建材检测中之混凝土钢筋锈蚀检测要点研究

建材检测中之混凝土钢筋锈蚀检测要点研究

申为萌庄淑文夏德瑞张振业尹德宏

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日照建业工程检测有限公司山东日照276800

摘要：随着近年来的一些质量事故的不断发生，钢筋锈蚀对结构的耐久性和结构承载力的危害甚大，每年给国家带来很大的经济损失，通过本文的论述，为减少钢筋锈蚀带来的损失，就要求严把施工建设关，包括设计、材料、施工、质量等，还需要不断完善检测方法和检测设备，并不断提高检测人员的检测水平。

关键词：建材检测；混凝土；钢筋锈蚀；要点

当前我国建筑结构的主要形式是钢筋混凝土结构，而钢筋则是一种必不可少的重要材料，但是在钢筋与混凝土结合在一起的时候水泥在水化过程中会形成大量的氢氧化钙固体，如此一来就会导致混凝土内部碱性物质增加，PH值也不断提高，在这样的环境中钢筋会受到严重的腐蚀而出现钝化现象，这样就形成了钢筋锈蚀而无法与混凝土更好的结合，从而埋下安全隐患。为了保证钢筋混凝土工程质量，就必须加强对钢筋检测工作的重视，消除钢筋锈蚀。

一、混凝土钢筋结构中钢筋锈蚀的机理

钢筋混凝土材料顾名思义是由钢筋和混凝土结合在构成，在水泥水化的过程中经常会产生大量的氢氧化钙固体，由于氢氧化钙是碱性物质，导致混凝土内部PH值相对较高，钢筋长期处在碱性条件下会进入钝化状态，进而使得钢筋出现锈蚀现象。为了保证施工的稳定，一定要重视钢筋的检测工作。

1、化学锈蚀

混凝土钢筋锈蚀的一个主要原因就是化学腐蚀，这种腐蚀主要由非电解质溶液或一些干燥性气体引起了纯化学锈蚀。在锈蚀的过程中，在钢筋表面会生成部分氧化物，如果有出现干燥的环境，在高温影响下，非电解质溶液或各种干燥气体会加快与钢筋的反应速率，锈蚀的速度会加快，再加上周围环境的配合，也为其锈蚀创造了良好的条件。

2、电化学锈蚀

在钢筋混凝土结构周围较为湿润或者有水存在的情况下，钢筋锈蚀的原因大多就是电化学锈蚀，再加上氯盐渗入其中，情况也会发生变化，当它进入混凝土后，会吸附在钝化膜上，降低锈蚀的PH数值。

二、建材检中混凝土钢筋锈蚀的检测方法

1、物理学方法

1.1电阻探针法

该方法是将与钢筋同材质的电阻探针埋入混凝土中，通过平衡电桥测量探针的电阻，利用探针的电阻与其截面积成反比的关系，电阻的变化可以变换成腐蚀的深度，从而达到检测目的。

1.2电阻探头法

20世纪20年代，欧洲一些国家和美国就大量使用电阻探头检测混凝土中钢筋的腐蚀。这种方法一般是在浇筑混凝土结构时就预先埋设这种探头。该法比较适用于钢筋均匀锈蚀，对于以局部腐蚀的钢筋，并不能定量检测钢筋腐蚀速度。

1.3涡流与磁通减量法

将电磁装置放置于混凝土结构表面，使其中某段钢筋达到磁饱和，钢筋腐蚀引起的钢筋截面积损失会使磁场中出现异常。分析这些异常，即可判断钢筋截面积的损失率。该方法精度高、无损、可定量检测混凝土中钢筋损失量，是一种行之有效的方法。配合电化学检测，可以更好地诊断钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏状况和评估剩余使用寿命，很有应用前景。

1.4膨胀应变探头

英国学者利用金属腐蚀产物体积膨胀率与腐蚀速度的相关性，研制了一种环境腐蚀检测器，主要用于检测除冰剂对混凝土中钢筋腐蚀速度的影响。

1.5声波发射法

声波发射法是利用混凝土中钢筋腐蚀时，腐蚀产物膨胀产生的内应力，使周围混凝土受胀开裂，部分能量以声波形式释放，用声发射探头可以检测发射源位置与强弱。这种很难避免其它声波的干扰，因此很难建立钢筋腐蚀活性高低与声发射强度的相关关系。

1.6光纤传感技术

光纤具有径细、质轻、抗强电磁干扰、耐高温、集信息传输与传感于一体，易集成于混凝土结构体内等优点，Rutherford等人针对飞机上Al材缝隙腐蚀监测问题，用物理气相沉积法在光纤纤芯表面沉积一层膜以形成光纤的金属包层，从而构成了一种能监测Al材腐蚀的光纤传感器，黎学明等将这种思路用于钢筋腐蚀监测上，提出一种基于用金属膜层局部取代光波导的介质包层构成腐蚀敏感膜的用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方案，从而获取金属腐蚀信息，结果证实了所提传感方案的可行性，能够较好的进行混凝土结构钢筋腐蚀的在线监测。此外如将多个此种光纤钢筋腐蚀传感器紧贴钢筋铺设，并采用光时域反射技术，还可实现大型混凝土结构中多个点位的钢筋腐蚀准分布监测。

在光纤的芯部镀上铁合金敏感膜，与光纤的外包皮相比，铁合金敏感膜对光信号具有较大的吸收率和较小的反射率。因此在敏感膜没有腐蚀时，光信号通过该部位后被检测到的强度较弱，而当敏感膜腐蚀后，可检测到较强的光信号，据此制成光纤传感器，埋设于混凝土中，通过测定敏感膜的腐蚀推测钢筋的腐蚀。理论与实验证明，在光波导表面制备金属敏感膜的腐蚀传感方法能够实现钢筋腐蚀在线监测，与传统腐蚀的监测技术相比有着显著的优越性，易于实现结构内部连续、在线、分布式监测，可以显著降低维护费用。

2、电化学方法

2.1交流阻抗法

应用技术上得出，交流阻抗法原则上是对研究电极施加小幅交流电压电流信号，从电流电压响应来计算电极反应参数。交流阻抗测量已成为实验室研究钢筋混凝土腐蚀的常用方法，通常情况下由于钢筋混凝土的腐蚀常常是氯离子引起的点蚀，局部电化学阻抗谱特别适合在实验室测定局部腐蚀，具有更高的敏感性。

交流阻抗法能给出腐蚀机制的有关信息，能定量得出腐蚀速率，但为了获得准确的信息，测量的频率范围必须很大。特别是对于钢筋混凝土系统中钢筋锈蚀速率的测定，其低频区的信息反映锈蚀反应的电化学极化过程，是十分重要的。交流阻抗谱法实验时间长，需要反复激励待测系统，使系统发生偏移，导致误差增大；而且测量仪器比较复杂、昂贵，另外操作时间冗长，不适合现场使用；难以确定受到外加信号的钢筋表面积，数据处理困难。所以即使交流阻抗法能给出腐蚀机制的有关信息能定量得出腐蚀速率，这些缺点的存在也限制了交流阻抗谱法在钢筋锈蚀速率的现场快速测量中的应用。

2.2钢筋腐蚀EIR综合评估法

钢筋腐蚀EIR综合评估法是指用便于现场实施测量的钢筋自然腐蚀电位、腐蚀电流和混凝土电阻率的电化学三要素来诊断钢筋腐蚀状况。钢筋的腐蚀状况分为两类：A类-钢筋己腐蚀和B类-钢筋未腐蚀。采用多元统计分析中准则下的判别分析法，建立数学模型，将与钢筋腐蚀密切相关的现场易测得的电化学三要素作为变量，建立三元判别函数，然后利用判别函数及判别准则，将其最终分类。最后用统计计算新个体在A类或B类的后验概率来验算分类的可靠性。

EIR法以钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流、混凝土电阻率等多类因素综合判定钢筋腐蚀状态，可以克服不同因素对钢筋腐蚀及检测的干扰，比单一因素评判结果更加准确、可靠。同时EIR法具有可拓性，可以随时将与钢筋腐蚀相关且彼此独立的其他因素纳入EIR法的判别函数，使钢筋腐蚀的检测结果更加准确。

三、结束语

建材的质量对建筑的安全性和稳定性产生非常大的影响，而混凝土钢筋如果产生了锈蚀的现象，建筑的质量就会大大下降。在这样的情况下我们必须要采取有效的措施对钢筋锈蚀的状况加以检测，从而保证钢筋的质量。

参考文献：

[1]GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2015

[2]JGJ/T152-2008混凝土中钢筋检测技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2016

[3]张伟平，张誉.混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测方法[J].工业建筑，2015