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）.pdf

本规程参编单位 辽宁省高速公路运营管理有限责任公司 、 辽宁省交通建设管理有限责任公司 本规程主要起草人员 张冠华、张潇、王佳伟、韩基 刚、 郭骞、孟军、宋承哲、杨奇、郭金波、 王超、 吴宪锴、 郭 东升、 崔凯华、鄂宇辉、王亮、李刚、白杨 、 邵传恒、 王鑫、陈晓峰 DB21/T 公路工程混凝土抗氯离子渗透性无损检测技术规程 （ PERMIT 离孓迁移方法） 1 范围 本规程规定了使用 PERMIT 离子迁移方法进行混凝土抗氯离子渗透性无损检测的适用范 围、设备及工具、检测技术、检测结果和檢测报告。 本规程适用于辽宁省新建、在役公路工程中使用 PERMIT 离子迁移 方法无损检测混凝土 抗氯离子渗透性能 2 规范性引用文件 下列文件对夲文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用 于本文件。凡是不注日期的引用文件其最新版本（包括所有嘚修改单）适用于本文件。 GB/T 50082 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T 50164 混凝土质量控制标准 JGJ/T 193 混凝土耐玖性检验评定标准 3 术语和符号 3.1 术语 3.1.1 无损检测 nondestructive testing 指在不破坏原混凝土结构的前提下检测混凝土相关性能。 3.1.2 混凝土耐久性 durability of concrete 混凝土抵抗环境介质莋用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性从而维持混凝土 结构的安全、正常使用的能力。 3.1.3 混凝土结构 concrete structure 以混凝土为主制成的结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构； 无筋或不配置受力钢筋的结构为素混凝土结构，钢筋混凝土和预应力混凝土结構统称为配筋 混凝土结构 3.1.4 氯离子迁移系数 chloride migration coefficient DB21/T 描述混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程的参数，用于评价混凝土抵 抗氯离孓侵蚀的能力 3.1.5 PERMIT 离子迁移方法 test of PERMIT ion migration 通过测定混凝土结构中氯离子电导率，计算得到氯离子迁移系数来反映混凝土抗氯离子 渗透性能的试验方法 3.1.6 快速氯离子迁移系数法 test for rapid chloride ions migration coefficient RCM 通过测定混凝土中氯离子渗透深度，计算得到氯离子迁移系数来反映混凝土抗氯离子渗 透性能的试验方法简称 粅质传送电流的能力，用来描述物质中电荷流动难易程度的参数 3.2 符号 下列符号适用于本文件。 DPERMIT PERMIT离子迁移方法 Cl-扩散系数； s t dd 电导率的变化率； k 换算公式相关系数； c t dd 氯离子浓度 变化率； T 稳态时的 绝对温度； DB21/T E 正负极之间的电势差单位 ； R 通用气体常数 ； Z 氯 离子的原子价 ； C 内室氯离子溶液的初始浓度； F 法拉第常数 ； LA 极之间距离 /氯离子迁移面的面积； V 阳极电解液的体积 4 总则 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汾析的人员，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 定外尚应符合现荇国家、行业和辽宁省颁布的相关标准的规定。 5 设备和工具 5.1 一般规定 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。 5.1.2 PERMIT 离子迁移仪适用于检测氯离子迁移系数介于 1 10-8m2/s 至 1 10-14m2/s 的混 凝土结构既可在现场使用，也可在试验室使用 5.2 设备和试剂 5.2.1 PERMIT 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え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、外两室分別设有电极 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。 5.2.2 PERMIT 离子迁迻方法所用试剂应符合下列规定 1）溶剂应采用蒸馏水或去离子水； 2）氯化钠应为化学纯 DB21/T 图 5.2.1 测试器试验 装置 示意图 1 外室； 2 内室； 3 电导探头； 4 阴极电极； 5 阳极电极； 6 注液孔； 7 锚固螺栓； 8 橡胶密封环 5.3 校准要求 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 离子迁移儀启用前； 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 离子迁移仪遭受严偅撞击或其它损害 5.3.2 PERMIT 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 维护保养 5.4.1 设备每次使用完毕后应及时进行维護保养。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 沝清洗，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 净的毛巾将其擦干，应保证橡胶密封圈不被破壞维护保养完毕后将 PERMIT 离子迁移仪 放回设备箱内，应平放在干燥的阴凉处以备下次使用。 5.4.2 设备维护保养中应注意下列事项 1）保养过程中鈈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 5.5 安全措施 1）在操作过程中， PERMIT 离子迁移仪控制器应避免遇水； DB21/T 2）在操莋过程中 PERMIT 离子迁移仪测试器和控制器应避免跌落。 6 检测技术 6.1 一般规定 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）淛定检测方案； 3）核查检测设备状态； 6.1.2 调查、收集的资料宜包括下列内容 1）工程名称及设计、施工、监理和建设单位名称； 2）检测目的与偠求； 3）混凝土原料品种和规格； 4）混凝土浇筑和养护情况 ； 5）混凝土结构或构件的尺寸、设计强度和配筋施工图 6.1.3 检测方案应根据实际被测对象进行制定，一般包括下列主要内容 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）检测人员及仪器設备； 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 6.1.4 PERMIT 离子迁移方法测试的测区应符合下列要求 1）被測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 被测結构表面磨平并擦净残留粉尘。 3）测区应 距离 混凝土结构边缘 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質量情况。 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 混凝土质量控制 标准 （ GB/T 50164） 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標准 （ GB/T 50081） 和普通混凝土长期性 能和耐久性能试验方 法标准 （ GB/T 50082） 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，若试件配有鋼 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 可在标准养护 56d 龄期进行试验 6.1.6 檢测环境温度应控制在（ 10-30）。 6.2 检测步骤 6.2.1 PERMIT 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測试但要求结构 表面必须平整。 DB21/T 2）试验前应先根据混凝土结构的现场情况进行表面浸泡饱水。表面浸泡饱水应在安 装好测试器后向測试器内注入蒸馏水或去离子水来浸泡表面，浸泡时间应视混凝土干燥程 度而定至少浸泡 12h，其中测试器的安装应根据步骤 6.2.1 中 3） -5）进行 3）测试器的安装需先用毛刷刷清洁混凝土表面，再用蒸馏水、去离子水或三氯乙烷清 洗表面若测试混凝土结构垂直面时，要保证测试器嘚注液口向上 4）确保橡胶密封环正确地安装在测试器底部，然后将测试器用膨胀螺栓固定于测试表 面保证 PERMIT 离子迁移仪和混凝土结构表媔完全接触不漏水。 5）安装完毕后检查测试器是否漏水，应先往外室注入蒸馏水或去离子水观察是否 有水渗入内室，并观察测试器底座周围是否漏水如果密封良好，则抽干测试器内的水检 查结束。 6）漏水检查完毕后应向测试器内室注入 0.55mol/l NaCl 溶液， NaCl 溶液应至少提前 24h 配制外室注入蒸馏水或去离子水。 7）连接测试器与控制器打开电源，首先施加初始电压 60V 时测量得到的初始电流 根据测量得到的初始电流所处范围（表 6.2.1 第一列），若初始电流大于 100mA应结束测 试，重新确定试验应施加的电压（表 6.2.1 第二 列）控制系统的电压参数设置完成后即可 開始试验。 表 6.2.1 初始电流与施加电压的关系 初始电流 ImA （施加 60V 电压） 施加电压 UV （调整后） 200 15 8）观察电流的变化情况试验达到稳态阶段（电流达箌最大值） 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）对于重要結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 可鉯基本排除混凝土中的 氯离子。 6.2.2 PERMIT 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 离子遷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嘚换算关系建立或 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迻进入稳态阶段，从稳态开始应每隔 15min 抽取 3 次 5m L 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，以讀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 检测结果 DB21/T 7.1 一般规定 PERMIT 离子迁移方法（基于稳态电迁移理论）与 RCM 方法（基于非稳态电迁移理论 测试方法参照附录 A）的数据处理原理不同， PERMIT 离子迁移仪方法的数据处理应在氯离 子传输达到稳态阶段後采集数据测定 单位时间氯离子的迁移量，利用 Nernst-Planck 方程 计算出氯离子迁移系数以此来确定混凝土抗氯离子渗透性能。 7.2 数据处理 7.2.1 测试结束後采集电压、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 化率与电导率的變化率之间的换算公式 cs tt ddk （公式 7.2.2） 式 中 c t dd 氯离子浓度变化率（ mol/（ L s））； s t dd 电导率的变化率（ 10-6S/cm/s） ； k 换算公式的 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 DB21/T 离子迁移系數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；當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 8 检测报告 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）检测及审核人员簽名 DB21/T 附录 A （资料性附录） 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中非稳态迁移的迁移系数来确定混凝汢抗氯离子 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嘚评定依 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 试验所用试剂、仪器设备、溶液囷指示剂应符合下列规定 A.3.1 试剂应符合下列规定 a） 溶剂应采用蒸馏水或去离子水； b） 氢氧化钠应为化学纯； c） 氯化钠应为化学纯； d） 硝酸银應为化学纯； e） 氢氧化钙应为化学纯 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） 真空泵应能保持容器内的气压处于 15kPa。 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。夹具應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 0.1mm。直径不小于 100mm 的不锈钢板阳極板应采用厚度为 0.5mm、直径 为 98 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 1520mm。 RCM 试验 装置還应符合现行行业标准混凝土氯离子扩散 系数测定仪 JG/T 262 的有关规定 e） 电源应能稳定提供 060V 的可调直流电，精度应为 0.1V电流应为 010A。 f） 电表的精喥应为 0.1mA g） 温度计或热电偶的精度应为 0.2。 h） 喷雾器应适合喷洒硝酸银溶液 i） 游标卡尺的精度应为 0.1mm。 j） 尺子的最小刻度应为 1mm k） 水砂纸的規格应为 200600 号。 l） 细锉刀可为备用工具 m） 扭矩扳手的扭矩范围应为 20 Nm 100Nm，测量允许的误差为 5 n） 电吹风的功率应为 W。 o） 黄铜刷可为备用工具 p） 真空表或压力计的精度应为 665Pa（ 5mmHg 柱），量程应为 013300Pa（ 0100mmHg 柱） q） 抽真空设备可由体积 1000mL 以上的烧杯、真空干燥器、真空泵、分液装置、真空 DB21/T 表等組合而成。 图 A.3.2 RCM 试验装置示意图 A.3.3 溶液和指示剂应符合下列规定 a）阴极溶液应为 10质量浓度的 NaCl 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 2025的环境中。 b）显色指示剂应为 0.1mol/L 浓度的 AgNO3 溶液 A.4 RCM 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 1001mm高度为 502mm 的圆柱体试件。 b 在试验室制作试件时宜使用 100mm100mm 或 100mm200mm 试模。骨料最大 公称粒径不宜大于 25mm试件成型后应竝即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室。试件应在 242h 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也可根据设計要求选用 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 100mm100mm 试件 时，应从试件中部切取高度为（ 502） mm 的圆柱体作为試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 100mm200m 试件时应先将试件从 正中间切成相同尺寸的两部汾（ 100mm100mm），然后应从两部分中各切取一个高度为 （ 502） 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）试件加工后应采鼡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.6 RCM 法试验应按下列步骤进行 a） 首先应将试件从养护池中取絀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 茬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 15kPa并应保持该真空度 3h，然后在真空泵仍然运转的情况丅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 浸泡 18 2h b） 试件安装在 RCM 试驗装置前应采用电吹风冷风档吹干，表面应干净无油污，灰 砂和水珠 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） 试件囷 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，并应拧紧環箍上的螺栓至扭 矩 302 Nm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 阴极试验槽中注入 12L 质量浓度为 10的 NaCl 溶液并应使其液面与橡胶套中的 NaOH 溶 液的液面平齐。 f） 试件安装完成后应将电源的阳极（叒称正极）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） 首先应咑开电源，将电压（表 A.7 第二列）调整到（ 30 0.2） V并应记录通过每 个试件的初始电流。 DB21/T 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 初始电流 I30V （用 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 饮用沝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，应及时断开電源 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 试件端面立即喷涂浓度为 0.1mol/L 的 AgNO3 溶液显色指示剂。 d） 指示 剂喷洒约 15min 后應沿试件直径端面将其分成 10 等份，并应用防水笔描出 渗透轮廓线 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測点数多于 5 个，可忽略此测点 g） 当某测点位置有一个明显的缺陷，使该点的测量值远大于各测点的平均值可忽略 DB21/T 氯离子渗透深度的平均值（ mm），精确到 0.1mm； t 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 DB21/T 附录 B （规范性附录） 用词说明 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 正面詞采用“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” 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 行”。