鋼筋混凝土腐蝕行為及檢測技術研究

摘要：鋼筋混凝土腐蝕行為對其性能和安全性存在突出影響，這就要求做好腐蝕檢測及控制。本文以鋼筋混凝土腐蝕行為的成因與危害為切入點，在此基礎上，分析鋼筋混凝土腐蝕行為的檢測技術和控制方法，并結合新疆鐵道職業(yè)技術學院哈密新校區(qū)一期建設項目——市政及外網(wǎng)工程給出其檢測工作方法、結果等，以服務未來鋼筋混凝土腐蝕控制的有關工作。

關鍵詞：鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術涂層保護

ResearchonCorrosionBehaviorandDetectionTechnologyofReinforcedConcrete

DINGTao1XIAOChanglin1QIANHaojie1CAOYongqiang2*

1.BuildingandInstallationEngineerCo.，Ltd.，ofChinaRailwayFirstGroupCo.，Ltd.，Xi’an，ShaanxiProvince，710000China;

2.XinjiangRailwayVocationalandTechnicalCollege，Hami，XinjiangUygurAutonomousRegion，839000China

Abstract：Thecorrosionbehaviorofreinforcedconcretehasaprominentimpactonitsperformanceandsafety，whichrequiresgoodcorrosiondetectionandcontrol.Thisarticletakesthecausesandhazardsofcorrosionbehaviorinreinforcedconcreteasthestartingpoint.Basedonthis，itanalyzesthedetectiontechnologyandcontrolmethodsofcorrosionbehaviorinreinforcedconcrete.CombinedwiththefirstphaseconstructionprojectoftheHamiCampusofXinjiangRailwayVocationalandTechnicalCollege-MunicipalandExternalNetworkEngineering，willprovidetheirtestingmethods，results，etc，toservefutureworkrelatedtocorrosioncontrolinreinforcedconcrete.

KeyWords：Reinforcedconcrete;Corrosionbehavior;Detectiontechnology;Coatingprotection

鋼筋混凝土（ReinforcedConcrete或Ferroconcrete）是混凝土的一種，一般簡稱為鋼筋砼，是指通過在混凝土中加入鋼筋網(wǎng)、鋼板或纖維而構成的一種組合材料，其可以改善混凝土的力學性質，在建筑工程和土木工程中應用比較廣泛?，F(xiàn)有研究表明，鋼筋混凝土的力學性能和成本水平雖然較為理想，但可能受到一些因素影響出現(xiàn)腐蝕情況，影響其使用性能和安全水平。造成鋼筋混凝土腐蝕的因素比較多樣，客觀上要求加強腐蝕問題檢測，以提供腐蝕問題控制方面的依據(jù)，分析鋼筋混凝土腐蝕行為的成因、危害、檢測技術等內容具有一定必要性。

1鋼筋混凝土腐蝕行為的成因與危害

1.1鋼筋混凝土腐蝕行為的成因

從共性角度出發(fā)，造成鋼筋混凝土腐蝕行為的因素可分為三大類：一是物理性因素，二是微生物因素，三是化學性因素，其中，化學性因素的影響更為突出。

物理性因素是指外荷載、銳禮物破壞等因素對混凝土的負面影響，如地下部分混凝土與尖利的巖體或其他物體接觸，可能出現(xiàn)表面損傷，加快老化，應對水蝕、酸堿腐蝕和鹽類腐蝕的能力對應下降。化學性因素是鋼筋混凝土腐蝕行為的主要誘因，包括酸類腐蝕、鹽類物質、強堿類物質等[1-2]。微生物活動的影響與此略有不同，各類微生物在活動過程中可以對土壤中的有機物進行分解，將二氧化碳、有機酸、硫化氫等具有腐蝕作用的物質釋放到土壤中和空氣中，上述物質作為介質改變混凝土結構周邊理化環(huán)境，加快各類粒子交換和結合的速度，進而形成混凝土腐蝕問題。與物理因素形成的混凝土腐蝕情況相似，微生物活動的影響也具有一定間接性，可以加快和惡化混凝土腐蝕程度和速度[3]。

1.2鋼筋混凝土腐蝕的危害

鋼筋混凝土腐蝕危害主要集中于3個方面：一是加快結構老化，二是降低建筑使用性能，三是帶來安全隱患。

鋼筋混凝土腐蝕的直接危害是導致結構自身老化，如鋼筋銹蝕，銹蝕的鋼筋會在較短時間內出現(xiàn)承重能力嚴重下降的情況，且對周邊混凝土結構產(chǎn)生侵蝕破壞，使混凝土整體承重能力惡化，難以應對外荷載破壞，甚至出現(xiàn)局部垮塌問題[4]。

鋼筋混凝土腐蝕也會降低建筑使用性能，尤其是承重能力、傳力、導力等力學方面的功能，例如，大型建筑的自重較大，需要以穩(wěn)定結構完成上部垂直方向剪切力和作用力的傳導，當鋼筋混凝土出現(xiàn)腐蝕情況且漸漸加劇時，建筑自重的影響漸漸加劇，當鋼筋混凝土結構無法繼續(xù)承受其影響時，需要組織建筑局部修復或重建。嚴重的鋼筋混凝土腐蝕情況會帶來使用安全方面的隱患。部分鋼筋混凝土結構建設區(qū)域比較特殊，可能需要服務地下設施和水工建筑，其出現(xiàn)銹蝕老化情況時，無法有效擋水，不能服務地下活動，可能出現(xiàn)水工建筑垮塌、地下設施損壞等問題，造成安全方面的威脅[5]。

2.鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術的應用方式

2.1工程概況

新疆鐵道職業(yè)技術學院哈密新校區(qū)一期建設項目——市政及外網(wǎng)工程（文內簡稱哈密新校區(qū)工程）位于哈密伊州區(qū)西部新區(qū)，施工內容包括室外熱力建筑（混凝土管溝共計4003.39m，鋼筋混凝土檢查井共計30座）、室外配電建筑（鋼筋混凝土管溝為2399.4m，直埋管溝5515m，鋼筋混凝土電纜井共計173座）、室外給水及消防噴淋建筑（直埋管溝部分為3 129.95m，給水井27座，消火栓井56座）、室外排水建筑（鋼筋混凝土管溝為9197.31m，排水井591座，檢漏井591座）、室外雨水工程（雨水篦子井101座，檢查井101座）、室外熱力官網(wǎng)、室外消防及噴淋工程、室外給排水工程、室外電氣工程、道路部分等。

經(jīng)前期調查，根據(jù)地質報告，本場區(qū)非濕陷性黃土，但場地土對混凝土具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。為了解和控制鋼筋混凝土腐蝕行為，哈密新校區(qū)工程引入了鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術，包括目測技術、無損檢測技術和傳感器檢測技術3類。其中，目測技術主要用于地上混凝土結構的直接觀測，無損檢測技術和傳感器檢測技術利用設備提供服務。上述技術應用效果較好，可以為同類工程提供輔助。

2.2檢測過程

2.2.1基本方法

目測技術是指直接利用現(xiàn)場觀測的方式進行鋼筋混凝土腐蝕行為分析，其作業(yè)方式簡單和直接，可以快速察覺一些較嚴重的鋼筋混凝土腐蝕行為，但對細微的腐蝕情況和鋼筋混凝土內部腐蝕情況難以察覺，也不能有效控制。該技術在哈密新校區(qū)工程鋼筋混凝土腐蝕行為檢測工作中主要發(fā)揮輔助作用。

無損檢測技術是利用超聲設備進行檢測的一種技術方法，其主要作用在于檢測混凝土結構內部質量水平，對內部銹蝕、中空、腐蝕孔洞等問題的檢測效果較為理想。從技術原理上看，在不存在質量問題的情況下，鋼筋混凝土內部質地一般是均勻的，超聲穿透此類介質時，強度均勻衰減，且衰減的強度明顯。當鋼筋混凝土內部出現(xiàn)質量問題時，質地一般不是均勻的，超聲穿透此類介質時，強度雖有衰減但不均衡，且衰減的強度往往不高，例如，穿透因腐蝕出現(xiàn)中空的區(qū)域，超聲強度依然較高。

2.2.2主要流程與結果

哈密新校區(qū)工程建設過程中，利用傳感器進行土壤條件分析，采用分層分析的方式將建設區(qū)域分為5個部分，即施工區(qū)域北一層、北二層、南一層、南二層及中三層，主要觀察指標為鹽分信息、土壤壓力信息、溫度信息及濕度信息，觀測自2023年7月26日持續(xù)到當年度12月6日，利用接觸式傳感器收集有關信息，并做記錄。隨機選取若干工作日的信息，統(tǒng)計如表1所示。

根據(jù)傳感器提供的信息，對區(qū)域內的土壤條件進行檢測結果分析，發(fā)現(xiàn)各區(qū)域的鹽分水平呈現(xiàn)由低到高、再由高向低變化的規(guī)律，大體保持了穩(wěn)定；土壓頻率基本無變化；溫度和濕度的變帶有相關性，較高溫度往往伴隨較高濕度，這與采樣期間區(qū)域天氣情況和采集時間存在一定關聯(lián)。結合采樣結果進行分析，本地存在鹽漬化土壤，可能對鋼筋混凝土產(chǎn)生腐蝕，腐蝕強度不高，但有必要加以控制，以保證鋼筋混凝土質量。

無損檢測技術主要形成頻譜圖，可以直接用于分析超聲衰減情況。根據(jù)3次測試結果，認定鋼筋混凝土腐蝕情況較輕微，不影響其使用。目測結果與此相似，鋼筋混凝土外露部分性能無異常。

3鋼筋混凝土腐蝕行為的控制方法

3.1滲入與涂層防護

哈密新校區(qū)工程中，結合鹽漬化問題的分析結果，采用了滲入防護涂層保護模式進行鋼筋混凝土腐蝕行為控制。在混凝土澆筑前，將滲入式鋼筋阻銹劑摻入混凝土中，之后，進行攪拌處理，提升混合物的抗腐蝕能力。用量方面，每1t水泥摻入2.0kg鋼筋阻銹劑。在鋼筋混凝土制備和干凝完成后，選取樹脂材料對混凝土表面進行處理，利用人工涂刷的方式反復涂抹3～4層樹脂，確保涂抹均勻且總厚度達到0.5mm上下。利用滲入與涂層防護阻隔鹽分和水化物與混凝土相互反應（主要是化學反應）的渠道，進而提升混凝土結構的抗腐蝕能力。

3.2提升施工規(guī)范性

在滲入與涂層防護基礎上，哈密新校區(qū)工程中也加強對施工技術的控制，以規(guī)范施工的方式控制鋼筋混凝土腐蝕行為。例如，鋼筋結構是腐蝕行為較高發(fā)的區(qū)域，施工過程中，鋼筋應設專人管理，建立嚴格的驗收、保管、領取和發(fā)放的管理制度。鋼筋防腐蝕和銹蝕：鋼筋不得與酸、鹽、油等物品存放在一起，堆放鋼筋地點附近不得有有害氣體源，以防止腐蝕鋼筋。在運輸和安裝鋼筋時，應輕裝和輕卸，不得隨意拋擲和碰撞，防止鋼筋變形。半成品鋼筋進入綁扎現(xiàn)場前，做好防銹保護措施，針對有銹蝕的鋼筋，先進行清理，清理干凈，經(jīng)過預檢以后，才可以進入綁扎現(xiàn)場。澆注混凝土時，鋼筋工必須有專人看護鋼筋，鋼筋移位后，及時進行調整，嚴格避免鋼筋外漏接觸空氣、水分和鹽分。有效提升施工規(guī)范性，可以減少鋼筋混凝土腐蝕問題的發(fā)生率，保證工程綜合效益。

3.3混凝土實驗分析

鋼筋混凝土腐蝕問題的影響因素多樣。為提升控制效果，哈密新校區(qū)工程中加強了實驗分析，以有效的實驗預分析鋼筋混凝土腐蝕誘因，再根據(jù)實驗結果采用對應的控制措施，收效良好。在單因素分析工作中，濕熱、鹽霧等因素的影響得到分析，實驗方式如表2所示。

結合實驗結果，進行鋼筋混凝土腐蝕行為控制，獲取良好效果。

4結語

綜上所述，鋼筋混凝土腐蝕行為危害較多，通過檢測技術，可及時察覺并予以處理，從而改善鋼筋混凝土結構性能和使用安全。從成因上看，水蝕、酸堿腐蝕和鹽類腐蝕均可能影響混凝土性能。結合新疆鐵道職業(yè)技術學院哈密新校區(qū)一期建設項目——市政及外網(wǎng)工程，主張在實際工作中采用無損檢測法、傳感器檢測法、目測法等進行鋼筋混凝土腐蝕情況分析，結合檢測結果，可知上述技術具有一定的積極價值。未來，還應重視鋼筋混凝土腐蝕行為控制，通過涂層保護、滲入防護等技術手段，改善鋼筋混凝土腐蝕行為控制能力。

參考文獻

[1]王申華，林軍，喻紅林等.基于微波透射法的輸變電鋼筋混凝土腐蝕檢測[J].電子測量技術，2023，46（22）：56-61.

[2]王申華，應旭華，王旭杰等.基于微波的輸變電線路鋼筋混凝土結構腐蝕檢測[J].無損檢測，2023，45（8）：55-61.

[3]秦玉賓.后置式海工結構鋼筋腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)設計及在跨海橋梁上的應用[J].建筑技術，2023，54（9）：1035-1039.

[4]王旭杰，王申華，陳建斌等.基于微波反射法的輸變電鋼筋混凝土腐蝕檢測[J].浙江電力，2022，41（4）：62-67.

[5]路承功.西北鹽漬環(huán)境下混凝土結構材料耐久性試驗研究及壽命預測與評估[D].蘭州：蘭州理工大學，2022.