混凝土結構中鋼筋銹蝕速度快速測量方法

邵瑩

摘要：為了縮小鋼筋銹蝕速度的測量誤差，提出了混凝土結構中鋼筋銹蝕速度快速測量方法。采用鋼筋銹蝕反應過程的表達式，對鋼筋銹蝕電化學反應過程進行了分析，根據銹蝕量和銹蝕電流的定量關系，計算出單位面積鋼筋腐蝕反應的質量，并根據銹蝕速率的計算公式，建立了鋼筋腐蝕速度的測量模型，實現了混凝土結構中鋼筋銹蝕速度的測量。實驗結果表明，提出的測量方法可以縮小測量誤差。

關鍵詞：混凝土結構;鋼筋;銹蝕速度;測量模型

中圖分類號：TU317 文獻標識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0103—03

0引言

在混凝土結構中，鋼筋廣泛應用于港口工程的建設中，鋼筋銹蝕問題使很多混凝土結構在沒有達到預定的年限時，就因為銹蝕現象的發生而失效，導致混凝土結構會面臨各種維修問題，給工程造成了巨大的經濟損失。混凝土結構中，鋼筋是最容易遭到破壞的，測量混凝土結構中鋼筋銹蝕速度越來越受到全球的重視。混凝土結構中的鋼筋銹蝕是造成混凝土結構退化的主要原因，由于鋼筋銹蝕現象造成的損失是非常嚴重，因此，研究混凝土結構中鋼筋銹蝕速度的測量早已成為鋼筋耐久性的一個重要方向，在測量鋼筋銹蝕速度測量過程中，可以分為鋼筋銹蝕機理和速度、鋼筋銹蝕的力學性能等幾個方面，其中研究鋼筋銹蝕速度的測量是最重要的。

傳統的鋼筋銹蝕速度測量方法往往不能滿足工程的實際需求，在測量過程中經常會出現較大的誤差，為了縮小測量誤差，提出了一種新的鋼筋銹蝕速度測量方法，有效解決的鋼筋銹蝕速度測量誤差問題。

1混凝土結構中鋼筋銹蝕速度快速測量方法設計

1.1分析鋼筋銹蝕的電化學反應過程

混凝土結構中的鋼筋銹蝕問題屬于金屬銹蝕的一種，在物質研究領域屬于一個電化學過程，堿環境和鋼筋發生反應時，會在鋼筋表面形成一層氧化物薄膜，通常稱為鈍化膜。當鋼筋表面的氯離子濃度升高到一定值時，鋼筋表面的鈍化膜就會被破壞，這時鋼筋就會發生銹蝕反應，反應過程的表達式為：

混凝土結構中鋼筋發生銹蝕現象后，產生的鐵銹體積大約是原來鋼筋體積的2～4倍，因此會使鋼筋發生膨脹，隨著鋼筋銹蝕現象的進一步進行，最后就會使整個混凝土結構開裂，造成混凝土與鋼筋之間的黏結性能快速下降，強度降低。

鋼筋內部的氯離子在鋼筋銹蝕過程中幾乎不會被消耗，只是被作為鋼筋銹蝕過程的中間產物，將電化學反應過程中的陽極反應物搬運出去，加速了正反應，主要起到了加快鋼筋銹蝕的催化作用。由于氯離子在鋼筋銹蝕過程中起到了催化作用，導致混凝土結構的鋼筋銹蝕一旦發生就很難被阻止。

1.2建立鋼筋銹蝕速度測量模型

根據法拉第定律可以直接測量出鋼筋銹蝕反應過程中陽極反應的電流i，將陽極反應電流轉換成鋼筋的損耗，可以得到鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關系：

綜上所述，當鋼筋表面的氯離子濃度升高到一定值時，通過鋼筋銹蝕反應過程的表達式，完成了鋼筋銹蝕電化學反應過程的分析;利用鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關系，計算得到鋼筋在單位面積上發生銹蝕反應的質量，基于鋼筋銹蝕率的計算公式，完成鋼筋銹蝕速度測量模型的建立;最后通過鋼筋銹蝕速度的測量流程設計，實現了混凝土結構中鋼筋銹蝕速度的測量。

2實驗對比分析

2.1制作實驗試件

為了降低其他因素對實驗的影響，實驗中將混凝土結構中的帶肋鋼筋和圓鋼筋放入一個試件中，試件尺寸與鋼筋位置如圖1所示。

2.2實驗方法及步驟

在上述實驗試件中，來進行鋼筋銹蝕速度測量誤差對比實驗，實驗的操作步驟如下：

1）測量鋼筋的原始面積

在混凝土試件制作之前，從鋼筋的原始結構中部，采集試樣，采用砂紙將鋼筋表面的氧化皮和污垢等雜質去除;使用洗滌劑沖洗鋼筋樣品，然后使用丙酮試劑清洗，用干凈的紙巾擦拭干凈，放人干燥器中靜置24h，測量各部分的銹蝕面積。

2）制作試樣

根據實際砂的含水率，計算混凝土結構在施工時的配合比，澆筑試件。

3）養護

試件被澆筑兩個小時之后就會脫膜，必須將其放入標準養護室進行長達28h的養護。

4）測量鋼筋的銹蝕電流

將試件放入標準狀態下，每隔15h測量一次銹蝕面積。

5）測量鋼筋的最終銹蝕速度

鑿出保護層將鋼筋取出，先采用自來水沖洗干凈，去除鋼筋表面的浮銹，測量銹蝕面積。

6）鋼筋銹蝕速度數據的處理

2.3實驗結果分析

利用上述的實驗方法及步驟，得到了下列實驗結果，如表1和表2所示。

從實驗結果可以看出，不論是橫梁處還是樁處的鋼筋銹蝕，采用傳統測量方法測量的鋼筋銹蝕速度與實際值相差較大;而提出的測量方法測量的鋼筋銹蝕速度與實際值相差很小，且樁處的銹蝕速度測量誤差小于橫梁處。因此可以得出提出的測量方法可以縮小測量誤差。

3結語

文章提出了混凝土結構中鋼筋銹蝕速度快速測量方法。通過鋼筋銹蝕反應過程的表達式，完成了鋼筋銹蝕電化學反應過程的分析;利用鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關系，計算得到鋼筋在單位面積上發生銹蝕反應的質量，基于鋼筋銹蝕率的計算公式，完成鋼筋銹蝕速度測量模型的建立;最后通過鋼筋銹蝕速度的測量流程設計，來完成混凝土結構中鋼筋銹蝕速度的測量。經試驗得到，提出的測量方法可以縮小測量誤差。