DE2314930A1 - Automatic measurement of chloride penetration in concrete - by elecro-chemical analysis at varying levels in a core - Google Patents
Automatic measurement of chloride penetration in concrete - by elecro-chemical analysis at varying levels in a coreInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Messung der Eindringtiefe von Chloridionen in Beton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Eindringtiefe von Chloridionen in Beton. Procedure for measuring the penetration depth of chloride ions in concrete The invention relates to a method for measuring the penetration depth of chloride ions in concrete.
Der heute in großen Mengen verwendete Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) wird bei Schadbränden oberhalb i200C zersetzt und spaltet hierbei HCl4)ämpfe ab. Hiervon können u.a. Gebäudeteile aus Stahlbeton betroffen werden, wenn tiefer eindringende Chloridionen den Korrosionsschutz der Stahlbewehrung beeinträchtigen.The plastic polyvinyl chloride used in large quantities today (PVC) is decomposed in harmful fires above i200C and splits HCl4) vapors away. Parts of buildings made of reinforced concrete can be affected by this if deeper Penetrating chloride ions impair the corrosion protection of the steel reinforcement.
i"ür eine eindeutige Beurteilung, ob eine Korrosion erfolgt, muß bekannt sein, wie schnell und wie tief Chloridionen in den Beton eindringen, damit zur Wiederherstellung betroffener Bauteile nicht Maßnahmen empfohlen werden, die entweder unwirksam sind oder einen unnötig hohen Aufwand erfordern.A clear assessment of whether corrosion is occurring must be known how fast and how deeply chloride ions penetrate the concrete, thus helping to restore it For affected components, measures are not recommended that are either ineffective or require an unnecessarily high effort.
Zur Messung der Chloridionenkonzentrationen werden heute üblicherweise z.B. 10 cm lange Bohrkerne mit einem Durchmesser von 30 mm entnommen. Der Kern wird anschließend in 1 bis 2 mm dicke Scheiben zerzägt. Hierbei tritt ein Schnittverlust von 1 mm auf. Nach Zerkleinern der Scheiben wird der Beton mit Äthanol extrahiert. Hierbei werden die relativ leicht löslichen Chloridionen (CaCl2) von den im Friedelschen Salz gebundenen Chloriden getrennt. Die Bestimmung der Chloridionen erfolgt nach einer der üblichen Analysenmethoden, z.B. durch potentiome-trische Titration. Die Ergebnisse werden in Abhängigkeit von der Eindringtiefe aufgetragen (vgl. z.B. A. Bäumel und H.-J. Engell, Archiv f.To measure the chloride ion concentrations, it is customary today E.g. 10 cm long cores with a diameter of 30 mm were taken. The core will then cut into 1 to 2 mm thick slices. This results in a loss of cut of 1 mm. After the slices have been crushed, the concrete is extracted with ethanol. Here, the relatively easily soluble chloride ions (CaCl2) are replaced by those in Friedel's Salt-bound chlorides separated. The determination of the chloride ions takes place after one of the usual analytical methods, e.g. by potentiometric titration. the Results are plotted as a function of the penetration depth (see e.g. A. Bäumel and H.-J. Engell, Archive f.
d. Eisenhüttenw. 30 (1959) S. 417/428; CA Lobry d& Bruyn und E.M. Theissing, Zement, Kalk, Gips 15 (1962) S. 71/77; W. Simon et al. Angew. Chem. 82 (1970) S. 433/443. Diese Untersuchungsmethode ist langwierig und sehr arbeitsintensiv.d. Eisenhüttenw. 30 (1959) pp. 417/428; CA Lobry d & Bruyn and E.M. Theissing, Zement, Kalk, Gips 15 (1962) pp. 71/77; W. Simon et al. Angew. Chem. 82 (1970) pp. 433/443. This examination method is tedious and very labor-intensive.
Es ist daher aufwendig, ausreichende Untersuchungen vorzunehmen, wenn man genügend gesicherte Ergebnisse als Entscheidungshilfe gewinnen will. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur schnellen und einfachen Messung der Chloridionenkonzentration in Beton zu entwickeln.It is therefore time-consuming to carry out sufficient examinations when you want to gain enough reliable results as a decision-making aid. task The invention is therefore to provide a method for the quick and easy measurement of the To develop chloride ion concentration in concrete.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch Entwicklung einer Meßanordnung gelöst, die die Bestimmung der Chloridionenkonzentration in Betonbohrkernen in Abhängigkeit von der Eindringtiefe erlaubt.This object was achieved according to the invention by developing a measuring arrangement solved, which depends on the determination of the chloride ion concentration in concrete drill cores allowed by the depth of penetration.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, daß die Chloridionenkonzentration an einem mit einer dünnen Lackschicht überzogenen Bohrkern mit Hilfe einer chloridionensensitiven Elektrode gemessen wird. Die Lackschicht muß elektrisch und elektrolytisch ein Nichtleiter sein, eine Forderung, die von fast allen Lacken erfüllt wird. In diese Lackschicht werden in gleichmäßigen Abständen z.B. von 1 oder 2 mm bei gleichzeitiger Drehung des Bohrkerns Löcher von etwa 1 mm Durchmesser angebracht. An diesen Stellen werden nun mit einer chloridionensensitiven Elektrode die Chloridionenkonzentration des Bohrkernes gemessen. Die Anbringung der Löcher und die Messung der Chloridionenkonzentration ist automatisiert; eine Meßreihe mit 6 bis 10 Meßpunkten dauert nur etwa 10 - 15 Minuten. Die Auswertung der Meßreihe kann mit handelsüblichen Geräten leicht den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. So ist es möglich, die Chloridionenkonzentration in Abhängigkeit von der Eindringtiefe mit einem Koordinatenschreiber aufzuzeichnen, in Prüfprotokollen auszudrucken oder auch auf Lochstreifen zu speichern.The principle of the invention is that the chloride ion concentration on a drill core coated with a thin layer of lacquer with the help of a chloride ion-sensitive Electrode is measured. The lacquer layer must be electrically and electrolytically non-conductive be, a requirement that is met by almost all paints. In this layer of varnish are evenly spaced e.g. 1 or 2 mm with simultaneous rotation holes of about 1 mm in diameter were made in the drill core. In these places will be Now use a chloride ion-sensitive electrode to determine the chloride ion concentration of the Core measured. Making the holes and measuring the chloride ion concentration is automated; a series of measurements with 6 to 10 measuring points only takes about 10-15 Minutes. The evaluation of the series of measurements can with commercially available devices can easily be adapted to the respective needs. So it is possible to check the chloride ion concentration record with a coordinate recorder depending on the penetration depth, to be printed out in test reports or to be saved on punched tape.
Um das Meßverfahren anschaulich darzustellen, wird es im folgenden an einem Beispiel erläutert: Ein 5 cm langer Betonbohrkern von 30 mm Durchmesser wird mit der Stirnflacl1e (mit 'Stlrnflåche" wird iliel und im folgenden die Basisfläche des zylindriscllen Bohrkernes bezeichnet) nach unten kurz in Zaponlack eingetaucht und anschließend einige Minuten bei leicht erhöhter Temperatur (40 - 700C) getrocknet. Zaponlack ist in Amylacetat oder Aceton gelöstes Zelluloid oder Kollodiumwolle. Der Zaponlack trocknet so schnell, daß ein Auslaugen des Bohrkernes vermieden wird. Die so vorbehandelte Probe ist meßbereit und wird in die Meßanordnung eingelegt. Die Meßanordnung besteht aus dem Analysenteil, der Meßsonde, der Steuereinrichtung und der Registriereinrichtung. Im Analysenteil wird die Betonprobe drehbar zwischen federnde Platten festgehalten. Auf der Stirnseite der Betonprobe wird im Zentrum ein Loch von 5 mm Durchmesser in die Lackschicht gestanzt, hierauf ein mit Calciundlydroxidlösung getauchtes Filterpapier aufgelegt und darauf eine Bezugselektrode aufgesetzt.In order to clearly illustrate the measuring method, it is described below explained using an example: A 5 cm long concrete drill core with a diameter of 30 mm becomes with the front surface (with 'Stlrnflåche "becomes iliel and in the following the base surface of the cylindric drill core) briefly dipped downwards in zapon varnish and then dried for a few minutes at a slightly elevated temperature (40-700C). Zapon varnish is celluloid or collodion wool dissolved in amyl acetate or acetone. The zapon varnish dries so quickly that leaching of the drill core is avoided. The sample pretreated in this way is ready for measurement and is placed in the measuring arrangement. The measuring arrangement consists of the analysis part, the measuring probe and the control device and the registration device. In the analysis part, the concrete sample can be rotated between resilient plates held in place. On the face of the concrete sample is in the center punched a 5 mm diameter hole in the paint layer, on this a filter paper dipped in calcium hydroxide solution is placed on top and a Reference electrode attached.
Diese Bezugselektrode, z.B. eine Quecksilber(II)-oxid-Elektrode, verbleibt itort bis zum Schluß der Messung. Die Steuereinrichtung enthält alle für die Steuerung des Meßablaufes, der Registrierung und Weitergabe der Meßwerte und weiterer Vorgänge notwendigen Relais und Schaltelemente.This reference electrode, e.g. a mercury (II) oxide electrode, remains it stops until the end of the measurement. The controller contains all of the controls the measuring process, the registration and transfer of the measured values and other processes necessary relays and switching elements.
Mit dem Taster "Start" wird ein Programm ausgelöst, das mit Hilfe eines langsam laufenden Motors in Verbindung mit einer Schaltwalze teilweise nach- und nebeneinander folgende Vorgänge auslöst.The "Start" button triggers a program that is started with the help of of a slow-running motor in connection with a shift drum and triggers subsequent processes.
Zuerst wird durch Absenken eines Mikrolocheisens auf die Betonprobe 1 mm von der Stirnfläche entfernt ein Loch mit einem Durchmesser von etwa 1 mm in die Zaponlackschicht gestanzt. Auf genau die gleiche Stelle wird anschließend eine chloridionensensitive Elektrode abgesenkt, bis sie Kontakt mit der Probe erhält und mit leichtem Federdruck auf die Probe gedrückt. Die genaue Positionierung wird dadurch erreicht, daß sowohl das Locheisen als auch die ionensensitive Elektrode auf einer optischen Bank montiert sind und mittels Mikrometerschrauben justiert werden können.First, it is done by lowering a micro-iron onto the concrete sample 1 mm from the face is a hole about 1 mm in diameter punched the zapon lacquer layer. A chloride ion-sensitive electrode lowered until it comes into contact with the sample and pressed onto the sample with light spring pressure. The exact positioning will be achieved in that both the punch and the ion-sensitive electrode are mounted on an optical bench and adjusted using micrometer screws can be.
Die chloridionensensitive Elektrode ist eine elektrochemische Halbzelle, bei der an der Phasengrenze Elektrodenmaterial/ Elektrolyt ein Potentialsprung auftritt, dessen Größe von der Aktivität der Chloridionen in dem Elektrolyten abhängt, hier bei dieser Messung vom Chloridgehalt der gesättigten Calciumhydroxidlösung in den Betonporen.The chloride ion-sensitive electrode is an electrochemical half-cell, in which a potential jump occurs at the electrode material / electrolyte phase boundary, whose size of the activity of the chloride ions in the electrolyte depends on the chloride content of the saturated calcium hydroxide solution for this measurement in the concrete pores.
Dieser Potentialsprung wird gegen eine Bezugselektrode -im Beispiel gegen die Quecksilber(II)-oxid-Elektrode -mit einem mV-Meter hinreichender Genauigkeit gemessen. Der Meßwert liefert nach der Nernst'schen Gleichung die Aktivität von Chloridionen. Eine Anderung der Konzentratlon an freiem Chlorid durch die Messung ist nicht zu erwarten, da an der Elektrode kein Austausch von Wasser stattfindet.This potential jump is against a reference electrode - in the example against the mercury (II) oxide electrode - with sufficient accuracy with a mV meter measured. According to the Nernst equation, the measured value provides the activity of Chloride ions. A change in the concentration of free chloride due to the measurement is not to be expected as there is no exchange of water at the electrode.
Ionensensitive Elektroden sind handelsüblich und werden von vielen Firmen in verschiedensten Ausführungen angeboten.Ion-sensitive electrodes are commercially available and are used by many Companies offered in a wide variety of designs.
Nach einer Zeit von etwa 1 Minute hat sich der Meßwert sicher eingestellt. Durch einen Impuls der Schaltwalze wird dieser Wert z.B. auf einem Koordinatenschreiber registriert. Die Zuordnung zur Lage (Abstand von der Stirnfläche) erfolgt dabei über ein Potentiometer, das an der optischen Bank angebracht ist und die Stellung der Meßsonde anzeigt.After a time of about 1 minute, the measured value has been set safely. This value is recorded on a coordinate recorder, for example, by a pulse from the switching drum registered. The assignment to the position (distance from the end face) takes place via a potentiometer attached to the optical bench and the position the measuring probe indicates.
Ist das Programm einmal voll durchgelaufen, wird es so oft wiederholt, wie an einem VorwahLschalter eingestellt ist.Once the program has run through in full, it is repeated as often as as is set on a preselection switch.
Dabei werden die ionensensitive Elektrode und das Mikrolocheisen durch einen Motor mit Schrittschaltwerk um eine einstellbare Längeneiniieit z.B. 1 mm weiterbewegt und gleichzeitig der Betonprobekörper um etwa 30 Winkelgrade gedreht.In doing so, the ion-sensitive electrode and the micro-iron are through a motor with stepping mechanism by one adjustable length unit E.g. 1 mm further moved and at the same time the concrete specimen moved by about 30 degrees turned.
Dadurch wird erreicht, daß die einzelnen Meßpunkte nicht zu dicht nebeneinander liegen, so daß die Gefahr einer Mischpotentialbildung durch Elektrolytschleppen verringert wird.This ensures that the individual measuring points are not too close lie next to each other, so that there is a risk of mixed potential formation due to electrolyte dragging is decreased.
Das ablaufende Programm ist variabel. So ist der Abstand der einzelnen Meßpunkte auf 1, 2 oder 3 mm Abstand einstellbar und auch die Anzahl der Meßpunkte ist von 1 bis 12 vorwählbar. So ist es möglich, für orientierende Messungen vier Meßpunkte mit je 3 mm Abstand und für genaue Messungen 12 Meßpunkte mit je 1 mm Abstand einzustellen. Das Programm ist dadurch den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt. Durch die Automatisierung dieses Meßverfahrens ist es möglich, daß nach Beendigung des Programms direkt die Abhängigkeit der Chloridionenkonzentration von der Eindringtiefe als Ergebnis vorliegt.The running program is variable. So is the distance of each Measuring points adjustable to a distance of 1, 2 or 3 mm, as well as the number of measuring points can be selected from 1 to 12. So it is possible to use four for indicative measurements Measuring points each 3 mm apart and for precise measurements 12 measuring points each 1 mm To adjust the distance. The program is adapted to the respective needs. By automating this measurement process, it is possible that after completion of the program directly the dependency of the chloride ion concentration on the penetration depth is available as a result.
Claims (3)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102297821A (en) * | 2011-05-23 | 2011-12-28 | 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 | Detection apparatus for impermeability of hardened concrete under constraint state, and method thereof |
| CN114264589A (en) * | 2021-12-29 | 2022-04-01 | 山东交通学院 | Concrete chloride ion permeability resistance detection device and method for field environment |
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1973
- 1973-03-26 DE DE19732314930 patent/DE2314930A1/en active Pending
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