 ).
2. בחנו ויזואלית הממשק בטון פלדה.
   1. מיד המסמך (תמונות, שרטוטים וכו ') המראה החזותי של הממשק בטון פלדה על-ידי בדיקת השטח פלדה וגם הבר פלדה דפוסים בבטון. לשים לב לגורמים הבאים.
   2. לתעד את המיקום ואת מורפולוגיה של קורוזיה.
      הערה: האתר של קורוזיה חניכה בדרך כלל ניתן לזהות בקלות על-ידי מוצרי זירז קורוזיה ( איור 5 ). סמן את המספר ואת המיקום של הנקודות. הצבע של המוצרים קורוזיה הוא גם עניין. בדרך כלל, בעת פיצול, הם הינם כהה/שחור/ירקרק. כאשר הם נחשפים לאוויר, הם הופכים בראון/חא
   3. בדיקת הדגימה קורוזיה שווא החניכה, קרי, קורוזיה אשר יזם או קרוב הבר פלדה מסתיים. אם זה המקרה, לדחות את הדגימה ושים לב כי אין C _{המדדים הקריטיים} יכול להיקבע.
      הערה: קורוזיה יוזם במהלך הבחינה או בסמוך לבר פלדה מסתיימת, דהיינו, בתוך 15 מ מ של הפלדה בר מסתיים, נחשב חניכה קורוזיה שווא. זה יכול להיות בגלל הבקיע מצבים, פלדה לא מספיק בר סוף אמצעי הגנה (למשל, מילוי גראוט עניים או ציפוי אפוקסי נקבובי), או כי מתכתי לדפוק עבור החיבור בכבלים בולט הפלדה בר (סעיפים 2.2 ו- 2.3).
   4. מסמך חללים או הנקבוביות בבטון. שימו לב אם המיקום של חללים או הנקבוביות עולה בקנה אחד עם location(s) של קורוזיה חניכה.
   5. לתעד את כל תכונות ייחודיות כגון סדקים, חלות דבש, אגרגטים גסים, חומר זר, לקשור חוטים, מפרידי וכדומה., הבטון ואת מיקומם ביחס location(s) של קורוזיה חניכה.
3. למדוד את עומק carbonation. תיעוד מיד לאחר
   1. , לרסס את משטחי בטון מפוצל עם תמיסות אינדיקטורים הפתרון ולקבוע את עומק carbonation ²⁴.
      הערה: חשוב לציין אם העומק carbonation להגיע אל פני השטח פלדה, ואם לא, מה המרחק של עומק carbonation לבר פלדה. זה חייב להיות מדווחים יחד עם התוצאות.
4. לבצע ניתוח כלוריד ולקבוע C. _{הסימנים החיוניים}.
   1. על שני החצאים של גרעין בטון, להסיר את החלקים שהיו מצופה אפוקסי על-ידי חיתוך ( איור 6 ) יהלום water-cooled.
   2. מ מנסרות שהושג, להסיר את הבטון באזור כיסוי על-ידי חיתוך יהלום water-cooled עד 2 מ מ כדי להשמיד את בר ( איור 6 b). לייבש הבטון ב 105 ° C בלילה.
   3. לאחר מכן, לטחון את הבטון, לאסוף את האבקה שחיקה; העובי של שלב זה שחיקה הוא 4 מ מ ( איור 6 c). זה מניב, כל אחד מחצית הליבה בטון, מדגם של בטון אבקת בעומק של הבר פלדה + /-2 מ מ.
   4. יבש הדגימות אבקת בטון שהושג ב 105 ° C עד משקל קבוע. לנתח את ריכוז חומצת-מסיסים כלוריד באבקה בטון יבש על פי סטנדרטים ^{7 , 8}. לחשב את הממוצע של שני הערכים.
      הערה: התוצאה היא התוכן כלוריד כאחוז לפי משקל של הבטון-
   5. אם תכולת צמנט הבטון במדגם ספציפי המשמש לניתוח כלוריד יכול להיקבע (למשל, באמצעות שיטות מתאימים ^{25 , 26 , 27}), להמיר את התוכן כלוריד אחוז לפי משקל של מלט.
   6. מסמך התוצאה של הניתוח כלוריד, שמהווה את תוכן קריטי כלוריד C _{המדדים הקריטיים} עבור המדגם ספציפיים. הקפידו לציין אם הערך מבוטא במונחים של אחוז לפי משקל של בטון, או לפי משקל של מלט.
5. לתעד את התוצאות כמו דוח בדיקת עבור כל אחד לדוגמה-
   1. לדווח על כל האפקטים מתועדים של בדיקה ויזואלית (סעיף 4.2) יחד עם תוצאות הבדיקה (שהוקלט פוטנציאל לאורך זמן, זמן החניכה קורוזיה, carbonation עומק של C. _{הסימנים החיוניים}).

5. במצבים מיוחדים

1. אם פוטנציאל שלילי לפני חשיפה כלוריד שנצפו, קרי, אם פוטנציאל הפלדה הופכת לשלילית בבירור במהלך החשיפה הראשונית לפתרון ללא כלוריד (סעיף 3.3). תן שיקולים מיוחדים לאירועים הבאים.
   1. שקול לאירוע חניכה קורוזיה שווא.
      1. אימות חניכה קורוזיה שווא על-ידי הסרת סרגל פלדה מסתיים על ידי חיתוך בבר פלדה כל סוף הבטון מדגם (water-cooled יהלום חיתוך). להסיר עד ~ בטון בכל צד 20 מ מ.
      2. מדד שוב את הפוטנציאל של הפלדה על-ידי הצבת של אלקטרודה הפניה בעזרת ספוג wetted על פני בטון חשוף, ועל -ידי חשמלית פנייה אל פני לחתוך אנחנו חיים פלדה
      3. אם הפוטנציאל עדיין יחסית שלילי, לדחות את הדגימה.
      4. אם הפוטנציאל הוא בטווח של הרמות פסיבי של הדגימות אחרים של אותה סידרה, שקול להשתמש מחדש את הדגימה כדי לקבוע C. _{הסימנים החיוניים}. במקרה זה, המשך לשלב 2.2 של הפרוטוקול. בעת דיווח התוצאות, עולה כי דגימה זו היה קטן (קצר יותר חשוף פלדה בר אורך) מהאחרים.
   2. אם יכול להיות נשלל קורוזיה שווא חניכה, לבדוק אם הבטון בעומק פלדה היה כבר מוגז, לשקול קביעת ריכוז כלוריד בעומק פלדה. אם carbonation או ריכוז כלוריד גבוהה מאוד מסביר אתחול של קורוזיה על הרטבה, מסמך זה בדו ח של הבדיקה, שימו לב כי אין C _{המדדים הקריטיים} ניתן לקבוע, במקרה הזה.
      הערה: הדבר יכול להתרחש אם הבטון בעומק פלדה היה כבר מוגז ו/או הכילה כמות מספקת של כלוריד לקדם קורוזיה על הרטבה. זה עשוי להיות המקרה כאשר דגימות נלקחו מבנה בתקופה יבשה, דהיינו, כאשר אין קורוזיה פעיל היה המתרחשים במבנה, וכך אין קורוזיה יכול להתגלות באמצעות בדיקה בשיטות המתוארות בסעיף 1-

תוצאות

איור 7 מציגה פוטנציאל פלדה טיפוסי להשגחה במהלך החשיפה כלוריד במעבדה. שתי הדוגמאות מציגות הפוטנציאל עשויים להוריד באופן משמעותי בתוך זמן קצר מאוד, אבל כי התהליך קורוזיה אולי עדיין stably הופצה, ההופך לכאורה דרך עלייה של הפוטנציאל לכיוון רמת פסיבי הראשונית שלו. ב פרוטוקול זה, תקופת חניכה קורוזיה, כלומר, הזמן שבו חשיפה מופסק, C._{הסימנים החיוניים} נקבע, מוגדרת על-ידי ירידה פוטנציאלית מסומן ואחריו 10 ימים של פוטנציאל שלילי (ראה סעיף 3.5.2 ו- דיון לפרטים נוספים).

מקובל כי זה עלול לקחת מספר חודשים עד קורוזיה יציב החניכה מתרחשת. זה גם תלוי בתוכן כלוריד הראשונית כבר נוכח הבטון כאשר הדוגמאות לקוחים מן המבנים. במקרים מסוימים של הניסויים שנערכו עד כה, זה לקח יותר מ 1 שנה עד קורוזיה יזם.

איור 8 מראה דוגמה של C_{המדדים הקריטיים} נמדד 11 דגימות שנלקחו יותר מאשר בן 40 למנהרת בהרי האלפים השוויצרים. כל דוגמאות אלה היו שנלקחו בתוך אזור של 1-2 מ'², ולכן ככל הנראה זהה המיוצר ונחשף. בדוגמה זו, התוכן כלוריד על פני השטח פלדה בזמנו של הדגימה היה זניח. בנוסף, החלק הקדמי carbonation היה עדיין רחוק מלהיות השטח פלדה.

איור 9 מציגה שתי דוגמאות איפה הפלדה פוטנציאליים ירידה חריפה עם חשיפה לפתרון ללא כלוריד. באחד המקרים הספציפיים הללו, במהלך הבדיקה (הרס) עוקבות של המדגם התברר כי הבטון בעומק פלדה כבר היה מוגז. עם ההגעה של מים על פני השטח פלדה, תהליך קורוזיה ולכן מיד התחיל. במקרה השני, קורוזיה שווא חניכה אירע אחד של הפלדה בר מסתיים.

איור 1 . שרטוט סכמטי של נלקחה הדגימה מבנה, אלייך במעבדה: () core בטון עם כלי מוטבע של חיזוק פלדה; (b) הפחתת מכסה בטון בצד החשוף, בצד האחורי על ידי חיתוך יהלום water-cooled; (ג) פלדה בר הגנה הקצה על-ידי הסרת מבטון סביב הפלדה ומחליפים אותו עם מלט צפיפות גבוהה ההדבקה/פצצות מרגמה, ציפוי אפוקסי הבאים; (ד)-ציפוי אפוקסי על פניהם לרוחב ועל אזורי הקצה של משטח בטון חשוף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 . ציור סכמטי של ההתקנה עבור הבדיקה קורוזיה במעבדה. זה מראה את המיקום של הדגימות במיכל חשיפה. מפרידי משמשים כדי להבטיח מגע לפתרון חשיפה מהמשטח התחתון הדגימה. כל הדגימות מחוברים לוגר נתונים, מדידת הפוטנציאל של כל מדגם לעומת אלקטרודה הפניה בהפתרון חשיפה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3 . שרטוט סכמטי של הזמן-וצמחתי אפשרי של פלדה פוטנציאליים הממחיש את הקריטריון לטקס החניכה קורוזיה. בשלב 1, פוטנציאל לקפוץ פחות מ 150 mV הראשונית "רמת פסיבי" מתרחשת; בשלב 2, פוטנציאל לקפוץ לפחות 150 mV מתרחשת, אשר מלווה repassivation; בשלב 3, פוטנציאל ירידה לפחות 150 mV מתרחשת (במרחק מקסימום של 5 ימים) ואת רמת פוטנציאל שלילי מושגת מתמשכת במשך 10 ימים. ב t_ini, למשוך את הדגימה הפתרון חשיפה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4 . ציור סכמטי הממחישות החיתוך ופיצול של המדגם בטון לאחר גילוי של קורוזיה חניכה. ראשית, "תעלה" נחתך מן הצד האחורי, במקביל על פס פלדה. על-ידי הוספת באזמל או כלי דומה, התעלה ניתן לפצל את הדגימה כפי שצוין על ידי החצים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 5 . תמונות הממחישות דגימת לאחר החניכה קורוזיה. () שני החצאים של המדגם לאחר פיצול, ו- (b) חלודה ספוט הנראים להשמיד את פני השטח לאחר החניכה קורוזיה. תמונות מדגימות שונות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 6 . סכמטי בציור הממחישות הדגימה ניתוח כלוריד לאחר קורוזיה לחניכה: () להסרת חלקי מצופה אפוקסי של פיצול גרעין בטון (סגול = חיתוך מטוסים); (b) הסרת מכסה בטון עד 2 מ מ מעל פני השטח פלדה (סגול = המטוס חיתוך); (ג) כותש מרווח עומק של + /-2 מ מ של הפלדה בר עומק כיסוי (אדום = נפח שנדגמו). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 7 . נציג דוגמאות נמדד פוטנציאל לעומת זמן עקומות. בדרך כלל מבוטא פוטנציאליים טיפות שעשוי להיות מלווה גידול פוטנציאלי (repassivation) עד חניכה קורוזיה יציבה על פי הקריטריון המוצע סוף סוף יוזם. () מציג מקרה שבו הפוטנציאל מייצבת רמה שלילית, (b) הוא דוגמה איפה הפוטנציאל ממשיך ופוחת במשך תקופה למדה של 10 ימים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 8 . דוגמה C_{המדדים הקריטיים} מדוד ב 11 הצילום דגימות מאזור בתוך קטן בטון יותר מ 40 שנה הכביש הישן מנהרה בהרי האלפים השוויצרים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 9 . דוגמאות של פוטנציאל מסומן מקטין באופן מיידי עם חשיפה בפתרון ללא כלוריד. במקרה אחד, הבטון בעומק פלדה היה כבר מוגז, ובכך עם ההגעה של מים על פני השטח פלדה, תהליך קורוזיה מיד התחיל, המוביל לירידה חדה פוטנציאל. במקרה השני, קורוזיה שווא חניכה אירע אחד של הפלדה בר מסתיים כאן אשר הובילה ירידה הדרגתית יותר פוטנציאל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

השלבים הקריטיים ביותר להצלחת פרוטוקול הניסוי המוצע כדי לקבוע C._{הסימנים החיוניים} הם אלה לרבות האמצעים שננקטו כדי למנוע קורוזיה שווא חניכה ופלדה אחרים בר end ההשפעות. בהקשר זה, מגוון רחב של גישות נבדקו, ביניהם פרוטוקול שדווחה כאן נמצאה להניב את התוצאות הכי טוב²⁸. בבדיקות נוספות, גישה זו מותר להקטין את הקצב של חניכה שווא אל מתחת ל-10%. מצד אחד, זה הוא בשל ציפוי אזור הגבול של משטח בטון חשוף עם שרף אפוקסי, אשר מגביר האורך של תחבורה של כלורידים דרך הבטון על פס פלדה מסתיימת במידה ניכרת. מצד שני, החלפת הבטון המקורי ליד הבר פלדה הקצוות שלו צפופה, slurry cementitious אלקליין מאוד משמעותית משפר את עמידות בפני קורוזיה באזורים אלה. כזה מערכות, קרי, ציפוי הפלדה בר מסתיים עם שכבה של חומר פולימרי-השתנה cementitious הוכיחו מוצלח גם מחקרים אחרים,^29,30.

היבט חשוב נוסף הוא הקריטריון לטקס החניכה קורוזיה. קריטריון זה מבוסס על הוועדה הטכנית RILEM TC-235 שמטרתו להמליץ על שיטת הבדיקה לשקילת C_{המדדים הקריטיים} בדגימות שיוצרו ב מעבדה³¹. הרציונל הוא שזה ידוע היטב את היווצרות קורוזיה של פלדה unpolarized מוטבע במלט יתכנו על פני תקופה ארוכה של זמן ולא מוגדרים היטב מיידית^30,32. פלדה באפשרותך להתחיל נירוסטה בריכוזים כלוריד נמוכה יחסית אך אם אלה אינם מסוגלים לקיים את תהליך קורוזיה, repassivation תתרחש, ההופך לכאורה על ידי גידול פוטנציאלי חזרה לשלב פסיבי הראשונית. אירועים כאלה depassivation-repassivation הם נצפו בדרך כלל דומה מחקרים^30,33,34. ריכוז כלוריד נמדד במועד של קורוזיה יציב רלוונטי יותר לאימון יותר מהזמן שבו הסימנים הראשונים מאוד של סטיות אפשריות מרמת פסיבי ומצביעים. עם הקריטריון המוצע, C._{הסימנים החיוניים} מייצג את ריכוז כלוריד בו קורוזיה יוזם ומפיץ גם stably.

מגבלה של השיטה היא כי הדגימות הן קטנות יחסית, אשר עשויים להשפיע על תוצאות^35,36. על מנת לנטרל את זה, הוא הציע להשתמש מספר גבוה יחסית של דגימות (אידיאלי 10). ברמת הביטחון תלויה ההתפלגות הסטטיסטית של C._{הסימנים החיוניים} באזור הבדיקה בפועל. לקבלת פרטים נוספים בהקשר זה, פנה להפנות³⁶. מגבלה נוספת היא כי תנאי לחות החשיפה מעבדה עשויים להיות שונים מאלה של מבנה בפועל. לבסוף, הגילוי של קורוזיה חניכה ייתכן שתתקשה במקרים בהם הפוטנציאל בדרך כלל שלילי, כגון סיגים שהספורט או אחרים קלסרים המכילים סולפיד.

למיטב ידיעתנו, זו השיטה הראשונה של נחישות_{המדדים הקריטיים} Cבמבנים הנדסיים בשלב לפני קורוזיה חניכה. בניגוד ניסיון אמפירי של מבנים, אשר מעצם הגדרתו שהושג לאחר החניכה קורוזיה, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי למדוד C_{המדדים הקריטיים} עבור מבנים ספציפיים או חברים מבניים לפני קורוזיה השפלה מתרחשת ; לפיכך ניתן להשתמש בתוצאות כדי להעריך את הסיכון של קורוזיה (בעתיד) וכדי לחזות את הזמן שנותר כדי קורוזיה חניכה (שירות החיים מידול). לכן, בשיטה זו יש פוטנציאל לשמש חומר בדיקה, בדומה לשיטות הוקמה המשמשות לבדיקת מכני (חוזק, וכו ')

השיטה כיום חלה על מספר של תשתיות בטון שונה בשוויץ. זה להרחיב את הידע מוגבלות מאוד⁵ על הפצות סטטיסטי של C._{הסימנים החיוניים} במבנים. יתר על כן, זה לחשוף את ההשפעה של גורמים שונים כגון גיל המבנים, חומרי בניין בשימוש וכו ', ובכך לספק מידע חשוב עבור מהנדסים אזרחיים, מקבלי ההחלטות בניהול בתשתית.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Stranded wire			cross section at least 0.50 mm²; ideally copper wire, tin plated
Self-tapping metal screw			any suitable self-tapping screw, typically of length 4 - 5 mm and diameter around 2.5 mm
Ring cable lug			suitable to connect screw and cable
SikaTop Seal-107	Sika		two-part polymer modified cementitious waterproof mortar slurry
Epoflex 816 L	Adisa		epoxy coating
Exposure tank			any suitable tank (e.g. rako box) with a lid;  sufficiently large for exposing the samples
Reference electrode			Any stable reference electrode suitable for continuous immersion in sodium chloride solution
Tap water
Sodium chloride
Data logger			any device able to monitor the potentials of all samples vs. the reference electrode at the specified interval (input impedance >10E7 Ohm)