建筑混凝土钢筋锈蚀原因及检测分析

建筑混凝土钢筋锈蚀原因及检测分析

杨忠奎

江阳建设集团有限公司 四川省泸州市 646000

摘要：在建筑行业迅速发展的今天，人们越来越重视建筑产品的可靠性和安全性上。在实际的生产建设生产过程中，建筑材料腐蚀问题层出不穷，混凝土钢筋锈蚀情况也比较严重，因此采取各种方法促进钢筋混凝土稳定性的提升迫在眉睫。该文阐述了建筑混凝土钢筋锈蚀机理，对锈蚀原因展开分析并提出了建材检测工作中检测混凝土钢筋锈蚀的主要方法。

关键词：建筑混凝土；钢筋锈蚀；　检测方法

引言

混凝土材料因坚固耐用、可塑性强、造价低廉等优势在现代建筑体系内被广泛应用，钢筋作为混凝土结构建筑的核心构成部分，若其在使用过程中发生锈蚀必然会给建筑安全造成不利影响，需要对钢筋锈蚀原因及检测技术做分析总结。

1锈蚀机理

一般情况下，钢筋锈蚀几率很小，目前的钢筋锈蚀大部分是电化学反应引起的，需要钢表面充分接触水和空气。普通混凝土结构中，钢筋表面会形成一层致密的钝化膜，对钢筋有保护作用，可以抑制钢筋锈蚀。混凝土碳化时，钢筋表面的钝化膜会被破坏，空气中的水和氧气和钢筋接触，从而发生电化学反应，阳极产生的电子以钢筋为导体传到阴极，同时阳极产生的Fe²⁺通过电解质向周围扩散与阴极附近的OH^-发生反应，OH^-与Fe²⁺可生成Fe(OH)₂。当氧气充足时，Fe(OH)₂可被氧化成Fe(OH)₃，Fe(OH)₃可进一步脱水成为Fe₂O₃，这就是红锈，表面上看去稀松多孔；如果钢筋周围氧气不足，会使得Fe(OH)₂得不到充分的氧化，进而形成Fe₃O₄，这就是黑锈。钢筋锈蚀会产生一条沿着钢筋方向的裂缝，锈蚀严重时裂缝会发展为贯穿裂缝致使保护层破坏。

2建筑混凝土钢筋锈蚀原因

建筑混凝土钢筋锈蚀原因可分为内因和外因。其中，内因主要包括混凝土类型、结构裂缝、碱度、外加剂添加、保护层厚度、强度等级等因素的影响；外因则为环境因子的作用，如不良介质接触、温湿度、冰冻等。总结以往工程案例中钢筋构件锈蚀的原因，主要有以下几点：第一，混凝土碳化。混凝土表层材料中氢氧化钙碱性溶液不断吸收空气中二氧化碳，发生化学反应形成碳酸钙，碳化后的混凝土材料pH值逐渐降低且向内部发展，若碳化深度超出保护层厚度，就可能破坏钢筋构件表层的钝化膜，引发钢筋锈蚀。第二，氯离子作用。外部环境中的氯离子渗透到混凝土内部并与钢筋构件发生直接或间接接触，因混凝土包裹性降低及钢筋钝化导致钢筋锈蚀。第三，混凝土体本身存在质量缺陷，如最常见的开裂现象，使得内部钢筋直接暴露在空气内而发生锈蚀。混凝土裂缝与材料水灰比、振捣施工、混凝土浇筑等均存在一定关联，因混凝土施工质量缺陷产生麻面、漏筋等问题，加快钢筋锈蚀。

3 建筑混凝土钢筋锈蚀检测

3.1交流阻抗法

交流阻抗法，主要指的是对促进研究的电极交流电压的实行，对其响应程度情况进行观察，并促进对电极变化数据的进一步计算。由于这种方法操作简单，方便快捷，成为实际检测活动中应用最频繁的一种方法。交流阻抗法具有多方面性能，首先是能全面显示腐蚀机制相关信息，其次是有助于定量计算锈蚀的速率，要想使其显示信息更加精确，必须加大测量范围。由于交流阻抗法实际所需时间较长，所以测算次数多，工作量大。而且，在使用过程中，所需测算仪器多，价格贵，会影响其使用情况。因此，虽然交流阻抗法能检测出精准的数据信息和具体的锈蚀速度，但离现场测算目标的实现还有很长一段路要走。

3.2光纤传感技术

这门技术是近些年新出现的的技术，实用价值很高。而且由于光纤本身具有抗强电磁干扰、轻质和耐高温的优点，而且还容易放置在混凝土内部结构中，进而研究出这种及其耐锈蚀的传感器，如今这种先进的思路已经被科学家用于检测钢筋腐蚀上，更提出了一种采用金属膜局部去替代光波导传感器的方式，进而可以获取金属腐蚀的全部信息。除此之外，如果将可以多个测试光纤钢筋腐蚀用的传感器紧贴着钢筋布置，之后再采取一种先进的光时域反射手段，这样还能够检测出大型混凝土材料结构中多个点的锈蚀情况分布。另外，敏感膜被腐蚀之前，就可以检测得出光信号，根据得到的光信号制作成光纤传感器，并将其置于混凝土之下，可以利用测定敏感膜的腐蚀程度进而推断出钢筋的锈蚀程度。很多个实践操作中都证明这种方法可以实现钢筋腐蚀的实时在线监测，与曾经的检测手段比较，这种不仅能够有效降低维护的费用，更可以减少浪费的时间。

3.3直流线性极化电阻技术及半电池电位检测技术

直流线性极化电阻技术是一种较为常见的定量检测技术，能够在施工现场有效检测钢筋腐蚀的程度，在使用该技术期间需要先采用相关设备为混凝土钢筋内部添加适量的为电化学扰动，使用器材来检测混凝土钢筋内部反弹的信号并且分析混凝土的内部腐蚀程度，该技术需要依赖腐蚀电流变化情况来展开相关的数据计算，通常将额外电位控制在25MV以内。在实际应用期间该技术可以根据不同的测量数据目标来选择不同的技术方法，从而有效判断分析出钢筋混凝土腐蚀速率。因电化学反应是产生钢筋锈蚀的主要形成原因，在这种电化学反应期间钢筋混凝土会产生阳极和阴极两种不同的极性区域，不同极性的电位差会导致钢筋内部结构产生电流，从而产生钢筋锈蚀的化学反应现象。半电池电位检测技术能够有效利用添加的参考电极来分析钢筋和电极的电位差，从而判断钢筋的腐蚀程度。另外，硫酸铜材料的半电池能够加强钢筋腐蚀程度判断的精准性。

3.4混凝土电阻率检测法

混凝土电阻率检测法的原理为：水泥浆空隙液内，离子流动过程会发生电解，即混凝土所具备的导电性。电阻率检测通过2电极完成，其中1个电极为钢筋构件，检测过程进行外部加压，获取实时电流参数，可计算混凝土电阻。依照操作方式不同，可将混凝土电阻率检测法分为四探针法、两级法、圆盘法等。以四探针法为例，若检测出的混凝土电阻率＞20Ω·m，可判断为低速率锈蚀；若电阻率在10～20Ω·m，可判断为中、低速率锈蚀；若电阻率在5～10Ω·m，可判断为高速率锈蚀；若电阻率低于5Ω·m，说明钢筋锈蚀速率已非常高。混凝土电阻率检测方法虽然具备操作简单、适用范围广等优势，但其检测过程易受到周围环境的干扰，获得的数据离散性较强，可将其与其他检测技术结合使用。

3.5钢筋锈蚀评估综合法

钢筋锈蚀评估综合法这种方法就适合在现场进行实施测量的方法，与交流阻抗法恰好相反。它是采用数学中多元统计分析的分析方法，建立与其对应的数学模型，进而建立三元分析函数，然后通过函数中得到的数值和其准则将其分类，最后运用数学统计学得出其数据。钢筋锈蚀评估综合法以钢筋的腐蚀电流、腐蚀电位、混凝土电阻率等多种影响因素综合判定钢筋的腐蚀状态。钢筋锈蚀评估综合法其优点在于能够克服不同因素造成的干扰，其评判的结果也更加准确。此外，钢筋锈蚀评估综合法具有可拓展性，可以随时将其与钢筋腐蚀有关的其他因素纳入其中进行比较，进而保证检测出的结果更加精确可靠。

结语

建筑混凝土锈蚀原因主要为混凝土碳化、氯离子作用、质量缺陷等，合理选择锈蚀检测技术类型，可准确了解锈蚀位置及程度，找出锈蚀原因，进而制定合理方案进行弥补。

参考文献

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