Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор

Авторы патента:

G01N17 - Исследование устойчивости материалов к атмосферному или световому воздействию; определение антикоррозионных свойств

Владельцы патента RU 2439536:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (RU)

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.

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.

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».

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к определению изменяющихся во времени механических характеристик материалов, в частности износа материала под воздействием различных факторов.

Способ испытания сталей на стойкость к микробиологической коррозии // 2432565

Изобретение относится к исследованию сопротивляемости материалов коррозии и может быть использовано для сравнительной оценки стойкости различных сталей и контроля качества нефтепромыслового оборудования, эксплуатирующегося в жидких биологически активных средах и подверженного коррозии, индуцируемой микроорганизмами.

Способ коррозионных испытаний и установка для его осуществления // 2430353

Изобретение относится к исследованию антикоррозионных свойств материалов и их устойчивости к воздействию агрессивных сред и может быть использовано при разработке мероприятий по антикоррозионной защите оборудования в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Способ определения лучевой прочности поверхности оптической детали // 2430352

Изобретение относится к области силовой оптики, а именно к определению лучевой прочности поверхности оптической детали. .

Способ оценки светостойкости жидких флуоресцирующих многокомпонентных красящих составов // 2426094

Изобретение относится к области исследований устойчивости материалов к световому воздействию, а именно к способу оценки светостойкости жидких флуоресцирующих многокомпонентных красящих составов.

Способ измерения потенциала подземного сооружения и устройство для его осуществления // 2421737

Способ оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций // 2420630

Изобретение относится к горной промышленности и подземному строительству, в частности к оценке и прогнозированию технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций.

Способ предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов // 2416079

Изобретение относится к способу предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов, в частности для исследований поведения в процессе коррозии.

Способ определения склонности сталей к общей коррозии // 2410669

Изобретение относится к способам оценки подверженности сталей к общей коррозии с использованием деформационных параметров при отсутствии специальной коррозионной среды.

Способ прогнозирования стойкости изделий из хромоникелевых нержавеющих сталей в галогеносодержащих средах // 2403557

Изобретение относится к области прогнозирования коррозионных процессов, а именно к прогнозированию роста и развития питтингов. .

Способ испытания тонкостенных образцов под напряжением // 2439537

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к определению коррозионного износа тонкостенных элементов конструкций, в том числе пластин на металлической основе

Способ оценки коррозионной стойкости бетонных изделий // 2442134

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля прочности бетонных изделий и ее изменения во времени под действием окружающей среды, например воды

Способ уменьшения скорости коррозии металла стальной трубы трубопроводного транспорта // 2447425

Изобретение относится к области защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при выборе времени плановых отключений станций катодной защиты (СКЗ) трубопроводов и подземных металлических сооружений различного назначения

Способ испытания автолистовых сталей на стойкость против атмосферной коррозии // 2448338

Изобретение относится к коррозионным исследованиям материалов, а именно к определению стойкости металлов в условиях атмосферной коррозии, и может быть использовано для контроля скорости коррозии автолистовых сталей в условиях атмосферного воздействия

Способ задания тепловых режимов керамических обтекателей ракет // 2451971

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве

Способ определения глубины поверхностной коррозии металлических конструкций // 2453827

Изобретение относится к строительству и эксплуатации металлических конструкций, в том числе трубопроводов, газо- и нефтепроводов, и может быть использовано для повышения точности измерения путем прямого определения параметров поражения их поверхности ржавчиной

Устройство для оценки качества смазочных масел // 2455629

Изобретение относится к испытательной технике для оценки качества смазочных масел, преимущественно авиационных моторных масел, в частности к оценке их коррозионной активности на конструкционные и уплотнительные материалы, и может быть использовано в химической и авиационной промышленности для определения уровня противокоррозионных свойств моторных масел и их дифференциации при допуске к производству и применению в технике

Способ определения межкристаллитной коррозии и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных трубопроводов // 2457465

Изобретение относится к способам бесконтактного определения мест дефектов гидроизоляционного покрытия и коррозионных повреждений наружных поверхностей подземных и подводных катодно-защищенных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией с помощью электрохимического анализа и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте

Способ мониторинга коррозии трубопровода и устройство для его осуществления // 2459136

Способ прогнозирования фотостабильности коллоидных полупроводниковых квантовых точек со структурой ядро-оболочка в кислородсодержащей среде // 2461813

Изобретение относится к способу прогнозирования фотостабильности коллоидных полупроводниковых квантовых точек со структурой ядро-оболочка в кислородсодержащей среде, включающий измерение кинетик фотолюминесцентного сигнала квантовых точек для тестируемой и эталонной партий, определение для указанных партий значений параметра, характеризующего скорость спада фотолюминесцентного сигнала во времени