浅析混凝土钢筋锈蚀的检测方法

浅析混凝土钢筋锈蚀的检测方法

管琪

青岛峰城工程检测有限公司 山东 青岛 266427

摘 要 建筑材料的好坏直接关系着工程的质量，而建材检测就是衡量建筑材料质量的一个重要手段，同时也为其他方面的管理提供了数据支撑。钢筋混凝土是建筑工程中最常用材料，对混凝土中钢筋的锈蚀检测是检测钢筋混凝土质量的一个重要方面。本文根据混凝土中钢筋锈蚀产生的机理分析了几种混凝土钢筋锈蚀的检测方法，以期在检测时合理选择检测方式，提高检测精度。

关键字： 建筑材料 混凝土钢筋 检测方法

管琪，山东省青岛峰城工程检测有限公司，邮编:266427。

0. 引 言

钢筋混凝土具有可塑性好，整体性好，耐久性好，耐火性好等众多优点^[1]，因此钢筋混凝土是建筑中最常用的材料。混凝土中钢筋的质量对于建筑的承重能力有着重要影响。随着建筑年限的增加，混凝土中的钢筋很容易发生锈蚀病害，锈蚀会降低混凝土与钢筋的结合力，严重时会导致裂缝与脱落，甚至导致建筑坍塌。因此检测混凝土中钢筋锈蚀的情况可以掌握钢筋的状态，了解建筑的安全情况，消除安全隐患，增加建筑的使用年限。

1. 混凝土中钢筋锈蚀原因分析

1.1混凝土钢筋锈蚀成因 混凝土中钢筋生锈主要原因主要以下几点：①当钢筋所处混凝土的PH值发生变化时。钢筋的氧化保护膜是碱性的，在保护膜不被破坏的情况下，钢筋一般不会生锈。刚浇的混凝土PH≧12.5,钢筋在这种碱性环境中跟涂了保护膜一样，不易生锈。但随着时间的延长，混凝土的PH值会降低，同时钢筋的保护膜也很容易被氯离子，卤素离子破坏，进而形成锈蚀。②混凝土的水灰比例控制不当。当水分过多时，游离水过多^[2],混凝土中的游离水蒸发后，就会在混凝土表面留下很多的小细孔，环境中的水分在毛细现象的作用下由小孔渗入混凝土内部，从而造成钢筋锈蚀。③混凝土的密实度也是影响钢筋锈蚀的原因之一，越密实的混凝土，里面的钢筋越不容易被锈蚀，反之则很容易被锈蚀。④混凝土养护管理不当或者当混凝土超载使用时产生裂缝，环境中的水分，CO₂，氯离子等的侵入导致钢筋锈蚀^[2]。⑤钢筋本身的原因，在生产钢筋的过程中，各化学成份的配比出现偏差或者生产工艺的原因导致组织不均匀，以及在建筑过程中受外围混凝土的影响导致氧化膜不连续等原因，导致钢筋内部产生电位差进而导致局部锈蚀。此外施工不当造成钢筋受力不均，钢筋表面被污染也会加速钢筋的锈蚀速度。

1.2 混凝土钢筋锈蚀的危害 在混凝土中加入钢筋增加了混凝土的强度，同时钢筋借助混凝土增加承重面积，两者合力组成受力构件，共同为建筑提供承载力。一旦混凝土中的钢筋发生锈蚀，随着锈蚀程度的增加，钢筋的强度与韧性都会大打折扣，影响建筑的耐久性。此外钢筋产生的铁锈也会破坏混凝土内部结构，造成混凝土脆化，产生裂缝，使用年限越长裂缝越大，产生的铁锈也越来越多，混凝土层的承载力越来越差，最终会导致建筑承重构件的彻底破坏，造成安全事故。因为混凝土钢筋锈蚀导致的安全问题每年都会发生，因此检测混凝土钢筋的锈蚀情况对于提高建筑的安全系数，保护人员安全具有重要作用。

2.混凝土钢筋锈蚀检测方法

2.1 物理检测法 这是最常用的检测方法，包括电阻探针检测法，光纤检测方法和声波检测法等。电阻探针检测法的原理就是将与混凝土中钢筋材质相同的电阻探针插入混泥土中，通过对探针电阻值的测算推测混泥土钢筋的锈蚀程度，这种方法易于操作，成本低廉，但也存在一个缺点，由于探针是插入混凝土中的，很容易被混凝土中的物质干扰导致测量数据出现大的偏差；光纤检测法是通过光纤光栅应变传感器进行检测的^[3]，由于钢筋锈蚀后体积会增大，通过光纤光栅传感器检测混凝土钢筋的体积变化量，进而检测混凝土钢筋的锈蚀程度。光纤传感器具有重量轻，耐高温以及抗干扰等特点因此受到的干扰的少，得出的结果更加精确，但对轻微锈蚀检测结果不是很准确;声波检测法的工作原理是根据钢筋内部的应力变化进行检测的^[4]。混凝土中的钢筋在锈蚀过程中会发生应变，从而引发混凝土膨胀，在这一过程中部分应力会以声波的形式传递，通过分析声波的位置和强度，就可以判断混凝土中钢筋的锈蚀情况。实际操作中，声波检测法更多的是用于检测发生裂缝的混凝土中的钢筋锈蚀情况，准确度较高。

2.2 电化学检测法 电化学法检测方法在建筑材料检测中也是应用很普遍的方法，它是根据混凝土中钢筋发生锈蚀的相关化学反应提出的，主要包括恒电量实验法、交流阻抗法、电磁脉冲涡流检测法以及线性极化法和综合评估法等。电化学检测法可以进行原位测量，并且可以进行连续跟踪，而且灵敏度较高，检测速度快，这些优点也使得电化学检测法得以迅速发展。

（1）恒电量实验法可以追溯到20世纪80年代，它是通过分析发射的恒电量信号通过混凝土钢筋后的衰弱曲线得到钢筋锈蚀情况的，这种测量方法有很多弊端如电信号微弱，持续时间短，但因为检测速度快加之准确性较高因此目前还在广泛使用。

（2）交流阻抗法也是目前应用较多的电化学检测方法，它的检测原理是在钢筋中通入不同频率，振幅小于10mV的交流电压，由电极（钢筋端）中电流或者电压的响应速度反应钢筋锈蚀的情况^[5]。这种检测方法需要大范围的测算才能提高准确性。这种检测方法的缺点是耗时较长，计算次数多，使用的检测仪器昂贵，因此不适合进行现场检测。

（3）电磁脉冲涡流检测法是基于电磁理论产生的，根据金属本身电磁性能参数的变化检测混凝土钢筋锈蚀情况。这种检测方法对形状，温度没有特殊要求，并且自动化程度较高。电磁脉冲涡流检测将低频率的脉冲波作为激励源，可以直接探测钢筋内部，激励源与钢筋的距离可近可远，距离近信号覆盖面积大，距离远检测效果准确性仍可保证。这种检测方法综合了渗透理论，趋肤效应理论以及涡流效应等多种基本理论，该方法对于钢筋锈蚀量的检测准确性高，使用的工具相对简单，因此发展前景良好。

（4）线性极化法是在被测钢筋的外围安放恒定电位，只要对钢筋施加一微小电扰动，根据相应的反应就可以得到被测钢筋的锈蚀速率。这种检测方法操作简单快速，但对测试设备要求较高。

2.3 综合评估法是对采集的数据如钢筋直径，保护膜厚度，腐蚀电流以及混凝土的电阻等数值结合建筑外部环境因素，进行分析然后建立数学模型，通过数学模型以具体数值为研究点，评估钢筋锈蚀的总体状态。目前所使用的模型有反应控制模型、经验模型以及电化学模型三种，虽然这种检测方法干扰因素较少，并具有拓展性对钢筋锈蚀的后期发展具有预估性，但每种模型都不能囊括所有外部因素，目前情况下要提高检测准确度还需要三种模型同时建立。

3.结 语

建材质量的好坏关系着建筑的耐久性，安全性，对建材的检测可以提高人们居住、生活以及工作的安全系数。混凝土钢筋锈蚀不但影响了建筑的美观还会影响建筑的安全，根据建筑特点以及周围环境等条件的不同，选择合适的检测方法，有条件的可以多种方法并用提高检测精度，预防并减少混凝土钢筋锈蚀产生的危害，从根本上提高建筑安全系数。

参考文献

[1]蒙丽丽.试分析建材检测中混凝土钢筋锈蚀的检测要点［J］.建材与装饰，2018（21）：51.

[2]伍明强.建筑混凝土钢筋锈蚀原因及检测方法研究[J].建材世界, 2019, 40(01): 31-34.

[3]李泽君.建材检测中混凝土钢筋锈蚀检测的要点[J].建材与装饰，2017（48）：49-50.

[4]范波.建材检测中混凝土钢筋锈蚀的检测要点[J].住宅与房地产，2017（21）：146.

[5]柳俊哲，邢锋，张振文，等.混凝土中钢筋腐蚀的测定与评价方法［J］.材料导报，2008（10）：80-83.