專利名稱：一種快速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵腐蝕程度檢測方法領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明是關(guān)于一種快 速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法。
技術(shù)背景鋼筋混凝土作為工程結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于氯鹽腐蝕環(huán)境中的公路、橋梁、 港口等建筑工程。氯離子引起的鋼筋腐蝕己廣泛造成的混凝土結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重影 響甚至危及房屋建筑、橋梁等建筑物的安全性。采用各種高性能混凝土，提高對(duì) 混凝土中鋼筋的保護(hù)水平、對(duì)腐蝕發(fā)生的結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修修補(bǔ)己成為當(dāng)前一項(xiàng)緊迫 的工作。目前，對(duì)混凝土橋梁安全隱患的普査已在我國全面展開，采用耐久性指 標(biāo)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正在逐步建立。鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度是決定混 凝土中環(huán)境腐蝕性大小以及選擇混凝土材料和結(jié)構(gòu)的的重要參量。目前通常采用干濕循環(huán)法測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度，此方法的缺點(diǎn)是測試時(shí)間長，而ASTM G109-92標(biāo)準(zhǔn)中雖然對(duì)宏電池電流進(jìn)行檢測，但是不能對(duì)腐 蝕電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)不能對(duì)腐蝕電池進(jìn)行實(shí)施連續(xù)監(jiān)控。電滲試驗(yàn)方法已 廣泛用于測試氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)， 一般采用的電滲電壓為30-60伏， 其缺點(diǎn)是所加的電壓過高，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)在混凝土?xí)r間內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱量， 影響試驗(yàn)結(jié)果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種快速測定鋼筋銹蝕臨界氯 離子濃度的方法。利用本方法可以使鋼筋表面氯離子濃度快速達(dá)到臨界值，大大 縮短臨界氯離子濃度測定時(shí)間。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)將制備的包含非浸泡參比電極和浸泡工作電極的混凝土試件，置于電滲池中，在混凝土試件兩邊施加較低的電壓3-20 伏的直流電壓一段時(shí)間后，停止加電一段時(shí)間，然后對(duì)浸泡工作電極和非浸泡參 比電極構(gòu)成的宏電池電流進(jìn)行檢測，如果宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值(一般采用lpA/cm2)時(shí)停止電滲試驗(yàn)，否則繼續(xù)重復(fù)"施加電壓一停止加電一宏電 池電流檢測"過程，直到宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值，停止電滲試驗(yàn)。在 電滲試驗(yàn)結(jié)束后，將混凝土試件從電滲槽中拆出，在混凝土的浸泡部分鉆孔取樣， 此外，還對(duì)浸泡工作電極表面的混凝土進(jìn)行取樣，采用電位滴定的方法測定混凝 土中氯離子濃度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下的有益效果-1. 在很大程度上，減少了氯離子臨界濃度測定時(shí)間；2. 不會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；3. 以宏電池電流值作為臨界腐蝕發(fā)生的判據(jù)，對(duì)宏電池電流實(shí)施監(jiān)控，可以 實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的自動(dòng)連續(xù)控制。


圖l為混凝土試件結(jié)構(gòu)示意2為電滲池裝置示意3為混凝土試件取樣示意4為電位滴定裝置示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。1. 混凝土試件制備制作圖l所示的混凝土試件l。混凝土試件l的下部分將浸入氯鹽溶液，上部將暴露在空氣中。非浸泡參比電極2和浸泡工作電極3與銅導(dǎo) 線4連接，非浸泡參比電極2和浸泡工作電極3與銅導(dǎo)線4連接的一側(cè)采用環(huán)氧樹脂 5進(jìn)行封涂，另一側(cè)暴露在氯鹽溶液中?；炷猎嚰成型一段時(shí)間后，拆模，然 后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。2. 安裝混凝土試件混凝土試件安裝到圖2所示的電滲池8中，將電滲池8分 為左右兩部分，混凝土試件l安裝前表面應(yīng)干凈，無油污、灰砂和水。電滲池8左 邊部分用來陳放左電滲液IO，其成分為O. 2mol/LNa0H;電滲池8右邊部分用來陳 放右電滲液9，其成分為0.2mol/LNa0H + 5wt% NaCl，右電滲液9提供試驗(yàn)用的氯 離子；電滲池蓋7用于減少電滲液的蒸發(fā)，DC電源11可以通過與其連接的正極板12和負(fù)極板13對(duì)混凝土試件1施加3-20伏的直流電壓，氯離子在電場的作用下向浸泡工作電極3表面滲透，浸泡工作電極3和非浸泡工作電極2構(gòu)成宏電池，溫度 計(jì)5用來測定電滲池8中右電滲液9的溫度變化。3. 電滲試驗(yàn)DC電源11通過與其連接的正極板12和負(fù)極板13對(duì)混凝土試件1 施加3-20伏的直流電壓，電滲試驗(yàn)過程中，右電滲液9的溫度變化能控制在 20±0.2 。C的范圍內(nèi)，然后停止加電，用零電阻安培表測量混凝土試件l中兩個(gè) 電極之間的宏電池電流值。如果所測的電流還沒有超過腐蝕萌發(fā)的電流值，則系 統(tǒng)繼續(xù)重復(fù)"施加電壓一停止加電一宏電池電流檢測"過程，直到宏電池電流達(dá) 到腐蝕萌發(fā)的電流值，停止電滲試驗(yàn)。4. 氯離子濃度測定將混凝土試件1從電滲池8中拆出，混凝土表面干燥后， 在混凝土試件1的浸泡部分的浸泡工作電極3附近鉆孔14 (如圖3所示)，以鉆孔 粉末作為取樣，每次取樣的鉆孔深度為IO咖士lmm，此外，還對(duì)電極3表面的混 凝土進(jìn)行取樣，粉末試樣進(jìn)行分開保存。將粉末試樣經(jīng)過烘干至恒重后稱取重量 質(zhì)量為M，待測。電位滴定采用圖4所示的裝置，在滴定池17中滴加酚酞指示劑3-5 滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同時(shí)使用磁力攪拌器19配合磁力攪拌棒16不斷地?cái)?拌和加熱，當(dāng)溶液再也不會(huì)變?yōu)榧t色時(shí)，停止加入硝酸溶液，此時(shí)將混凝土粉末 中的氯離子溶解到溶液中生成待滴溶液15。然后由滴定裝置22往滴定池17內(nèi)滴加 以濃度CA，的硝酸銀溶液，并以飽和甘汞電極作參比電極21，以銀電極作指示電 極18，采用電位計(jì)20測量指示電極18和參比電極21之間的電位差，并且紀(jì)錄電位 差和所消耗硝酸銀溶液的體積Vw以二級(jí)微商為零時(shí)對(duì)應(yīng)的VA,值，既為得到終點(diǎn)時(shí)所加硝酸銀的體積。混凝土中水泥的含量為cy。，則混凝土中的氯離子濃度Dcl-(占水泥重量百分含量)為D 二偶，——x腦 (1) cr 1000xMxC%采用電極3表面的混凝土中氯離子含量作為引起混凝土中鋼筋銹蝕臨界氯離 子濃度。下面通過實(shí)施例更好地對(duì)本發(fā)明予以說明。一種轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)方法及其裝置技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于機(jī)械工程的摩擦學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域，尤其屬于一種微動(dòng)摩擦磨損 試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景微動(dòng)(Fretting)是指在機(jī)械振動(dòng)、疲勞載荷、電磁振動(dòng)或熱循環(huán)等交變載 荷作用下，接觸表面間發(fā)生的振幅極小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這些接觸表面通常名義上 靜止，即微動(dòng)發(fā)生在"緊固"配合的機(jī)械部件中。微動(dòng)摩擦學(xué)是研究微動(dòng)運(yùn)行 機(jī)理、損傷、測試、監(jiān)控、預(yù)防的一個(gè)學(xué)科分支，它是一門日益發(fā)展的新興交 叉學(xué)科，涉及的學(xué)科廣泛，如機(jī)械學(xué)、材料學(xué)，甚至生物醫(yī)學(xué)、電工學(xué)等。微 動(dòng)是一種相對(duì)運(yùn)動(dòng)幅度4艮小的摩擦方式，其造成的材料損傷通常表現(xiàn)為兩種形 式，即(l)微動(dòng)導(dǎo)致的磨損微動(dòng)可以造成接觸面間的表面磨損，產(chǎn)生材料 損失和構(gòu)件尺寸變化，引起構(gòu)件咬合、松動(dòng)、功率損失、噪聲增加或形成污染 源。(2)微動(dòng)導(dǎo)致的疲勞微動(dòng)可以加速裂紋的萌生與擴(kuò)展，使構(gòu)件的疲勞壽 命大大降低，微動(dòng)疲勞極限甚至可低于普通疲勞極限的1/3。往往這種損傷形式 危險(xiǎn)性更大，造成一些災(zāi)難性的事故。在球-平面接觸條件下，微動(dòng)可以分為切向、徑向、扭動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等四種基本 微動(dòng)模式。切向微動(dòng)與徑向微動(dòng)均為對(duì)磨副在法向載荷的作用下，在接觸面上 做小位移直線運(yùn)動(dòng)，不同之處在于切向微動(dòng)的法向載荷方向與其運(yùn)動(dòng)方向垂 直，徑向微動(dòng)法向載荷方向與運(yùn)動(dòng)方向一致。扭動(dòng)微動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)均為對(duì)磨副 在法向載荷的作用下，在接觸面上做小角度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不同之處在于扭動(dòng) 微動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸與接觸面垂直；轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸與接觸平面平行。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)是在交變載荷作用下緊配合接觸副間發(fā)生微幅轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)現(xiàn)象大量存在于各種機(jī)械裝備和器械中，例如機(jī)車車輛的輪軸緊配合 面在機(jī)車服役過程中、飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪葉片榫槽配合面在工作時(shí)發(fā)生 的摩擦磨損，各種軛軸機(jī)構(gòu)的緊配合面發(fā)生的摩擦磨損，人體植入器械中的髖 關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)杵臼狀接觸區(qū)內(nèi)發(fā)生的摩擦磨損等。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦給工業(yè)生產(chǎn)權(quán)利要求
1.一種快速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法，其特征在于，將制備的包含非浸泡參比電極和浸泡工作電極的混凝土試件，置于電滲池中，在混凝土試件兩邊施加較低的電壓3-20伏的直流電壓10-60分鐘后，停止加電，在10-60分鐘后對(duì)浸泡工作電極和非浸泡參比電極構(gòu)成的宏電池電流進(jìn)行檢測，如果宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值1μA/cm2時(shí)停止電滲試驗(yàn)，否則繼續(xù)重復(fù)“施加電壓一停止加電一宏電池電流檢測”過程，直到宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值1μA/cm2，停止電滲試驗(yàn)；在電滲試驗(yàn)結(jié)束后，將混凝土試件從電滲槽中拆出，在混凝土的浸泡部分鉆孔取樣，此外，還對(duì)浸泡工作電極表面的混凝土進(jìn)行取樣，采用電位滴定的方法測定混凝土中氯離子濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于，具體步驟如下；1) 混凝土試件制備在混凝土試件(1)的上部固定非浸泡參比電極(2)， 混凝土試件(1)的下部固定浸泡工作電極(3)，兩電極與銅導(dǎo)線(4)連接； 混凝土試件(1)的下部分將浸入氯鹽溶液，上部將暴露在空氣中，非浸泡參比 電極(2)和浸泡工作電極(3)與銅導(dǎo)線(4)連接的一側(cè)采用環(huán)氧樹脂(5)進(jìn) 行封涂，另一側(cè)暴露在氯鹽溶液中；2) 安裝混凝土試件混凝土試件安裝到電滲池(8)中，將電滲池(8)分 為左右兩部分，混凝土試件(1)安裝前表面應(yīng)干凈,無油污、灰砂和水；電滲池(8)左邊部分用來陳放左電滲液(10)，電滲池(8)右邊部分用來陳放右電滲 液(9)，右電滲液(9)提供試驗(yàn)用的氯離子；電滲池蓋(7)用于減少電滲液 的蒸發(fā)，DC電源(11)可以通過與其連接的正極板(12)和負(fù)極板(13)對(duì)混凝 土試件(1)施加直流電壓，氯離子在電場的作用下向浸泡工作電極(3)表面滲 透，浸泡工作電極(3)和非浸泡工作電極(2)構(gòu)成宏電池，溫度計(jì)(5)用來 測定電滲池(8)中右電滲液(9)的溫度變化；3) 電滲試驗(yàn)DC電源(11)通過正極板(12)和負(fù)極板(13)對(duì)混凝土試件(1)施加3-20伏的直流電壓，電滲試驗(yàn)過程中，右電滲液(9)的溫度變化能 控制在20土0.2 。C的范圍內(nèi)，然后停止加電，用零電阻安培表測量混凝土試件(l) 中兩個(gè)電極之間的宏電池電流值，如果所測的電流還沒有超過腐蝕萌發(fā)的電流 值，則系統(tǒng)繼續(xù)重復(fù)"施加電壓一停止加電一宏電池電流檢測"過程，直到宏電 池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值，停止電滲試驗(yàn)；4)氯離子濃度測定將混凝土試件(1)從電滲池(8)中拆出，混凝土表面干燥后，在混凝土試件(1)的浸泡部分的浸泡工作電極(3)附近鉆孔(14)， 以鉆孔粉末作為取樣，每次取樣的鉆孔深度為10腿士lmm，此外，還對(duì)電極(3) 表面的混凝土進(jìn)行取樣，粉末試樣進(jìn)行分開保存；將粉末試樣經(jīng)過烘干至恒重后 稱取重量為M，待測；通過滴定裝置(22)在滴定池(17)中滴加酚酞指示劑3-5 滴，然后逐滴加入硝酸溶液，同時(shí)使用磁力攪拌器(19)配合磁力攪拌棒(16) 不斷地?cái)嚢韬图訜幔?dāng)溶液再也不會(huì)變?yōu)榧t色時(shí)，停止加入硝酸溶液，此時(shí)將混 凝土粉末中的氯離子溶解到溶液中生成待滴溶液(15)，然后由滴定裝置(22) 往滴定池(17)內(nèi)滴加以濃度C一。3的硝酸銀溶液，并以飽和甘汞電 極作參比電極 (21)，以銀電極作指示電極(18)，采用電位計(jì)(20)測量指示電極(18)和 參比電極(21)之間的電位差，并且紀(jì)錄電位差和所消耗硝酸銀溶液的體積Vw 以二級(jí)微商為零時(shí)對(duì)應(yīng)的va,值，既為得到終點(diǎn)時(shí)所加硝酸銀的體積，混凝土中 水泥的含量為C。/。，則混凝土中的氯離子濃度D^ (占水泥重量百分含量)為<formula>formula see original document page 3</formula>采用電極(3)表面的混凝土中氯離子含量作為引起混凝土中鋼筋銹蝕臨界 氯離子濃度。 ，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述快速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于，所述左電滲液(10)成分為0.2mol/L的NaOH;右電滲液(9)成分為0. 2mol/L 的NaOH + 5wt% NaCl。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于鋼鐵腐蝕程度檢測技術(shù)領(lǐng)域的一種快速測定鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度的方法。該方法將制備的包含非浸泡參比電極和浸泡工作電極的混凝土試件，置于電滲池中，在混凝土試件兩邊施加電壓3-20伏的直流電壓，然后對(duì)浸泡工作電極和非浸泡參比電極構(gòu)成的宏電池電流進(jìn)行檢測，如果宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值時(shí)停止電滲試驗(yàn)，否則繼續(xù)重復(fù)“施加電壓—停止加電—宏電池電流檢測”過程，直到宏電池電流達(dá)到腐蝕萌發(fā)的電流值，停止電滲試驗(yàn)。在電滲試驗(yàn)結(jié)束后，采用電位滴定的方法測定混凝土中氯離子濃度。利用本方法可以大大縮短臨界氯離子濃度測定時(shí)間，可以通過對(duì)宏電池電流的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G01N27/42GK101226167SQ20081005784
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者徐永模, 端 翁, 耿春雷 申請(qǐng)人:清華大學(xué)