DB21/T 3178-2019 公路工程混凝土抗氯离子渗透性无损检测技术规程(PERMIT离子迁移方法)

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    测区 testing area

    检测混凝土结构氯离子迁移系数时的一个检测区域

    正负极之间的电势差单位; 通用气体常数 氯离子的原子价; 内室氯离子溶液的初始浓度; 法拉第常数; 极之间距离/氯离子迁移面的面积; 阳极电解液的体积

    4.1为规范辽宁省采用PERMIT离子迁移方法检测混凝土抗氯离子性能,提高检测结果的可 靠性,做到技术先进、安全可靠、经济合理、方便使用,制定本规程。 4.2从事PERMIT离子迁移方法检测和测试结果分析的人员,均应经过专门的技术培训。 4.3采用PERMIT离子迁移方法无损检测混凝土抗氯离子扩散性能时,除应执行本规程的规 定外,尚应符合现行国家、行业和辽宁省颁布的相关标准的规定,

    5.1.1本规程检测方法所采用的PERMIT离子迁移仪应符合现行相关行业标准的要求,并通 过校准。 5.1.2PERMIT离子迁移仪适用于检测氯离子迁移系数介于1×10m/s至1×10m/s的混 凝土结构,既可在现场使用,也可在试验室使用。

    5.2.1PERMIT离子迁移方法所用设备应符合下列规定: 1)PERMIT离子迁移仪应由测试器和控制器两部分组成; 2)控制器应能准确提供工作电压,且应包含相应的电子控制元件及数据记录系统,试 验结束后数据可导入计算机进行后期数据处理: 3)测试器试验装置(图5.2.1)应由内外两个空室构成,内、外两室分别设有电极, 其中外室应安装有电导测试探头、温度测试探头及搅拌器; 4)测试器应能稳定有效地固定于混凝土结构测试表面上。

    1)溶剂应采用蒸馏水 2)氯化钠应为化学纯。

    图5.2.1测试器试验装置示意图

    5.3.1当PERMIT离子迁移仪具有下列情况之一时,应经校准后方可使用: 1)新PERMIT离子迁移仪启用前; 2)PERMIT离子迁移仪超过校准有效期限(有效期限为1年); 3)PERMIT离子迁移仪经维修后; 4)PERMIT离子迁移仪出现异常时; 5)PERMIT离子迁移仪遭受严重撞击或其它损害。 5.3.2PERMIT离子迁移仪应由有资格的单位按照现行相关行业标准的规定进行校准。

    5.4.1设备每次使用完毕后,应及时进行维护保养。应先把设备测试器和控制器外壳擦拭 清洁,然后将测试器内部(即内室、外室、电极、温度探头和电导探头)用蒸馏水或去离子 水清洗,再用含有酒精的清洗液擦洗一遍,之后晾干,不得暴晒。橡胶密封圈清洗后应用洁 争的毛巾将其擦干,应保证橡胶密封圈不被破坏。维护保养完毕后将PERMIT离子迁移仪 放回设备箱内,应平放在于燥的阴凉处,以备下次使用。

    回设备箱内,应平放在干燥的阴凉处,以备下次使用。 A 4.2设备维护保养中应注意下列事项: 1)保养过程中不得旋转外室内固定的搅拌器; 2)保养过程中不得自制或更换零部件

    1)保养过程中不得旋转外室内固定的搅拌器; 2)保养过程中不得自制或更换零部件。

    1)在操作过程中,PERMIT离子迁移仪控制器应避免遇水:

    2)在操作过程中,PERMIT离子迁移仪测试器和控制器应避免跌落。

    6.1.1检测前应进行下列准备工作:

    1)调查、收集检测项目的相关资料; 2)制定检测方案:

    6.1.2调查、收集的资料宜包括下列内容

    1)工程概况、结构构件设计及施工情况; 2)检测依据、目的及委托方要求; 3)检测人员及仪器设备; 4)测区划分、测点布置; 5)测试方法、步骤、数量、位置及进度; 6)其他配合工作

    1)被测混凝土结构表面必须清洁、平整,不应有油垢、疏松层、浮浆、涂层以及蜂窝、 林面。 2)被测结构表面如有凹凸不平的情况,应将被测结构表面磨平,并擦净残留粉尘。 3)测区应距混凝土结构边缘的距离不宜小于50mm。 4)测区应标有清晰的编号、并在记录纸上记录测区位置和外观质量情况,

    1)被测混凝土结构表面必须清洁、平整,不应有油垢、疏松层、浮浆、涂层以及蜂窝、 麻面。 2)被测结构表面如有凹凸不平的情况,应将被测结构表面磨蘑平,并擦净残留粉尘, 3)测区应距混凝土结构边缘的距离不宜小于50mm。 4)测区应标有清晰的编号、并在记录纸上记录测区位置和外观质量情况。 6.1.5试验室测试试件制作除应符合6.1.4的要求时,还应符合下列要求: 1)试验室配制混凝土试件,试件原材料质量及相关技术规定应符合《混凝质量控制 标准》(GB/T50164)的要求,试件力学性能、长期性能和耐久性能的试验方法应分别符合 现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)和《普通混凝土长期性 能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082)的规定。 2)试件表面尺寸要求长、宽不宜小于300mm,厚度不宜小于100mm,若试件配有钢 筋时,钢筋净距宜大于50mm。 3)试件宜在标准养护28d龄期进行试验,对于掺有大掺量矿物掺合料的混凝土,试件

    6.2.1PERMIT离子迁移方法现场检测应按下列步骤进行:

    6.2.1PERMIT离子迁移方法现场检测应按下列步骤进行:

    6.2.1PERMIT离子迁移方法现场检测应按下列步骤进行: 1)PERMIT离子迁移方法可以在混凝土结构水平面或垂直面上进行测试,但要求结构 表面必须平整

    表6.2.1初始电流与施加电压的关系

    8)观察电流的变化情况,试验达到稳态阶段(电流达到最大值)30min后即可结束测 试。 9)测试结束后,应及时断开电源,分开测试器和控制器,抽出内外室溶液后及时进行 维护保养。 10)对于重要结构部位,测试结束后应对混凝土中的氯离子进行吸出处理。将测试溶液 抽出后,内外室均注入蒸馏水或去离子水,重新加电压,持续12h可以基本排除混凝土中的 氯离子。 6.2.2PERMIT离子迁移仪在试验室具体检测步骤应与现场检测步骤相同

    6.3氯离子浓度与电导率换算关系的建立

    使用PERMIT离子迁移仪检测混凝土抗氯离子渗透性能前,应预先建立氯离子浓度与 电导率之间的换算关系或校准设备厂家提供的氯离子浓度与电导率之间的换算关系。建立或 校正换算关系应按下列步骤进行: 1)首先在试验室应按照6.2.2中操作步骤进行试验。 2)当电流曲线达到最大值时,氯离子迁移进入稳态阶段,从稳态开始,应每隔15min 抽取3次5mL外室阳极电解液,采用电位滴定法来测定阳极电解液中氯离子浓度,同时记 录取液时刻,以读取取液时溶液电导率值,即可建立或校准氯离子浓度与电导率之间的换算 关系。

    7.2.1测试结束后,采集电压、电流、温度、电导率数据。 7.2.2通过6.3建立或校准的氯离子浓度与电导率之间的换算关系可得到氯离子浓度的变 化率与电导率的变化率之间的换算公式。

    d.T R LV d. E ZCF

    现场测试应以3个测区的氯离子迁移系数的算术平均值作为该混凝土结构的氯离子迁移 系数测定值,试验室测试时应以3个试件的氯离子迁移系数的算术平均值作为该组试件的氯

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    离子迁移系数测定值。当氯离子迁移系数测定值中最大值或最小值与中间值之差超过中间值 的15%时,则剔除此值,再取其余两组的平均值作为测定值;当最大值和最小值超过中间值 的15%时,则取中间值作为测定值

    检测工作完成应出具检测报告,检测报告宜包括下述主要内容: 1)工程名称、委托单位及检测编号: 2)检测单位、检测日期、检测仪器及型号; 3)工程位置、结构或构件类型及检测结果; 4)检测及审核人员签名。

    混凝土快速氯离子迁移系数法(RCM法)

    A.1本方法适用于以测定氯离子在混凝土申非稳态迁移的迁移系数来确定混凝土抗氯离子 的渗透性能定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力,为氯离子侵蚀环境中混凝土结构耐久性 设计提供基本参数。 A.2本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm(一般不宜大于20mm)的试验室制作的或 者从实体结构取芯获得的混凝土试件,试验数据可以用于混凝土结构耐久性检验的评定依 据,混凝土试件的耐久性检验评定应符合现行行业标准《混凝土耐久性检验评定标准》(JGJ/T 193)的规定。

    A.3.1试剂应符合下列规定

    A.3.2仪器设备应符合下列规定

    a) 切割试件的设备应采用水冷式金刚石锯或碳化硅锯。 b): 真空容器应至少能容纳3个试件。 c)1 真空泵应能保持容器内的气压处于1~5kPa d) RCM试验装置(图A.3.2)采用的有机硅橡胶套的内径和外径应分别为100mm和 115mm,长度应为150mm。夹具应采用不锈钢环箍,其直径范围应为105mm~115mm、宽 度应为20mm。阴极试验槽可采用尺寸为370mm×270mm×280mm的塑料箱。阴极板应采 用厚度为0.5土0.1mm。直径不小于100mm的不锈钢板。阳极板应采用厚度为0.5mm、直径 为98土1mm的不锈钢网或带孔的不锈钢板。支架应由硬塑料板制成。处于试件和阴极板之 间的支架头高度应为15~20mm。RCM试验装置还应符合现行行业标准《混凝土氯离子扩散 系数测定仪》JG/T262的有关规定。 e) 电源应能稳定提供0~60V的可调直流电,精度应为土0.1V,电流应为0~10A。 f) 电表的精度应为土0.1mA。 h) 喷雾器应适合喷洒硝酸银溶液。 i)游标卡尺的精度应为土0.1mm。 j)尺子的最小刻度应为1mm。 水砂纸的规格应为200~600号。 1) 细锉刀可为备用工具。 m) n) 电吹风的功率应为1000W~2000W。 0) 黄铜刷可为备用工具。 p)真空表或压力计的精度应为土665Pa(5mmHg柱),量程应为0~13300Pa(0~100mmHg 柱)。 q)抽真空设备可由体积1000mL以上的烧杯、真空于燥器、真空泵、分液装置、真空

    A.3.3溶液和指示剂应符合下列规定:

    图A.3.2RCM试验装置示意图

    a)阴极溶液应为10%质量浓度的NaC1溶液,阳极溶液应为0.3mol/L摩尔浓度的NaOH 溶液。溶液应至少提前24h配制,并应密封保存在温度为20~25℃的环境中。 b)显色指示剂应为0.1mol/L浓度的AgNO3溶液。 A.4RCM试验所处的试验室温度应控制在20~25℃。

    A.5试件制作应符合下列规定: a)RCM试验所用试件应采用直径为100±1mm,高度为50±2mm的圆柱体试件。 b)在试验室制作试件时,宜使用Φ100mm×100mm或100mm×200mm试模。骨料最大 公称粒径不宜大于25mm。试件成型后应立即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室。试件应在 24±2h内拆模,拆模后应立即浸没于标准养护室的水池中。 c)试件的养护龄期宜为28d,也可根据设计要求选用56d或84d养护龄期。 d)应在抗氯离子渗透试验前7d加工成标准尺寸的试件。当使用β100mm×100mm试件 时,应从试件中部切取高度为(50+2)mm的圆柱体作为试验用试件,并应将靠近浇筑面的 试件端面作为暴露于氯离子溶液中的测试面。当使用100mmx200m试件时,应先将试件从 正中间切成相同尺寸的两部分(100mmx100mm),然后应从两部分中各切取一个高度为 (50±2)mm的试件,并应将第一次的切口面作为暴露于氯离子溶液中的测试面。 e)试件加工后应采用水砂纸和细锉刀打磨光滑。 f)加工好的试件应继续浸没于水中养护至试验龄期

    a)首先应将试件从养护池中取出来,并将试件表面的碎屑刷洗干净,擦干试件表面多 余的水分。然后应采用游标卡尺测量试件的直径和高度,测量应精确到0.1mm。应将试件 在饱和面干状态下置于真空容器中进行真空处理。应在5min内将真空容器中的气压减少至 1~5kPa,并应保持该真空度3h,然后在真空泵仍然运转的情况下,将蒸馏水配制的饱和氢 氧化钙溶液注入容器,溶液高度应保证将试件浸没。在试件浸没1h后恢复常压,并应继续 慢泡18±2h。 b)试件安装在RCM试验装置前应采用电吹风冷风档吹干,表面应干净,无油污,灰 沙和水珠。 c)RCM试验装置的试验槽在试验前应用室温凉开水冲洗干净。 d)试件和RCM试验装置准备好以后,应将试件装入橡胶套内的底部,应在与试件齐 高的橡胶套外侧安装两个不锈钢环箍,每个箍高度应为20mm,并应紧环箍上的螺栓至扭 矩30±2N·m,使用试件的圆柱侧面处于密封状态。当试件的圆柱曲面可能有造成液体渗漏 的缺陷时,应以密封剂保持其密封性。 e)应将装有试件的橡胶套安装到试验槽中,并安装好阳极板。然后应在橡胶套中注入 约300mL浓度为0.3mol/L的NaOH溶液,并应使阳极板和试件表面均浸没于溶液中。应在 明极试验槽中注入12L质量浓度为10%的NaC1溶液,并应使其液面与橡胶套中的NaOH溶 夜的液面平齐。 f)试件安装完成后,应将电源的阳极(又称正极)用导线连至橡胶筒中的阳极板,并 将阴极(又称负极)用导线连至试验槽中的阴极板。 A.7电迁移试验应按下列步骤进行:

    A.7电迁移试验应按下列步骤进行

    a)首先应打开电源,将电压(表A.7第二列)调整到(30土0.2)V,并应记录通过每 个试件的初始电流。

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    b)后续试验应施加的电压应根据施加30V电压时测量得到的初始电流值所处的范围 决定。应根据实际施加的电压,记录新的初始电流。应按照新的初始电流值所处的范围,确 定试验应持续的时间

    表A.7初始电流、电压与试验时间的关系

    c)试验结束后,应测定阳极溶液的最终温度和最终电流。 d)试验结束后应及时排除试验溶液。应用黄铜刷清除试验槽的结垢或沉淀物,并应用 饮用水和洗涤剂将试验槽和橡胶套冲洗于净,然后用电吹风的冷风档吹王

    饮用水和洗涤剂将试验槽和橡胶套冲洗干净,然后用电吹风的冷风档吹干。

    A.8氯离子渗透深度测定应按下列步骤进行:

    a)试验结束后,应及时断开电源。 b)断开电源后,应将试件从橡胶套中取出,并应立即用自来水将试件表面冲洗干净 然后应擦去试件表面多余水分。 c)试件表面冲洗干净后,应在压力试验机上沿轴向劈成两个半圆柱体,并应在劈开的 式件端面立即喷涂浓度为0.1mol/L的AgNO3溶液显色指示剂。文 d)指示剂喷洒约15min后,应沿试件直径端面将其分成10等份,并应用防水笔描出 参透轮廓线。 e)然后应根据观察到的明显的颜色变化,测量显色分界线(图A.8)离试件底面的距 离,精确至0.1mm。 f)当某一测点被骨料阻挡,可将此测点移动到最近未被骨料阻挡的位置进行测量,当 某测点数据不能得到,直要总测点数多于5个,可忽略此测点。

    此测点数据,但应将这种情况在试验记录和报告中注明

    图A.8显色分界线位置编号

    A.9试验结果计算及处理应符合下列规定: 。)一混凝士的非稻太旬离子迁移系数应按公式4 α 计管

    A.9试验结果计算及处理应符合下列规定:

    A.9试验结果计算及处理应符合下列规定:

    式申:Dal一一混凝土的非稳态氯离子迁移系数,精确到0.1×10m/s; U一一所用电压的绝对值 T一一阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值(℃); L一一试件厚度(mm),精确到0.1mm; Xd一一氯离子渗透深度的平均值(mm),精确到0.1mm; t一一试验持续时间(h)。 b)每组应以3个试样的氯离子迁移系数的算术平均值作为该组试件的氯离子迁移系数 测定值。如任意测值与中间值之差超过中间值的15%时,则取中间值作为测定值;如有两个 测值与中间值的差值均超过中间值的15%时,则该组试验结果无效,

    1为便于在执行本规程时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

    1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。 2)表示严格,在正常情况均应这样做的: 正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合的规定”或“应按….执 行”

    2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合.的规定”或“应按执

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