Аннотация:Коррозия бетона практически во всех случаях начинается с коррозии цементного камня,
стойкость которого в целом значительно меньше, чем стойкость заполнителей. Одной из основных
причин, имевших место в практике аварийных разрушений, является локальная хлоридная
коррозия. Поэтому для ранней диагностики деградации материалов необходимо экспрессное
определение химического состава характеристик ответственных конструкций в период
эксплуатации. Таким образом, это связано с безопасностью, долговечностью и целостностью
бетонных конструкций.
Измерение концентрации хлора важно для оценки прочности железобетонных конструкций,
особенно в прибрежных районах. До настоящего времени измерение концентрации хлора в бетоне
проводились стандартными химическими методами с использованием образца диаметром около
100 мм, выделенного из бетонной конструкции. Тем не менее, химические методы требуют много
времени и химическую лабораторию для количественного измерения.
В последние годы активно ведутся разработки методологии элементного анализа
строительных конструкций с помощью лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС).
Метод ЛИЭС основан на создании лазерного факела на поверхности или в объеме любого материала
при фокусировке мощного импульсного лазерного излучения. При этом происходит абляция
материала, образование звуковых волн и собственно плазмы, эмиссионный спектр которой
регистрируется для качественного и количественного определения состава исходной пробы.
Обнаружение микроэлементов, таких как хлор и сера, с помощью ЛИЭС было
продемонстрировано для материалов на основе цемента, таких как бетон. Однако измерение
концентрации этих элементов в бетоне методом ЛИЭС затруднительно из-за его высоких
потенциалов возбуждения (>10 эВ). Для увеличения чувсвтительности нами было реализованы
варианты метода с дополнительным возбуждением плазмы – ортогональная и коллинеарная
двухимпульсная ЛИЭС. Обе схемы позволяют достичь схожих результатов, однако коллинеарная
схема предпочтительней по причине более простой реализации. В то же время в эмиссионном
спектральном анализе хорошо известен прием по использованию излучения двухатомных молекул
для измерения аналитического сигнала, при этом не требуется никаких аппаратных изменений
измерительной системы. Молекулярные полосы CaCl в видимом диапазоне свободны от
спектральных помех атомных линий основных компонентов и достаточно интенсивны для
определения хлорида в бетонах на поздних временах существования плазмы (спустя 30 мс после
лазерного импульса). Аналитический сигнал при использовании оранжевой системы CaCl линейно
зависит от содержания хлора в бетоне. Влияние спектральных помех может быть уменьшено при
использовании многомерных градуировочных моделей.