阳极梯腐蚀监测仪基于电化学阻抗测试原理,通过测量混凝土中不同深度埋设的金属电极(阳极)的电化学参数,评估钢筋锈蚀风险及混凝土耐久性。
CP-73阳极梯探头采用阵列梯式传感器设计,通过测量阳极梯上的阳极相对于参比电极的自腐蚀电位、阳极梯相对阴极之间的电偶电流、两相邻阳极间的电阻率值和混凝土温湿度,来研究混凝土内钢筋锈蚀发展动力学过程。
其核心功能包括:
· 自腐蚀电位测量:
监测等间距分布的阳极相对于参比电极的电位,通过电位分布判断腐蚀活性区域,电位突降表明活化腐蚀。
· 电偶电流检测:
测量阳极梯整体相对于阴极之间的电偶电流,反映宏电池腐蚀效应,电流增大提示腐蚀加速。
· 混凝土电阻率:
通过两相邻阳极间的交流阻抗谱(EIS),计算混凝土电阻率,评估其密实性和氯离子渗透性,电阻率降低预示腐蚀风险上升。
在混凝土腐蚀过程中,随着CO2、氯离子和水分向内侵入,导致混凝土的腐蚀锋面不断向内延伸,随着腐蚀锋面深度增加,阳极梯上距离表层不同距离的阳极阵列的电极电位、电偶电流和阻抗值均会发生明显的变化。通过不同深度的阳极阵列电化学参数随时间和位置的变化曲线,可以计算混凝土碳化深度随时间的变化规律,预测混凝土中钢筋的锈蚀时间,为混凝土结构的预防性维护提供指导。
图1.阳极梯测量混凝土层腐蚀锋面变化的原理图
主要技术指标
产品型号 | CST730 |
测量通道 | 6路电位、6路电流和6路阻抗 |
输入阻抗 | 1×108Ω |
电位测量范围 | -2.0V~+2.0V |
电位测量精度 | 0.5%@FS |
电位测量分辨率 | 0.1mV |
电流测量范围 | -10mA~+10mA(5个电流量程档:2uA、20uA、200uA、2mA、20mA) |
电流测量精度 | 0.5%@FS(20uA以上) 1%@FS(20uA及以下) |
电流测量分辨率 | 0.01μA |
阻抗测量范围 | 100Ω~10MΩ |
阻抗测量精度 | 0.5%@FS(1MΩ以下) 2%@FS(1MΩ及以上) |
阻抗测量分辨率 | 0.1Ω |
温度测量范围 | -30~+85℃,±1℃ |
定时测量 | 测量间隔1~255小时 |
存储 | 2 Mbytes,可存储10,000 组数据 |
通信方式 | RS485,标准Modbus协议 |
供电方式 | DC12V |
尺寸 | 180mm× 130mm× 60mm |
重量 | 2.0 kg |
工作温度 | -30°C~60°C |
工作湿度 | ≤ 95% |
外壳材料 | 耐侯工程塑料 |
防护等级 | IP67 |
探头介绍
1)阳极梯:采用等间距布置的阳极棒,用不锈钢框架连接形成梯形框,并在不锈钢框内布置温度探头,外置固定一根电极棒作为阴极和一根螺纹钢筋棒,固定在合适的距离,分别用于测试电偶电流、极化电流和混凝土电阻率,用于混凝土脱钝过程研究。
2)可选布置一根长效的参比电极,用于监测碳钢棒的自腐蚀电位。
3)所有的阳极和电缆都可抗碱和氯离子侵袭,确保阳极梯探头的耐久性。
图2. 阳极梯结构示意图
应用领域
用于建筑、桥梁等混凝土结构的表层砂浆层的碳化速率监测,钢筋锈蚀速度及发展趋势监测,测量不同埋深碳钢或不锈钢阳极的自腐蚀电位、腐蚀速率以及混凝土电阻率、温度;
仪器配置
① CST730阳极梯腐蚀采集器1台
② CP-73阳极梯腐蚀监测探头1支
③ 数据处理软件1套
④ RS485通讯电缆1条
软件介绍
阳极梯腐蚀监测系统是一套应用于现场的腐蚀测试软件,可用于读取CST730阳极梯腐蚀测试仪的测量数据,并保存到数据库中,还可以图形方式显示不同设备的测试数据,支持csv、xlsx等格式导出。所有测量数据、图形可以方便地打印和存储。
图3. 温州七都大桥桥面伸缩缝内安装的多只阳极梯
图4. 阳极梯监测的钢筋自腐蚀电位、钢筋阻抗和电偶电流监测数据