鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕監(jiān)測(cè)

曹琛

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較大，而腐蝕是很復(fù)雜的過程，本文主要研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕監(jiān)測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)技術(shù)、手段等進(jìn)行闡述，并對(duì)這一技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)作出展望，對(duì)實(shí)際工程有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；腐蝕監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)技術(shù)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕是很復(fù)雜的過程，它在很大程度上受到結(jié)構(gòu)所暴露的環(huán)境條件與混凝土之間相互作用的影響。近年來，對(duì)結(jié)構(gòu)修復(fù)的目的都在于避免水和有害物質(zhì)。雖然對(duì)環(huán)境條件的檢測(cè)和數(shù)據(jù)評(píng)估的技術(shù)不斷進(jìn)步，但由于人們對(duì)新建的已修復(fù)過的結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的監(jiān)測(cè)工作重視不夠，在這一領(lǐng)域的技術(shù)方法和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)仍較少。本文主要闡述對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的，并介紹各種不同的監(jiān)測(cè)方法。

1 監(jiān)測(cè)目的

對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)有各種不同的目的，它取決于結(jié)構(gòu)的狀況和為保護(hù)結(jié)構(gòu)所要采取的具體措施：⑴新建結(jié)構(gòu)，主要是鋼筋開始腐蝕的時(shí)間和引起腐蝕的原因（氯離子濃度，PH值，混凝土的濕度）。⑵已修復(fù)過的結(jié)構(gòu)，主要包括修復(fù)工作的有效性和持久性、特殊的修復(fù)方法或使用產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)以及產(chǎn)生腐蝕的原因。⑶既有結(jié)構(gòu)，主要包括腐蝕速率和產(chǎn)生腐蝕的原因。另外，通過監(jiān)測(cè)可以獲得用于評(píng)估腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的間接信息。確定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的類型和所要研究的參數(shù)，應(yīng)考慮以下因素：⑴結(jié)構(gòu)的重要性（靜力學(xué)，美學(xué)，使用性能等）；⑵產(chǎn)生腐蝕的原因（氯離子、碳化等）；⑶結(jié)構(gòu)所有者是否愿意安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及所需的成本。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)的類型

對(duì)鋼筋腐蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)可采取不同的方法，可以采取整體測(cè)量法，也可以采取局部測(cè)量法。局部測(cè)量法分為如下兩種：⑴埋入結(jié)構(gòu)中（傳感器、參比電極）；⑵移動(dòng)式設(shè)備，但它們不適于整體性測(cè)量。表2-1中列出了幾種重要的腐蝕監(jiān)測(cè)方法。

3 用于混凝土的傳感器

目前，裝在混凝土中用于腐蝕監(jiān)測(cè)的傳感器系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)工作原理的不同，傳感器測(cè)量法分為直接法和間接法。直接法可用來測(cè)量電化學(xué)參數(shù)，如腐蝕電位、宏電池電流和極化電阻；間接法則可測(cè)量混凝土因?yàn)楦g過程而產(chǎn)生的聲發(fā)射、電解質(zhì)析出或者微裂紋等方面的破壞信息。用于腐蝕監(jiān)測(cè)的各種傳感器見表3-1。

人工陽(yáng)極是指埋入已被氯離子侵入的混凝土或砂漿中的活性腐蝕鋼筋。為了測(cè)量宏電池電流，將人工陽(yáng)極和結(jié)構(gòu)中的鋼筋墊片之間用導(dǎo)線連通，建議在安裝之前稱一下陽(yáng)極鋼筋的質(zhì)量，這樣可在隨后得到實(shí)際的質(zhì)量損失、點(diǎn)蝕孔的深度和陽(yáng)極區(qū)域的具體位置。采用絕緣鋼筋對(duì)陽(yáng)極周圍的混凝土性能沒有改變。在安裝定位后，腐蝕鋼筋與墊片截面接觸部分要被切除。膨脹環(huán)陽(yáng)極、陽(yáng)極釘系統(tǒng)和陽(yáng)極階梯系統(tǒng)都是用來測(cè)定超過氯離子臨界濃度的初始時(shí)間的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。用聲發(fā)射法可以將因發(fā)生腐蝕過程而導(dǎo)致的混凝土微裂紋記錄下來。由于混凝土的電阻率與其濕度有關(guān)，在評(píng)價(jià)腐蝕危害時(shí)混凝土濕度也是一個(gè)重要參數(shù)。

完全令人滿意的傳感器是不存在的，每個(gè)傳感器系統(tǒng)都有它的優(yōu)缺點(diǎn)?；炷两Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者或者業(yè)主必須明確監(jiān)測(cè)的目的，并弄清楚需要獲得哪些方面的信息才能幫助其對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕情況實(shí)施有效的監(jiān)控。

4 連續(xù)監(jiān)測(cè)/在線監(jiān)測(cè)

連續(xù)監(jiān)測(cè)/在線監(jiān)測(cè)就是把傳感器裝置植入混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)需要的參數(shù)（如氣候、溫度等）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。在較短的時(shí)間間隔（幾分鐘到幾小時(shí)），且有規(guī)律地重復(fù)的情況下，可將短期內(nèi)和長(zhǎng)期內(nèi)各參數(shù)的變化全部監(jiān)測(cè)到。

5 未來發(fā)展趨勢(shì)

今后裝備在線監(jiān)測(cè)儀器的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)量將會(huì)越來越多，因?yàn)閷?duì)腐蝕的在線監(jiān)測(cè)是一種理想的預(yù)警系統(tǒng)，它能幫助人們針對(duì)具體的結(jié)構(gòu)確定最佳的修復(fù)時(shí)間和修復(fù)方法，因而能明顯地減少維修費(fèi)用，這一點(diǎn)對(duì)于那些因?yàn)樵靸r(jià)高或處于靜載荷下不便于修復(fù)的重要建筑物尤為重要。因?yàn)橘M(fèi)用較高，這項(xiàng)技術(shù)還未作為標(biāo)準(zhǔn)的控制方法推廣使用，為了達(dá)到這個(gè)目的，需進(jìn)一步開展以下研究工作：⑴降低監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和安裝費(fèi)用；⑵簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)記錄儀的安裝；⑶無線化傳輸數(shù)據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]（瑞士）漢斯·博尼，編著.蔣正武，龍廣成，孫振平，譯.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2009 .

[2]Bassler R，Mietz J，Raupach M（2003），Use of embeddable sensors in an integrated monitoring system for reinforced concrete structures，Corrosion 2003，Nace Paper No.03436.

[3]Raupach M，Schiessl P（2001），Macrocell sensor systems for monitoring the corrosion risk of the reinforcement in concrete structures，NDT&E International，34，435-42.