混凝土钢筋锈蚀检测要点

混凝土钢筋锈蚀检测要点

刘蕊

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摘要：钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素，它会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减，使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析。建筑钢筋检测中，不仅要精准判断钢筋强度，还要精准检验钢筋锈蚀性。以往建筑钢筋进场前，因各种潜在关联问题，使检测数据出现较大差异，使得难以真实判断钢筋质量，给工程质量带来极为严重的安全质量隐患。本文将针对建材检测中的混凝土钢筋锈蚀检测要点进行研究，在明确钢筋锈蚀产生影响因素、主要危害的基础上，分析一下几种常见的检测技术，希望能够起到积极的促进作用，根据实际情况，合理选用检测方法，以提高检测结果的精确度。

关键词：混凝土钢筋；钢筋锈蚀；检测要点

引言

我国当下正处于经济社会高速的发展当中，因此，现代化建设进程不断的加快。在出现越来越多建筑工程项目的时候，往往对于混凝土的结构有着更高的要求。混凝土由于本身的化学属性在硬化过程中会产生水化反应，在这种情况下，混凝土结构中的碱性物质如氢氧化钙的含量会大大增加，钢筋与含量较大的碱性物质相互反应，最终导致锈蚀现象。混凝土钢筋锈蚀不仅影响建筑的美观，而且还会埋下建筑安全隐患等问题，因此必须要做好混凝土钢筋锈蚀的检测工作，这对于建筑物的稳固和安全都具有十分重要的意义。

1混凝土钢筋概述

作为我国量大面广的一种结构形式，钢筋混凝土结构在我国建筑结构中所占比重较大。钢筋混凝土结构在耐久性恶劣环境中服役时，受外部环境作用，结构内部钢筋会发生不同程度的锈蚀。钢筋锈蚀作为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素，会造成钢筋截面面积的减少，降低钢筋的强度和延性，引起外包混凝土出现锈胀开裂，减弱钢筋与混凝土的粘结性能，进而引发结构发生早期破坏，造成结构的承载能力发生衰减，甚至使得结构无法满足设计使用期的正常使用和结构安全性能要求。钢筋混凝土属于建筑基础材料，在建筑整体结构方面发挥着重要作用。钢筋锈蚀会对钢筋产生损害，因此，加强对混凝土钢筋锈蚀的检测可有效促进建筑质量的提高。

2混凝土钢筋锈蚀原因

2.1钢筋结构的特性影响

建筑施工中使用的混凝土钢筋，其组成成分除了铁、碳，还有大量的其他元素、晶界面，这些都是以机械混合物、固溶体以及化合物的形式存在于钢筋结构中，由于这些元素和晶界面存在阳极和阴极，因此会在钢筋结构中形成大量的腐蚀电池，时间一长，就会导致混凝土钢筋锈蚀的问题出现。

2.2化学锈蚀

化学腐蚀是建筑工程混凝土钢筋出现锈蚀的一种常见原因，发生此种腐蚀现象的主要原因是一些干燥性气体、非电解溶液与钢筋材料相接触，进而逐渐引发了纯化学锈蚀现象。当建筑中的混凝土钢筋处于不断锈蚀的变化过程中时，部分氧化物会逐渐生成并积累在钢筋表面，若是再叠加相应的干燥环境条件，且受到高温因素的直接影响，干燥气体或非电解质溶液与钢筋材料间的反应速率会进一步加快，且锈蚀的速率大幅提高，程度逐步加深。除此以外，在周边环境条件的配合作用下，钢筋锈蚀便拥有了更好的外部条件。

2.3电化学锈蚀

若混凝土钢筋结构长时间处于湿润的环境下，亦或是周边有水的存在，则电化学锈蚀则可能是导致钢筋出现锈蚀现象的主要原因，若是其中再有氯盐渗入，则其具体情况也会在不同程度上发生相应变化。当混凝土内进入氯盐时，其会在钝化膜上逐渐集中并吸附在一起，这会使得钢筋锈蚀的pH值大幅降低。调查并研究相关的化学实验和数据结果可以发现，当钢筋表面受到酸化作用时，其pH值会变小，且呈现出酸性特点。若钢筋的钝化膜上有裂缝出现，则氯离子很可能会随着缝隙逐渐渗入，长此以往，钢筋表面便会受到愈发严重的腐蚀作用。除此以外，在氧气、水等其他环境因素的干扰与影响下，在钢筋混凝土结构上形成的电化学腐蚀过程的速度会大幅提高，进而威胁到建筑主体的安全性与稳定性。

3混凝土钢筋锈蚀检测要点

3.1恒电流试验检测

恒电流测量属于极化测量。开展恒电流试验检测的过程中，需立足于刺激信号，获取有效衰减曲线，分析并明确钢筋锈蚀状况。另外，电流脉冲法简单地采用电容放电形成脉冲电流激励电量，其实质为恒电流法。同时，电极体电化学行为需通过图2等效电路近似模拟。该方式在干扰下会出现不足，如信号强度降低、检测难度高、检测时间短等。其也有诸多优点，如检测准确率高等，应用较普遍。

3.2交流阻抗检测

交流阻抗检测法主要运用现阶段的各类技术将交流电压施加到电极中，并对电流信号予以全面分析，然后结合不同电极变化进行判断，实现检测目的。当前，该方式在实际检测方面得到广泛应用，操作简便。通过该方式开展检测工作，除了能检测钢筋锈蚀状况，还可计算混凝土钢筋腐蚀速率，检测精确度高。具体应用时，应反复开展检测工作，且需使用专业设备和仪器，因此检测成本偏高，部分仪器在现场中不适用，但准确度高。

3.3声波发射检测技术

钢筋因为锈蚀使其主要成分铁转化成铁的氧化物而发生体积增大，使得混凝土结构内部会受到许多内力，导致混凝土逐渐开裂，在这个过程中，部分能量以声波的形式释放，声波发射检测法就是利用了声波探头的捕捉能力，能够检测到声波发射位置以及强度，从而分析钢筋锈蚀情况。声波发射检测技术也具有一定的缺点，容易受外界声波的干扰，从而降低检测数据的准确性，有待于进一步优化应用。

3.4光纤传感检测技术

作为一种新型检测技术，光纤传感检测技术具有诸多优点和广泛的应用价值，比如检测精度和灵敏度高，响应速度快、频响宽，环境适应性强，等等。光纤是一种材质轻、抗电磁干扰能力强、耐高温的材质，能够很好地混凝土结构中。目前有好几种光纤传感器技术可用于监测钢筋锈蚀情况，其一是利用合金膜代替一部分光纤包层，组成腐蚀敏感层，获取钢筋锈蚀信息；当敏感膜未被腐蚀时，通过检测光信号制成光纤传感器，埋置在混凝土中，根据敏感膜腐蚀程度推断出钢筋锈蚀情况。并且可将多个光纤传感器铺设到钢筋结构中，实现多点位、分布式检测。光纤传感检测技术维护成本较低，能够显著提高检测质量和效率，但是前期造价较高，需要根据实际情况综合考虑经济因素进行合理选择。

3.5锈蚀性检测

若混凝土钢筋出现了锈蚀问题，那么会造成钢筋截面变小，抗拉强度、极限拉伸率较为明显，直接造成的整体钢结构承载能力、稳性降低，对整个钢结构的稳定性安全带来严重危害。当混凝土钢筋锈蚀非常严重时，必须要对整个钢结构框架进行加固处理，以便于保障工程的整体承载能力。

3.6电化学检测方法

当前，通过电化学的方式对混凝土钢筋予以检测，涉及恒电流试验检测、钢筋锈蚀评估检测、交流阻抗检测。

3.6.1 恒电流试验检测

恒电流测量属于极化测量。开展恒电流试验检测的过程中，需立足于刺激信号，获取有效衰减曲线，分析并明确钢筋锈蚀状况[3]。另外，电流脉冲法简单地采用电容放电形成脉冲电流激励电量，其实质为恒电流法。同时，电极体电化学行为需通过图1等效电路近似模拟。

该方式在干扰下会出现不足，如信号强度降低、检测难度高、检测时间短等。其也有诸多优点，如检测准确率高等，应用较普遍。

图1 简单电极体系的等效电路

3.6.2 钢筋锈蚀评估检测

该方式主要应用于现场测量过程中，和数学多元统计方式融合，构建数学模型，开展三元函数分析，进而获取数值，然后根据实际状况进行数学统计，方可在根本上判断钢筋锈蚀情况，如运用电阻率、电位、电流等实施综合判断。

钢筋锈蚀评估检测在实际运用中包含诸多优点，能减轻其他因素对检测结果产生的影响，促进结果准确率的提高。

3.6.3 交流阻抗检测

交流阻抗检测法主要运用现阶段的各类技术将交流电压施加到电极中，并对电流信号予以全面分析，然后结合不同电极变化进行判断，实现检测目的。当前，该方式在实际检测方面得到广泛应用，操作简便。通过该方式开展检测工作，除了能检测钢筋锈蚀状况，还可计算混凝土钢筋腐蚀速率，检测精确度高。具体应用时，应反复开展检测工作，且需使用专业设备和仪器，因此检测成本偏高，部分仪器在现场中不适用，但准确度高。

3.7物理学检测方法

3.7.1 电阻探针法

该方式指在混凝土中放置电阻探针，其材质与钢筋相同，通过平衡电桥测量探针电阻，运用探针电阻与截面面积表征反比例关系，电阻的变化可转化成腐蚀深度，进而实现检测目的。

3.7.2 电阻探头法

早在20世纪初，电阻探头法就在欧美得到了运用.该方式需在混凝土浇筑前将探头埋好，便于后期检测。该方式适用于钢筋锈蚀较为均匀的情况，若只是小区域钢筋出现锈蚀，则难以检测其锈蚀速率。同时，混凝土电阻率和表征钢筋锈蚀的锈蚀极化电流之间没有构建明确的关系方程或关系曲线，对钢筋锈蚀速度的检测是定性检测。表1是混凝土电阻率与锈蚀速率的对应关系。

表1 通过混凝土电阻率判定钢筋锈蚀程度的评价标准

3.7.3 光纤传感技术

该技术属于近年来出现的新技术，应用价值高。因为光纤本身有抗强电磁干扰、耐高温、轻质等优点，且极易在混凝土内部结构中放置，进而研究出这种耐腐蚀的传感器。现阶段，此思路在检测钢筋腐蚀中得到了运用，并开发了一种通过金属膜局部替代光波导传感器的方式，便于全面获得金属腐蚀信息[5]。另外，敏感膜在被腐蚀前就能够检测出光信号，结合获取的光信号制作光纤传感器，并置于混凝土下，能通过测点敏感膜腐蚀程度来判断钢筋锈蚀程度。实践表明，此方式能达到钢筋腐蚀实时在线监测的目的，和传统监测方式相比，除了能降低维护费用，还能够减少时间浪费。

结束语

综上所述，钢筋锈蚀是导致混凝土失效的首要因素。前人已对钢筋锈蚀过程做了大量的研究，包括锈蚀检测方法。钢筋检测主要是针对钢筋强度、钢筋硬度、钢筋刚度以及一些建筑钢筋特性的进场检测。在检测过程中极易出现一些潜在关联问题，诸如，检测设备落后、检测环节不规范、钢筋焊接瑕疵或者是套筒搭接失误等问题。建议针对建筑钢筋检测中采取优化策略，更新检测设备并加强维护，明确钢筋检测要求，加强钢筋力学性能检测，加强钢筋锈蚀性能检测，以确保建筑钢筋检测结果的精准度，提高工程质量安全性。

参考文献

[1]吉同元,丁国庆,徐亮,基于电化学综合法的混凝土中钢筋锈蚀检测与评价[J].水运工程,2016(08):7-8.

[2]伍明强.混凝土钢筋锈蚀原因及检测方法研究[J].建材世界,2019(01):31-34.

[3]李昌明，陈鸿铭，苏丽梅，建材检测中混凝土钢筋锈蚀的检测要点初探［J］.四川水泥，2018（03）：300-301.