芻議橋梁建材檢測(cè)中混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)的重點(diǎn)

喻紅月

（健研檢測(cè)集團(tuán)重慶有限公司，重慶 400000）

0 引言

近年來，隨著我國人民生活水平的提高，車輛也逐漸普及，交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施橋梁工程的建設(shè)也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。由于施工過程操作不當(dāng)或工程周圍環(huán)境的影響，很多橋梁所使用的混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，可能會(huì)引發(fā)質(zhì)量安全問題。因此交通運(yùn)輸管理部門需要對(duì)目前存在銹蝕現(xiàn)象的橋梁進(jìn)行檢測(cè)分析，把握橋梁工程銹蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的原因并加以控制，才能確保橋梁工程的質(zhì)量，保障人們的出行安全。

1 橋梁工程混凝土鋼筋檢測(cè)內(nèi)容

混凝土鋼筋質(zhì)量檢測(cè)工作在開展的過程中，分主要控制項(xiàng)目和一般控制項(xiàng)目。針對(duì)主要控制項(xiàng)目質(zhì)量檢測(cè)便是指鋼筋進(jìn)場(chǎng)時(shí)，嚴(yán)格按照我國當(dāng)前現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，抽取試件進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，以便確?；炷龄摻畈牧蠞M足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。若在檢測(cè)的過程中，發(fā)現(xiàn)鋼筋存在脆斷、焊接性能較低、力學(xué)性能較弱等諸多問題，那么則判定此批鋼筋質(zhì)量不過關(guān)。此外，對(duì)鋼筋材料進(jìn)行化學(xué)成分專項(xiàng)檢驗(yàn)，以便于驗(yàn)證鋼筋材料質(zhì)量。在進(jìn)行混凝土鋼筋抽次檢驗(yàn)的過程中，檢驗(yàn)數(shù)量主要是按照進(jìn)場(chǎng)的批次、產(chǎn)品抽樣檢驗(yàn)方案來確定的，在進(jìn)行混凝土鋼筋抽次檢驗(yàn)時(shí)，主要是對(duì)混凝土鋼筋材料的產(chǎn)品合格證書、出廠檢驗(yàn)報(bào)告、進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容開展檢驗(yàn)。在實(shí)施混凝土鋼筋檢驗(yàn)工作時(shí)，一般項(xiàng)目檢測(cè)主要是指檢測(cè)鋼筋的平直程度、損傷情況。混凝土鋼筋不應(yīng)該有裂紋、油污、顆粒、片狀銹蝕物質(zhì)，在進(jìn)行檢查的過程中，應(yīng)該使用全數(shù)檢查的方式進(jìn)行檢查，檢查工作一般使用觀察法進(jìn)行檢查[1]。

2 橋梁工程中混凝土鋼筋銹蝕原因

2.1 內(nèi)在環(huán)境

目前來看，大部分橋梁工程都由鋼筋混凝土組成，其中鐵是最主要的組成材料。鐵具有很特殊的化學(xué)性質(zhì)，受到氧氣、濕氣的影響，如果養(yǎng)分充足、濕度較高，則氧氣會(huì)與水分子發(fā)生反應(yīng)。堿和骨料會(huì)發(fā)生反應(yīng)，主要是受到外加劑、摻和物質(zhì)的影響，造成氯離子增加，使混凝土鋼筋更容易被腐蝕。在混凝土硬化凝固之后，有可能會(huì)出現(xiàn)碳化的情況，主要與空氣中的二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)，造成鋼筋堿性下降，甚至超出施工要求的參數(shù)范圍，引發(fā)腐蝕現(xiàn)象。不僅如此，其還會(huì)降低混凝土的維護(hù)作用，造成鋼筋中的鐵離子與氧氣、二氧化碳等氣體產(chǎn)生反應(yīng)，最后引發(fā)銹蝕問題。

2.2 外在環(huán)境

在橋梁工程施工的過程中，施工質(zhì)量和效果會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，有時(shí)甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的混凝土鋼筋銹蝕問題。例如，施工環(huán)境的溫度、濕度、酸性氣體、水分交替、污染狀態(tài)等都會(huì)對(duì)混凝土鋼筋質(zhì)量造成影響[2]。尤其是環(huán)境的溫濕度，會(huì)起到銹蝕催化的作用，其與銹蝕問題成正比，也就是溫濕度越高，銹蝕問題越嚴(yán)重。在酸性氣體方面，如果周圍空氣中含有大量酸性氣體，則會(huì)加速鐵與酸性氣體的反應(yīng)，進(jìn)而提升腐蝕速度，影響鋼筋質(zhì)量。在水分交替頻率方面，如果水分交替頻率過快，銹蝕速度也會(huì)比較快。此外，在應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的過程中，如果沒有采用有效的防銹蝕措施或沒有及時(shí)處理銹蝕問題，則會(huì)造成銹蝕問題的逐步惡化。在施工過程中，施工人員、材料、設(shè)備等都是引發(fā)銹蝕問題的因素，如果銹蝕問題逐步惡化，則會(huì)導(dǎo)致破裂、變形等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)坍塌，進(jìn)而帶來巨大的安全隱患。

3 建材檢測(cè)中混凝土鋼筋銹蝕的檢測(cè)要點(diǎn)

3.1 分析法

分析法指分析施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、混凝土條件等可能導(dǎo)致混凝土鋼筋銹蝕的內(nèi)因、外部環(huán)境及不同階段不同影響因子數(shù)據(jù)信息，以判斷鋼筋腐蝕情況。分析法的操作涉及以下方面：①對(duì)混凝土自身狀況、環(huán)境因素等進(jìn)行分析，判斷鋼筋銹蝕誘因。②建立正確、合理的銹蝕預(yù)測(cè)模型，結(jié)合已獲取數(shù)據(jù)，判斷混凝土鋼筋銹蝕狀況和后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。較常見模型有經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、電化學(xué)模型及反應(yīng)控制模型等。其中，應(yīng)用頻率最高的為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，操作?jiǎn)單，但理論支撐不強(qiáng)。盡管反應(yīng)模型涉及理論支持，但未對(duì)電化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行深入考量。電化學(xué)模型是立足鋼筋銹蝕本質(zhì)所建立起來的模型，操作難度較高，和具體工程脫節(jié)[3]。

3.2 無線傳感檢測(cè)技術(shù)

與光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)相比，無線傳感器檢測(cè)技術(shù)無須安裝和維護(hù)輸電線路，從而節(jié)省了大量人員和材料資源。施工過程中只需包裝無線電傳感器并將其固定在鋼棒上，即可減輕鋼質(zhì)檢測(cè)對(duì)施工的影響。此外，在使用有線監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，一旦出現(xiàn)管線問題，很難發(fā)現(xiàn)故障部位。同樣，無線傳感器檢測(cè)技術(shù)可以避免這一問題。該技術(shù)是在無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和超聲波技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。超聲波用于檢測(cè)鋼筋的腐蝕情況，然后通過寬帶微波天線傳輸數(shù)據(jù)。由于混凝土桿的腐蝕是一個(gè)長期的發(fā)展過程，對(duì)傳感器電流供給的壽命提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

3.3 恒電流試驗(yàn)檢測(cè)

恒電流測(cè)量屬于極化測(cè)量。開展恒電流試驗(yàn)檢測(cè)的過程中，需立足于刺激信號(hào)，獲取有效衰減曲線，分析并明確鋼筋銹蝕狀況。另外，電流脈沖法簡(jiǎn)單地采用電容放電形成脈沖電流激勵(lì)電量，其實(shí)質(zhì)為恒電流法。同時(shí)，電極體電化學(xué)行為需通過等效電路近似模擬。該方式在干擾下會(huì)出現(xiàn)不足，如信號(hào)強(qiáng)度降低、檢測(cè)難度高、檢測(cè)時(shí)間短等。其也有諸多優(yōu)點(diǎn)，如檢測(cè)準(zhǔn)確率高等，應(yīng)用較普遍。

3.4 電磁脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)

脈沖電磁渦流檢測(cè)技術(shù)是在電磁理論的基礎(chǔ)上開發(fā)的，利用金屬的電磁特性對(duì)參數(shù)變化進(jìn)行表征，得到鋼筋的腐蝕?，F(xiàn)代渦流檢測(cè)技術(shù)的強(qiáng)勁發(fā)展可以追溯到阻抗分析理論的建議。作為無損檢測(cè)方法，具有免予粘接劑、高溫檢測(cè)、檢測(cè)不規(guī)則材料、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)采用低頻脈沖矩形波作為激勵(lì)信號(hào)，可直接檢測(cè)鋼條的內(nèi)部缺陷，而不會(huì)損壞原有結(jié)構(gòu)。近場(chǎng)面積大，可以擴(kuò)大信號(hào)復(fù)蓋范圍，而且即使距離很遠(yuǎn)，也能獲得很好的檢測(cè)效果。脈沖電磁渦流檢測(cè)技術(shù)主要采用渦流效應(yīng)、皮膚效應(yīng)和穿透深度等基本理論。該檢測(cè)系統(tǒng)主要包括脈沖信號(hào)源、勵(lì)磁線圈、功率放大器、磁傳感器、示波器等組成部分。通過實(shí)踐研究證明，該技術(shù)能夠有效地測(cè)量混凝土澆筑的腐蝕情況，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

3.5 電阻探頭法

早在20 世紀(jì)初，電阻探頭法就在歐美得到了運(yùn)用.該方式需在混凝土澆筑前將探頭埋好，便于后期檢測(cè)。該方式適用于鋼筋銹蝕較為均勻的情況，若只是小區(qū)域鋼筋出現(xiàn)銹蝕，則難以檢測(cè)其銹蝕速率。同時(shí)，混凝土電阻率和表征鋼筋銹蝕的銹蝕極化電流之間沒有構(gòu)建明確的關(guān)系方程或關(guān)系曲線，對(duì)鋼筋銹蝕速度的檢測(cè)是定性檢測(cè)。

3.6 光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

該檢測(cè)技術(shù)比較先進(jìn)，包括使用光纖傳感器。在相關(guān)檢測(cè)工作中，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)可以靈活地用于有效抵御電磁干擾，獲得準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，使員工了解混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的實(shí)際腐蝕程度。無論重量輕還是耐高溫，都為照明傳感器的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)運(yùn)行提供了極大的便利。同時(shí)，與其他檢測(cè)方法相比，這種傳感器技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)趨于多樣化。例如，它可以直觀地通過光域反射的多點(diǎn)檢測(cè)來顯示混凝土澆筑各個(gè)部分的腐蝕細(xì)節(jié)，并為檢查員提供更詳細(xì)、更全面的數(shù)據(jù)信息。如果想了解混凝土澆筑細(xì)節(jié)的具體腐蝕狀態(tài)，可以通過分析敏感層來獲得更深入的了解。更高的檢測(cè)效率和更低的成本是光纖傳感器檢測(cè)技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大了其在施工檢測(cè)中的應(yīng)用范圍。

3.7 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)（圖1）是一種較為先進(jìn)的無損檢測(cè)方法，這一方法在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用起源于20世紀(jì)90 年代。聲發(fā)射現(xiàn)象在物理領(lǐng)域較為常用，聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用原理，就在于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，在受到破壞時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)進(jìn)行能量的釋放，并產(chǎn)生彈性波，這些彈性波會(huì)回到材料表面，導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)位移現(xiàn)象，則可以采用聲發(fā)射探頭對(duì)這些機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行探測(cè)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過增益放大，通過信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)其加以內(nèi)處理與記錄。在對(duì)混凝土鋼筋進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于混凝土鋼筋的銹蝕現(xiàn)象是動(dòng)態(tài)變化的，且發(fā)生在混凝土內(nèi)部，采用其他檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，信號(hào)源眾多且較為復(fù)雜，在其保護(hù)層出現(xiàn)膨脹問題之前，難以有效檢測(cè)混凝土鋼筋銹蝕程度。而聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是一種高效的無損檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可以起到動(dòng)態(tài)化與實(shí)時(shí)化的檢測(cè)效果，聲發(fā)射技術(shù)對(duì)于材料內(nèi)部缺陷問題以及由此產(chǎn)生的瞬態(tài)能量變化十分敏感，可采用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)缺陷位置的定位，以及混凝土損傷部位及類型的判斷。

圖1 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

3.8 鋼筋銹蝕評(píng)估檢測(cè)

該檢測(cè)方法的應(yīng)用也較為常見，多出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)節(jié)，如圖2 所示。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)將混凝土鋼筋銹蝕評(píng)估檢測(cè)與多元統(tǒng)計(jì)方法相互結(jié)合，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行三原函數(shù)分析，經(jīng)過模型計(jì)算獲取具體數(shù)據(jù)，通過科學(xué)合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于混凝土鋼筋銹蝕情況加以判斷。鋼筋銹蝕評(píng)估檢測(cè)工作中，可采用電阻率、電位及電流等技術(shù)參數(shù)，作為混凝土鋼筋銹蝕情況的判斷依據(jù)，可有效降低其他因素對(duì)于銹蝕檢測(cè)結(jié)果所造成的影響，保證混凝土鋼筋銹蝕情況檢測(cè)的精準(zhǔn)性及合理性[4]。

圖2 鋼筋銹蝕評(píng)估檢測(cè)

3.9 交流阻抗檢測(cè)方法

該方法的應(yīng)用可通過電極向檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行交流電壓的施加，收集所產(chǎn)生的電流信號(hào)，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行合理分析，了解電極變化，開展數(shù)據(jù)分析，以起到有效的檢測(cè)效果。現(xiàn)階段，交流阻抗檢測(cè)方法的應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)單便捷，且易于操作，在采用該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，可起到有效的混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)效果，同時(shí)可對(duì)混凝土鋼筋銹蝕速率進(jìn)行計(jì)算，具備極高的檢測(cè)精度及技術(shù)有效性[5]。在實(shí)際的檢測(cè)過程中，技術(shù)應(yīng)用人員可通過反復(fù)檢測(cè)來獲取檢測(cè)結(jié)果，因而需要承擔(dān)較大的工作壓力。另外，該檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，需要搭配以專業(yè)性較高的設(shè)備設(shè)施與檢測(cè)以期，需要投入較大成本[6]。

3.10 綜合分析法

該方法強(qiáng)調(diào)對(duì)可能影響建材質(zhì)量的間接因素、直接因素進(jìn)行綜合分析，由此來判斷建材銹蝕程度。與上文所介紹物理學(xué)、電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)不同，該方法更注重主觀判斷，要求有關(guān)人員根據(jù)建材外部情況，給出相應(yīng)的結(jié)論，對(duì)人員素質(zhì)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和能力所提出要求極高。要想使檢測(cè)結(jié)果符合實(shí)際情況，關(guān)鍵是要對(duì)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)[7]。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)建筑質(zhì)量和美觀的要求也越來越高?；炷龄摻畹匿P蝕不僅嚴(yán)重影響建筑物的美觀，而且嚴(yán)重影響建筑物的安全性和耐久性。因此，有必要結(jié)合不同的方法檢測(cè)建筑混凝土的混凝土鋼筋銹蝕，根據(jù)不同建筑物和檢測(cè)要求科學(xué)地確定和選擇鋼筋銹蝕檢測(cè)方法，明確鋼筋銹蝕造成的危害，并采取相應(yīng)的對(duì)策，從根本上提高建筑物的使用安全性和穩(wěn)定性。