混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用研究

王曉林 陳家存

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210000）

0 前言

鋼筋混凝土因其抗壓強(qiáng)度較高、耐久實用、整體性好等優(yōu)點被應(yīng)用在土木建設(shè)、港口工程與橋梁工程施工。但是鋼筋混凝土也擁有抗裂性不足、自重力較大和鋼筋腐蝕等缺陷，通常會對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性形成危害，從而產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，施工部門需要高度重視鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)安全性和結(jié)構(gòu)耐久性，及時進(jìn)行維修和加固，確保鋼筋混凝土不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

1 鋼筋銹蝕對混凝土力學(xué)特性的影響

（1）鋼筋生銹腐蝕會對鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)的粘度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致鋼筋的有效截面在不斷減少，最終會大幅度減少混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓能力[1]。

（2）鋼筋在生銹腐蝕的影響下會出現(xiàn)鋼筋內(nèi)部體積膨脹，從而導(dǎo)致原本的混凝土結(jié)構(gòu)因順筋膨脹裂開的問題而剛度下降，形成嚴(yán)重的變形影響。

（3）生銹腐蝕作用會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)為了承擔(dān)雙向的應(yīng)力而大幅度減少延性。

2 鋼筋銹蝕的主要原因

（1）氯化物是鋼筋出現(xiàn)腐蝕生銹的主要影響因素，其能夠通過氯離子來加快鋼筋內(nèi)部的銹蝕。另外，只有自由氯離子才能對混凝土形成催化銹蝕的作用，其會擴(kuò)散到鋼筋混凝土的內(nèi)部，破壞鋼筋混凝土的臨界結(jié)構(gòu)。

（2）外部環(huán)境是催化混凝土銹蝕作用的客觀因素，其中包括工程施工現(xiàn)場附近的地理位置和氣候條件等環(huán)境因素，若是附近存在著化學(xué)工廠或者空氣污染指數(shù)過高就會對鋼筋產(chǎn)生腐蝕效果[2]。另外，鋼筋內(nèi)部的溫度和混凝土與外界空氣接觸面積等也是客觀因素之一。

（3）處理問題。若是施工工人對鋼筋混凝土的防腐蝕措施處理不當(dāng)或是對鋼筋混凝土的保管存儲手段不合理都會導(dǎo)致鋼筋混凝土出現(xiàn)腐蝕情況，主要體現(xiàn)在鋼筋防腐蝕層發(fā)生變形、破裂或是穿孔情況，都會對鋼筋形成嚴(yán)重的影響。

3 混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)在路橋施工中的具體應(yīng)用

3.1 直流線性極化電阻技術(shù)及半電池電位檢測技術(shù)

直流線性極化電阻技術(shù)是一種較為常見的定量檢測技術(shù)，能夠在施工現(xiàn)場有效檢測鋼筋腐蝕的程度，在使用該技術(shù)期間需要先采用相關(guān)設(shè)備為混凝土鋼筋內(nèi)部添加適量的為電化學(xué)擾動，使用器材來檢測混凝土鋼筋內(nèi)部反彈的信號并且分析混凝土的內(nèi)部腐蝕程度，該技術(shù)需要依賴腐蝕電流變化情況來展開相關(guān)的數(shù)據(jù)計算，通常將額外電位控制在25MV以內(nèi)[3]。在實際應(yīng)用期間該技術(shù)可以根據(jù)不同的測量數(shù)據(jù)目標(biāo)來選擇不同的技術(shù)方法，從而有效判斷分析出鋼筋混凝土腐蝕速率。

因電化學(xué)反應(yīng)是產(chǎn)生鋼筋銹蝕的主要形成原因，在這種電化學(xué)反應(yīng)期間鋼筋混凝土?xí)a(chǎn)生陽極和陰極兩種不同的極性區(qū)域，不同極性的電位差會導(dǎo)致鋼筋內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生鋼筋銹蝕的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。半電池電位檢測技術(shù)能夠有效利用添加的參考電極來分析鋼筋和電極的電位差，從而判斷鋼筋的腐蝕程度。另外，硫酸銅材料的半電池能夠加強(qiáng)鋼筋腐蝕程度判斷的精準(zhǔn)性。

3.2 恒電量法檢測技術(shù)及有損檢測技術(shù)

恒電量法檢測技術(shù)是采用高科技電子技術(shù)對恒電量情況下的電極電位變化數(shù)據(jù)進(jìn)行測量并分析評估，通過科學(xué)的方法判斷出鋼筋銹蝕的速率。恒電量法測量技術(shù)擁有非常精準(zhǔn)的測量效果，能夠不受銹蝕介質(zhì)電阻的內(nèi)部環(huán)境影響完成測量。

有損檢測技術(shù)是對鋼筋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采取解刨處理措施，能夠直接觀看鋼筋內(nèi)部的銹蝕程度并展開測量和計算等處理方法，目前鋼筋銹蝕的有損測量技術(shù)通常是利用重力分析的計算方法對內(nèi)部橫截面損失程度、損失效率和銹蝕面積采取逐一計算的方法。重力分析法是將鋼筋內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全破碎處理，并且將已被銹蝕的鋼筋部分放置到克拉克-魯布斯液體當(dāng)中，將鋼筋的銹蝕部分完全剝離后再采取總質(zhì)量的計算。該技術(shù)擁有精準(zhǔn)度高和結(jié)果較為直觀的優(yōu)勢，能夠有效檢測出內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞程度，但是只有在鋼筋銹蝕情況非常嚴(yán)重時才會采用這種檢測技術(shù)。

3.3 無損檢測技術(shù)

現(xiàn)階段的無損檢測技術(shù)主要分為電化學(xué)檢測和物力檢測兩種類別，具體如下：

（1）電阻棒檢測法。該技術(shù)是在鋼筋結(jié)構(gòu)澆筑之前預(yù)先埋下電阻探頭，適用于均勻銹蝕的鋼筋，能夠測量局部銹蝕的鋼筋，但是缺少定向測量，無法計算出銹蝕的速率。

（2）渦流檢測技術(shù)。該技術(shù)主要利用電磁裝置對混凝土結(jié)構(gòu)的表面面積進(jìn)行測量，確保被測量部分的鋼筋能夠達(dá)到磁飽和指標(biāo)，鋼筋銹蝕所引發(fā)的鋼筋截面損失會導(dǎo)致磁場發(fā)生異常，技術(shù)人員可以通過這種反映來評估鋼筋面積的損失程度。

（3）聲發(fā)射檢測技術(shù)。該技術(shù)使用傳感器對鋼筋腐蝕面積進(jìn)行測量，通過鋼筋開裂后產(chǎn)生的彈性應(yīng)力波來判斷出現(xiàn)銹蝕膨脹的準(zhǔn)確位置，但這種技術(shù)會因其他聲波的干擾而出現(xiàn)故障，無法測量鋼筋銹蝕的活性數(shù)據(jù)。

（4）自然電位檢測技術(shù)。該技術(shù)利用對比分析法來判斷鋼筋的銹蝕程度，主要參考對象為鋼筋的電極和參比電極之間的電位差。該技術(shù)的設(shè)備價格較低且容易操作，在施工現(xiàn)場也能夠進(jìn)行檢測。目前在施工現(xiàn)場主要采取雙電極電位梯度法來處理鋼筋某端外露的情況。

（5）光纖檢測技術(shù)。該技術(shù)主要利用鋼絲安全環(huán)充當(dāng)鋼筋的等小物，若是鋼絲因生銹而出現(xiàn)斷裂就會導(dǎo)致彎曲光纖的曲率變低甚至清零，利用光纖中光能量的變化來判斷鋼筋的腐蝕效果，但是安全環(huán)只能反映出某種腐蝕狀態(tài)的數(shù)據(jù)，無法判斷出多個銹蝕狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

3.4 混凝土電阻檢測技術(shù)及交流阻抗譜法

在鋼筋銹蝕期間表面會產(chǎn)生大量的離子電流，導(dǎo)致銹蝕率和電阻率成反比，需要對電阻率進(jìn)行檢測從而為銹蝕率的計算提供數(shù)據(jù)參考，若是混凝土的電阻率低時，混凝土的銹蝕速率就會提高。因此，混凝土的電阻檢測技術(shù)在應(yīng)用期間需要合理選擇需要檢測的設(shè)備表面，通入可變電流對里側(cè)探頭電位差進(jìn)行策略，綜合探頭的距離來計算相關(guān)的電阻率。

交流阻抗譜法技術(shù)是通過交流信號的變化來判斷混凝土表面層結(jié)構(gòu)的成分分析，并且還需要分析雙電層電容、銹蝕影響因素、電阻和銹蝕速率等數(shù)據(jù)。在交流阻抗技術(shù)實施期間，需要參考鋼筋的外部結(jié)構(gòu)特征來進(jìn)行簡化模型的創(chuàng)建，最后需要按照頻率變化來設(shè)置正確的振幅正弦波，通常為9Hz，最后對混凝土的銹蝕程度展開更加詳細(xì)的判定與計算。另外，需要根據(jù)不同的頻率波動來采取合適的計算方法，從而確保鋼筋銹蝕程度的檢測精準(zhǔn)度。

4 結(jié)論

雖然鋼筋銹蝕會對混凝土建筑造成危險的安全隱患，在施工期間工人只需要注意采用質(zhì)量過關(guān)的鋼筋防腐層就會對鋼筋的防腐蝕問題形成有效的保護(hù)，同時在施工期間需要根據(jù)工地的實際情況來采用合適的檢測手段就能有效防范混凝土中鋼筋的腐蝕度，進(jìn)而加強(qiáng)混凝土的耐久性和使用性。本文通過研究結(jié)果得出，應(yīng)當(dāng)采用高效率的定量檢測技術(shù)來取代傳統(tǒng)的定性檢測技術(shù)，靈活運(yùn)用科學(xué)技術(shù)來建立多元化的檢測技術(shù)。