191409. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vasbeton szerkezetek acélbetéteinek helyszíni, roncsolásmentes korrózióállpot-meghatározására
1 191 409 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés vasbetonszerkezetek acélbetéteinek helyszíni, roncsolásmcntes korrózióállapot-meghatározására. Ismeretes laboratóriumi eljárás betonban lévő acélbetét korrózióállapotának meghatározására. Az eljárás során három elektródás rendszerben folyamatos mérést végeznek. Egy kálóméi elektródával mérik és regisztrálják az acélbetét (közös elektróda) polarizációs feszültség változását, amely egy harmadik (pl. platina) elektróda segítségével létrehozott, az acélbetét felületegységére vonatkoztatott, és konstans vagy az idő függvényében változó polarizáló áram hatására keletkezik. Az eljárás sikeres végrehajtásának feltétele a próbatestek oldatba helyezése és az acélbetét felületének (nagyságának) ismerete. E két feltétel — az első méréstechnikai, a második értékelési — kizárja az eljárás helyszíni alkalmazását kész vasbeton-szerkezeteken. Ismeretes továbbá egy olyan eljárás (4 139 814 sz. USA-beli szabadalmi leírás), amely a beton és a vasalat határfelületén lejátszódó korróziós jelenségek detektálására a betonba ágyazott hidrogén-elektródát alkalmaz. Ez abszolút potenciálérték mérését biztosítja, de hátránya, hogy a szerkezet készítésekor kell a mérőrendszert beépíteni, az utólag nem alakítható ki. Célunk a találmánnyal olyan eljárás és berendezés létrehozása, amely kiküszöböli az említett hátrányokat és alkalmas vasbeton szerkezetek acélbetéteinek helyszíni, roncsolásmentes korrózióállapot-meghatározására. A kitűzött feladatot egy olyan eljárással oldjuk meg, amelynek során a beton felületén jól vezető, nem polarizálódó anyag, célszerűen grafit felhordásával egy elektródát alakítunk ki. Az acélbetétet másik elektródaként használjuk. A két elektróda között megmérjük az acélbetét nyugalmi feszültségéi, majd a két elektródára egyenáramú impulzusok formájában polarizáló áramot adunk. Az impulzusok szüneteiben a két elektróda között regisztráljuk az acélbetét polarizációs feszültségének változását a nyugalmi feszültséghez viszonyítva. Végül a regisztrált változást tapasztalati értékekkel összehasonlítva meghatározzuk a vasbeton-szerkezet korrozióállapotát. A találmány szerinti berendezésnek tápegységgel ellátott áramgenerátora, regisztrálója, vezérlőegysége és két elektróda-csatlakozása van. Az elektróda-csatlakozások a vezérlőegységen át alternatív módon vannak összekötve az áramgenerátor kimenetével, ül. a regisztráló bemenetével. A találmány tárgyát a továbbiakban példák és rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra: a találmány szerinti berendezés tömbvázlata, és a 2. ábra: a berendezés egy másik kiviteli alakjának tömb vázlata. A találmány szerinti eljárás során a beton felületén villamosán jól vezető, a betont nem károsító, nem polarizálódó anyag felhordásával egy elektródát alakítunk ki. Erre a célra előnyösen az említett feltételeknek megfelelő, a helyszínen egyszerűen felhordható grafit szuszpenziót alkalmazunk, és így dm2 nagyságrendű grafitréteget alakítunk ki. Ehhez már pontszerű fémes csatlakozás is megfelelő vezetést biztosít, és a beton relatíve nagy felületével érintkező elektródának kicsi az átmeneti ellenállása. Másik elektródaként a vasbeton-szerkezet acélbetétjét használjuk. Először a két elektróda között megmérjük az acélbetét nyugalmi feszültségét, majd a 2 két elektródára egyenáramú impulzusok formájában polarizáló áramot adunk. Az impulzusok szüneteiben a két elektróda közölt regisztráljuk az acélbetét polarizációs feszültségének változását a nyugalmi feszültséghez viszonyítva. Végül a regisztrált változást tapasztalati értékekkel összehasonlítva meghatározzuk a vasbetonszerkezet korrózióállapotát. Az összehasonlításhoz szükséges tapasztalati értékekhez a következő módon juthatunk. Megvizsgálva többféle összetételű rendszerben az acélbetét felületére vonatkoztatott áramerősség és mérhető polarizációs potenciálváltozás összefüggését, valamint az áramerősség időfüggvény szerinti integráljára vonatkoztatott polarizációs potenciálváltozást, kijelölhető, hogy 1 pA/cm? áramsűrűseg már elegendő a védett állapotú acél betonban történő áipolarízálására és 0,25 mQ/cm2 töltésmennyiség mellett 4 300 mV körüli polarizációs feszültség mérhető kálóméi elektródához képest. 3 pA/cm2 áramsűrüség felett jelentéktelen az áramsűrűség növelésére jelentkező polarizációs feszültség szélsőérték változása. Az alábbi adatok — 1 inQ/cm2 töltásmennyiség mellett mérve — ezt indokolják. Korróziós szempontból védett acél esetén, betonban, kalomelelektródához mérve: 3 pA/cm2 áramsűrűség esetén + 400mV 10 pA/cm2 áramsűrűség ese.tén +430mV 30 pÁ/cm2 áramsűrűség esetén + 500 mV 100 pA/cm2 áramsűrűség esetén + 580mV polarizációs feszültség jelentkezett (A 38.24 jelű acélnál). A töltésmennyiség függvényében továbbvizsgálva kismértékű változás jelentkezik: 25 mQ/cm2 töltésmennyiségig 80-140 mV potenciálváltozás-növekedés tapasztalható. Gyengén korrózív hatást Cl ionnal létrehozva (300 mg/kg Cl-), a betonban az áramsűrűséget 2 pA/cm2-re választva jelentkezett a pozitív polarizáció, majd letörése, amely a vas oldódását jelzi. A letörés 0,1 mQ/cm2 töltésmennyiségnél, + 80 mV áttörési potenciálnál jelentkezett. Az áttörési potenciált áramsűrűség függvényében vizsgálva (0,1 mQ/cm2 töllésmcnnyiségnél) az előző példában (300 mg/kg Cl- ion) az alábbi értekek jelentkeztek: 3 pA/cm2 áramsűrűség esetén + 85 mV 10 pA/cm2 áramsűrűség esetén + 95 mV 30 pA/cm2 áramsűrűség esetén + 110mV 100 pA/cm2 áramsűrüség esetén +140 mV A fentieket áttekintve látható, hogy 3 pA/cm2 áramsűrűség felett az áramsűrűség tényleges értékének ismerete nélkül információ nyerhető az acél védettségéről. Feltétel a minimális áramsűrűség. Felső határértékként célszerű a 3 mA/cm2 áramsűrűséget kijelölni, mert nagyobb áramsűrűség esetén romlik a kiértékelhetőség. Az említett áramsűrfíség-liatárok között mérve a 140 mV- nál kisebb polarizációs feszültség-változás agresszív közegre, a 400 mV-nál nagyobb változás pedig az acélbetét védettségére utal. A laboratóriumi vizsgálatok során végzett mérések arra utallak, hogy a polarizációs görbéken meghatározott potenciálértékek abszolút értékének ismerete nélkül, a polarizációs görbe mutatta relatív potenciál-változás elegendő információt nyújt az acél védettségének elbírálásához. így a kálóméi elektróda már kiváltható, problémaként csak az acél felületi nagyságának ismerete jelentkezne. A 3 pA/cm2 és 3 mA/cm2 szélső értékek azon-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
