Protokół doświadczalny do oznaczania wartości progowej chlorków dla korozji w próbkach pobranych z konstrukcji żelbetowych

Ogólnym celem tej metody jest pomiar wartości progowej chlorków, która jest istotnym parametrem charakteryzującym zdolność betonu zbrojonego do odporności na korozję. Ten parametr jest potrzebny we wszystkich obecnych modelach do przewidywania korozji w wywołanej chlorkami. Chociaż powszechnie wiadomo, że wartości progowe chlorków zależą w dużym stopniu od takich czynników, jak użyte materiały, powszechną praktyką jest poleganie na ogólnych wartościach określonych w normach lub podręcznikach.

Główną zaletą naszej metody jest to, że pozwala ona na badanie konstrukcji inżynierskich i wodnych. Jest to podobne do dobrze znanych metod badania właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość betonu. Badając próbki z konstrukcji, zapewniamy rzeczywiste warunki, które mają duży wpływ na wartości progowe chlorków.

Na przykład powierzchnia styku stalowo-, której nie można reprezentatywnie naśladować w próbkach wyprodukowanych w laboratorium. Zacznij od wybrania obszarów testowych w konstrukcji zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Zlokalizuj stalowe pręty zbrojeniowe w za pomocą nieniszczącego ręcznego urządzenia skanującego, powszechnie znanego jako wykrywacz stali zbrojeniowej.

Przesuwaj detektor stali zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym po powierzchni betonu w obszarze testowym. Za pomocą kredy oznacz tymczasowo każdy pręt stalowy zbrojeniowy w kształcie siatki na powierzchni betonu. Wybierz miejsca wiercenia rdzeniowego rdzeni o średnicy co najmniej 150 milimetrów.

Zaznacz je i oznacz na powierzchni. Wywiercić rdzenie betonowe zawierające segment stali zbrojeniowej zgodnie z powszechnie stosowanymi procedurami i normami. Po wierceniu należy usunąć betonowy rdzeń z konstrukcji, na przykład za pomocą dłuta.

Na koniec owiń rdzeń folią dyfuzyjną, aby zachować warunki wilgotności podczas transportu do laboratorium. Zmniejsz osłonę z przodu, która jest pierwotnie odsłoniętą stroną, za pomocą cięcia diamentowego chłodzonego wodą. Dążyć do uzyskania końcowej grubości otuliny próbki w zakresie od 15 do 20 milimetrów.

Następnie należy ustanowić połączenie kablowe i zabezpieczyć końce prętów zbrojeniowych ze stali przed fałszywą inicjacją korozji podczas badania ekspozycji. W tym celu należy najpierw użyć wiertła rdzeniowego o średnicy wewnętrznej nieco większej niż średnica pręta ze stali zbrojeniowej, aby usunąć wokół stali na każdym końcu pręta na maksymalnej długości 10 milimetrów. Zetrzyj resztki pasty cementowej przylegającej do powierzchni stali za pomocą odpowiednich narzędzi.

Następnie wywierć mały otwór w jednym z końców stalowych prętów i za pomocą metalowego wkrętu samogwintującego przymocuj końcówkę kablową do stalowego pręta. Wypełnij szczelinę utworzoną wokół obu końców prętów stalowych gęstą pastą cementową, zaprawą lub zaprawą, ostrożnie wlewając gnojowicę do otworów. Pokryj również końcówkę połączenia kablowego.

Opisana powyżej procedura ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia fałszywej inicjacji korozji. Co oznacza, że korozja na końcach pręta stalowego. Aby ograniczyć odsłoniętą powierzchnię, należy pokryć boczną powierzchnię rdzenia żywicą epoksydową, a także pokryć końce prętów ze stali zbrojeniowej i połączenie kablowe.

Tą samą żywicą epoksydową pokryj końcowe części odsłoniętej powierzchni betonu po stronie rdzenia, która wcześniej znajdowała się najbliżej powierzchni betonu konstrukcyjnego. Pozostaw niepowlekaną, odsłoniętą długość od 60 do 80 mililitrów wzdłuż stalowego pręta po tej stronie. Umieść wszystkie próbki w zbiorniku stroną próbki o grubości od 15 do 20 mililitrów pokrytej, skierowaną w dół.

Zamontuj próbki na małych przestrzeniach, aby umożliwić wystawienie roztworu na próbki od spodu. Następnie umieść elektrodę odniesienia w roztworze ekspozycyjnym. Podłącz wszystkie próbki do automatycznego rejestratora danych, który może indywidualnie mierzyć potencjał prętów ze stali zbrojeniowej w porównaniu ze zwykłą elektrodą referencyjną.

Napełnij zbiornik wodą z kranu do poziomu, w którym wszystkie dolne boki rdzenia próbki stykają się z roztworem, ale nie są całkowicie zanurzone. Utrzymuj kontakt między elektrodą odniesienia a roztworem ekspozycyjnym, natychmiast rozpocznij rejestrację danych od pomiaru potencjałów wszystkich próbek w stosunku do elektrody referencyjnej. Po jednym do dwóch tygodni w roztworze wolnym od chlorków zastąpić roztwór ekspozycyjny przygotowanym roztworem 3,5 chlorku sodu wagowo.

Kontynuować monitorowanie potencjału próbek i regularnie sprawdzać stan korozji każdej próbki, oceniając zarejestrowane zmiany potencjałów każdej próbki w czasie oraz biorąc pod uwagę kryterium inicjacji korozji. Po 60 dniach zwiększyć stężenie chlorku sodu w roztworze do 7% wagowo. Po 120 dniach zwiększyć stężenie chlorku sodu w roztworze do 10% wagowo.

Następnie utrzymuj stężenie chlorków na tym poziomie. Za każdym razem, gdy oceniasz zarejestrowane potencjały stali podczas ekspozycji, należy stosować te dwa kryteria inicjacji korozji, aby sprawdzić stan korozji każdej próbki. Pierwszym kryterium jest potencjalny spadek o ponad 150 miliwoltów w stosunku do poziomu pasywnego w okresie pięciu dni lub krótszym.

Drugim kryterium jest to, że w ciągu kolejnych 10 dni potencjał pozostał stabilnie na osiągniętym ujemnym poziomie, dalej spada lub odzyskuje maksymalnie 50 miliwoltów. Gdy to kryterium inicjacji korozji zostanie spełnione, należy natychmiast usunąć próbkę z roztworu ekspozycyjnego. Należy udokumentować czas do zainicjowania korozji próbki.

Aby rozpocząć analizę próbki, najpierw podziel próbkę, aby usunąć stalowy pręt. Wytnij betonowy rdzeń od tyłu za pomocą chłodzonego wodą diamentowego ostrza tnącego. Upewnij się, że sekcja jest prostopadła do tylnej powierzchni i wyrównana równolegle do stalowego pręta zbrojeniowego.

Aby uniknąć uszkodzenia pręta stalowego, upewnij się, że głębokość cięcia nie sięga stali. Zachowaj około 10 milimetrów dla marginesu bezpieczeństwa. Włóż dłuto lub podobne narzędzie i podziel betonowy rdzeń na dwie połowy, aby podzielić wokół stalowego pręta.

Delikatnie usuń stalowy pręt zbrojeniowy z betonu, co pozostawi dwie połówki próbki betonu z odciskami pręta stalowego. Natychmiast udokumentuj wygląd powierzchni styku z betonu stalowego, badając zarówno powierzchnię stalową, jak i odciski prętów stalowych w. Aby przeprowadzić analizę chlorków i określić krytyczną zawartość chlorków, należy usunąć części, które były pokryte żywicą epoksydową za pomocą chłodzonego wodą cięcia diamentowego na obu połówkach rdzenia.

Z uzyskanych pryzmatów usuń i strefę osłony, używając chłodzonej wodą powłoki diamentowej do dwóch milimetrów do pręta stalowego. Następnie zmiel i zbierz proszek do mielenia. Grubość tego etapu szlifowania wynosi cztery milimetry.

Uzyskane próbki proszku wysuszyć w temperaturze 105 stopni Celsjusza do stałej masy. Następnie oblicz średnią z dwóch wartości. Należy udokumentować wynik analizy chlorków, który jest krytyczną zawartością chlorków w danej próbce.

Upewnij się, że wskazałeś, czy wartość jest wyrażona w procentach wagowych betonu, czy w masie cementu. Rysunek ten przedstawia przykład potencjałów stali monitorowanych podczas ekspozycji na chlorki w laboratorium. Potencjał może znacznie spaść w bardzo krótkim czasie, ale proces korozji może nie rozprzestrzeniać się niestabilnie, co staje się widoczne ze względu na wzrost potencjału w kierunku początkowego poziomu pasywnego.

Po około 60 dniach ekspozycji potencjał ostatecznie spada o ponad 150 miliwoltów i pozostaje na ujemnym poziomie przez 10 dni. Tym samym kryterium podziału próbki jest spełnione. Rysunek ten przedstawia przykład miejsca korozji widocznego wizualnie na pręcie stalowym po rozłupaniu próbki.

Reprezentatywne wyniki dla krytycznej zawartości chlorków uzyskano z ponad 40-letniego tunelu w Alpach Szwajcarskich. Wykres przedstawia wyniki z 11 rdzeni, uzyskując w ten sposób statystyczny rozkład krytycznej zawartości chlorków dla badanego elementu konstrukcyjnego. W przeciwieństwie do empirycznych doświadczeń ze strukturami, które aspirowały do definicji uzyskanej po zainicjowaniu korozji.

Metoda ta może mierzyć wartości progowe chlorków dla elementów konstrukcyjnych lub określonych konstrukcji, zanim nastąpi degradacja korozyjna. W porównaniu z powszechną praktyką stosowania stałych tabelarycznych wartości progowych chlorków, zastosowanie naszej metody w praktyce inżynierskiej zwiększy dokładność ocen stanu i moc predykcyjną modeli do analizy pozostałej obsługi konstrukcji.