Лабораторная работа № 4 Определение и оценка вероятности коррозии арматуры железобетонных конструкций

Цель работы. Изучение современного метода обнаружения коррозии арматуры с помощью милливольтметра с высоким входным сопротивлением. Метод соответствует следующим нормативам: BS 1881, part 201, ASTM С876-80, DGZfP ВЗ, UNI 10174.

Время на подготовительные и испытательные работы.

1. Изготовление модельной железобетонной плиты с очагом коррозии арматуры - 2 ч.

Появление очага коррозии арматуры - не менее 7 сут.

2. Определение и оценка вероятности коррозии арматуры в модельной железобетонной плите - 2 ч.

Краткие сведения из теории. Коррозия арматуры - основной фактор, приводящий к образованию трещин и разрушению защитного слоя бетона, а при снижении сечения рабочей арматуры - к потере несущей способности конструкций. Конструкции, подвергшиеся различного рода разрушениям, в том числе и коррозионным, согласно СНиП 2.03.01—84* «Бетонные и железобетонные конструкции», п. 6 подлежат поверочному расчету и при необходимости - сложным работам по усилению.

Коррозия стали в бетоне представляет собой электрохимический процесс, при котором возникает эффект гальванического элемента. При этом возникающий внутри конструкции электрический ток можно измерить на поверхности бетона, а поле потенциала может быть измерено при помощи электрода сравнения (например, медно-сульфатного). Проведя измерения по всей поверхности, можно определить участки, где протекает коррозия арматуры и где она отсутствует. Установлено, что коррозия стали протекает на тех участках, где потенциал поля менее 250 мВ.

Оборудование и приборы. Милливольтметр с высоким входом сопротивлением (например, прибор, представленный на рис. 1), предназначенный для неразрушающего контроля коррозии арматурных стержней в строительных конструкциях из бетона и обнаружения ржавчины на этом этапе, когда она еще не определяется визуально и не вызывает разрушений, представляет собой систему для измерения поля потенциалов по всей поверхности строительной конструкции.

Провод для подключения электрода

Стержневой

электрод

Милливольтметр

Провод для подключения электрода

Провод для подключения электрода

Провод для заземления арматуры

Рис. 1. Милливольтметр с высоким входным сопротивлением со стержневым электродом

При градиенте потенциалов (т.е. при изменении значе­ния на единицу длины) становится возможным отличить участки, где происходит коррозия арматуры, от участков, где этого процесса нет. На дисплее одновременно с высокой четкостью могут быть представлены результаты 240 измерений. В памяти прибора может храниться 120000 измерений, которые выводятся на дисплей в виде полей по 240 значений. Такой объем памяти позволяет проводить измерения на площади более 4000 м².

Перемещающийся курсор указывает на дисплее точку поля, где в данный момент производится измерение. Измерение на объекте можно проводить, используя сочетание мелко- и крупномасштабной системы координат; отдельные измерения могут быть перезаписаны, уничтожены или отмечены.

Стандартная комплектация прибора - индикаторный блок с жидкокристаллическим дисплеем, стержневой электрод и катушка с заземляющим кабелем. Для измерения степени коррозии на больших площадях сооружений прибор комплектуется роликовыми электродами.

Порядок выполнения работы и обработка результатов.

1. Подсоединить стержневой электрод к гнезду А.

2. Подсоединить устройство измерения траектории движения к гнезду В (только при работе с роликовыми электродами).

3. Заземлить арматуру (для этого имеется катушка проволоки).

4.Нажать клавишу «ON/OFF». На дисплее на короткое время появляются серийный номер прибора, установленная версия программного обеспечения, результат автоматичес­ки проводимого поверочного теста и оставшийся ресурс батареек.

Прибор позволяет проводить измерения без занесения или с занесением результатов измерения в память. В первом случае при включении или нажатии клавиши «END» прибор начинает проводить измерение и работает как цифровой вольтметр. Измерения можно производить в диапазоне +/—999 мВ постоянного тока. Замеры проводят стержневым электродом в нескольких точках конструк­ции, чтобы облегчить последующую установку диапазона индикации для оптимального представления на дисплее в черно-белых тонах.

Настоящая лабораторная работа проводится в режиме занесения результатов в память прибора и последующей их распечатки (с учетом масштабной сетки координат), для чего необходимо выполнить следующие действия:

Дисплей

5. На дисплее нажать клавишу «MENU».

6. С помощью стрелочных клавиш ↑,↓- выбрать строку «Display» (она должна находиться в нижней части поля дисплея).

7. Нажать клавишу «START».

8. С помощью стрелочных клавиш ←,→,↑,↓ установить диапазон значений, при превышении которого значения потенциалов появляются на дисплее. Выбор диапазона возможен в пределах от +200 до —950 мВ. Оптимальным считается диапазон от 0 до —350 мВ.

Номер объекта

9. Нажать клавишу «MENU».

10. С помощью стрелочных клавиш ↑,↓ выбрать строку «Object No».

11. Нажать клавишу «START».

12. С помощью стрелочных клавиш ←,→,↓,↑ установить номер объекта. В память может быть занесено до 72 объ­ектов.

Список объектов состоит из 3 страниц, на каждой из них — по 24 объекта. После того как одна страница за­полнится, нажатием клавиши обеспечивается переход на следующую страницу. Объект № 1 является демонстраци­онным и охватывает 6 страниц. После выключения прибора и повторного его включения значения вновь приходят к исходно установленному уровню.

Электроды

13. Нажать клавишу «MENU».

14. С помощью стрелок ↑,↓ выбрать строку «Elec­trodes».

15. Нажать клавишу «START».

16. С помощью стрелок ↑,↓ выбрать строку «Way Encoder» (устройство измерения траектории движения), а с помощью стрелок ←,→ ,о выбрать «Yes» или «No» (да или нет).

17. Выбрать строку «Number of electrodes» (количество электродов) стрелками ↑,↓, а непосредственное значе­ние — стрелками ←,→.

18. Если на строке «Устройство измерения траектории движения» выбрано значение «No» (нет), а количество электродов «1», появляется третья строка «Autom. measure» (автоматическое измерение). В зависимости от этого изме­рения станут проводиться или автоматически, или вручную нажатием клавиши «START».

19. Только значения менее —50 мВ измеряются автома­тически. Значения в диапазоне +100 и —50 мВ необходимо измерять, нажимая клавишу «START».

Сетка координат XY

20. Нажать клавишу «MENU».

21. С помощью стрелок ↑,↓ выбрать строку «XY Grid» (сетка координат XY).

22. Нажать клавишу «START» и стрелками ↑,↓,←,→ установить ширину колонки X и шаг рядов Y. Диапазон для X и К: до 999 мм.

23. При изменении координатной сетки XY требуется ввести новый номер объекта.

Крупная сетка

24. Нажать клавишу «MENU».

25. С помощью стрелок ↑,↓ выбрать строку «Coarse Grid» (крупная сетка).

26. Нажать клавишу «START» и выбрать количество ша­гов стрелками ↑,↓. Количество шагов показывает, во сколь­ко раз крупная сетка больше координатной сетки XY.

Чтобы провести быстрое обследование объекта с большой площадью поверхности, его можно развернуть по крупной сетке, производя замеры одним или несколькими стерж­невыми электродами. При этом в поле 6 строки состояния появляется индикация «R» (рис. 3). Выбор производится клавишей «MENU».

Если по результатам измерений требуется более под­робное обследование в данной точке, клавишей «MENU» можно произвести перевод в обычную координатную сетку ЛУ (индикация «г»). После окончания подробного обследо­вания в данной точке работу снова продолжают в крупной сетке (R).

При выключении прибора количество шагов возвраща­ется на 1.

ПРИМЕР (рис. 2).

Мелкая сетка: 100 мм (сетка XY).

Крупная сетка: 5 шагов, измерения производятся с ша­гом в 500 мм.

Для проведения измерений с занесением результатов в память выполняют нижеследующие операции:

27. Нажать клавишу «END». На дисплее появляются номер объекта и координатная сетка XY.

28. Нажать клавишу «START». Вместе с координатной сеткой XY размером 150/150 мм появляется «картинка», представленная на рис. 3.

• Поз. 1 — курсор можно перемещать с помощью стрелок ↑,↓,←,→. При нажатии на клавишу в течение 2 с курсор «перепрыгнет» на следующую страницу. Если на клавишу нажимать непрерывно, то страницы будут все время перелистываться;

• поз. 2 — стрелка показывает направление проведения следующего замера. Это направление можно изменить с помощью стрелок;

• поз. 3 — измеренное значение;

• поз. 4 — номер объекта: измеряемый объект может иметь любую длину и соответственно любое количество измеренных значений по осям X и Y. Однако количество измерений, превышающее цифру 42, может быть только в каком-либо одном из двух направлений, поскольку при распечатывании на листе формата А4 больше 42 значений не помещается. Если имеется 42 измеренных значения вдоль оси X, то при распечатывании «картинка» автомати­чески переворачивается по часовой стрелке на 90°. Если же количество измерений по обеим осям превышает 42, то на дисплее появляется сообщение: X, Y> 42. В этом случае для продолжения необходимо «открыть» новый объект;

• поз. 5 — на этой позиции изменяется показание через каждые 10 м вдоль оси X;

• поз. 6 — индикация на этой позиции может изменять­ся клавишей «MENU» и означает:

• для стержневых электродов: г — сетка XY, R — круп­ная сетка;

• для роликовых электродов:

• измеренные значения автоматически переписываются;

• измеренные значения не переписываются.

Встроенное в прибор программное обеспечение позво­ляет получить цветную распечатку на принтерах HP DeskJet (например 500С, 550С) без подключения к персональному компьютеру. Для распечатывания информации нужно соединить блок дисплея и принтер кабелем и включить принтер (цветной принтер «HP DeskJet») и далее:

29. Нажать клавишу «MENU».

30. Выбрать строку «Data Output» (выдача информации) с помощью стрелочных клавиш.

31. Нажать клавишу «START» и выбрать строку «Printer Select» (выбор принтера).

32. Нажать клавишу «START» и выбрать режим «Grey level» (черно-белое изображение) или «numeric» (цифровое представление).

33. Нажать клавишу «MENU».

34. Нажать клавишу «START».

35. Выбрать объект.

36. Нажать клавишу «MENU».

37. Нажать клавишу «START».

38. Выбрать строку «Object Print» (распечатка объекта).

39. Нажать клавишу «START».

Для стирания информации из памяти нужно:

40. Нажать клавишу «MENU».

41. Нажать клавишу «START».

42. Выбрать строку «Clear memory» (очистить память).

43. Нажать клавишу «START».

Отчет о работе. Представить чертеж с указанием зоны (зон) конструкции с вероятной коррозией арматуры на основании анализа дан­ных, измеренных прибором и распечатанных на принтере.

Контрольные вопросы

1. Какой физический принцип лежит в основе метода определения вероятности коррозии арматуры?

2. Почему с помощью данного метода оценивают ве­роятность коррозии арматуры строительных конструкций и как подтвердить коррозию арматуры?

3. Что влияет на измерения вероятности коррозии ар­матуры данным методом?

Нормативные документы

BS 1881, part 201	Testing concrete. Guide to the use of non-destructive methods of tes for hard­ened concrete	Испытание бетона. Руко­водство по применению неразрушающих методов испытания затвердевше­го бетона
ASTM C876-80	Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete	Стандартный метод по­тенциалов для испыта­ния обнаженной арма­турной стали
SIA 2006	-
DGZfP B3	Merkblatt (инструкция) fur elektrochemische Po- tentialmessungen zur Er- mittlung von Bewehrungss- tahlkorrosion in Stahlbe- tonwerken	Инструкция по измере­нию электрохимического потенциала для опреде­ления коррозии арматур­ной стали железобетон­ных конструкций
UNI 10174	Del Potenziale di Corro- sione delle	Потенциал коррозии ар­матуры