混凝土中鋼筋銹蝕檢測的探討

【摘 要】鋼筋混凝土框架結構是現代建筑通常采用的方法，尤其是在建筑群向大型和高層發展時尤為適用，因此，檢測混凝土中鋼筋銹蝕情況是掌握鋼筋混凝土結構的安全性和穩定性的重要參數指標。本文從混凝土中鋼筋銹蝕機理出發，介紹并分析了化學和物理兩大類檢測方法，最后結合我國鋼筋混凝土使用的狀況，提出了提高混凝土抗滲性等防御措施和加堿再造鈍化層等修復措施。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；鋼筋銹蝕；防治措施

1、引言

隨著全球工業化進程的逐步提高，人類活動造成了嚴重的環境污染，氣候變暖，大氣污染，酸雨等對人們的生活影響越來越明顯。鋼筋混凝土長期暴露在惡劣的環境當中，酸性物質通過混凝土的空隙和毛細孔道剝蝕了鋼筋的鈍化層，鋼筋腐蝕情況嚴重，進而鋼筋混凝土的整體結構和穩定性受到影響，關注混凝土鋼筋銹蝕情況，采取一些列防治措施是必要的。

2、混凝土中鋼筋銹蝕機理

2.1混凝土中鋼筋鈍化層形成

鋼筋混凝土之所以能夠長時間使用保持良好的抗壓和體積穩定性有兩個方面的因素。第一，混凝土凝凍層將內部鋼筋與外部氧氣和酸性物質隔絕開來，延緩了鋼筋的銹蝕。第二，混凝土中含有Ca（OH）2使得PH值在12左右，Ca（OH）2與與鋼筋中的Fe發生化學反應之后形成了一層200-600mm的致密氧化層，第二層保護層就更加保護了鋼筋免受電化學的腐蝕。

2.2混凝土中鋼筋鈍化層破壞

電化學腐蝕是混凝土鋼筋銹蝕的根本原因。鋼筋在生產、制造和使用時并不能達到完全的均勻，鋼筋的許多部分會形成電位差，在有水分的情況下會發生如下反應。

陽極反應：2Fe-4e-→2Fe2+；陰極極反應：O2+2H2O+4e-→y4OH-

綜合反應：2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4O H-；Fe2++2OH-→Fe（OH）2

在生產實踐當中，Cl-的存在不僅會影響混凝土的抗滲性能，而且會直接破壞混凝土中鋼筋的鈍化膜，形成原電池，加速原電池的反應速率。

3、混凝土中鋼筋銹蝕檢測方法綜合探討

3.1物理檢測方法

3.1.1破損檢測

混凝土中鋼筋銹蝕檢測的物理方法主要有破損檢測等。破損檢測主要用于危房拆除、評價和鋼筋銹蝕嚴重的建筑，從表觀上觀察包裹鋼筋的混凝土已經開裂，并且發生了鋼筋外翻甚至斷裂的現象，為了進一步的確定鋼筋銹蝕情況，通常對鋼筋混凝土結構采取破損檢測。破損檢測的方法是利用外力對檢測點進行破壞，取出腐蝕的鋼筋，通過肉眼來評價鋼筋的腐蝕狀況，也可以通過對比未腐蝕鋼筋來計算截面損失率和重量損失率來評估鋼筋的腐蝕情況。該方法的優點是直觀，并且可以直接展示腐蝕圖片等，該方法的缺點是，檢測范圍和代表性往往會受到質疑，而且對構件的穩定性產生了破壞。

3.1.2電阻棒法

電阻棒法是為了檢測鋼筋剩余面積而開發的方法，鋼筋銹蝕會引起鋼筋表面結變化，進而引起鋼筋的電阻值變化，利用鋼筋導電的原理。該方法需要在鋼筋混凝土澆筑的初期就預留好的電阻探頭，且銹蝕均勻的場合。該方法的缺點在于鋼筋銹蝕為非均勻場合時不適用，而且無法探測鋼筋的銹蝕程度。

3.1.3渦流探測法

渦流探測法是將電磁設備放在混凝土構件上，電磁裝置發射出的勵磁電流與鋼筋內的次聲波諧振，通過觀察磁飽和后，銹蝕鋼筋引起的電磁場圖像異常，通過數據換算來確定鋼筋截面積的損失率。

3.1.4聲發射探測法

聲發射探測法主要原理是鋼筋銹蝕部分膨脹使得混凝土局部開裂，聲發射裝置發出的聲波與不同部位的鋼筋碰撞后反射聲波的波長不同，鋼筋銹蝕情況不同，聲波的強弱不同。同時，聲發射受到的外部干擾十分嚴重，在定位準確性上存在一定的缺陷。

3.1.5射線法

射線法是通過拍攝混凝土中鋼筋的 X、γ 射線照片，直接觀察鋼筋的銹蝕情況。 紅外熱像法通過測量混凝土表面溫度分布來分析鋼筋銹蝕位置和程度。但是射線法對周圍環境和人體傷害較大。

3.2化學檢測方法

3.2.1半電池電位法

半電池電位法檢測混凝土鋼筋銹蝕狀態時，半電池電位隨著潤濕程度逐漸穩定下來。為了加強潤濕劑的滲透效果，縮短潤濕結構所需要的時間，采用少量家用液體清潔劑加飲用水的混合液潤濕結構效果較好，僅需約15min就可以達到電位穩定。

3.2.2線性極化法

該法的原理是將銹蝕率與極化曲線在自由銹蝕電位處的斜率聯系起來，可用雙電極或三電極系統監測材料與環境耦合對的銹蝕率。它不能直接測定混凝土中鋼筋的電阻值；由于過電位小，相應的極化電流也小，混凝土孔隙溶液歐姆壓降引起的誤差較大。

3.2.3恒電量法

恒電量測量技術仍屬于極化測量的范疇，但它不同于控制電位或控制電流的方法，可采用先進的電子技術，測量恒電量激勵下銹蝕電極極化電位隨時間衰減的曲線，確定鋼筋瞬時銹蝕速度。 恒電量法測量受腐蝕介質電阻的影響小且對體系的擾動小，故其獲得的鋼筋低銹蝕速度理論上比線性極化更適合且更精確。

3.2.4電流階躍法

電流階躍法屬于瞬態測量方法，它的測量時間短，對系統的擾動小，越來越多地用于鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕速度的理論研究與現場測量。電流階躍法也是一種越來越受到重視的鋼筋銹蝕快速測量方法，它通過分析鋼筋混凝土中的鋼筋在階躍電流信號作用下的電壓響應，來確定鋼筋的銹蝕狀態。在分析電流階躍法測量結果時，常采用多重串聯阻容單元來擬合所得測量結果。

4、混凝土中鋼筋銹蝕檢測案例分析

貴州杜毅等在《混凝土中鋼筋銹蝕檢測的探討》一文當中以半電位法對某高架橋鋼筋銹蝕情況進行了檢測。

4.1鋼筋保護層厚度檢測

按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）要求，采用KON-RBL（D）鋼筋位置測定儀對梁類、板類構件進行檢測。對受力鋼筋的保護層厚度進行檢測。

4.2混凝土碳化深度

碳化深度值測量，可采用適當的工具在測區表面形成直徑約15mm的孔洞，其深度應大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑應除凈，并不得用水擦洗。同時，應采用濃度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內壁的邊緣處，當已碳化與未碳化界線清楚時，再用深度測量工具測量已碳化與未碳化交界面到混凝土表面的垂直距離，測量不應少于3次，取其平均值。

4.3混凝土密實度檢測

檢測儀器采用RS-STO1C非金屬聲波檢測儀，采用平面對測法對普通混凝土的不密實區和空洞進行檢測4。通過試驗研究和數據處理與分析，超聲波檢測得到的結果與試驗設置的裂縫深度、不密實區和空洞區域基本一致。

5、混凝土中鋼筋銹蝕的修復技術

5.1物理修復法

物理修復法是指鑿除發生鋼筋銹蝕并導致混凝土膨脹開裂或剝落的混凝土，直至露出鋼筋表面，先對已腐蝕的鋼筋進行表面除銹處理，再用新的致密混凝土或砂漿進行修補抹平。補丁修補技術主要適用于結構物中鋼筋發生局部銹蝕的情況下，同時要求修復材料的收縮率應較小，對新填的混凝土或砂漿應進行良好的養護，以盡量減少新填補區域開裂的危險。

5.2化學修復法

（1）用電化學法將 Cl-從鋼筋表面驅除， 使其向輔助陽極移動，該法被稱為電化學除鹽，或電化學氯化物萃取技術。該技術目前一般采用活化鈦板網或鍍鉑鈦作為陽極，但也曾經有采用銅網和低碳鋼網作為陽極的。（2）再堿化技術主要用于對由碳化引發鋼筋銹蝕的建筑結構物的修復與保護，再堿化處理就是根據陰極保護技術的原理， 使鋼筋表面發生陰極反應，使鋼筋周圍混凝土堿度得到恢復的電化學防護方法。

6、結束語

總之，加強對鋼筋混凝土結構的銹蝕情況檢測，能夠有效的防止銹蝕進一步加深，采取適當的才措施對保護公共財產具有重要意義。

參考文獻：

[1]洪定海.混凝土中鋼筋的腐蝕與保護[M].北京：中國鐵道出版社，1998.