一種檢測金屬在混凝土中腐蝕狀態(tài)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種檢測金屬在混凝土中腐蝕狀態(tài)的方法，適合對各種硬化水泥 漿、混凝土中金屬的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行檢測，特別適合于海洋混凝土體系。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有子鈍化特性的金屬，例如不銹鋼，鋁以及鋁合金等在含氯離子的介質(zhì)中，經(jīng)常 會發(fā)生點蝕。在許多含有氯離子的環(huán)境中，碳鋼也會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象。鈍化膜的局部破壞主 要發(fā)生在局部的成分不均勻處，進(jìn)而引起點蝕。氯離子的侵蝕是導(dǎo)致海洋建筑物中鋼筋銹 蝕的最主要原因。許多研宄表明，即使混凝土碳化的程度較淺，較高的氯離子含量也會使鋼 筋遭到破壞。氯離子的穿透力非常強，當(dāng)鋼筋周圍混凝土孔隙液中氯離子含量達(dá)到一定的 值會對不銹鋼表面鈍化膜造成破壞形成點蝕，點蝕進(jìn)一步的萌生擴展會導(dǎo)致不銹鋼發(fā)生局 部腐蝕，破壞鋼筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對建筑物安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
[0003] 由此可見，對于在混凝土環(huán)境中服役的金屬材料來講，能夠?qū)崟r的掌握其腐蝕狀 態(tài)并且根據(jù)服役情況對建筑物進(jìn)行整修與維護(hù)，對于對于深入了解金屬材料在混凝土中的 腐蝕破壞機理，預(yù)防因腐蝕破壞發(fā)生的損失具有深遠(yuǎn)的意義。但是目前傳統(tǒng)的檢測方式包 括電化學(xué)阻抗譜、極化曲線、開路電位等檢測手段；開路電位檢測存在一定的誤差，僅憑電 位變化有時并不能完全掌握金屬詳細(xì)的腐蝕狀態(tài)，開路電位檢測無法得到局部的腐蝕信 息，只能得到均勻的腐蝕信息，所以對于金屬開始發(fā)生微小的局部腐蝕階段使用開路電位 檢測手段并不能檢測出腐蝕信息，具有一定的局限性。使用極化曲線的手段可以檢測到金 屬的平均腐蝕速率等信息，但是由于極化曲線采用外加極化電位的手段對金屬進(jìn)行測試， 對于檢測被金屬會造成不可逆的破壞，所以其測試不具備可重復(fù)性，不能對金屬在混凝土 中的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測。電化學(xué)阻抗譜作為一種施加小信號擾動的測試方式具有對金 屬試樣破壞小，檢測方便等優(yōu)勢，但是由于阻抗譜的解析往往具有不確定性，相同的圖譜往 往具有多種解析方式，因此對于確定其腐蝕狀態(tài)具有不確定性和復(fù)雜性。所以傳統(tǒng)的檢測 無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與傳輸，而且操作起來較為復(fù)雜，不易應(yīng)用于檢測金屬在混凝土 中復(fù)雜的腐蝕狀況。
[0004] 絲束電極（WireBeamElectrode,WBE)測量，將相互絕緣的金屬絲陣列，有序緊 密排列用于模擬整個金屬表面的多電極技術(shù)。通過循環(huán)掃描絲束電極表面的電位與電流 分布，用于表征裸露或涂層下的金屬表面局部腐蝕分布特征和非均勻電化學(xué)溶解過程。目 前使用的CST520等絲束電極腐蝕測試儀內(nèi)置高阻電壓跟隨器和零阻電流計，可以精確測 量任一單電極的電極電位以及短路原電池電流，無需擔(dān)心外部極化可能會破壞微區(qū)腐蝕 環(huán)境，因而特別適合于金屬在非擾動狀態(tài)下自發(fā)腐蝕行為研宄。CST520由高品質(zhì)CMOS和 BiFE，集成電路組成，采用高速單片機工業(yè)級控制芯片，以及高精度AD轉(zhuǎn)換器，前端采用 低偏流運算放大器，內(nèi)置二階低通濾波器和EMI濾波器，可以防止浪涌電壓沖擊對設(shè)備的 損壞，保障儀器在工業(yè)環(huán)境中的正常使用。CST520內(nèi)置自動電流量程功能，設(shè)備固件采用 watchdog來提高程序可靠性。儀器采用高亮度LCD顯示電極行列位置以及測量的電流與電 位值，并可將測量數(shù)據(jù)實時傳送到上位機，具有測量精度高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
[0005] 但對于測量金屬在混凝土中腐蝕檢測，所使用的電極是不可以用的，怎樣利用這 種設(shè)備測試金屬在混凝土中腐蝕性，是我們需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所述方法是可以解決金屬在混凝土中腐蝕檢測困難的問題，提供一種簡單 方便且可以調(diào)整以適應(yīng)試樣大小的裝置，對于不同大小的混凝土試塊具有很好的適應(yīng)性， 實現(xiàn)對金屬在混凝土中腐蝕狀態(tài)的實時監(jiān)測與檢測。本發(fā)明提供的技術(shù)能夠提供電極表面 各點電化學(xué)參數(shù)的分布信息，進(jìn)而有效的表征電極/溶液界面的電化學(xué)不均一性，并且可 以實現(xiàn)實時監(jiān)測，為金屬材料在混凝土中的腐蝕研宄提供了一個新的途徑。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案進(jìn)行實現(xiàn)：
[0008] 本發(fā)明多陣列親合電極選用金屬棒為電子，金屬棒等間距固定在混凝土試塊中， 優(yōu)選間隔為3-30mm。
[0009] 具體說明如下：
[0010] 一種檢測金屬在混凝土中腐蝕狀態(tài)的方法，包括多陣列耦合電極、混凝土試塊、氯 化鈉溶液、參比電極、多通道ZRA模式腐蝕測試儀。
[0011] 所述多陣列耦合電極和參比電極與多通道ZRA模式腐蝕測試儀連接，腐蝕測試儀 與所述計算機連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。
[0012] 所述多陣列耦合電極的制作方法為：根據(jù)優(yōu)選金屬棒成5行20列或10行10列， 金屬棒等間距固定在混凝土試塊中，間隔3-30mm排列于所述的混凝土試塊中。
[0013] 所述金屬棒的直徑為優(yōu)選0. 5mm-8mm。
[0014] 多陣列耦合電極置于待測混凝土或水泥試塊下。
[0015] 所述參比電極為飽和甘汞電極或飽和硫酸銅電極，置于氯化鈉溶液中NaCl濃度 為 2mol/L_5mol/L〇
[0016] 所述混凝土試塊浸入氯化鈉溶液中，氯化鈉溶液存在于混凝土試塊的孔隙中。
[0017] -種檢測金屬在混凝土中腐蝕狀態(tài)的方法，包括如下步驟：
[0018] 步驟1，加入一定濃度的氯化鈉溶液，將參比電極置于氯化鈉溶液中，打開多通道 ZRA模式腐蝕測試儀進(jìn)行電位掃描，掃描速度為1-5秒/點，不間斷測量，測量結(jié)束導(dǎo)出測試 數(shù)據(jù)使用matlab等軟件進(jìn)行電位和電流分布繪圖；
[0019] 步驟2,根據(jù)獲得的電流分布圖，計算出數(shù)量為Na的陽極區(qū)電流值的總和
[0020] 步驟3,求出陽極電流的最大值1_;
[0021] 步驟 4，根據(jù)Y.J.Tan在其研宄中（Y.J.Tan,N.N.Aung,T.Liu,Evaluating localisedcorrosionintensityusingthewirebeamelectrode，Corros Sci，63(2012)379-386)定義局部腐蝕強度指數(shù)T=Imax/it(rtImax為檢測到的最大電流， 1_為所有電極檢測到的電流總和，當(dāng)T> 0. 1時候說明此時電極表面發(fā)生了局部腐蝕，當(dāng) T< 0. 1時，沒有發(fā)生局部腐蝕，此時電極表面狀態(tài)完好。通過計算T的變化來判斷此時電 極的腐蝕狀態(tài)。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明解決了由于測試周期長、操作繁瑣、使用范圍局限的問題，多陣列耦合