[发明专利]一种混凝土中钢筋锈蚀程度的电化学检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土钢筋评估技术领域，具体涉及一种混凝土中钢筋锈蚀程度的电化学检测方法。

背景技术

混凝土结构中钢筋锈蚀是伴随砼结构全寿命周期内不断发展的化学反应过程，在自然环境条件下，通常使用一定的年限会发生锈蚀，进而影响到建筑安全。因此，需要对混凝土结构中钢筋锈蚀的程度和速率进行测量判定，以便于及时维护；所以，对钢筋锈蚀的正确检测与评价可以对构件的剩余使用寿命和可能的维修提供十分重要的数据和建议。

目前常用的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法。由于混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的有力手段，与分析法或物理法相比，电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位检测等优点，因而电化学检测方法得到了很大的重视和发展。在现有技术中，采用电化学检测方法已在实验室成功地模拟检测出混凝土试样中钢筋的锈蚀状态和瞬时锈蚀速率；可见，该检测方法是混凝土中钢筋锈蚀无损检测的未来发展方向。

在混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测方法中，主要有半电池电位、电化学阻抗谱技术和极化测量技术等。恒电量法、电化噪声法、谐波法等也在发展中，但用于现场检测尚不多。锈蚀电流密度值作为钢筋锈蚀速率的表征参数，是电化学检测方法中的关键指标之一，通常测试锈蚀电流密度值的方法包括线性极化法、Tafel外推法和电化学阻抗谱法这三种。

线性极化法的原理是锈蚀金属电极在锈蚀电位附近进行微极化，利用锈蚀电流与极化曲线在锈蚀电位附近的斜率成反比的关系，从而求出锈蚀电流。该技术方案的不足之处在于：①不能直接测定混凝土中钢筋的电阻值（B值），必须借助其他电化学测试方法获得锈蚀动力学参数β_A、β_B后，才能进一步明确计算出B值；②虽然对于溶液中金属锈蚀情况，可近似认为B值为常数，但应用于混凝土中钢筋锈蚀检测时，该B值需要修正，即必须重新测试计算而得；③由阴极向阳极极化的极化方式会使得极化曲线发生平衡电位偏移，特别当钢筋处于钝化时尤为明显，极化曲线失真则会使得获得的锈蚀动力学参数有偏差，影响测量的准确性。

Tafel外推法的原理是将腐蚀金属电极极化至相对于腐蚀电位的强极化区域，此时极化曲线位于强极化范围的曲线接近于直线，通过计算直线斜率便能计算腐蚀动力学参数β_A、β_B。。该技术方案的不足之处在于：①采用该方法时，由阴极向阳极极化的极化方式也会使极化曲线发生平衡电位偏移，导致曲线失真，影响测量的准确性；②测得极化曲线后还需要进一步数据拟合处理，步骤增加，降低测试效率；③该方法需要将钢筋电极极化至强极化区，极化电位幅值通常要大于120mV，因此对钢筋电极扰动较大，无形中会影响测试结果。

电化学阻抗谱方法的原理是通过测量所得的频率范围很宽的阻抗谱来研究锈蚀电极系统，优点是能够比其它常规的电化学测量方法得到更多动力学信息及电极界面结构的信息。但是，该技术方案的不足之处在于：测试耗时较长至少约一小时，且需要具备较高的电化学理论知识，因此具有使用局限性（目前主要用于室内研究测试，不适用于室外现场测试）。

综上所述，如何提供一种简便快捷的电化学检测方法，能够解决采用前述现有技术这几种方法带来的极化曲线失真、极化电位幅值对钢筋扰动较大、测试数据需后续拟合处理等技术缺陷，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种混凝土中钢筋锈蚀程度的电化学检测方法，解决了采用现有技术方案所带来的极化曲线失真、极化电位幅值对钢筋扰动较大、测试数据需后续拟合处理的技术缺陷。

本发明所采用的技术方案具体如下：

一种混凝土中钢筋锈蚀程度的电化学检测方法，包括如下步骤：

（1）将置于混凝土试样中的钢筋、对电极和参比电极分别与电化学工作站对应连接，形成三电极测试系统；

（2）开启电化学工作站对钢筋进行极化测试，先测试钢筋的自然电位，然后以自然电位为起点，扫描钢筋在极化区电位的变化值；当钢筋在极化区的电位达到钢筋极化过电位阈值n时，结束钢筋极化，记录该电位下对应的瞬时极化电流值I；

（3）计算钢筋锈蚀电流密度i_corr，i_corr值由如下经验公式确定：

i_corr＝α·i，α＝f(υ，n)，i＝I/A，