РАЗРАБОТКА БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПАКЕТНОГО ДАТЧИКА ДЛЯ МОНИТОРИНГА КОРРОЗИИ СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
Аннотация
Предложена конструкция биметаллического пакетного датчика для моделирования коррозии стальной арматуры в бетоне, вызванной гальваническими микропарами, в присутствии хлоридов. Проанализированы пары металлов низкоуглеродистая сталь/медь, низкоуглеродистая сталь/никель, низкоуглеродистая сталь/серебро. Наибольшая чувствительность получена для пары низкоуглеродистая сталь/серебро. Однако с учетом доступности материалов (стоимости), в качестве оптимального решения с перспективой массового изготовления датчиков, принята пара низкоуглеродистая сталь/медь. Изучено влияние толщины пластин металлов и диэлектрика в диапазоне от 0,1 до 5 мм на чувствительность датчика. Наибольшая чувствительность устройства достигается при толщине пластин металлов и диэлектрика 0,1-0,2 мм. Применение более тонких пластин (фольги) повышает риск замыкания устройства и его выхода из строя при подготовке к работе. Проведена апробация датчика, состоящего из 10 пар пластин, в водной вытяжке из бетона в присутствии хлоридов. Установлено значение пороговой концентрации хлорид-ионов ≥0,1 моль/дм3, при которой наблюдается активно-пассивный переход. При дальнейшем увеличении концентрации хлорид-ионов наблюдается возрастание плотности тока на датчике. Плотность тока на датчике, соответствующая пассивному состоянию, составляет 8,6 мкА/см2 при толщине электролита над поверхностью 20 мм. При наибольшей изученной концентрации хлоридов 1,00 моль/дм3 превышение плотности тока на датчике относительно пассивного состояния достигает 5,3 раз. Потенциал пластин датчика в состоянии измерения (замыкания через электролит) при увеличении концентрации хлоридов смещается в область более отрицательных значений. Полученные результаты согласуются с данными оценки скорости коррозии по методу поляризационного сопротивления. Биметаллический пакетный датчик может быть использован для создания систем мониторинга коррозии стальной арматуры в бетоне в присутствии хлорид-ионов.
Для цитирования:
Као Ньят Линь, Шевцов Д.С., Нгуен Ван Чи, Нонг Куок Куанг, Нгуен Ван Хоа, Зяблов А.Н., Зарцын И.Д. Разработка биметаллического пакетного датчика для мониторинга коррозии стальной арматуры в железобетонных конструкциях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8 С. 121-128. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6881.
Литература
Bikul’chus G. // Protect. Metals. 2005. V. 41. N 5. P. 484-486. DOI: 10.1007/s11124-005-0070-8.
James A., Bazarchi E., Chiniforush A.A., Aghdam P.P., Hosseini M.R., Akbarnezhad A., Martek I., Ghodoosi F. // Construct. Build. Mater. 2019. V. 224. P. 1026-1039. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.250.
Tran N.L., Phan V.P., Valeriy M. // Architect. and Eng. 2021. V. 6. N 2. P. 37-44. DOI: 10.23968/2500-0055-2021-6-2-37-44.
Guo A., Li H., Ba X., Guan X., Li H. // Eng. Struct. 2015. V. 105. P. 1-11. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.09.031.
Cao Nhat Linh, Nguyen Van Chi, Dong Van Kien, Le Hong Quan, Nong Quoc Quang, Nguyen Duc Anh, Nguyen Thi Hong Xanh, Zyablov A.N. // Butlerov Commun. A. 2021. V. 2. N 3. Id. 19. DOI: 10.37952/ROI-jbc-A/21-2-3-19.
Borah M.M., Dey A., Sil A. // Structures. 2020. V. 23. P. 191-203. DOI: 10.1016/j.istruc.2019.09.020.
Osterminski K., Schießl P. // Struct. Concrete. 2012. V. 13. N 3. P. 156-165. DOI: 10.1002/suco.201200003.
Kirilenko A.M. Diagnostics of reinforced concrete structures. M.: Arkhitektura-C. 2013. 368 p. (in Russian).
Romano P., Brito P.S., Rodrigues L. // Construct. and Build. Mater. 2013. V. 47. P. 827-832. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.05.042.
Fan L., Shi X. // Struct. Health Monitoring. 2022. V. 21. N 4. P. 1879-1905. DOI: 10.1177/14759217211030911.
Cao Nhat Linh, Nguyen Van Chi, Nong Quoc Quang, Dong Van Kien, Le Hong Quan, Zyablov A.N., Minen-kova I.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 6. P. 6-11. DOI: 10.6060/ivkkt.20226506.6520.
Andrade C., Maribona I.R., Feliu S., González J.A., Feliu Jr S. // Corrosion Sci. 1992. V. 33. N 2. P. 237-249. DOI: 10.1016/0010-938X(92)90148-V.
Zartsyn I.D., Shevtsov D.S. // Korroziya: Materialy, Zashchita. 2018. N 2. P. 31-40 (in Russian).
Chen L., Su R.K.L. // Construct. and Build. Mater. 2021. V. 267. 121003. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121003.
Shevtsov D.S., Zartsyn I.D., Komarova E.S. // Cement Concr. Compos. 2021. V. 119. 104026. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104026.
Hornbostel K., Angst U.M., Elsener B., Larsen C.K., Geiker M.R. // Cement Concr. Compos. 2015. V. 76. P. 147-158. DOI: 10.1016/j.cemconres.2015.05.023.
Shevtsov D.S., Zartsyn I.D., Komarova E.S. // Protect. Metals Phys. Chem. Surfaces. 2021. V. 57. P. 1388-1394. DOI: 10.1134/S2070205121070182.
Lliso-Ferrando J.R., Gasch I., Martínez-Ibernón A., Valcuende M. // Ocean Eng. 2022. V. 257. 111680. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.111680.
Kovalyuk E.N., Matvienko M.A. // Korroziya: Materi-aly, Zashchita. 2013. N 5. P. 16-21 (in Russian).
Li P., Wang Q., Deng G., Guo X., Jiang W., Liu H., Li F., Thanh N.T.K. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. V. 19. N 36. P. 24742-24751. DOI: 10.1039/C7CP04097K.
