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）

1、ICS 93.080.99R 04DB21辽宁省地方标准DB21/T 31782019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）Technical specification for nondestructive testing of resistance of highway concrete chlorion penetration (PERMIT ion migration test)2019 - 09 - 30 发布2019 - 10 - 30 实施辽宁省市场监督管理局发布辽宁省地方标准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

2、方法）Technical specification for nondestructive testing of resistance of highway concrete chlorion penetration (PERMIT ion migration test)主编单位：辽宁省交通运输事业发展中心辽宁省交通规划设计院有限责任公司（公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心） 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库七七 标准下载DB21/T 31782019目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 总则35 设备和工具36 检测技术57 检测结

3、果68 检测报告8附录 A（资料性附录）混凝土快速氯离子迁移系数法（RCM 法）9附录 B（规范性附录）用词说明13I库七七 标准下载前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本规程由辽宁省交通运输厅提出并归口。本规程主编单位：辽宁省交通运输事业发展中心、辽宁省交通规划设计院有限责任公司（公路桥梁诊治技术交通运输行业研发中心）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IIDB21/T

4、 31782019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）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、检测结果和检测报告。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本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（包括所有的修改单）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

5、能试验方法标准GB/T 50164混凝土质量控制标准JGJ/T 193混凝土耐久性检验评定标准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作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

6、混凝土结构统称为配筋混凝土结构。3.1.4氯离子迁移系数 chloride migration coefficient1库七七 标准下载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子侵蚀的能力。3.1.5PERMIT 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 method for rapid chloride ions migration coefficient (RCM)通过测定混凝土中氯离

7、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 RCM 法。3.1.7测区 testing area检测混凝土结构氯离子迁移系数时的一个检测区域。3.1.8测点 testing point在测区内，取得检测数据的检测点。3.1.9电位滴定法 potentiometric titration滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法。3.1.10电导率 conductivity物质传送电流的能力，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；ds电导率的变化率；dtk换算公式相关

8、系数；dc氯离子浓度变化率；dtT稳态时的绝对温度；2E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；L极之间距离/氯离子迁移面的面积；AV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分析的人员，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，尚应符合现行国家、行业和辽宁省颁布的

9、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 110-8m2/s 至 110-14m2/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元件及数据记录系统，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

10、.1）应由内外两个空室构成，内、外两室分别设有电极， 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 离子迁移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。3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 离子迁移仪启用前；2） PERMIT 离子迁移仪超过校准有效期限（

11、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 离子迁移仪遭受严重撞击或其它损害。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，应及时进行维护保养。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）用蒸馏水或去离子水清洗，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坏。维护保养完毕后将PERMIT 离子迁移仪放回设备箱

12、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） 保养过程中不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；42） 在操作过程中，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）制定检测方案；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） 检测目的与要求；3） 混凝土原料品种和规格

13、；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） 检测人员及仪器设备；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） 被测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，应将被测结构表面磨平，并擦净残留粉尘。3） 测区应距离混凝土结构边缘不宜

14、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质量情况。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标准（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，若试件配有钢筋时，钢筋净距宜大于 50mm。3） 试件宜

15、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 检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测试，但要求结构表面必须平整。52） 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，向测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

16、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，要保证测试器的注液口向上。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面完全接触不漏水。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

17、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开始试验。表 6.2.1 初始电流与施加电压的关系初始电流 I(mA)（施加 60V 电压）施加电压 U(V)（调整后）200158） 观察电流的变化情况，试验达到稳态阶段（电流达到最大值）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） 对于重要结构部位，测试结束后应对混凝土中的氯离子进行

18、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 可以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 离子迁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的换算关系。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，氯离子迁移进入稳态阶段，从稳态开始，应每隔 15min 抽取 3 次 5m L 外室阳极

19、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，以读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67.1 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后采集数据，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 测试结束后，采集电压、电流、温度、电导率数据。7.2.2 通过 6.3

20、 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变化率之间的换算公式。dc = k ds（公式 7.2.2）式中：dtdtdc 氯离子浓度变化率（mol/（Ls）；dtds电导率的变化率（10-6S/cm/s）；dtk换算公式的相关系数。7.2.3 混凝土的氯离子迁移系数应按公式 7.2.3 Nernst-Planck 方程进行计算氯离子迁移系数：D dc T R L V （公式7.2.3）PERMIT = - d E zCF A t式中：DPERMIT Cl-扩散系数（m2/s）；dc氯离子浓度变化率（mol/（Ls ）；dtT稳态时的绝对温度（K）； E正负

21、极之间的电势差单位（V）； R通用气体常数(8.31 J/Kmol ) ； z氯离子的原子价（-1）；C内室氯离子溶液的初始浓度（0.55 mol/L ）；F法拉第常数(9.6510 4 c/mol)；L 极之间距离/氯离子迁移面的面积 (3.74 m-1)；AV阳极电解液的体积（6.510 -4 m3）。7.3 结果评定现场测试应以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7离子迁移系数测定值。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

22、平均值作为测定值；当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） 检测及审核人员签名。8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土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

23、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的评定依据，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、溶液和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） 硝酸银应为化学纯； 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

24、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。夹具应采用不锈钢环箍，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 370mm270mm280mm 的塑料箱。阴极板应采用厚度为 0.50.1mm。直径不小于 100mm 的不锈钢板。阳极板应采用厚度为 0.5mm、直径为 981mm 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 试验装置还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

25、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） 电表的精度应为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） 水砂纸的规格应为 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 1000W 2000W。o） 黄铜刷可为备用工具。p） 真空表或压力计的精度应为665P（a柱）。5mmHg 柱），量程应为 013300P（a0100mmHg

26、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9表等组合而成。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 2025。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

27、) 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。试件成型后应立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，也可根据设计要求选用 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 的圆柱体作为试验用试件，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

28、寸的两部分（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） 试件加工后应采用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出来，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。应将试件在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下，将蒸

29、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 182h。b） 试件安装在RCM 试验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） 试件和 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，并应拧紧环箍上的螺栓至扭矩 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

30、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（又称正极）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） 首先应打开电源，将电压（表A.7 第二列）调整到（300.2）V，并应记录通过每个试件的初始电流。10b） 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

31、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 30V 电压）（mA）施加的电压 U（调整后）（V）可能的新初始电流I0（mA）试验持续时间t（h）I0560I010965I0106010I0204810I0156020I0302415I0205025I0352420I0304025I0402430I0403535I0502440I0603040I0602460I0902550I0752490I01202060I08024120I01801560I09024180I03601060I012024I036010I01206c） 试验结束后，应测定阳极溶液的最终温度和最终电流。d） 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，并应用饮用水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，应及时断开电源。b） 断开电源后，应将试件从橡胶套中取出，并应