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江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期总第� 3 9期� [收稿日期]� � 10� 12� 07 [作者简介]高秀利� 江苏省建筑科学研究院有限公司� 0 引言 纵观国 内重大工 程结构混 凝土�其中许多的 混凝土结 构经过多年 服役� 已相继进入 老化阶段� 与此同 时� 越来越 多的新结构建造于严酷的环境和介质中�从而使混凝土结 构的耐久性问题日益突出�因耐久性问题造成的经济损失 十分巨大[1-3]�分析影响混凝土结构耐久性的因素�可以得出 钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一�因此 分析研究混凝土结构锈蚀状态�对判断混凝土结构耐久性 状态至关重要�若能实现混凝土结构腐蚀电位原位长期监 测�将是一项重大突破�对诊断混凝土结构耐久性健康状态 意义十分重大� 1混凝土腐蚀电位原位监测原理 钢筋腐 蚀时在钢筋表面形成阳极 区和阴极区,在这些 具有不同电位的区域之间,混凝土的内部将产生电流[ 4-6]�钢 筋表面层上某一点的电位可以通过和参比电极的电位作比 较来确定[7-8]�美国� 混凝土中钢筋的半电池电位试验标准� A N SI/ A STMC87 6-91严格规 定了钢 筋腐蚀电 位的测 试方 法�其半电池电位法是利用混凝土中钢筋锈蚀的电化学反 应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态的一种方法�通过 测定钢 筋/混凝土半 电池电 极与参考 电极之 间的电位 差的 大小�评定混凝土中钢筋的锈蚀活化程度[ 9-10 ]� 目前国内外现场测试钢筋腐蚀电位 大多采用外置参比 电极的方法�用这种方法测量钢筋锈蚀程度将受到钢筋保 护层的 厚度�空隙结构�空隙水 等因素的影 响�使 测定的锈 蚀程度可能出现较大的误差�采用外置参比电极测腐蚀电 位的原理图如图 1 所示[ 11-15 ]� 因此根据外置电极测腐蚀电位 的优缺点�引进 了国外先进的 埋入式长寿命M� O 2参比电 极� 旨在建立内置参比电极 腐蚀电位法� 其测试原理如图2 结 构 混 凝 土 钢 筋 腐 蚀 电 位 原 位 监 测 系 统 研 究 高秀利�周华新�刘建忠 �江苏省建筑科学研究院有限公司�江苏南京2 10 0 08� [摘 要]基于高端的单片机电子测试技术,引进先进的埋入式M� O 2参比电极�设计了联机控制的多通道开路电位自动采 集体系�建立了结构混凝土钢筋腐蚀电位原位监测系统�试验结果表明�多通道开路电位自动采集系统能够很好地测出钢筋 腐蚀电位�利用结构混凝土 钢筋腐蚀电位原位监测系统更能有效地监测混凝土内部 钢筋的腐蚀电位�为评判钢 筋混凝土耐 久性能提供有利依据� [关键词] 原位监测系统�腐蚀电位�混凝土�耐久性 [中图分类号]TU 5 0 2.5 [文献标识码]A[文章编号]10 05 -627020 11�0 1-0 10 5 -0 3 � � -� � � �� � � � � � � � �� � � � � � � � � �� � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G A O X�� -�� ZH O U H � � -� �� LIU J�� � -� � � � � J�� � � � �R � � � � � � � I� � �� �� �� � � B� �� � � � � S� �� � � � C� ., L�� � N� � �� � � J� � � � � � 210 00 8 C� �� � � � � � � � � � B� � � �� �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � ,� � � � � � � � � � �� � � � � � � �� � � � � � �� � � � � � � �M� O 2 � � �� � � � � � � � � � � � � � � ,� � �� � � �� � � � � � -�� � � � � � � � � � �O � � � -� � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � ,� � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � �� � � � � � � � � � � � � , � � �� � � � � � � � � � �� � -� � ��� � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � . T� �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � �� � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � ��� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � �� �� � ��� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � . � � � � �� � � � � � ��� � � � � � � � �� � � � � � � � � ��� � � � � � � �� � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � � . �� �� � � � � � � -� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� � � � -� � � � � � � � � � � � � � ��� � � � � � � � �� � � � � � �� ��� � � � � � � � ;� � � � � � �� � � 图 1外置 SCE 参比电极测 腐蚀电位 示意图 图 2内置 E R E2 0参比 电极测 腐蚀电位 示意图 105 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期 总第� 3 9期� 所示� 2开路电位自动采集系统的开发 自制联机控 制的多 通路数据 采集系 统是由A D C数据 采集板和数据处理软件等部分组成�A D C数据采集有8个 通道�可同时采集 8 个样品的 电位数据 �系统主 模块功能 是�设置实验参数�采集电位数据 模式和数据显示如电压- 时间关系等�多通路数据采集系统设有简单方便的操作界 面可实时将采 集的数据用 图形表示� 数据还可转化 成 O� � IG IN软件 的数 据 格式�利 用O� IG IN软 件处 理 实验 结 果�多通路感应电位A D C数据采集 板和采集系统操 作界 面如图 3所示� 3 模拟溶液中腐蚀电位的测试结果及及分析 3.1测试方案 测试过 程中主要 采用两种 模拟溶液进 行测 试�第一种 是0.001 � � � / L 饱 和� C� OH 2溶液�主要是模拟 混凝土内部 孔溶液�第 二种是 0.001 � � � / L 饱和� C� OH 2 0.6 � � � / L 3 .5 �N � C�溶液� 目的是模 拟有氯 离子存 在时 的复合 溶 液� 3.2试验方法及主要仪器 模拟测试过程中 主要采用饱 和甘汞电极� CE和M � O2 电极 E� E20作为 参比电极 进行 对比测 试�采用 的测 试仪 器为� P� �6 型钢 筋腐蚀测 定仪和 自行开发 的开 路电位 自 动采集设备� 3.3 测试结果及分析 按上面的试验方案进行试 验�每隔 1 �测试 一次腐蚀 电位�测 试时温度控制在20�� 3 �,试验 测试结果如图4� 图5所示� 由上面 试验结果 可以得出 � � 在饱和 C� OH 2溶液中� 以饱和甘汞和E� E20作为参比电极�不锈钢片作 为辅助电 极时�采用 开路电位 自动采 集系统 OCP�测试 的结果比 钢 筋腐蚀 测量 仪 P� -6 � 小 1 0� 1 � � � 即 负的 越多 � 以 E� E20 作为参比电极时�其腐蚀测试结果比� CE作为参比小1 93 � 1 � � � 即负1 93 � 1 � � ��在饱和C� OH 2 3N � C�溶液中�同样 可以得出以饱和甘汞和 E� E20作为参比电极� 不锈钢片作 为辅 助电极时 � 采用开路 电位自 动采集系 统OCP� 测试的 结果比钢 筋腐蚀测量 仪 P� -6 �小1 0� 1 �� �但是以E� E20 作为参比电极时� 其腐蚀测试结果比 � CE 作为参比 小 1 6 4� 1 � �� 即负1 6 4� 1 � �� 4 混凝土试件中钢筋腐蚀电位的测试结果及分析 4.1测试方案 所用水泥为小野田牌P.OⅡ5 2.5��/ C0 .4�利用水泥净 浆 试件 模 拟 混凝 土 试 件进 行 试 验�试 件 尺 寸� 1 5 0 � �� 1 5 0� �� 1 5 0� ��试件成型及钢筋腐蚀电位测试方法见表 1� 4.2 测试结果及分析 按以上试验方案进行试验�试验测试结果如图 6 和图 7所示�由测试结果 可以得出�在 饱和氢氧化钙溶液中�以 饱和甘汞和E� E20作为外 置参比电极�不锈钢片作为内置 辅助电极时� 采用 OCP 自动采集系统测 试的结果比钢筋腐 蚀测量仪 P� -6 �小1 0� 1 � � �即负的越多�这和模拟溶液中 测试结 果基本相 近�以E� E20作为外置 参比电 极时�其腐 蚀测试结果比 � CE 作为外置参 比小 1 6 0� 1 � ��在饱和氢 氧化钙和3N � C�复合溶 液中� 采用外置E� E20作为参比 电极和内置E� E20作为参 比电极�其腐 蚀电位测试结果偏 � 原理图 � 操作界面 图3多通道开路电位自动采集系统 图4饱和氢氧化钙溶液中钢筋腐蚀测试结果 图5饱和氢氧化钙 3 .5 N � C�溶液中腐蚀电位测试 表1钢 筋腐蚀电位 测试方案 试件编号拌和水养护方式养护温度腐蚀测试方式 1 2 自来水 3.5 � N � C� 浸泡在饱和C� OH 2溶液中 浸泡在饱和C� O H 2 3N � C�溶 液中 20� 3 � 20� 3 � P� -6 OCP 1 06 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 江苏建筑 � � 11年第1期� 总第� 39期� 差绝对值相差很大�差值为130 � V左右�也就是说当 外界 条件变化时 � 如构 件周围溶液 浓度� 环境温湿度 等� 采用外 置参比电极测出来的腐蚀电位和内部相差很大�因此采用 内置参比电极法测得的电位值是最接近实际值�从试验结 果还可以发现� 在饱和氢氧化钙和 3N aC � 复合溶液中� 以 E R E 20作为 参比电 极时� P S -6测试结 果与O C P偏差相 比 绝对值只小10 �V� 5 结论 � 1� 自制联机 控制的多通 道开路 电位自动 采集系 统能 够很好地测 出钢筋腐蚀 电位� 操作简单� 携带方 便� 适 合于 实际工程现场腐蚀电位检测� � 2� 无论是在 模拟溶液中 还是混 凝土试件 里面都 能采 用埋入 式长寿命M � O2电极 E R E 20作为参比 电极进 行腐 蚀电位的测试� � 3� 实际工 程中混凝 土构件周 围溶液浓度� 环境温湿度 等是实时变化的�采用外置参比电极测出来的腐蚀电位和 内部相差很大�采用内置参比电极法�即结构混凝土钢筋腐 蚀电位原位监测系统测得的电位值更最接近实际值� 参考文献 [1]M .F. M � � � e� � � , A . M . P . S � �� � e�a� d M . G. S . Fe� � e� � a. C � � � � � de-� � d� cedc� � � � � � � �� �� e� � f � � c� � � � � ee� f � � �� � e f � � � da� e� � a� �� �� � e �� � � � � � � � �� ec� � � � � e� [J] . C e�e� � C � � c� e� e C � � � � � � � e� .2003 25 49 1–5 02. [ 2]胡融刚, 黄若双, 杜荣归, 林昌健.氯离子侵蚀下钢筋在混 凝土 中腐 蚀行 为的E IS研究[ J].物理 化 学学 报, 2003, 19 1 46-50. [ 3]洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀与结构物的耐久性[ J] .公路, 2001 2 66-69 . [ 4]B. E � � e� e� . H a� f -ce� � � � � e� � � a� �a� � � � �� �a� � e� �� e� a� � � � � �� �R C � � � � c� � � e�[ J] . C � � � � � � c� � � �a� d B� � � d� � �M a� e� � � a� ��2001 15 133-139 . [ 5]S .Fe� � � ,J. A .G� � � _a� e� ,J. M .M � � a� da a� d V.Fe� � � . P� � � � � b� � � � � e�a� d � � � b� e� �� f� �� � � �� ec � � � � � e�f � �� ea� � � � � � � � ee�c � � � � � � � �� a� e�� �� a� � e � e� � f � � ced c� � c� e� e � � � � c� � � e� . C � � � � � � � �S c� e� ce,47 2005 217–238 . 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