混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度快速測量方法

邵瑩

摘要：為了縮小鋼筋銹蝕速度的測量誤差，提出了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度快速測量方法。采用鋼筋銹蝕反應(yīng)過程的表達式，對鋼筋銹蝕電化學(xué)反應(yīng)過程進行了分析，根據(jù)銹蝕量和銹蝕電流的定量關(guān)系，計算出單位面積鋼筋腐蝕反應(yīng)的質(zhì)量，并根據(jù)銹蝕速率的計算公式，建立了鋼筋腐蝕速度的測量模型，實現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度的測量。實驗結(jié)果表明，提出的測量方法可以縮小測量誤差。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu);鋼筋;銹蝕速度;測量模型

中圖分類號：TU317 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0103—03

0引言

在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋廣泛應(yīng)用于港口工程的建設(shè)中，鋼筋銹蝕問題使很多混凝土結(jié)構(gòu)在沒有達到預(yù)定的年限時，就因為銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生而失效，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)會面臨各種維修問題，給工程造成了巨大的經(jīng)濟損失?；炷两Y(jié)構(gòu)中，鋼筋是最容易遭到破壞的，測量混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度越來越受到全球的重視。混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕是造成混凝土結(jié)構(gòu)退化的主要原因，由于鋼筋銹蝕現(xiàn)象造成的損失是非常嚴(yán)重，因此，研究混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度的測量早已成為鋼筋耐久性的一個重要方向，在測量鋼筋銹蝕速度測量過程中，可以分為鋼筋銹蝕機理和速度、鋼筋銹蝕的力學(xué)性能等幾個方面，其中研究鋼筋銹蝕速度的測量是最重要的。

傳統(tǒng)的鋼筋銹蝕速度測量方法往往不能滿足工程的實際需求，在測量過程中經(jīng)常會出現(xiàn)較大的誤差，為了縮小測量誤差，提出了一種新的鋼筋銹蝕速度測量方法，有效解決的鋼筋銹蝕速度測量誤差問題。

1混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度快速測量方法設(shè)計

1.1分析鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)過程

混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕問題屬于金屬銹蝕的一種，在物質(zhì)研究領(lǐng)域?qū)儆谝粋€電化學(xué)過程，堿環(huán)境和鋼筋發(fā)生反應(yīng)時，會在鋼筋表面形成一層氧化物薄膜，通常稱為鈍化膜。當(dāng)鋼筋表面的氯離子濃度升高到一定值時，鋼筋表面的鈍化膜就會被破壞，這時鋼筋就會發(fā)生銹蝕反應(yīng)，反應(yīng)過程的表達式為：

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋發(fā)生銹蝕現(xiàn)象后，產(chǎn)生的鐵銹體積大約是原來鋼筋體積的2～4倍，因此會使鋼筋發(fā)生膨脹，隨著鋼筋銹蝕現(xiàn)象的進一步進行，最后就會使整個混凝土結(jié)構(gòu)開裂，造成混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)性能快速下降，強度降低。

鋼筋內(nèi)部的氯離子在鋼筋銹蝕過程中幾乎不會被消耗，只是被作為鋼筋銹蝕過程的中間產(chǎn)物，將電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極反應(yīng)物搬運出去，加速了正反應(yīng)，主要起到了加快鋼筋銹蝕的催化作用。由于氯離子在鋼筋銹蝕過程中起到了催化作用，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕一旦發(fā)生就很難被阻止。

1.2建立鋼筋銹蝕速度測量模型

根據(jù)法拉第定律可以直接測量出鋼筋銹蝕反應(yīng)過程中陽極反應(yīng)的電流i，將陽極反應(yīng)電流轉(zhuǎn)換成鋼筋的損耗，可以得到鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關(guān)系：

綜上所述，當(dāng)鋼筋表面的氯離子濃度升高到一定值時，通過鋼筋銹蝕反應(yīng)過程的表達式，完成了鋼筋銹蝕電化學(xué)反應(yīng)過程的分析;利用鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關(guān)系，計算得到鋼筋在單位面積上發(fā)生銹蝕反應(yīng)的質(zhì)量，基于鋼筋銹蝕率的計算公式，完成鋼筋銹蝕速度測量模型的建立;最后通過鋼筋銹蝕速度的測量流程設(shè)計，實現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度的測量。

2實驗對比分析

2.1制作實驗試件

為了降低其他因素對實驗的影響，實驗中將混凝土結(jié)構(gòu)中的帶肋鋼筋和圓鋼筋放入一個試件中，試件尺寸與鋼筋位置如圖1所示。

2.2實驗方法及步驟

在上述實驗試件中，來進行鋼筋銹蝕速度測量誤差對比實驗，實驗的操作步驟如下：

1）測量鋼筋的原始面積

在混凝土試件制作之前，從鋼筋的原始結(jié)構(gòu)中部，采集試樣，采用砂紙將鋼筋表面的氧化皮和污垢等雜質(zhì)去除;使用洗滌劑沖洗鋼筋樣品，然后使用丙酮試劑清洗，用干凈的紙巾擦拭干凈，放人干燥器中靜置24h，測量各部分的銹蝕面積。

2）制作試樣

根據(jù)實際砂的含水率，計算混凝土結(jié)構(gòu)在施工時的配合比，澆筑試件。

3）養(yǎng)護

試件被澆筑兩個小時之后就會脫膜，必須將其放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室進行長達28h的養(yǎng)護。

4）測量鋼筋的銹蝕電流

將試件放入標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每隔15h測量一次銹蝕面積。

5）測量鋼筋的最終銹蝕速度

鑿出保護層將鋼筋取出，先采用自來水沖洗干凈，去除鋼筋表面的浮銹，測量銹蝕面積。

6）鋼筋銹蝕速度數(shù)據(jù)的處理

2.3實驗結(jié)果分析

利用上述的實驗方法及步驟，得到了下列實驗結(jié)果，如表1和表2所示。

從實驗結(jié)果可以看出，不論是橫梁處還是樁處的鋼筋銹蝕，采用傳統(tǒng)測量方法測量的鋼筋銹蝕速度與實際值相差較大;而提出的測量方法測量的鋼筋銹蝕速度與實際值相差很小，且樁處的銹蝕速度測量誤差小于橫梁處。因此可以得出提出的測量方法可以縮小測量誤差。

3結(jié)語

文章提出了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度快速測量方法。通過鋼筋銹蝕反應(yīng)過程的表達式，完成了鋼筋銹蝕電化學(xué)反應(yīng)過程的分析;利用鋼筋銹蝕量與銹蝕電流之間的定量關(guān)系，計算得到鋼筋在單位面積上發(fā)生銹蝕反應(yīng)的質(zhì)量，基于鋼筋銹蝕率的計算公式，完成鋼筋銹蝕速度測量模型的建立;最后通過鋼筋銹蝕速度的測量流程設(shè)計，來完成混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕速度的測量。經(jīng)試驗得到，提出的測量方法可以縮小測量誤差。