KR101207612B1 - Testing cell for sensing of electric corrosion used galvanic sensor for sensingof electric corrosion of steel-concrete structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에 관한 것으로서, 작동전극, 제 1기준전극 및 상대전극을 포함하여 이루어진 제 1영역; 갈바닉센서, 제 2기준전극 및 접지전극을 포함하여 이루어진 제 2영역; 상기 제 1영역과 상기 제 2영역은 분리막에 의해 분리되며, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역을 관통하여 시편이 위치하는 것을 특징으로 하고, 상기 갈바닉센서는 상기 시편과 상기 접지전극 사이에 위치하며, 상기 갈바닉센서의 양극은 시편과 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 실제 지하철 등으로부터 발생하는 미주전류의 누설로 인한 콘크리트구조물 내의 철근 전식정도를 정확히 예측할 수 있도록 미주전류만을 측정할 수 있는 장점이 있으며, 분리막 등을 이용하여 미주전류의 발생원과 갈바닉센서를 분리시킴으로써, 미주전류가 철근이 아닌 콘크리트 등을 통해 갈바닉센서로 이동함으로써, 철근의 전식감지 정확도를 저하시키는 요인을 제거할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a galvanic sensor for galvanic sensing of a reinforced concrete structure and a galvanic sensing test cell using the same, comprising: a first region including a working electrode, a first reference electrode, and a counter electrode; A second region including a galvanic sensor, a second reference electrode, and a ground electrode; The first region and the second region are separated by a separator, and a specimen is positioned through the first region and the second region, and the galvanic sensor is positioned between the specimen and the ground electrode. The anode of the galvanic sensor is formed of the same material as the specimen.
According to the present invention, there is an advantage that only the end current can be measured to accurately predict the degree of rebar propagation in the concrete structure due to leakage of the end currents generated from the subway, etc. By separating the sensor, the end-of-current current is moved to the galvanic sensor through the concrete, not the rebar, there is an advantage that can eliminate the factors that reduce the accuracy of the transfer detection of the rebar.
Description
본 발명은 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제 지하철 등으로부터 유기되는 미전류의 간섭으로 인해 철근콘크리트 구조물에 발생하는 부식정도를 전식감지에 최적화된 갈바닉센서의 센서전류 측정을 통해 정확히 진단하여 적절한 보수?보강시점을 용이하게 판단할 수 있으며, 철근의 부식정도를 정확히 예측할 수 있도록 분리막 등을 사용하여 다른 간섭원인을 배제하고 전식으로 인한 부식정도만을 효과적으로 측정할 수 있는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에 관한 것이다.
The present invention relates to a galvanic sensor for the propagation detection of a reinforced concrete structure and a propagation detection test cell using the same. More specifically, the electrostatic detection of the degree of corrosion occurring in the reinforced concrete structure due to the interference of uncurrent induced from an actual subway, etc. The sensor current of the galvanic sensor optimized for the SMC can be accurately diagnosed to easily determine the proper repair and reinforcement point.The separation membrane is used to exclude the other causes of interference and to predict the corrosion level of the rebar. The present invention relates to a galvanic sensor for detecting galvanic wires of reinforced concrete structures that can effectively measure only the degree of corrosion, and a test cell for detecting galvanic wires using the same.
최근 도심지를 중심으로 지하 매설 구조물이 밀집되어 설치됨에 따라 전철이나 타 금속 구조물의 전기방식 시설에 의한 미주전류 간섭의 문제가 상당히 심각하게 부각되고 있다. Recently, as underground underground structures are densely installed around urban centers, the problem of the Americas current interference caused by electric facilities of trains or other metal structures has been highlighted.
도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 철근 콘크리트 구조물 주변의 지하철 또는 타구조물의 전기방식 시설로부터 토양으로 발생되는 미주전류가 철근 콘크리트 구조물과 같은 금속 구조물로 유입되어 타고 흐르다가 토양-금속 구조물 사이의 전위가 음의 값이 되는 특정 지점에서 다시 토양으로 유출되며, 이 전류가 유출되는 지점에서 부식이 매우 빠른 속도로 가속화된다. 이와 같이 금속 구조물에 유입된 미주전류에 의해 발생하는 부식을 전식이라 한다. As shown in Fig. 1 and 2, the vagus current generated in the soil from the subway or other electrical facilities around the reinforced concrete structure flows into the metal structure, such as reinforced concrete structure, and flows through the soil-metal structure. At a certain point where the potential becomes negative, it flows back into the soil, where corrosion accelerates very rapidly. As such, the corrosion generated by the vagus current introduced into the metal structure is referred to as electrolysis.
전철 차고 등에서는 선로가 지하 매설 금속 구조물과 전기적으로 접촉하는 경우 국소적으로 수십~수백 암페어(A)의 큰 누설전류가 생기는 일도 일어날 수 있는데, 이와 같은 경우 단시간에 매우 심각한 전식이 발생되어 금속 구조물의 파손으로 이어질 수 있다. 이러한 현상은 배관, 철근 구조물 등과 같이 길이가 긴 구조물에서 특히 발생하기 쉽다. In train garages, when the tracks are in electrical contact with underground buried metal structures, large leakage currents of several tens to hundreds of amperes (A) may occur locally. In this case, very serious electrical breakdowns occur in a short time. Can lead to breakage. This phenomenon is particularly likely to occur in long structures such as pipes and reinforced structures.
직류 전원을 사용하는 지하철 주변의 전기방식 구조물은 지하철 통과 시 선로에서 흘러나오는 미주전류의 영향을 받아 고유의 방식전위가 변형되며, 이러한 현상을 미주전류의 간섭이라 한다. The electric structure around the subway using DC power is transformed by the unique current potential under the influence of the Americas flowing from the track when passing through the subway, and this phenomenon is called the interference of the Americas current.
미국의 부식학회(National Association of Corrosion Engineers; NACE) 및 상공부에서 집계된 기간 시설물의 전식 피해액은 연간 5억 달러 이상으로 보고되었으며, 국내에서는 수도권 지하철 선로에서 매년 수백 미터에 상당하는 막대한 양이 전류 누설에 의한 전식으로 소실되는 것으로 보고되었다. The total damage of the utility facilities reported by the National Association of Corrosion Engineers (NACE) and the Department of Commerce has been reported to be more than $ 500 million annually, and in Korea, hundreds of meters of current leakage in metropolitan subway lines is reported annually. It has been reported that it is lost to a catabolism by.
미주전류 간섭의 영향은 일반적으로 간섭을 주는 구조물의 전위를 변화시키면서 간섭 발생과 피간섭 구조물의 전위변화를 측정하여 판단한다. 토양으로부터 피간섭 구조물로 전류가 유입되는 구간에서는 피간섭 구조물의 전위가 음의 방향으로 이동하고 피간섭 구조물로부터 토양으로 전류가 유출되는 구간에서는 피간섭 구조물의 전위가 양의 방향으로 이동하는 원리에 입각한 것으로, 철근 콘크리트 구조물 내 철근의 전위는 인접하여 위치시킨 기준전극과 철근을 전위차계에 연결하여 측정이 이루어진다. 그러나 이러한 전위 측정법은 기준전극과 철근 사이의 콘크리트 저항 등에 의해 발생하는 IR-drop 성분이 측정 전위에 포함되어 미주전류 간섭에 의한 구조물의 정확한 분극 전위 측정이 불가능하며, 따라서 간섭유무에 대한 정성적인 판단을 제공해 줄 뿐 금속 구조물에서 발생하는 전식의 진행 정도에 대한 정확한 정보는 얻을 수는 없다. Influence of VCT interference is generally determined by measuring the potential change of the interference structure and the interference structure while changing the potential of the interfering structure. In the section where the current flows from the soil to the interference structure, the potential of the interference structure moves in the negative direction, and in the section where the current flows from the interference structure into the soil, the potential of the interference structure moves in the positive direction. Based on this, the potential of the rebar in the reinforced concrete structure is measured by connecting the reference electrode and the reinforcing bar which are located adjacent to the potentiometer. However, this potential measurement method includes the IR-drop component generated by the concrete resistance between the reference electrode and the reinforcing bars in the measurement potential, so that it is impossible to accurately measure the polarization potential of the structure due to the Americas current interference. However, it is not possible to obtain accurate information on the progress of the electroforming in metal structures.
또한, 최근 배관과 같은 금속 구조물의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 측정된 전류를 통해 키르히호프 전류 법칙을 이용하여 전류의 유입과 유출을 판단하는 전류 맵핑(mapping) 방법이 개발되었으나, 기술의 완성도는 높은 반면, 측정 장비가 매우 고가라는 문제가 있어 실제 현장 적용이 용이하지 않다는 문제점이 있다. In addition, a current mapping method for determining the inflow and outflow of current using Kirchhoff's current law through currents measured at regular intervals along the longitudinal direction of a metal structure such as a pipe has been developed. On the other hand, there is a problem that the measurement equipment is very expensive, so the actual field application is not easy.
따라서, 미주전류 간섭에 따른 금속 구조물의 전식에 대하여 정량적으로 진단할 수 있으며, 경제적으로 운영할 수 있는 감지 시스템에 대한 개발이 요구되고 있다. Therefore, development of a detection system that can quantitatively diagnose and economically operate a metal structure according to the Americas current interference is required.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 양극과 음극의 갈바닉전지 형성을 통해 유기되는 갈바닉전류를 측정하여, 콘크리트에 매설된 철근의 전식에 의한 손상정도를 정량적인 수치로 제시함으로써, 주변 전기시설물에 의한 철근의 미주전류 간섭정도와 전식발생상태 및 발생지점의 정확한 모니터링이 가능하여 전식으로 인한 구조물 손상을 미연에 방지할 수 있는 철근콘크리트 구조물의 전식감지시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention, by measuring the galvanic current is induced through the formation of the galvanic battery of the positive electrode and the negative electrode, to the quantitative numerical value of the damage caused by the transfer of reinforcement embedded in concrete Providing a propagation detection system for reinforced concrete structures that can prevent the damage caused by electrical propagation by accurately monitoring the degree of interference and the occurrence of propagation and breakdown of rebar current by reinforcing electrical facilities by surrounding electrical facilities. The purpose.
또한, 저렴하게 제조가능하고 운영이 가능한 갈바닉센서를 이용하여 전식을 감지할 수 있음을 다양한 실험데이터를 통해 입증함으로써, 경제적이면서도 정확하게 전식을 감지할 수 있는 시스템을 구축하는 것을 목적으로 한다. In addition, by demonstrating through a variety of experimental data that the galvanic sensor can be detected using a low-cost manufacturing and operation of the galvanic sensor, it aims to build a system that can detect the economical and accurate.
또한, 전식감지시스템을 구동하기 위한 외부전원이 필요없어, 현장적용성이 우수하고, 운영의 경제성 또한 현저히 높은 철근콘크리트 구조물의 전식감지시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an external power source for driving the electrical sensing system is not required, and it is an object of the present invention to provide an electrical sensing system of reinforced concrete structures, which has excellent field applicability and significantly high operation economy.
뿐만 아니라, 콘크리트구조물 내의 철근 전식요인을 실제와 극히 유사하게 모사할 수 있는 시스템을 제공함으로써, 미주전류의 간섭 및 전식과 관련한 시험평가 및 측정에 있어 종래보다 정확한 정보를 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
In addition, by providing a system that can simulate the rebar transfer factors in concrete structures in a very similar way to the real world, it is possible to obtain more accurate information than before in the test evaluation and measurement related to the interference and transfer of the Americas current. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 전식감지시스템에 사용되는 전식감지용 갈바닉센서는, 봉 형상의 양극; 상기 양극과 이격되어 설치된 봉 형상의 음극; 상기 양극 및 상기 음극의 일부가 삽입되어 상기 양극 및 상기 음극을 고정시키는 전극지지대;를 포함하여 이루어지며, 상기 양극에 연결된 양극전선과 상기 음극에 연결된 음극전선은 상기 전극지지대를 관통하여 영저항전류계와 연결되는 것을 특징으로 한다.Galvanic sensor for the galvanic detection used in the galvanic detection system of the reinforced concrete structure according to the present invention for achieving the above object, a rod-shaped anode; A rod-shaped cathode spaced apart from the anode; A portion of the anode and the cathode is inserted into the electrode support for fixing the anode and the cathode; and the positive electrode wire connected to the positive electrode and the negative electrode wire connected to the negative electrode penetrates the electrode support zero resistance current meter It is characterized in that connected with.
상기 전극지지대에서, 상기 양극 및 음극의 삽입부; 및 상기 양극전선과 상기 음극전선의 인출부;는 방수처리된 것을 특징으로 하며, 상기 양극은 철근용 강(steel) 재질로 구성되며, 상기 음극은 동으로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 양극 및 상기 음극의 직경은 5mm 내지 20mm인 것을 특징으로 한다.An insertion part of the anode and the cathode in the electrode support; And the lead portions of the positive electrode wire and the negative electrode wire are waterproofed, and the positive electrode is made of steel for reinforcing steel, and the negative electrode is made of copper. The diameter of the cathode is characterized in that 5mm to 20mm.
또한, 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀은, 작동전극, 제 1기준전극 및 상대전극을 포함하여 이루어진 제 1영역; 갈바닉센서, 제 2기준전극 및 접지전극을 포함하여 이루어진 제 2영역; 상기 제 1영역과 상기 제 2영역은 분리막에 의해 분리되며, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역을 관통하여 시편이 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electrostatic detection test cell using the galvanic sensor for electrostatic detection of the reinforced concrete structure, the first region comprising a working electrode, a first reference electrode and a counter electrode; A second region including a galvanic sensor, a second reference electrode, and a ground electrode; The first region and the second region are separated by a separator, and the specimen is positioned through the first region and the second region.
상기 갈바닉센서는 상기 시편과 상기 접지전극 사이에 위치하며, 상기 갈바닉센서의 양극은 시편과 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 제 1기준전극은 상기 작동전극과 인접하며, 상기 제 2기준전극은 상기 시편과 인접하고, 상기 작동전극, 상기 상대전극, 상기 시편, 상기 갈바닉센서 및 상기 접지전극은 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 한다.The galvanic sensor is positioned between the specimen and the ground electrode, and the anode of the galvanic sensor is formed of the same material as the specimen, and the first reference electrode is adjacent to the working electrode, and the second reference electrode Is adjacent to the specimen, and the working electrode, the counter electrode, the specimen, the galvanic sensor, and the ground electrode are spaced apart from each other.
상기 제 1기준전극은 작동전극과 인접하여 작동전극의 전위를 측정하며, 제 2기준전극은 1개 내지 3개의 기준전극으로 구성하여, 시편의 길이 방향에 따른 시편의 각 부위의 전위를 측정하는 것을 특징으로 한다.The first reference electrode measures the potential of the working electrode adjacent to the working electrode, the second reference electrode is composed of one to three reference electrodes, to measure the potential of each part of the specimen along the longitudinal direction of the specimen It is characterized by.
상기 시편은 상기 제 1영역의 상기 작동전극과 상기 상대전극 사이에 위치하며, 상기 작동전극에 정전류 인가장치가 연결되고, 상기 정전류 인가장치에서 발생된 전류가 상기 작동전극과 상기 상대전극 사이로 통전되어 상기 시편에 미주전류를 유입시키는 것을 특징으로 한다.The specimen is positioned between the working electrode and the counter electrode of the first region, and a constant current applying device is connected to the working electrode, and a current generated by the constant current applying device is energized between the working electrode and the counter electrode. Characterized by introducing a vagus current to the specimen.
또한, 상기 갈바닉센서는 영저항전류계(ZRA)와 연결되며, 상기 영저항전류계를 통해 상기 갈바닉센서의 센서전류변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역은 전해질용액을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the galvanic sensor is connected to the zero resistance ammeter (ZRA), it characterized in that for monitoring the sensor current change of the galvanic sensor through the zero resistance ammeter, wherein the first region and the second region is the electrolyte solution It is characterized by comprising.
상기 작동전극, 상기 접지전극, 상기 상대전극, 상기 제 1기준전극 및 상기 제 2기준전극은 포화감흥전극(SCE), 탄소강 또는 탄소봉 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 접지전극은 토양과 접지되어 있는 것을 특징으로 한다.
The working electrode, the ground electrode, the counter electrode, the first reference electrode and the second reference electrode may include at least one of a saturation induction electrode (SCE), carbon steel, or a carbon rod. It is characterized by that.
본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에 따르면, 양극과 음극의 갈바닉전지 형성을 통해 유기되는 갈바닉전류를 측정하여, 콘크리트에 매설된 철근의 전식에 의한 손상정도를 정량적인 수치로 제시함으로써, 주변 전기시설물에 의한 철근의 미주전류 간섭정도와 전식발생상태 및 발생지점의 정확한 모니터링이 가능하여 전식으로 인한 구조물 손상을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the galvanic sensor for the galvanic detection of the reinforced concrete structure of the present invention and the galvanic detection test cell using the same, by measuring the galvanic current induced by the galvanic cell formation of the positive electrode and the negative electrode, the degree of damage by the transfer of the reinforcement embedded in concrete By presenting quantitatively, it is possible to accurately monitor the degree of interference of the vault currents of the rebars by the surrounding electric facilities, and the occurrence state and the occurrence point of the rebar, thereby preventing the damage of the structure due to the electrical failure.
또한, 분리막 등을 이용하여 미주전류의 발생원과 갈바닉센서를 분리시킴으로써, 미주전류 발생원에 의해 직접적으로 갈바닉센서가 반응하는 것을 방지하고 시편을 통해 유출되는 순수 미주전류에만 갈바닉센서가 반응하도록 함으로써, 철근의 전식감지 정확도를 저하시키는 요인을 제거할 수 있는 장점이 있다.In addition, by separating the galvanic sensor and the galvanic sensor by using a separation membrane, etc., the galvanic sensor prevents the galvanic sensor from directly reacting by the galvanic current source and causes the galvanic sensor to react only with the net galvanic current flowing through the specimen. There is an advantage that can remove the factors that lower the accuracy of the detection of the detection.
뿐만 아니라, 콘크리트구조물 내의 철근 전식요인을 실제와 극히 유사하게 모사할 수 있는 시스템을 제공함으로써, 미주전류의 간섭 및 전식과 관련한 시험평가 및 측정에 있어 종래보다 정확한 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, by providing a system that can simulate the rebar transfer factors in concrete structures very similar to the actual, there is an advantage that can obtain more accurate information than the conventional in the evaluation and measurement of the interference and transfer of the Americas current.
또한, 저렴하게 제조가능하고 운영이 가능한 갈바닉센서를 이용하여 전식을 감지할 수 있음을 다양한 실험데이터를 통해 입증함으로써, 경제적이면서도 정확하게 전식을 감지할 수 있는 시스템을 구축할 수 있으며, 전식감지시스템을 구동하기 위한 외부전원이 필요없어, 현장적용성이 우수하고, 운영의 경제성 또한 현저히 높은 장점이 있다.In addition, by demonstrating that it is possible to detect the food using the galvanic sensor that can be manufactured and operated inexpensively, it is possible to construct a system that can detect the food at an economical and accurate level. There is no need for an external power source to drive, it is excellent in the field applicability, and economic efficiency of operation is also significantly high.
도 1은 지하철에 의한 미주전류 간섭으로 발생하는 철근콘크리트 구조물의 전식을 모사한 단면도
도 2는 전기방식시설에 의한 미주전류 간섭으로 발생하는 철근콘크리트 구조물의 전식을 모사한 단면도
도 3은 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀을 모사한 단면도
도 4는 미주전류 간섭에 따른 철근시편의 전위변화를 나타낸 그래프
도 5는 미주전류 간섭에 따른 철근시편의 전위분포를 나타낸 그래프
도 6은 미주전류 발생을 위해 3전극 셀에 인가한 전류를 나타낸 그래프
도 7은 인가방식전류와 전류유출지점의 철근시편전위 변화량과의 상관관계를 나타낸 그래프
도 8은 미주전류의 변화에 따른 갈바닉센서전류의 변화 및 철근시편의 전위변화를 나타낸 그래프
도 9는 인가방식전류와 갈바닉센서전류 간의 상관관계를 나타낸 그래프
도 10은 갈바닉센서전류와 철근시편 전위간의 상관관계를 나타낸 그래프
도 11은 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서의 구조를 나타낸 단면도
도 12은 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서의 내부 전극의 전기적 연결을 나타낸 단면도
도 13은 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서와 영저항전류계와의 전기적 연결을 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view that simulates the reinforcement of the reinforced concrete structure caused by the Americas current interference by subway
FIG. 2 is a cross-sectional view that simulates the reinforcement of the reinforced concrete structure caused by the vagus current interference by the electrical system.
Figure 3 is a cross-sectional view of a test plate detection test using a galvanic sensor for detection of the reinforced concrete structure of the present invention
Figure 4 is a graph showing the potential change of the reinforcing bar specimen according to the vagus current interference
5 is a graph showing the potential distribution of rebar specimens according to the vagus current interference
6 is a graph showing the current applied to the three-electrode cell for generating the vagus current
7 is a graph showing the correlation between the applied system current and the amount of change in the rebar specimen potential at the current outlet;
8 is a graph showing changes in galvanic sensor current and potential change in reinforcing bar specimens according to changes in the vagus current.
9 is a graph showing a correlation between an applied method current and a galvanic sensor current.
10 is a graph showing the correlation between galvanic sensor current and rebar specimen potential.
11 is a cross-sectional view showing the structure of the galvanic sensor for the electrostatic detection of the reinforced concrete structure of the present invention
12 is a cross-sectional view showing the electrical connection of the internal electrode of the galvanic sensor for galvanic detection of the reinforced concrete structure of the present invention
Figure 13 is a cross-sectional view showing the electrical connection between the galvanic sensor and zero resistance ammeter for the electrostatic detection of the reinforced concrete structure of the present invention
이하, 본 발명에 의한 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention for a galvanic sensor for a galvanic detection of a reinforced concrete structure according to the present invention and a galvanic detection test cell using the same. The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀은, 작동전극(30), 제 1기준전극(20) 및 상대전극(10)을 포함하여 이루어진 제 1영역; 갈바닉센서(60), 제 2기준전극(22,23) 및 접지전극(80)을 포함하여 이루어진 제 2영역;을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3, the electrostatic sensing test cell using the galvanic sensor for electrostatic sensing of a reinforced concrete structure according to the present invention includes a working
여기서, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역에 걸쳐 시편(70)이 위치하고, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역은 콘크리트 내부에 형성되는 부식 환경을 모사한 전해질용액으로 채워지며, 분리막(40)에 의해 상기 제 1영역과 상기 제 2영역을 채우는 전해질을 분리하는 것을 특징으로 한다. Here, the
상기 시편(70)은 스틸(steel) 재질로 된 어떤 것이든 무방하나, 철근을 사용하는 것이 콘크리트구조물 내의 철근의 전식감지에 최적화된 본 발명에 있어서, 가장 바람직하다.The
상기 분리막(40)은 상기 제 1영역과 상기 제 2영역을 채우는 전해질의 전기적 접촉을 차단함으로써, 상기 제 1영역에서 상기 작동전극(30), 제 1기준전극(20) 및 상대전극(10)을 통해 발생하는 미주전류가 상기 제 2영역에 위치한 갈바닉센서(60)에 전해질 전도를 통해 직접적으로 영향을 미치는 것을 차단하며, 상기 제 1영역에서 시편(70)으로 유입된 미주전류만이 시편(70)을 통해 제 2영역으로 전달되어 갈바닉 센서에 갈바닉센서(60)에 영향을 줌으로써, 갈바닉센서(60)의 전식감지 정확도를 향상시키는 역할을 한다. 즉, 상기 제 1영역과 제 2영역을 채우는 각 전해질용액의 직접적인 전기적 접촉을 차단함으로써, 일종의 필터역할을 제공하는 것이다.The
상기 분리막(40)은 시편(70)을 감싸고 있으며, 전해질용액이 제 1영역과 제 2영역으로 분리되어 존재하도록 한다. The
이러한 분리막(40)으로 인해, 지하철 및 전기방식시설 등에 의해 철근콘크리트 구조물로 유입된 미주전류가 철근을 타고 원거리를 이동한 후, 토양으로 다시 유출되는 실제 환경과 극히 유사하게 모사할 수 있게 된다.Due to the
또한, 상기 제 2영역에 있어서, 상기 갈바닉센서(60)는 시편(70)과 접지전극(80) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 미주전류가 유출되는 시편(70)의 끝단에서 전해질을 통과하여, 토양과 접지되어 있는 접지전극(80)으로 유출되도록 구성하여, 그 사이에 갈바닉센서(60)를 위치시킴으로써, 시편(70)의 끝단에서 미주전류가 유출되어 발생하는 전식과 그 전기장에 의해 반응하는 갈바닉센서(60)의 센서전류 사이의 명확한 상관관계를 측정함으로써, 미주전류의 간섭과 크기에 대한 측정의 정확성을 높이기 위함이다.In the second region, the
여기서, 갈바닉센서(60)의 양극은 시편(70)의 재질로, 갈바닉센서(60)의 음극은 동 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 시편(70)은 본 발명에서 철근을 사용하는 것이 가장 바람직하므로, 양극은 철근으로, 이보다 이온화경향이 작은 동을 음극으로 형성하시는 것이 갈바닉 부식을 정확히 측정하는데 가장 효과적이다. Here, the anode of the
또한, 상기 갈바닉센서(60)는 영저항전류계(ZRA)와 연결되는 것이 바람직하며, 상기 영저항전류계를 통해 갈바닉센서(60)의 전류변화를 모니터링하게 된다. 여기서, 영저항전류계는 양극과 음극간의 흐르는 전류를 측정장치 내의 저항이 전혀 없이 순수하게 측정할 수 있으므로, 본 발명의 전식감지의 정확도를 높이는데 효과적이다. In addition, the
즉, 갈바닉센서(60)와 연결된 영저항전류계와 갈바닉센서(60)를 이용하여, 철근에 유입된 미주전류의 간섭과 그 크기에 대한 센서전류의 변화를 측정함으로써, 전류에 의해 발생하는 부식의 정도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장점이 있다.That is, by using the zero resistance ammeter and
또한, 상기 제 2영역에서, 상기 접지전극(80)은 토양과 접지되어 있는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 1영역의 상기 작동전극(30), 제 1기준전극(20) 및 상대전극(10)에 연결된 정전류 인가장치로부터 발생하는 미주전류가 시편(70)을 통과하여 상기 제 2영역의 시편(70) 끝단에서 유출되며, 이 유출되는 미주전류를 접지전극(80)을 통해 대지로 유출시키는 폐회로를 구성하기 위함이다.
In the second region, the
다음으로, 상기 제 1영역에 있어서, 상기 시편(70)은 상기 작동전극(30)과 상기 상대전극(10) 사이에 위치하며, 상기 작동전극(30)에 정전류 인가장치가 연결되고, 상기 정전류 인가장치에서 발생된 전류가 상기 작동전극(30)과 상기 상대전극(10) 사이로 통전되어 상기 시편(70)에 미주전류를 유입시키는 것을 특징으로 한다. Next, in the first region, the
이는 일반적으로 전기철도의 레일, 직류기기의 접지, 전기용접지 등에 의해 일어나는 미주전류 발생을 모사하기 위한 것으로, 정전류 인가장치에서 전류를 발생시켜, 이와 연결된 작동전극(30)에 전달되고, 작동전극(30)과 이격되어 위치한 상대전극(10) 사이로 통전됨으로써, 그 전류 중 일부가 미주전류로서 작동전극(30)과 상대전극(10) 사이에 위치한 시편(70)에 자연스럽게 유입된다. 이로써, 실제환경에서 지하철 및 타 구조물의 전기방식시설 등에서 유출되는 미주전류가 철근콘크리트 구조물 등에 유입되는 과정을 실제와 극히 유사하게 모사할 수 있다. This is to simulate the occurrence of the vagus current caused by the rail of the electric railway, the grounding of the DC device, the electric welding, etc., and generates a current in the constant current applying device and is transferred to the working
또한, 상기 제 1기준전극(20)과 상기 제 2기준전극(22,23)은 상기 작동전극(30) 및 상기 시편(70)의 정확한 전위 측정을 위하여 최대한 가깝게 인접하여 위치하는 것이 바람직하며, 그에 반해, 상기 작동전극(30), 상기 상대전극(10), 상기 시편(70), 상기 갈바닉센서(60) 및 상기 접지전극(80)은 서로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the
상기 시편(70)과 인접한 제 2기준전극(22,23)을 통해, 본 발명의 전식감지시험셀이 실제 미주전류에 의한 철근 시편의 전식환경모사의 타당함을 입증하기 위함이다. 즉, 미주전류 발생원에서부터 갈바닉센서(60) 직전까지의 시편상의 전위변화를 상기 제 2기준전극(22,23)을 통해 실시간으로 측정함으로써, 전식환경 모사의 타당성을 확인할 수 있다. 이에 대한 실험데이터는 이하의 실험에서 설명하도록 한다. Through the second reference electrode (22, 23) adjacent to the
상기 제 2기준전극(22,23)은 1개 내지 3개의 기준전극으로 구성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 미주전류의 유입 구간, 시편의 평균 전위 및 미주전류 유출 구간의 전위를 각각 측정하도록 3개의 기준전극으로 구성되는 것이 효과적이다. 상기 제 2기준전극(22,23)이 1개 미만인 경우에는 미주전류에 의한 철근시편의 전식환경이 조성되었는지를 판단할 수 없는 문제가 있으며, 3개를 초과하는 경우에는 불필요한 기준전극이 존재하게 된다.The
여기서, 상기 상대전극(10), 상기 작동전극(30), 상기 제 1기준전극(20), 제 2기준전극(22,23) 및 상기 접지전극(80)은 어떠한 재질로 구성되어도 무방하나, 본 발명의 전식감지 정확성을 향상시키기 위해서는 수차례의 실험결과, 상기 작동전극, 상기 접지전극, 상기 상대전극, 상기 제 1기준전극 및 상기 제 2기준전극은 포화감흥전극(SCE), 탄소강 또는 탄소봉 중 적어도 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 작동전극(30) 및 상기 접지전극(80)은 탄소강, 상기 상대전극(10)은 탄소봉, 상기 제 1기준전극(20) 및 제 2기준전극(22,23)은 포화감흥전극(SCE)으로 이루어지는 것이 효과적이다.Here, the
또한, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역에는 전해질용액을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 전해질용액은 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 과포화시킨 포어(pore)용액에 2중량% 내지 5중량%의 염화나트륨을 첨가하여 이루어지는 것이 효과적이다. 여기서, 전해질용액의 pH는 11 내지 13인 것을 바람직하다. In addition, it is preferable to further include an electrolyte solution in the first region and the second region, wherein the electrolyte solution is 2% to 5% by weight in a pore solution supersaturated with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) It is effective to add sodium chloride. Here, the pH of the electrolyte solution is preferably 11 to 13.
여기서, 전해질용액은 콘크리트 구조물의 내부부식환경과 극히 유사하도록 모사하기 위해 개발되었으며, 실제 시공하는 콘크리트 구조물에 본 발명의 갈바닉센서(60)를 설치하는 경우에는 불필요하나, 사전에 철근의 전식환경을 테스트하거나 본 시스템의 전식감지 정확성을 입증하기 위해서는 사용하는 것이 바람직하다.Here, the electrolyte solution was developed to simulate very similar to the internal corrosion environment of the concrete structure, but is unnecessary when the
상기 전해질용액은 전하를 원활하게 이동시킬 수 있는 것이면 어떠한 성분이든 무방하나, 콘크리트 구조물의 내부의 실제 부식환경을 최대한 모사하기 위해 수차례의 실험결과, 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 과포화시킨 포어(pore)용액에 2중량% 내지 5중량%의 염화나트륨을 첨가하여 구성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 염화나트륨을 3중량% 내지 4중량%, 가장 바람직하게는 3.5중량%를 첨가하는 것이 효과적이다. 3중량% 미만이거나 5중량%를 초과하는 경우에는 실제 콘크리트 구조물 내부의 부식환경과 상이하여, 정확한 전식감지 결과를 얻기 어려운 문제가 있다.The electrolyte solution may be any component as long as it can smoothly move the charge, but the results of several experiments to simulate the actual corrosive environment inside the concrete structure as much as possible, the pore supersaturated with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) It is preferable to add 2% to 5% by weight of sodium chloride to the solution, more preferably 3% to 4% by weight of sodium chloride, and most preferably 3.5% by weight of sodium chloride. . If less than 3% by weight or more than 5% by weight is different from the corrosive environment of the actual concrete structure, there is a problem that it is difficult to obtain accurate electrostatic detection results.
또한, 상기 전해질용액의 수소이온농도(pH)는 11 내지 13인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 11.8 내지 12.9, 가장 바람직하게는 12.4인 것이 효과적이다. pH가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 실제 콘크리트 구조물 내부의 부식환경과 상이하여, 정확한 전식감지 결과를 얻기 어려운 문제가 있다.In addition, the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte solution is preferably 11 to 13, more preferably 11.8 to 12.9, most preferably 12.4 is effective. If the pH is out of the above range is different from the corrosive environment in the actual concrete structure, there is a problem that it is difficult to obtain an accurate electrochemical detection result.
또한, 상기 시편(70)과 상기 모든 전극들의 표면은 SiC 연마지로 400 내지 800번 연마하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 500 내지 700번, 가장 바람직하게는 600번 연마하는 것이 효과적이다. 400번 미만으로 연마하거나 800번을 초과하여 연마하는 경우에는 시편이나 전극들의 저항변화로 전류측정의 정확도가 떨어져 전반적인 전식감지 성능이 저하되는 문제가 있다.In addition, the surface of the
즉, 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀은 시험단계에서 갈바닉센서를 이용한 전식감지의 타당성을 입증하는 시험셀로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 실제 철근 콘크리트 구조물의 설치환경에서 발생하는 미주전류를 사전에 측정하여, 본 발명의 전식감지 시험셀을 통해 설치환경과 동일한 미주전류를 시공전의 철근에 적용함으로써, 철근의 사용연한 및 전식에 의한 손상 정도를 사전에 예측할 수 있는 등 전식 평가에 다양한 용도로 사용될 수 있다.
In other words, the propagation detection test cell using the galvanic sensor for the galvanic detection of the reinforced concrete structure of the present invention can be used as a test cell to prove the validity of the galvanic detection using the galvanic sensor in the test step, the installation of the actual reinforced concrete structure By measuring the current in the environment in advance and applying the same current as the installation environment to the reinforcing bars through the electrochemical sensing test cell of the present invention, it is possible to predict the service life of the reinforcing bars and the degree of damage due to electroplating in advance. It can be used for a variety of purposes in the evaluation of the application.
다음으로, 도 11 내지 도 13에 도시한 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서에 대해 살펴보도록 한다. 이하에 설명되지 않은 부분은 상기 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀에서 설명된 바와 같다.Next, a look at the galvanic sensor for the galvanic detection of the reinforced concrete structure of the present invention shown in Figures 11 to 13. Portions not described below are the same as those described in the electrostatic detection test cell using the galvanic sensor for electrostatic detection of the reinforced concrete structure of the present invention.
철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서(100)는, 봉 형상의 양극(110), 상기 양극(110)과 이격되어 설치된 봉 형상의 음극(120), 상기 양극(110) 및 상기 음극(120)의 일부가 삽입되어 상기 양극(110) 및 상기 음극(120)을 고정시키는 전극지지대(130)를 포함하여 이루어지며, 상기 양극(110)에 연결된 양극전선(111)과 상기 음극(120)에 연결된 음극전선(121)은 상기 전극지지대(130)를 관통하여 영저항전류계(200)와 연결되는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 전극지지대(130) 상부에 고정지지대(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정지지대(140)는 상기 갈바닉센서(100) 제조 과정에서 상기 전극지지대(130) 내부에 상기 양극(110), 음극(120) 및 양극전선(111), 음극전선(121)의 연결 및 고정 작업 후 고정도구(141)을 이용하여 상기 전극지지대(140)와 체결한다. In addition, the
상기 양극(110)과 음극(120)은 갈바닉 쌍을 형성하여 유기되는 갈바닉전류(센서전류) 측정의 정확도를 높이기 위해 봉 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 전극지지대(130)는 양극(110)과 음극(120)을 효과적으로 고정시키고, 양극전선(111) 및 음극전선(121)과의 연결이 용이하도록 양극(110)과 음극(120)의 일부를 삽입하여 전극을 지지한다. 여기서, 양극(110)과 음극(120)의 일부가 삽입된 전극지지대(130) 부분을 삽입부(131)라 한다.The
상기 전극지지대(130) 및 고정지지대(140)는 일부가 삽입되어 고정되는 양극(110)과 음극(120)의 전기적 접촉을 차단할 수 있는 절연물질로 형성되는 것이 바람직하며, 절연이 가능한 물질이면 어느 것이든 무방하나 내구성을 고려하여 양호한 기계적 특성을 나타내는 경질 폴리머(polymer)계 소재가 적합하다.The
또한, 상기 양극(110)에 연결된 양극전선(111)과 상기 음극(120)에 연결된 음극전선(121)은 상기 전극지지대(130)를 관통하여 영저항전류계(200)와 연결되는 것이 바람직하다. 양극(110)과 음극(120)의 갈바닉전지 형성을 통해 발생하는 갈바닉전류를 측정하기 위하여 영저항전류계(200)에 연결되는 양극전선(111) 및 음극전선(121)이 인출되어 있다. 여기서, 양극전선(111) 및 음극전선(121)이 전극지지대(130)로부터 인출되어 있는 부분을 인출부(132)라 한다. In addition, the
상기 전극지지대(130)에서, 상기 양극(110) 및 음극(120)의 삽입부(131), 상기 양극전선(111)과 상기 음극전선(121)의 인출부(132), 그리고 전극지지대(130)와 고정지지대(40)의 접촉면은 방수처리되는 것이 바람직하다. 이는 상기 전극지지대(130) 내부로 전해질용액의 침투를 방지하여 상기 전극지지대(130) 내부에서 상기 양극(110) 및 음극(120)과 양극전선(111)및 음극전선(121), 또는 이들의 연결부의 갈바닉 전지 형성을 방지하는 역할을 한다. 이러한 방수처리된 부분은 도 12에 "W"로 표시되어 있다. 방수처리방식은 어떠한 방식으로 하여도 무방하나, 방수코팅방식으로 처리하는 것이 가장 효과적이다.In the
상기 양극(110)은 철근용 강(steel) 재질로 구성되며, 상기 음극(120)은 동으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 재료를 사용하는 것이 갈바닉전지 형성을 통해 충분한 갈바닉전류를 발생시키기 위해 가장 바람직하다.The
또한, 상기 양극(110) 및 상기 음극(120)의 직경은 5mm 내지 20mm이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8mm 내지 15mm, 가장 바람직하게는 12mm인 것이 효과적이다. 5mm미만인 경우에는 충분한 갈바닉전류가 발생하기 어려운 문제가 있으며, 20mm를 초과하는 경우에는 실용성이 떨어질 뿐만 아니라, 경제성도 저하되는 문제가 있다.
In addition, the diameter of the
이하에서는 실험을 통해 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서 및 이를 이용한 전식감지 시험셀에서의 전식감지기능과 그 정확성을 입증하도록 한다. Hereinafter, the galvanic sensor for the galvanic detection of the reinforced concrete structure of the present invention and the propagation detection function and the accuracy of the galvanic detection test cell using the same through the experiment.
먼저, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 도 4는 미주전류의 간섭 조건에서 철근 시편을 따라 위치한 기준전극으로부터 측정한 철근 시편의 전위 변화이다. First, as shown in FIGS. 4 and 5, FIG. 4 is a potential change of the reinforcing bar specimen measured from a reference electrode located along the reinforcing bar specimen under the interference condition of the vagus current.
미주전류의 간섭이 없는 0～20초 구간에서는 철근 시편 길이방향을 따라 모두 -520 mVSCE 정도의 유사한 전위 분포를 나타내지만, 이후 미주전류의 간섭이 존재하는 구간에서는 제 1영역측 철근 시편 끝단(제 3기준전극(21)-#1)의 전위가 음의 방향으로 이동하며, 제 2영역측 철근 시편 끝단(제 2기준전극(23)-#3)의 전위가 양의 방향으로 이동하였다. 반면, 철근 시편의 정 중앙부(제 2기준전극(22)-#2)에서의 전위는 크게 변화하지 않았다. In the 0 ~ 20 seconds intervals without interference of the viscous currents, the potential distribution of -520 mVSCE was similar in all directions along the longitudinal direction of the reinforcement specimens. The potentials of the three reference electrodes 21-# 1 moved in the negative direction, and the potentials of the end portions of the second region-side reinforcement specimens (the second reference electrodes 23-# 3) moved in the positive direction. On the other hand, the potential at the center of the rebar specimen (second reference electrode 22-# 2) did not change significantly.
즉, 미주전류의 간섭이 발생할 때 제 3기준전극(21)-#1 위치에서는 철근 시편으로 미주전류가 유입됨에 따라 철근 시편의 음극 분극이 발생하며, 철근 시편의 길이방향으로 흐르는 전류가 제 2기준전극(23)-#3 위치에서는 대지와 접지된 접지전극(80)과 인접하여 전해질을 통해 외부로 유출되기 유리한 환경이 조성됨에 따라, 미주전류의 유출과 함께 부식반응이 발생하여 양극분극이 발생하게 된다.(도 5) That is, when the interference of the Americas current occurs, the cathode polarization of the reinforcing specimen occurs as the Americas current flows into the reinforcing specimen at the third reference electrode 21- # 1, and the current flowing in the longitudinal direction of the reinforcing specimen is second. In the reference electrode (23)-# 3 position, the favorable environment for the outflow to the outside through the electrolyte adjacent to the ground and the grounded electrode (80) is created, the corrosion reaction occurs along with the outflow of the viscous current, the anode polarization (Fig. 5)
상기의 실험결과를 통해 본 발명의 전식감지시스템 설계가 실제 필드에서 미주전류에 의한 철근 시편 전식 환경의 모사에 타당함을 확인할 수 있었다.Through the above experimental results, it can be confirmed that the design of the electrical sensing system of the present invention is suitable for the simulation of the rebar specimen propagation environment by the vagus current in the actual field.
또한, 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지시스템의 기능과 정확성을 입증하기 위한 실험결과는 하기에 나타난 바와 같다.In addition, the experimental results for demonstrating the function and accuracy of the propagation detection system of the reinforced concrete structure of the present invention are shown below.
도 6은 미주전류의 발생원으로 작동하는 제 1영역에 위치한 3전극 시스템의 작동전극(30)으로부터 상대전극(10)으로 음극방식 전류를 순차적으로 인가하며, 미주전류 간섭 크기를 조절하였으며, 이와 동시에 간섭 전류의 크기에 따라 갈바닉센서로부터 출력되는 센서전류 및 제 2영역의 시편 끝단부의 전위변화를 측정하였다.FIG. 6 sequentially applies a cathode current to the
또한, 도 7은 인가 방식전류와 전류 유출 지점에서의 철근 시편의 전위 변화량(전식에 의한 양극 분극량) 사이의 상관관계를 나타낸 것이다. 인가 방식 전류와 철근 시편의 전위 사이에는 직선적인 비례관계가 관찰되었다. 인가전류를 증가시킬수록 많은 전류가 철근 시편으로 유입되며, 철근 시편을 따라 흐르는 전류가 전해질로 유출되는 지점에서는 전식으로 인한 양극분극이 증가하여 미주전류에 의한 간섭의 크기가 증가함을 의미한다. In addition, FIG. 7 shows a correlation between the applied system current and the amount of change in potential of the reinforcing bar specimen (electric polarization amount by electric current) at the current outlet point. A linear proportional relationship was observed between the applied current and the potential of the reinforcing bar specimens. As the applied current increases, more current flows into the reinforcing bar specimen, and at the point where the current flowing along the reinforcing bar specimen flows out into the electrolyte, the anode polarization due to the electrolysis increases, which means that the magnitude of the interference caused by the vagus current increases.
도 8은 미주전류의 변화에 따른 갈바닉 센서의 센서전류 변화 및 미주전류가 유출되는 제 2기준전극(23)-#3 위치에서의 철근 시편의 전위 변화를 나타낸 결과이다. 센서전류는 철근 시편에 미치는 미주전류의 간섭의 유무 및 그 크기에 따라 민감하게 반응하였다. 갈바닉센서의 센서전류는 미주전류의 간섭변화가 발생하는 초기에 급격한 피크를 나타내었지만, 단시간내에 안정적인 값을 취하였으며, 철근 시편에 미치는 미주전류의 간섭유무 및 그 크기에 따라 민감하게 반응하였다. FIG. 8 shows the change in the sensor current of the galvanic sensor according to the change in the end current and the potential change of the reinforcing bar specimen at the second reference electrode 23-# 3 from which the end current flows. The sensor current responded sensitively to the presence and magnitude of interference of the vagus currents on the reinforcing bar specimens. The sensor current of the galvanic sensor showed a sharp peak at the beginning of the interference change of the viscous current, but it took a stable value within a short time and reacted sensitively depending on the presence and magnitude of the viscous current on the reinforcing bar specimen.
도 9는 제 1영역의 미주전류 발생원에서의 각각의 인가 전류(0, -5, -10, -15, -20 mA)에 따라 나타나는 갈바닉 센서(100)의 센서전류의 상관관계를, 도 10은 철근 시편의 미주전류 유출 지점(#3)에서의 전위와 갈바닉 센서(100)의 센서전류 사이의 상관관계를 도출하였다. FIG. 9 shows a correlation between sensor currents of the
도 9에 나타난 바와 같이, 미주전류 발생원에서의 인가 전류와 갈바닉 센서(100)의 센서전류 사이에 선형적인 비례관계가 존재하며, 인가한 간섭 전류의 증가에 따라 미주전류 간섭 크기가 증가하여, 갈바닉 센서(100)에서 출력되는 센서전류를 증가시킨 것으로 판단된다. 또한, 도 10에 나타난 바와 같이, 갈바닉 센서(100)의 센서전류와 철근 시편의 미주전류 유출부(#3)에서 측정한 전위는 선형적인 상관관계를 나타내었다. 미주전류 간섭에 따른 갈바닉 센서(100)의 센서전류와 철근 시편의 미주전류 유출부(#3)에서 측정한 전위 사이의 상관관계는 하기의 관계식으로 산출되었다.
As shown in FIG. 9, a linear proportional relationship exists between the applied current in the vagus current generating source and the sensor current of the
센서전류 [uA] = (9.940 × 간섭전류 [mA[) + 60.78 Sensor current [uA] = (9.940 × interference current [mA [) + 60.78
(상관계수(R) : 0.982, 표준편차 : 17.624)
(Correlation coefficient (R): 0.982, standard deviation: 17.624)
철근 시편 전위 변화량 [mV] = (1.319 × 센서전류 [uA]) - 532.88Rebar specimen potential change [mV] = (1.319 × sensor current [uA])-532.88
(상관계수(R) : 0.971, 표준편차 : 29.806)
(Correlation coefficient (R): 0.971, standard deviation: 29.806)
상기와 같이 도출한 상관관계를 통해 센서전류 측정값으로부터 미주전류 간섭으로 발생하는 철근 시편의 전위 변화(분극 정도)를 알 수 있으며, 이를 통해 철근 시편에 발생하는 전식의 크기를 예측할 수 있다.The correlation obtained as described above shows the potential change (polarization degree) of the reinforcing bar specimen caused by the viscous current interference from the sensor current measurement value, and through this, it is possible to predict the magnitude of the electroform generated in the reinforcing bar specimen.
상기 실험들을 통해, 본 발명의 철근콘크리트 구조물의 전식감지시험셀이 실제 음극방식 시스템으로부터 유입되는 미주전류에 의해 철근콘크리트 구조물의 전식이 발생하는 조건을 정확하게 모사함을 알 수 있었으며, 갈바닉센서의 센서전류가 미주전류의 간섭에 민감하게 반응함으로써, 갈바닉센서의 미주전류 간섭 및 전식감지기능의 타당성을 확실히 입증하였다.Through the above experiments, it can be seen that the electrostatic detection test cell of the reinforced concrete structure of the present invention accurately simulates the conditions under which the propagation of the reinforced concrete structure is caused by the viscous current flowing from the actual cathodic type system, the sensor of the galvanic sensor. As the current reacts sensitively to the interference of the vagus current, the validity of the vagus current interference and the electric detection function of the galvanic sensor is clearly demonstrated.
즉, 미주전류의 간섭에 의해 발생되는 전식의 정도에 따라 철근 시편(70)의 미주전류 유출부(#3)에서의 전위가 변동하였으며, 미주전류 간섭으로 인한 전식의 크기와 직결되는 철근 시편 전위의 변화량과 갈바닉 센서(100)의 센서전류 사이의 정량화된 관계식을 통해 미주전류 간섭 환경 하에서 철근의 전식 정도를 정확히 예측할 수 있음을 알 수 있었다.
In other words, the potential at the tailing current outlet (# 3) of the reinforcing
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.
10: 상대전극
20: 제 1기준전극
21: 제 3기준전극
22: 제 2기준전극 (1) 23: 제 2기준전극 (2)
30: 작동전극
40: 분리막
50: 작동전극과 정전류 인가장치를 연결하는 연결선
51: 시편에 흐르는 전류를 측정하기 위한 연결선
60: 갈바닉센서 61: 갈바닉센서의 양극
62: 갈바닉센서의 음극
70: 시편 (철근)
80: 접지전극
100: 갈바닉센서
110: 갈바닉센서의 양극 111: 양극전선
120: 갈바닉센서의 음극 121: 음극전선
130: 전극지지대
131: 갈바닉센서의 양극 및 음극이 전극지지대에 삽입된 삽입부
132: 양극전선 및 음극전선의 전극지지대로부터의 인출부
140: 고정지지대 141: 고정도구10: counter electrode
20: first reference electrode
21: third reference electrode
22: second reference electrode (1) 23: second reference electrode (2)
30: working electrode
40: separator
50: connecting line connecting the working electrode and the constant current applying device
51: connection wire for measuring the current through the specimen
60: galvanic sensor 61: anode of the galvanic sensor
62: cathode of galvanic sensor
70: Psalm (rebar)
80: ground electrode
100: galvanic sensor
110: anode of galvanic sensor 111: anode wire
120: cathode of galvanic sensor 121: cathode wire
130: electrode support
131: Insertion part where the anode and cathode of the galvanic sensor are inserted into the electrode support
132: lead portion from the electrode support of the positive and negative wires
140: fixed support 141: fixing tool
Claims (11)
갈바닉센서, 제 2기준전극 및 접지전극을 포함하여 이루어진 제 2영역;을 포함하여 이루어지며,
상기 제 1영역과 상기 제 2영역은 분리막에 의해 분리되며, 상기 제 1영역과 상기 제 2영역을 관통하여 시편이 위치하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
A first region including a working electrode, a first reference electrode, and a counter electrode; And
And a second region including a galvanic sensor, a second reference electrode, and a ground electrode.
The first region and the second region are separated by a separator, and the test piece detection test using galvanic sensors for galvanic detection of reinforced concrete structures, characterized in that the specimen is located through the first region and the second region. Cell
상기 갈바닉센서는 상기 시편과 상기 접지전극 사이에 위치하며, 상기 갈바닉센서의 양극은 시편과 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
6. The method of claim 5,
The galvanic sensor is located between the specimen and the ground electrode, the anode of the galvanic sensor is an electrostatic detection test cell using galvanic sensor for galvanic detection of reinforced concrete structure, characterized in that formed of the same material as the specimen.
상기 제 1기준전극은 상기 작동전극과 인접하며, 상기 제 2기준전극은 상기 시편과 접하며, 상기 작동전극, 상기 상대전극, 상기 시편, 상기 갈바닉센서 및 상기 접지전극은 서로 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
The method according to claim 5 or 6,
The first reference electrode is adjacent to the working electrode, the second reference electrode is in contact with the specimen, the working electrode, the counter electrode, the specimen, the galvanic sensor and the ground electrode is formed spaced apart from each other Electrode detection test cell using galvanic sensor for propagation detection of reinforced concrete structures
상기 시편은 상기 작동전극과 상기 상대전극 사이에 위치하며, 상기 작동전극에 정전류 인가장치가 연결되고, 상기 정전류 인가장치에서 발생된 전류가 상기 작동전극과 상기 상대전극 사이로 통전되어 상기 시편에 미주전류를 유입시키는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
The method according to claim 5 or 6,
The specimen is positioned between the working electrode and the counter electrode, and a constant current applying device is connected to the working electrode, and a current generated by the constant current applying device is energized between the working electrode and the counter electrode so that the sample current is applied to the specimen. Electrostatic detection test cell using galvanic sensor for electrostatic detection of reinforced concrete structures, characterized by introducing
상기 갈바닉센서는 영저항전류계(ZRA)와 연결되며, 상기 영저항전류계를 통해 상기 갈바닉센서의 센서전류변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀The method according to claim 5 or 6,
The galvanic sensor is connected to a zero-resistance ammeter (ZRA), the electrochemical detection test cell using galvanic sensor for the electrostatic detection of reinforced concrete structure, characterized in that for monitoring the sensor current change of the galvanic sensor through the zero-resistance ammeter
상기 작동전극, 상기 접지전극, 상기 상대전극, 상기 제 1기준전극 및 상기 제 2기준전극은 포화감흥전극(SCE), 탄소강 또는 탄소봉 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
The method according to claim 5 or 6,
The working electrode, the ground electrode, the counter electrode, the first reference electrode and the second reference electrode are galvanic for galvanic sensing of reinforced concrete structure, characterized in that made of at least one of a saturation induction electrode (SCE), carbon steel or carbon rods. Conventional Test Cell Using Sensor
상기 접지전극은 토양과 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 전식감지용 갈바닉센서를 이용한 전식감지 시험셀
The method according to claim 5 or 6,
The ground electrode is a ground detection test cell using a galvanic sensor for the detection of the reinforced concrete structure, characterized in that the ground and the ground
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