RU2439536C1

RU2439536C1 - Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор

Info

Publication number: RU2439536C1
Application number: RU2010132089/28A
Authority: RU
Inventors: Василий Андреевич Кандаев (RU); Василий Андреевич Кандаев; Ксения Васильевна Авдеева (RU); Ксения Васильевна Авдеева; Андрей Васильевич Кандаев (RU); Андрей Васильевич Кандаев
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-01-10

Abstract

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор электрохимическим методом без их откопки. Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор включает измерение стационарного потенциала арматуры относительно электрода сравнения. Также способ включает подключение между арматурой опоры и токовым электродом через электронный ключ источника постоянного напряжения (например, аккумуляторной батареи), измерение тока, проходящего через арматуру опоры, и потенциала арматуры опоры относительно электрода сравнения в переходном режиме. Причем по полученным данным определяют сопротивление бетона, сопротивление и емкость границы раздела «арматура - бетон». При этом оценку коррозионного состояния подземной части железобетонной опоры производят по полученным значениям сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура - бетон». Техническим результатом изобретения является повышение точности определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор. 3 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор электрохимическим методом без их откопки.

Известен электрохимический метод, заключающийся в поляризации арматуры железобетонного сооружения калиброванным импульсом постоянного тока по цепи "арматура - земля - рельс" и регистрации спада потенциала "арматура - грунт" после отключения источника. Для исключения влияния наведенных потенциалов осуществляется положительная и отрицательная поляризация, а оценка коррозионного состояния арматуры железобетонного сооружения производится по значению суммарного потенциала, равного сумме потенциала "арматура - грунт", измеренного в заданный момент времени t после отключения источника отрицательной поляризации, и потенциала "арматура - грунт", измеренного в заданный момент времени t после отключения источника положительной поляризации. (Вайнштейн А.Л., Павлов А.В. Коррозионные повреждения опор контактной сети. М., 1988. 111 с.).

Недостатком данного метода является низкая достоверность, т.к. при измерении потенциала "арматура - грунт" в заданный момент времени t после отключения источника поляризации невозможно выделить омическую и поляризационную составляющие этого потенциала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных сооружений, согласно которому поляризуют арматуру железобетонного сооружения постоянным током и одновременно отслеживают изменения поляризационной составляющей потенциала арматуры, предварительно измеряют стационарный потенциал арматуры относительно электрода сравнения, во время поляризации определяют омическую и поляризационную составляющие потенциала арматуры и ток в цепи "арматура - грунт" в переходном режиме, выключают источник поляризующего тока, повторяют процесс измерений во время деполяризации арматуры, рассчитывают омическое и поляризационное сопротивления подземной части железобетонного сооружения при поляризации и деполяризации, оценку коррозионного состояния бетона производят по среднему значению омического сопротивления, арматуры - по среднему значению поляризационного сопротивления. (Патент 2342647, Россия, МПК G01N 17/00. Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных сооружений / Кандаев В.А., Свешникова Н.Ю., Кандаев А.В.).

Недостатком данного способа является низкая достоверность, т.к. омическое и поляризационное сопротивления не позволяют определить коррозионное состояние подземного сооружения с достаточной точностью.

Цель изобретения - повышение точности определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор электрохимическим методом.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор, содержащем измерение стационарного потенциала арматуры относительно электрода сравнения, между арматурой опоры и токовым электродом подключают через электронный ключ источник постоянного напряжения (например, аккумуляторную батарею), в переходном режиме выполняют измерение тока, проходящего через арматуру опоры и потенциала арматуры опоры относительно электрода сравнения, по полученным данным определяют сопротивление бетона, сопротивление и емкость границы раздела «арматура - бетон», оценку коррозионного состояния подземной части железобетонной опоры производят по полученным значениям сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура - бетон».

На фиг.1 представлена функциональная схема установки, реализующей измерения по данному способу, на фиг.2 - общий вид осциллограммы тока и напряжения.

Установка содержит аккумуляторную батарею 1, электронный ключ 2, безреактивный шунт 3, запоминающий осциллограф 4, электрод сравнения 5, токовый электрод 6.

В течение интервала времени от 0 до t₀ производят N равномерно распределенных во времени измерений стационарного потенциала арматуры U₀(t) опоры относительно медно-сульфатного электрода сравнения 5, находят математическое ожидание M(U₀) (среднее значение) в этом интервале по формуле:

Принимают U₀ равным M(U₀).

Затем в момент времени t₀ между арматурой железобетонной опоры и токовым электродом 6 подключают через электронный ключ 2 аккумуляторную батарею 1. Арматура поляризуется в течение интервала времени от t₀ до t₄ током по цепи "аккумуляторная батарея 1 - электронный ключ 2 - токовый электрод 6 - земля - арматура опоры - безреактивный шунт 3 - электронный ключ 2 - аккумуляторная батарея 1". В момент времени t=t₄ с помощью электронного ключа 2 происходит смена полярности приложенного напряжения, при t=t₅ происходит отключение источника постоянного напряжения (аккумуляторной батареи) 1.

По полученной осциллограмме (фиг.2) определяют:

t₁ - момент времени, в который поляризующий ток достигает максимума, с;

I₁ - максимальное значение поляризующего тока (момент времени t₁), А;

U₁ - значение напряжения «арматура - электрод сравнения» в момент t₁, В.

Сопротивление бетона определяется по следующей формуле:

Сопротивление границы раздела определяется по формуле:

где U₂ - значение напряжения в момент времени t₂, В;

I₂ - значение поляризующего тока в момент времени t₂, A;

t₂ - момент времени, предшествующий переключению поляризующего тока, с;

Далее определяется постоянная времени τ из следующего соотношения:

τ=t₃-t₁,

где t₃ - момент времени, определяемый для значения тока I₃, которое равно:

где е - основание натурального логарифма, е≈2,718.

Емкость границы раздела C_гр определяется по формуле:

где

R_гэ - сопротивление растеканию токового электрода 6,

R_ш - сопротивление безреактивного шунта 3.

Смена полярности поляризующего тока производится в момент времени t₄ и выполняются измерения, вычисляются параметры:

t_1о - момент времени, в который поляризующий ток обратной полярности достигает максимума, с;

I_1o - максимальное значение поляризующего тока обратной полярности (момент времени t_1o), A;

U_1o - значение напряжения «арматура - электрод сравнения» при поляризующем токе обратной полярности в момент t_1o, В;

t_2o - момент времени, предшествующий выключению поляризующего тока обратной полярности, с;

U_2o - значение напряжения при поляризующем токе обратной полярности в момент времени t_2o, В;

I_2o - значение поляризующего тока обратной полярности в момент времени t_2o, A.

В момент времени t₅ производят выключение поляризующего тока обратной полярности.

Оценка коррозионного состояния подземной части железобетонной опоры производится по полученным значениям сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура - бетон».

Эквивалентная электрическая схема замещения железобетонной опоры приведена на фиг.3 (Г.П.Маслов, Н.Ю.Свешникова, А.В.Кандаев. Методика определения параметров границы раздела «арматура-бетон» // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2008. №1. С.282-286). Граница раздела «арматура - бетон» представлена элементами R_гр, С_гр и U₀. Сопротивление границы раздела R_гр характеризует интенсивность окислительного процесса. Емкость границы раздела С_гр создается на границе раздела «металл - электролит», при этом одной обкладкой является металл арматуры, другой - жидкий приэлектродный слой из диссоциированных полярных молекул. Стационарный потенциал U₀ представляет собой собственный потенциал арматуры относительно медно-сульфатного электрода сравнения 5. Сопротивление бетона R_б - сопротивление от границы раздела «арматура - бетон» до внешней границы опоры - определяется параметрами состояния бетона и параметрами внешней среды.

В данном способе точность определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор повышается за счет определения сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура - бетон», характеризующих коррозионное состояние как арматуры, так и бетона.

Claims

Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор, содержащий измерение стационарного потенциала арматуры относительно электрода сравнения, подключение между арматурой опоры и токовым электродом через электронный ключ источника постоянного напряжения (например, аккумуляторной батареи), измерение тока, проходящего через арматуру опоры и потенциала арматуры опоры относительно электрода сравнения в переходном режиме, отличающийся тем, что по полученным данным определяют сопротивление бетона, сопротивление и емкость границы раздела «арматура - бетон», оценку коррозионного состояния подземной части железобетонной опоры производят по полученным значениям сопротивления бетона, сопротивления и емкости границы раздела «арматура - бетон».