混凝土结构中钢筋锈蚀分析及检测技术探讨

混凝土结构中钢筋锈蚀分析及检测技术探讨 摘要:钢筋混凝土中钢筋锈蚀的检测方法很多并且在不断的发展中，其中实验室内基于电化学原理的数值模拟和工程现场测试仪的研发是今后混凝土中钢筋锈蚀研究的重点，无损检测是钢筋混凝土构件检测的发展方向.在检测的过程中，建议先掌握钢筋混凝土本身及其所处环境中影响钢筋锈蚀的因素，用分析法对钢筋的锈蚀情况进行评估，再运用其他无损检测方法进行分析判断，最后在条件允许的情况下用破损试验进行最终的判定。 关键词:建材检测;钢筋混凝土;腐蚀;检测方法 中图分类号:TV331文献标识码: A 引言:因为钢筋混凝土的整体性能优于其他绝大多数建筑材料,不但具有极强的耐用性,性价比也较高,所以，被广泛的用于各种工程中。可是钢筋混凝土自重较大,钢筋易锈蚀,使结构物的安全性不能得到最大限度的保障。所以,及时的对混凝土结构中钢筋的锈蚀情况进行科学准确的检测,及时发现问题并解决问题,具有极强的现实意义。 1.路桥工程中混凝土钢筋产生锈蚀的原因 引起路桥工程中钢筋锈蚀现象的原因有很多，通常包括钢筋自身特质、外部环境影响以及防锈蚀措施处理不当等方面。 1.1钢筋自身特质问题 铁是路桥工程中钢筋主要成分。在氧气与水份等因素充足的基础上，铁会同这些物质产生一系列化学反应。通常为铁元素氧化成为三氧化二铁或者和水分子一起生成氢氧化铁。而此时所生成的在混凝土钢筋 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层形成一层薄膜的这些物质,是我们通常所说的钢筋锈蚀。 1.2外部环境的影响 路桥工程中混凝土钢筋周围的环境以及相关物质往往具有一定的特殊性会对钢筋产生锈蚀作用。主要情况包括:(1)混凝土钢筋附近的地下水文特点、周围空气水分交替变化的状况和空气污染情况等方面都会对钢筋产生一定的影响;( 2)混凝土钢筋周围环境的温度以及钢筋自身的温度,会对钢筋产生影响.而钢筋同外部空气接触的部分受到锈蚀的程度尤其高,往往外部温度越高钢筋同空气或水分的化学反应越激烈，而锈蚀速度也就随之加快;( 3)在钢筋周围的腐蚀性物质(通常是微生物和酸性气体等)会对钢筋产生腐蚀作用,徜若路桥建筑位于空气污染比较严重的地区,周围空气中的酸性气体较多,就会对工程中的混凝土钢筋产生较大的化学作用使得其锈蚀程度增大;( 4)另外,如果工程施工过程中由于人员素质、施工技术、施工材料以及施工质量等方面的问题,使混凝土钢筋的质量得不到保证也会导致钢筋锈蚀。 1.3对防锈蚀措施处理不当 由于对防锈蚀措施的不恰当处理，对路桥混凝土钢筋造成锈蚀影响，通常体现在防腐层失效问题。就是指钢筋防腐层出现变形、穿孔、破裂等状况，以致于其完整性被破坏，甚至会从钢筋本体上剥离从而无法对钢筋实行有效保护。 2破损检测技术 混凝土破损检测是去掉混凝土保护层后露出锈蚀的钢筋，观察钢筋的锈蚀情况，再测定钢筋因锈蚀造成的横截面积损失率和质量损失率，也可以通过重力分析法分析钢筋的锈蚀情况。其中，重力分析法是将表面混凝土打碎后得到的锈蚀钢筋在克拉克溶液(ASTMGl一81，20 mg三氧化锑+50 mg氯化亚锡+1 L盐酸)中浸泡25 min，除去钢筋表面的锈蚀物，从而得 到钢筋锈蚀量U7。破损检测法适合十锈蚀严重的混凝土结构。这种方法的优点是非常直观、准确性高，缺点是损伤结构、检测范围以及代表性有限。 3无损检测技术 无损检测在检测过程中对构件的损伤比较小或无损伤，这是钢筋锈蚀检测的发展方向。无损检测可以分为3大类:分析法、物理法和电化学法。 3.1分析法 分析法是根据现场测量钢筋混凝土自身影响钢筋锈蚀的因素和影响钢筋锈蚀的外部环境因素及不同时同期等影响因子数据，分析推断钢筋的锈蚀情况。分析法的关键:一是准确测量钢筋锈蚀的影响因子，掌握混凝土自身以及环境的影响因素;二是建立的锈蚀预测模型。其中以采用的钢筋锈蚀预测模型尤为重要。现有的钢筋锈蚀速率的模型主要包括:经验模型、反应(氧气扩散与混凝土电阻率)控制模型和电化学模型。经验模型简单易操作，缺点是理论不足、应用有局限性;反应控制模型具有一定的理论基础，但是没有考虑到电化学反应是钢筋锈蚀的本质;电化学模型是根据电化学反应建立的模型，由于复杂很难用于土程实际。 3.2物理检测法 物理检测法主要是通过测定钢筋锈蚀引起物理特性的变化来反映钢筋的锈蚀情况。物理检测法主要包括:电阻棒法、射线法、声发射探测法、红外热像法以及基于磁场的检测方法等。物理检测方法的优点是操作简便，受环境的影响小。其缺点是只能用于定性分析，比较难以进行定量分析，目前基本停留在实验室阶段。 3. 2. 1电阻棒法 电阻棒法是测量因钢筋锈蚀引起的钢筋电阻值变化，再运用导电原理推断钢筋的剩余截面积，从而判断钢筋锈蚀的检测方法。由于这种方法是对电阻的测量，所以容易受温度、湿度等的影响。该法通常是在浇筑混凝土结构时预先埋设电阻探头，较适用于均匀腐蚀的场合，对于以局部腐蚀为特征的钢筋，则无法定量检测其腐蚀速度。 3.2.2射线法 射线法是用X射线或y射线拍摄混凝土中钢筋的照片，从而观察钢筋的锈蚀状况。射线法的优点是直观，缺点是只能定性判断，不能定量测量。 3. 2. 3声发射法 钢筋锈蚀产物会发生体积膨胀，从而导致周围混凝土开裂。在混凝土开裂时一会产生应力波。声发射法是采用仪器接收这种应力波，从而确定钢筋发生锈蚀膨胀的确切位置。声发射法的缺点是容易受到非检测声波的干扰，因此可能出现判断误差。 3. 2. 4红外热像法 红外热像法是通过测量混凝土表面的温度分布图的变化来分析钢筋锈蚀的位置和程度。其原理是钢筋锈蚀会引起锈蚀部位的结构和成分发生变化，这些变化会导致钢筋辐射出来的红外线不同。红外热像法分两步进行操作:利用电磁感应的方法加热钢筋;用红外热像仪进行成像。采用红外热像法的优点是可以避免混凝土其他损伤的干扰。 3. 2. 5基于磁场的检测方法 基于磁场的检测方法是利用钢筋的铁磁属性并且钢筋的缺陷会引起外加磁场扰动，通过外加磁场扰动状况判断钢筋的损伤程度。试验方法是:给钢筋施加足够强度的外磁场，使钢筋完全磁化，这时磁场顺着钢筋的方向移动;此时钢筋横截面积的任何变化都会引起磁通量的变化，通过磁通量的变化可以得知钢筋横截面积的变化。这种方法的优点是通过一次测量可以知道整个构件钢筋锈蚀的情况。 3.2.6光纤传感器 光纤传感器是利用光子(photon)在玻璃或者有机纤维中沿长度方向传播，当纤维应变、温度、界面改变时，光的波长、能流密度、频率、偏振态、相位发生变化的性质制作的传感 器。利用光纤检测钢筋锈蚀时主要有两种方法:用光纤对钢筋混凝土周围的环境因子进行检测;利用布拉格光栅对应变的敏感性对钢筋的锈蚀情况进行检测。 3.3电化学方法 电化学方法是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。因此，电化学方法能反映钢筋腐蚀的本质。它具有灵敏度高、原位测量、可连续跟踪和测试速度快等优点。电化学方法主要包括:半电池电位法、交流阻抗法、线性极化法、混凝土电阻率法等。 3.3.1半电池电位法 半电池电位法是测定钢筋/混凝土组成的电极和混凝土表面的铜/硫酸铜参考电极的电位差，通过电位差评定钢筋的锈蚀状态。 3.3.2交流阻抗法 交流阻抗技术的基础是:对电极施加强度很小的交流信号，并且不会改变原电极体系的性质，则可以认为输入与输出信号之间呈线性关系。 3.3.3线性极化法 Skold和Larson在1957年发现，极化电位与外加极化电流在电流极化密度低的情况下近似成直线关系，这条直线的斜率与锈蚀速率成反比例关系。 3.3.4混凝土电阻率法 混凝土的导电性是水泥浆体孔隙液中离子流动时发生的电解过程。 结束语:钢筋混凝土是目前用量最大的土木材料。在可以预见的未来，钢筋混凝土仍将用量巨大。在钢筋混凝土的耐久性问题中，钢筋锈蚀所占的比例很大，造成的损失也很严重。因此，有必要对混凝土中钢筋锈蚀的检测方法进行研究，从而可以了解钢筋混凝土的健康状况，有效地采取相应的措施。 参考文献: 1.杨官伟,混凝土结构中钢筋锈蚀分析及检测技术探讨,[J]. 城市建筑,2014,(4). 2.赵羽习 钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述,[J]. 东南大学学报(自然科学版),2013,(5).