8.5.2. Метод потенциалов полуэлемента

Метод основан на корреляции измеренного электрохимического потенциала с наблюдаемой скоростью коррозии металла в железобетоне. Его сущность состоит в измерении электрического потенциала, возникающего между арматурной сталью и стандартным электродом сравнения, который устанавливается на исследуемые участки поверхности железобетонной конструкции. Рекомендации по применению метода в трех модификациях изложены в ОДМ 218.3.001-2010.

Модификация 1 – измерение потенциала с использованием одного электрода сравнения. Данный метод является основным методом измерения потенциалов полуэлемента в железобетонных конструкциях.

Модификация 2 – измерение потенциала с использованием двух электродов сравнения. Данный метод используют в случаях, когда отсутствует возможность подключения к арматуре или требуется получить только величину градиента потенциала в одной точке относительно потенциала в другой точке измерения. Метод может применяться в том числе, для конструкций пролетных строений, в которых имеются электрически не связанные арматурные каркасы.

Модификация 3 – измерение потенциала с предварительной поляризацией. Данный метод рекомендуется использовать на отдельных участках конструкции для уточнения наличия или отсутствия процессов коррозии арматуры, в случаях, когда методом 1 не удается с высокой степенью вероятности это установить, например, в зонах неопределенного состояния арматуры.

Вероятностную оценку коррозии арматуры дают согласно общим критериям, приведенным в таблице 8.3.

Таблица 8.3

Общие критерии для оценки вероятности коррозии арматуры для медно-сульфатного электрода по методу 1

Характеристика состояния арматуры	Пассивное состояние арматуры с вероятностью 90 %	Неопределенное состояние арматуры	Коррозия арматуры с вероятностью 90 %
Величина потенциала на поверхности относительно стандартного медно-сульфатного электрода сравнения	Р > –200 мВ	–200мВ > P >–350мВ	Р < –350 мВ

8.6. Определение защитных свойств бетона

Определение защитных свойств бетона производят с помощью 1 % спиртового раствора фенолфталеина, вступающего в реакцию с гидратом окиси кальция, содержащимся в теле цементного камня. Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН. В результате карбонизации резко падает щелочность содержащейся в бетоне влаги, и бетон перестает оказывать защитное действие на арматуру. При достижении определенного влажностного состояния бетоном происходит коррозия арматуры. Бетонные конструкции низкого качества особенно подвержены карбонизации.

Карбонизация бетона является одним из основных факторов, приводящих к возникновению коррозии арматуры и последующему снижению несущей способности конструкций.

Находящиеся в атмосфере кислотообразующие газы, в первую очередь двуокись углерода (CO₂), проникая в поры бетона, стремятся в присутствии влаги нейтрализовать высокощелочную среду, тем самым ослабляется его защитное действие по отношению к арматуре. Этот процесс, называемый карбонизацией бетона – представляет собой реакцию превращения гидроксида кальция в карбонат кальция, которую в упрощенном виде можно записать:

Са(ОH)₂ + СO₂ + Н₂O = СаСО₃ + 2Н₂O

Процесс карбонизации состоит из целого ряда промежуточных этапов, начинаясь с поверхности бетонной конструкции с момента ее изготовления и затухая по мере проникновения углекислого газа внутрь бетона через открытые поры.

В процессе реакций значение показателя pH поровой жидкости бетона снижается от начальной величины 12,5 до уровня ниже 9. При ограниченном доступе воздуха железо не пассивируется в щелочных растворах, имеющих рН ниже 11,3-11,8. Карбонизация бетона полностью завершается при значениях рН около 9. При таких значениях рН происходит депассивация арматурной стали (разрушение защитной пленки), в результате чего возникает опасность коррозии арматуры.

Исследование глубины карбонизации бетона сводится к определению значения pH поровой жидкости на различной глубине.

Щелочность бетона определяют по значению рН поровой жидкости в соответствии с ГОСТ 5382-91. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа или с помощью индикаторов.

В полевых условиях для получения экспресс- информации о степени карбонизации защитного слоя бетона допускается применять оценочный метод измерения глубины карбонизации, который заключается в увлажнении свежего сухого бетонного скола поверхности индикаторной жидкостью. Простым и эффективным способом оценки глубины карбонизации бетона является использование фенолфталеина С₂₀Н₁₄О₄ (индикатора). Используется 1 % - ный спиртовой раствор по ГОСТ 4919.1-77. Реактивы и особо чистые вещества. Методы приготовления растворов индикаторов. Для приготовления спиртового раствора индикатора 1 грамм препарата растворяют в 80 мл этилового спирта и доводят объем раствора водой до 100 мл.

Индикатор либо наносят на свежий скол (спил) бетона, произведенный на исследуемой конструкции, либо на пробы порошка бетона, высверленного с различной глубины из нескольких отверстий. В интервале рН от 8.2 до 10 происходит изменение окраски индикатора от бесцветной к красно-фиолетовой. Считается, что если в бетоне вокруг арматуры значение рН поровой жидкости уменьшается до 10, бетон теряет способность надежно защищать арматуру от коррозии и в присутствии кислорода (окислитель) и влаги воздуха (электролит) может начаться коррозия арматуры.