本发明公开了属于钢铁腐蚀程度检测技术领域的一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法。该方法将制备的包含非浸泡参比电极和浸泡工作电极的混凝土试件，置于电渗池中，在混凝土试件两边施加电压3-20伏的直流电压，然后对浸泡工作电极和非浸泡参比电极构成的宏电池电流进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值时停止电渗试验，否则继续重复“施加电压-停止加电-宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。在电渗试验结束后，采用电位滴定的方法测定混凝土中氯离子浓度。利用本方法可以大大缩短临界氯离子浓度测定时间，可以通过对宏电池电流的监测实现试验的自动控制。
1.一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法，其特征在于，将在混凝土试件的上部固定非浸泡参比电极，在混凝土试件的下部固定浸泡工作电极，两电极与铜导线连接后置于电渗池中，其混凝土试件的下部分将浸入氯盐溶液，上部将暴露在空气中，非浸泡参比电极和浸泡工作电极与铜导线连接的一侧采用环氧树脂进行封涂，另一侧暴露在氯盐溶液中构成宏电池；混凝土试件将电渗池分为左右两部分，电渗池左边盛放成分为0.2mol/L的NaOH电渗液；右边盛放成分为0.2mol/L的NaOH+5wt％NaCl电渗液；在混凝土试件两边施加较低的电压3-20伏的直流电压10-60分钟后，停止加电，在10-60分钟后对浸泡工作电极和非浸泡参比电极构成的宏电池电流进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值2
1μA/cm 时停止电渗试验，否则继续重复“施加电压-停止加电-宏电池电流检测”过程，
直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值1μA/cm，停止电渗试验；在电渗试验结束后，将混凝土试件从电渗槽中拆出，在混凝土的浸泡部分钻孔取样，此外，还对浸泡工作电极表面的混凝土进行取样，采用电位滴定的方法测定混凝土中氯离子浓度。
2.根据权利要求1所述快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法，其特征在于，具体步骤如下；
1)安装混凝土试件：混凝土试件(1)安装到电渗池(8)中，将电渗池(8)分为左右两部分，混凝土试件(1)安装前表面应干净，无油污、灰砂和水；电渗池(8)左边部分用来盛放左电渗液(10)，电渗池(8)右边部分用来盛放右电渗液(9)，右电渗液(9)提供试验用的氯离子；电渗池盖(7)用于减少电渗液的蒸发，DC电源(11)可以通过与其连接的正极板(12)和负极板(13)对混凝土试件(1)施加直流电压，氯离子在电场的作用下向浸泡工作电极(3)表面渗透，浸泡工作电极(3)和非浸泡工作电极(2)构成宏电池，温度计(5)用来测定电渗池(8)中右电渗液(9)的温度变化；
2)电渗试验：DC电源(11)通过正极板(12)和负极板(13)对混凝土试件(1)施加
3-20伏的直流电压，电渗试验过程中，右电渗液(9)的温度变化能控制在20±0.2℃的范围内，然后停止加电，用零电阻安培表测量混凝土试件(1)中两个电极之间的宏电池电流值，如果所测的电流还没有超过腐蚀萌发的电流值，则系统继续重复“施加电压-停止加电-宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验；
3)氯离子浓度测定：将混凝土试件(1)从电渗池(8)中拆出，混凝土表面干燥后，在混凝土试件(1)的浸泡部分的浸泡工作电极(3)附近钻孔(14)，以钻孔粉末作为取样，每次取样的钻孔深度为10mm±1mm，此外，还对电极(3)表面的混凝土进行取样，粉末试样进行分开保存；将粉末试样经过烘干至恒重后称取重量为M，待测；通过滴定装置(22)在滴定池(17)中滴加酚酞指示剂3-5滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同时使用磁力搅拌器(19)配合磁力搅拌棒(16)不断地搅拌和加热，当溶液再也不会变为红色时，停止加入硝酸溶液，此时将混凝土粉末中的氯离子溶解到溶液中生成待滴溶液(15)，然后由滴定装置(22)往滴定池(17)内滴加以浓度CAgNO3的硝酸银溶液，并以饱和甘汞电极作参比电极(21)，以银电极作指示电极(18)，采用电位计(20)测量指示电极(18)和参比电极(21)之间的电位差，并且纪录电位差和所消耗硝酸银溶液的体积VAgNO3，以二级微商为零时对应的VAgNO3值，既为得到终点时所加硝酸银的体积，混凝土中水泥的含量为C％，则混凝土中的氯离子浓度DC1-(占水泥重量百分含量)为：采用电极(3)表面的混凝土中氯离子含量作为引起混凝土中钢筋锈蚀临界氯离子浓度。
一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法
技术领域
[0001] 本发明属于钢铁腐蚀程度检测方法领域，更具体地说，本发明是关于一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法。
背景技术
[0002] 钢筋混凝土作为工程结构材料，广泛应用于氯盐腐蚀环境中的公路、桥梁、港口等建筑工程。氯离子引起的钢筋腐蚀已广泛造成的混凝土结构破坏，严重影响甚至危及房屋建筑、桥梁等建筑物的安全性。采用各种高性能混凝土，提高对混凝土中钢筋的保护水平、对腐蚀发生的结构进行维修修补已成为当前一项紧迫的工作。目前，对混凝土桥梁安全隐患的普查已在我国全面展开，采用耐久性指标设计混凝土结构的标准规范正在逐步建立。钢筋腐蚀临界氯离子浓度是决定混凝土中环境腐蚀性大小以及选择混凝土材料和结构的的重要参量。
[0003] 目前通常采用干湿循环法测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度，此方法的缺点是测试时间长，而ASTM G109-92标准中虽然对宏电池电流进行检测，但是不能对腐蚀电池进行实时监控，同时不能对腐蚀电池进行实施连续监控。电渗试验方法已广泛用于测试氯离子在混凝土中的扩散系数，一般采用的电渗电压为30-60伏，其缺点是所加的电压过高，在实验过程中会在混凝土时间内部产生一定的热量，影响试验结果。
发明内容
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供了一种快速测定钢筋锈蚀临界氯离子浓度的方法。利用本方法可以使钢筋表面氯离子浓度快速达到临界值，大大缩短临界氯离子浓度测定时间。
[0005] 本发明通过以下技术方案予以实现：将制备的包含非浸泡参比电极和浸泡工作电极的混凝土试件，置于电渗池中，在混凝土试件两边施加较低的电压3-20伏的直流电压一段时间后，停止加电一段时间，然后对浸泡工作电极和非浸泡参比电极构成的宏电池电流2
进行检测，如果宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值(一般采用1μA/cm)时停止电渗试验，否则继续重复“施加电压-停止加电-宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。在电渗试验结束后，将混凝土试件从电渗槽中拆出，在混凝土的浸泡部分钻孔取样，此外，还对浸泡工作电极表面的混凝土进行取样，采用电位滴定的方法测定混凝土中氯离子浓度。
[0006] 本发明与现有技术相比较有如下的有益效果：
[0007] 1.在很大程度上，减少了氯离子临界浓度测定时间；
[0008] 2.不会在混凝土内部产生大量的热，不会对实验结果有影响；
[0009] 3.以宏电池电流值作为临界腐蚀发生的判据，对宏电池电流实施监控，可以实现试验的自动连续控制。
[0010] 附图说明
[0011] 图1为混凝土试件结构示意图
[0012] 图2为电渗池装置示意图
[0013] 图3为混凝土试件取样示意图
[0014] 图4为电位滴定装置示意图
[0015] 具体实施方式
[0016] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。
[0017] 1.混凝土试件制备：制作图1所示的混凝土试件1。混凝土试件1的下部分将浸入氯盐溶液，上部将暴露在空气中。非浸泡参比电极2和浸泡工作电极3与铜导线4连接，非浸泡参比电极2和浸泡工作电极3与铜导线4连接的一侧采用环氧树脂5进行封涂，另一侧暴露在氯盐溶液中。混凝土试件1成型一段时间后，拆模，然后进行养护。
[0018] 2.安装混凝土试件：混凝土试件安装到图2所示的电渗池8中，将电渗池8分为左右两部分，混凝土试件1安装前表面应干净，无油污、灰砂和水。电渗池8左边部分用来盛放左电渗液10，其成分为0.2mol/LNaOH；电渗池8右边部分用来盛放右电渗液9，其成分为0.2mol/LNaOH+5wt％NaCl，右电渗液9提供试验用的氯离子；电渗池盖7用于减少电渗液的蒸发，DC电源11可以通过与其连接的正极板 12和负极板13对混凝土试件1施加3-20伏的直流电压，氯离子在电场的作用下向浸泡工作电极3表面渗透，浸泡工作电极3和非浸泡工作电极2构成宏电池，温度计5用来测定电渗池8中右电渗液9的温度变化。
[0019] 3.电渗试验：DC电源11通过与其连接的正极板12和负极板13对混凝土试件1施加3-20伏的直流电压，电渗试验过程中，右电渗液9的温度变化能控制在20±0.2℃的范围内，然后停止加电，用零电阻安培表测量混凝土试件1中两个电极之间的宏电池电流值。如果所测的电流还没有超过腐蚀萌发的电流值，则系统继续重复“施加电压-停止加电-宏电池电流检测”过程，直到宏电池电流达到腐蚀萌发的电流值，停止电渗试验。
[0020] 4.氯离子浓度测定：将混凝土试件1从电渗池8中拆出，混凝土表面干燥后，在混凝土试件1的浸泡部分的浸泡工作电极3附近钻孔14(如图3所示)，以钻孔粉末作为取样，每次取样的钻孔深度为10mm±1mm，此外，还对电极3表面的混凝土进行取样，粉末试样进行分开保存。将粉末试样经过烘干至恒重后称取重量质量为M，待测。电位滴定采用图4所示的装置，在滴定池17中滴加酚酞指示剂3-5滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同时使用磁力搅拌器19配合磁力搅拌棒16不断地搅拌和加热，当溶液再也不会变为红色时，停止加入硝酸溶液，此时将混凝土粉末中的氯离子溶解到溶液中生成待滴溶液15。然后由滴定装置22往滴定池17内滴加以浓度CAgNO3的硝酸银溶液，并以饱和甘汞电极作参比电极21，以银电极作指示电极18，采用电位计20测量指示电极18和参比电极21之间的电位差，并且纪录电位差和所消耗硝酸银溶液的体积VAgNO3，以二级微商为零时对应的VAgNO3值，既为得到终点时所加硝酸银的体积。混凝土中水泥的含量为C％，则混凝土中的氯离子浓度DCl-(占水泥重量百分含量)为：
[0021]
[0022] 采用电极3表面的混凝土中氯离子含量作为引起混凝土中钢筋锈蚀临界氯离子浓度。下面通过实施例更好地对本发明予以说明。
[0023] 实施例1
[0024] 某次试验中，在电极表面的混凝土进行取样得到的混凝土粉末质量为6.9g，所使用的硝酸银浓度CAgNO3＝0.01mol/l，混凝土中的水泥含量C％＝17.58％，而滴定时测量的电位与消耗的硝酸银溶液的体积关系及其一级、二级微商如下表所示：
[0025]VAgNO3 电位差E/mV ΔE/ΔV(mV/ml) ΔE2/ΔV2(mV/ml2)
0.0 211.0
2.0 221.0 5
4.0 248.4 13.7 4.35
5.5 281.8 22.3 5.73
6.0 289.3 15.0 -14.6
8.0 312.5 11.6 -1.7
10.0 321.6 4.5 -14.2
2 2
[0026] 用内插法算出对应于二级微商ΔE/ΔV 为零时的VAgNO3值
[0027]
[0028] 再根据公式(1)，可算出DCl-为0.165％，即引起混凝土中锈蚀的临界浓度为0.165％)。
