芻議橋梁建材檢測中混凝土鋼筋銹蝕檢測的重點

喻紅月

（健研檢測集團重慶有限公司，重慶 400000）

0 引言

近年來，隨著我國人民生活水平的提高，車輛也逐漸普及，交通運輸基礎設施橋梁工程的建設也成為人們關注的重點。由于施工過程操作不當或工程周圍環(huán)境的影響，很多橋梁所使用的混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，可能會引發(fā)質(zhì)量安全問題。因此交通運輸管理部門需要對目前存在銹蝕現(xiàn)象的橋梁進行檢測分析，把握橋梁工程銹蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的原因并加以控制，才能確保橋梁工程的質(zhì)量，保障人們的出行安全。

1 橋梁工程混凝土鋼筋檢測內(nèi)容

混凝土鋼筋質(zhì)量檢測工作在開展的過程中，分主要控制項目和一般控制項目。針對主要控制項目質(zhì)量檢測便是指鋼筋進場時，嚴格按照我國當前現(xiàn)行的行業(yè)標準規(guī)定，抽取試件進行力學性能檢測，以便確?；炷龄摻畈牧蠞M足行業(yè)標準規(guī)定。若在檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)鋼筋存在脆斷、焊接性能較低、力學性能較弱等諸多問題，那么則判定此批鋼筋質(zhì)量不過關。此外，對鋼筋材料進行化學成分專項檢驗，以便于驗證鋼筋材料質(zhì)量。在進行混凝土鋼筋抽次檢驗的過程中，檢驗數(shù)量主要是按照進場的批次、產(chǎn)品抽樣檢驗方案來確定的，在進行混凝土鋼筋抽次檢驗時，主要是對混凝土鋼筋材料的產(chǎn)品合格證書、出廠檢驗報告、進場復驗報告等內(nèi)容開展檢驗。在實施混凝土鋼筋檢驗工作時，一般項目檢測主要是指檢測鋼筋的平直程度、損傷情況?；炷龄摻畈粦撚辛鸭y、油污、顆粒、片狀銹蝕物質(zhì)，在進行檢查的過程中，應該使用全數(shù)檢查的方式進行檢查，檢查工作一般使用觀察法進行檢查[1]。

2 橋梁工程中混凝土鋼筋銹蝕原因

2.1 內(nèi)在環(huán)境

目前來看，大部分橋梁工程都由鋼筋混凝土組成，其中鐵是最主要的組成材料。鐵具有很特殊的化學性質(zhì)，受到氧氣、濕氣的影響，如果養(yǎng)分充足、濕度較高，則氧氣會與水分子發(fā)生反應。堿和骨料會發(fā)生反應，主要是受到外加劑、摻和物質(zhì)的影響，造成氯離子增加，使混凝土鋼筋更容易被腐蝕。在混凝土硬化凝固之后，有可能會出現(xiàn)碳化的情況，主要與空氣中的二氧化碳發(fā)生了反應，造成鋼筋堿性下降，甚至超出施工要求的參數(shù)范圍，引發(fā)腐蝕現(xiàn)象。不僅如此，其還會降低混凝土的維護作用，造成鋼筋中的鐵離子與氧氣、二氧化碳等氣體產(chǎn)生反應，最后引發(fā)銹蝕問題。

2.2 外在環(huán)境

在橋梁工程施工的過程中，施工質(zhì)量和效果會受到周圍環(huán)境的影響，有時甚至會引發(fā)嚴重的混凝土鋼筋銹蝕問題。例如，施工環(huán)境的溫度、濕度、酸性氣體、水分交替、污染狀態(tài)等都會對混凝土鋼筋質(zhì)量造成影響[2]。尤其是環(huán)境的溫濕度，會起到銹蝕催化的作用，其與銹蝕問題成正比，也就是溫濕度越高，銹蝕問題越嚴重。在酸性氣體方面，如果周圍空氣中含有大量酸性氣體，則會加速鐵與酸性氣體的反應，進而提升腐蝕速度，影響鋼筋質(zhì)量。在水分交替頻率方面，如果水分交替頻率過快，銹蝕速度也會比較快。此外，在應用混凝土結(jié)構(gòu)的過程中，如果沒有采用有效的防銹蝕措施或沒有及時處理銹蝕問題，則會造成銹蝕問題的逐步惡化。在施工過程中，施工人員、材料、設備等都是引發(fā)銹蝕問題的因素，如果銹蝕問題逐步惡化，則會導致破裂、變形等問題，嚴重時甚至會造成結(jié)構(gòu)坍塌，進而帶來巨大的安全隱患。

3 建材檢測中混凝土鋼筋銹蝕的檢測要點

3.1 分析法

分析法指分析施工現(xiàn)場環(huán)境、混凝土條件等可能導致混凝土鋼筋銹蝕的內(nèi)因、外部環(huán)境及不同階段不同影響因子數(shù)據(jù)信息，以判斷鋼筋腐蝕情況。分析法的操作涉及以下方面：①對混凝土自身狀況、環(huán)境因素等進行分析，判斷鋼筋銹蝕誘因。②建立正確、合理的銹蝕預測模型，結(jié)合已獲取數(shù)據(jù)，判斷混凝土鋼筋銹蝕狀況和后續(xù)發(fā)展趨勢。較常見模型有經(jīng)驗模型、電化學模型及反應控制模型等。其中，應用頻率最高的為經(jīng)驗模型，操作簡單，但理論支撐不強。盡管反應模型涉及理論支持，但未對電化學本質(zhì)進行深入考量。電化學模型是立足鋼筋銹蝕本質(zhì)所建立起來的模型，操作難度較高，和具體工程脫節(jié)[3]。

3.2 無線傳感檢測技術

與光纖傳感器檢測技術相比，無線傳感器檢測技術無須安裝和維護輸電線路，從而節(jié)省了大量人員和材料資源。施工過程中只需包裝無線電傳感器并將其固定在鋼棒上，即可減輕鋼質(zhì)檢測對施工的影響。此外，在使用有線監(jiān)測技術時，一旦出現(xiàn)管線問題，很難發(fā)現(xiàn)故障部位。同樣，無線傳感器檢測技術可以避免這一問題。該技術是在無線數(shù)據(jù)傳輸技術和超聲波技術的基礎上開發(fā)的。超聲波用于檢測鋼筋的腐蝕情況，然后通過寬帶微波天線傳輸數(shù)據(jù)。由于混凝土桿的腐蝕是一個長期的發(fā)展過程，對傳感器電流供給的壽命提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

3.3 恒電流試驗檢測

恒電流測量屬于極化測量。開展恒電流試驗檢測的過程中，需立足于刺激信號，獲取有效衰減曲線，分析并明確鋼筋銹蝕狀況。另外，電流脈沖法簡單地采用電容放電形成脈沖電流激勵電量，其實質(zhì)為恒電流法。同時，電極體電化學行為需通過等效電路近似模擬。該方式在干擾下會出現(xiàn)不足，如信號強度降低、檢測難度高、檢測時間短等。其也有諸多優(yōu)點，如檢測準確率高等，應用較普遍。

3.4 電磁脈沖渦流檢測技術

脈沖電磁渦流檢測技術是在電磁理論的基礎上開發(fā)的，利用金屬的電磁特性對參數(shù)變化進行表征，得到鋼筋的腐蝕。現(xiàn)代渦流檢測技術的強勁發(fā)展可以追溯到阻抗分析理論的建議。作為無損檢測方法，具有免予粘接劑、高溫檢測、檢測不規(guī)則材料、自動化等優(yōu)點。脈沖渦流檢測技術采用低頻脈沖矩形波作為激勵信號，可直接檢測鋼條的內(nèi)部缺陷，而不會損壞原有結(jié)構(gòu)。近場面積大，可以擴大信號復蓋范圍，而且即使距離很遠，也能獲得很好的檢測效果。脈沖電磁渦流檢測技術主要采用渦流效應、皮膚效應和穿透深度等基本理論。該檢測系統(tǒng)主要包括脈沖信號源、勵磁線圈、功率放大器、磁傳感器、示波器等組成部分。通過實踐研究證明，該技術能夠有效地測量混凝土澆筑的腐蝕情況，具有良好的開發(fā)應用前景。

3.5 電阻探頭法

早在20 世紀初，電阻探頭法就在歐美得到了運用.該方式需在混凝土澆筑前將探頭埋好，便于后期檢測。該方式適用于鋼筋銹蝕較為均勻的情況，若只是小區(qū)域鋼筋出現(xiàn)銹蝕，則難以檢測其銹蝕速率。同時，混凝土電阻率和表征鋼筋銹蝕的銹蝕極化電流之間沒有構(gòu)建明確的關系方程或關系曲線，對鋼筋銹蝕速度的檢測是定性檢測。

3.6 光纖傳感檢測技術

該檢測技術比較先進，包括使用光纖傳感器。在相關檢測工作中，光纖傳感器的優(yōu)點和特點可以靈活地用于有效抵御電磁干擾，獲得準確可靠的檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，使員工了解混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的實際腐蝕程度。無論重量輕還是耐高溫，都為照明傳感器的現(xiàn)場檢測運行提供了極大的便利。同時，與其他檢測方法相比，這種傳感器技術的功能優(yōu)勢趨于多樣化。例如，它可以直觀地通過光域反射的多點檢測來顯示混凝土澆筑各個部分的腐蝕細節(jié)，并為檢查員提供更詳細、更全面的數(shù)據(jù)信息。如果想了解混凝土澆筑細節(jié)的具體腐蝕狀態(tài)，可以通過分析敏感層來獲得更深入的了解。更高的檢測效率和更低的成本是光纖傳感器檢測技術的獨特優(yōu)勢，進一步擴大了其在施工檢測中的應用范圍。

3.7 聲發(fā)射檢測技術

聲發(fā)射檢測技術（圖1）是一種較為先進的無損檢測方法，這一方法在建筑行業(yè)中的廣泛應用起源于20世紀90 年代。聲發(fā)射現(xiàn)象在物理領域較為常用，聲發(fā)射技術的應用原理，就在于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，在受到破壞時，材料內(nèi)部會進行能量的釋放，并產(chǎn)生彈性波，這些彈性波會回到材料表面，導致材料表面出現(xiàn)位移現(xiàn)象，則可以采用聲發(fā)射探頭對這些機械振動現(xiàn)象進行探測，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過增益放大，通過信號采集系統(tǒng)對其加以內(nèi)處理與記錄。在對混凝土鋼筋進行檢測時，由于混凝土鋼筋的銹蝕現(xiàn)象是動態(tài)變化的，且發(fā)生在混凝土內(nèi)部，采用其他檢測技術進行檢測時，信號源眾多且較為復雜，在其保護層出現(xiàn)膨脹問題之前，難以有效檢測混凝土鋼筋銹蝕程度。而聲發(fā)射檢測技術是一種高效的無損檢測技術，該技術的應用可以起到動態(tài)化與實時化的檢測效果，聲發(fā)射技術對于材料內(nèi)部缺陷問題以及由此產(chǎn)生的瞬態(tài)能量變化十分敏感，可采用這一技術實現(xiàn)缺陷位置的定位，以及混凝土損傷部位及類型的判斷。

圖1 聲發(fā)射檢測技術

3.8 鋼筋銹蝕評估檢測

該檢測方法的應用也較為常見，多出現(xiàn)在現(xiàn)場檢測環(huán)節(jié)，如圖2 所示。在實際應用的過程中，應當將混凝土鋼筋銹蝕評估檢測與多元統(tǒng)計方法相互結(jié)合，建立數(shù)學模型，進行三原函數(shù)分析，經(jīng)過模型計算獲取具體數(shù)據(jù)，通過科學合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實現(xiàn)對于混凝土鋼筋銹蝕情況加以判斷。鋼筋銹蝕評估檢測工作中，可采用電阻率、電位及電流等技術參數(shù)，作為混凝土鋼筋銹蝕情況的判斷依據(jù)，可有效降低其他因素對于銹蝕檢測結(jié)果所造成的影響，保證混凝土鋼筋銹蝕情況檢測的精準性及合理性[4]。

圖2 鋼筋銹蝕評估檢測

3.9 交流阻抗檢測方法

該方法的應用可通過電極向檢測對象進行交流電壓的施加，收集所產(chǎn)生的電流信號，對電流信號進行合理分析，了解電極變化，開展數(shù)據(jù)分析，以起到有效的檢測效果?，F(xiàn)階段，交流阻抗檢測方法的應用較為廣泛，技術應用簡單便捷，且易于操作，在采用該技術進行檢測的過程中，可起到有效的混凝土鋼筋銹蝕檢測效果，同時可對混凝土鋼筋銹蝕速率進行計算，具備極高的檢測精度及技術有效性[5]。在實際的檢測過程中，技術應用人員可通過反復檢測來獲取檢測結(jié)果，因而需要承擔較大的工作壓力。另外，該檢測技術的應用，需要搭配以專業(yè)性較高的設備設施與檢測以期，需要投入較大成本[6]。

3.10 綜合分析法

該方法強調(diào)對可能影響建材質(zhì)量的間接因素、直接因素進行綜合分析，由此來判斷建材銹蝕程度。與上文所介紹物理學、電化學檢測技術不同，該方法更注重主觀判斷，要求有關人員根據(jù)建材外部情況，給出相應的結(jié)論，對人員素質(zhì)、實踐經(jīng)驗和能力所提出要求極高。要想使檢測結(jié)果符合實際情況，關鍵是要對檢測經(jīng)驗進行不斷總結(jié)[7]。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對建筑質(zhì)量和美觀的要求也越來越高。混凝土鋼筋的銹蝕不僅嚴重影響建筑物的美觀，而且嚴重影響建筑物的安全性和耐久性。因此，有必要結(jié)合不同的方法檢測建筑混凝土的混凝土鋼筋銹蝕，根據(jù)不同建筑物和檢測要求科學地確定和選擇鋼筋銹蝕檢測方法，明確鋼筋銹蝕造成的危害，并采取相應的對策，從根本上提高建筑物的使用安全性和穩(wěn)定性。