水泥混凝土中钢筋锈蚀检测方法的分析探讨

水泥混凝土中钢筋锈蚀检测方法的分析探讨

韩超

华设设计集团股份有限公司 江苏 南京 210014

摘 要：本文对钢筋锈蚀的主要原因进行分析，并对钢筋锈蚀检测方式进行阐述，最后总结了钢筋锈蚀的主要处理方式，旨在为今后公路桥梁发展奠定基础。

关键词：检测方法；钢筋锈蚀；水泥混凝土

引言

钢筋混凝土中的钢筋极易被锈蚀，会使钢筋混凝土构件安全性受到较大的影响。因此为了有效控制钢筋锈蚀，检测单位应选择合理的检测手段对钢筋锈蚀情况进行检测，明确钢筋锈蚀的主要原因，并采取合理手段对其进行预防，使公路桥梁应用效益和安全性进一步提高。

1钢筋锈蚀的主要原因

1.1保护层厚度及混凝土密实度原因

在钢筋混凝土施工过程中，当混凝土密实度不足时，对钢筋的裹护效果较低，如果保护层出现破损，钢筋将会直接暴露在空气当中，外界环境中的二氧化碳、水分以及空气极易进入混凝土中，使钢筋产生锈蚀，与此同时，当钢筋保护层厚度较小时，也极易使钢筋产生锈蚀，使钢筋混凝土质量受到影响。

1.2混凝土裂缝原因

在钢筋混凝土施工过程中，由于施工工艺的影响，会导致混凝土出现裂缝等问题，这也会加快钢筋被锈蚀的速度，这主要是因为当混凝土存在裂缝时，氧气、水分、二氧化碳等介质会侵入混凝土内部，使钢筋受到锈蚀。

1.3湿度原因

在工程施工过程中，混凝土的电解性能与混凝土湿度息息相关。当混凝土湿度较大时，其导电性能也会进一步提高，导致钢筋锈蚀速度增加。

1.4氯离子锈蚀因素

在钢筋混凝土施工过程中，使用含有氯盐的施工用水、海砂或者外加剂等材料，会使氯离子含量增加，当氯离子含量过高时，会使钢筋出现一定程度的锈蚀。

1.5水泥碱度较低

在水泥水化反应过程中，会使钢筋表面形成保护膜，使钢筋抗锈蚀能力进一步增加，若施工中使用的水泥碱度较低时，其在水化过程并不会产生保护膜，严重影响钢筋的抗锈蚀能力。

2钢筋锈蚀的主要检测方法

2.1分析法

分析法主要是指以混凝土自身条件、施工现场环境等因素为基础，对可能造成钢筋锈蚀的外部环境因素以及内部因素进行分析，并以不同时期各影响因子数据为依据，对钢筋锈蚀情况进行分析判断。分析法操作的主要原理如下：（1）对混凝土所处环境因素以及自身因素进行准确分析，找到钢筋锈蚀的原因；（2）对钢筋锈蚀预测分析模型进行构建，保障模型的合理性和科学性，并以已知参数为依据，对混凝土中钢筋锈蚀发展趋势以及状态进行判断^[1]。当前常见的模型主要包括电化学模型、反应控制模型以及经验模拟模型等。由于经验模拟模型具有操作简单的特点，因此该模型应用频率相对较高，但是该种模型理论支撑较为薄弱，存在一定的局限性；反应控制模型虽然具有一定的理论基础，但是该种模型缺乏对电化学本质的考量；以钢筋锈蚀本质为基础所建立的模型被称为电化学模型，该种模型存在与实际工程脱节、操作难度相对较大的缺点。总之，分析法具有一定的局限性，因此检测单位应酌情使用该种检测方式。

2.2物理检测法

物理检验法是指以钢筋锈蚀过程中的物理特性变化情况为依据，对钢筋锈蚀情况进行分析判断。该种检测方式主要包含红外热像法、声发射法、电阻棒法以及射线法等。虽然物理检测法具有抗干扰性较强、操作简单便捷、对环境影响较小等优点，但是该检测方式无法对钢筋锈蚀情况进行定量分析，因此该种检测方式常被用于试验室中，在实际施工检测中应用较少。

（1）射线法。使用伽马射线、X射线等对钢筋混凝土进行检测，并以检测情况为依据对钢筋锈蚀情况进行分析。射线法具有检测结果较为直观的优点，而其只能进行定性判断，不能进行定量分析。

（2）电阻棒法。在钢筋锈蚀过程中，其内部的电阻值会发生变化，因此检测单位可以使用电阻棒对其进行检测。在检测过程中，检测人员应先将电阻探头埋设在钢筋混凝土结构中，以导电原理为依据，对钢筋中的电阻进行检测，并以此为基础，对钢筋锈蚀情况进行分析。在使用该种检测方式进行检测时，极易受到湿度、温度等环境的影响，与此同时，当钢筋锈蚀部位不均匀，存在局部锈蚀较为严重的情况时，该种检测方式无法对其锈蚀速度进行定量检测，因此电阻棒法具有一定的使用局限性。

（3）声发射法。当钢筋存在锈蚀时，其体积会膨胀，检测单位可以利用声发射法对混凝土开裂情况进行判断，并以此为基础，对钢筋锈蚀的具体位置进行判断。声发射法使用过程中，极易被非检测声波干扰，导致检测误差增加。

（4）红外热像法。当钢筋存在锈蚀问题时，被锈蚀位置的结构、成分变化会使辐射反应红外线出现波动，因此检测人员可以使用红外热像仪对其温度分布图进行分析，并以此为基础，判断钢筋锈蚀程度和位置。在该种检测方法使用过程中，检测人员应先使用电磁感应方式对钢筋进行加热处理，并使用红外线以对其进行检测，其检测流程图见图1。

图1 红外热像法检测流程图

2.3电化学检测法

（1）交流阻抗法

在使用交流阻抗法对钢筋锈蚀情况进行检测过程中，检测人员需要使用电机对钢筋施加小幅交流电流（电压）信号，并以信号响应情况为基础，对电机反应参数进行计算，得到电极的扩散、极化电阻、双电层电容等参数。该种检测方式不但可以对锈蚀速率进行测点，还可以对钢筋混凝土覆盖层的锈蚀机理等信息进行分析。与此同时，检测人员还可以根据电化学抗阻抗谱对钢筋锈蚀时的临界氯离子浓度等因素进行分析。在钢筋混凝土锈蚀研究过程中，由于交流阻抗法敏感性较高，因此应用越来越广泛。

交流抗阻法存在如下缺点：①虽然使用交流抗阻法可以对锈蚀速率进行定量分析，但是为了提高检测信息的精确度，检测人员应增加测量的范围，会增加检测难度；②在交流抗阻法检测过程中，需要对待测系统进行反复激励，会使系统出现偏移，使测量误差进一步增加；③检测仪器昂贵、操作复杂、操作时间较长，在检测过程中，不能随意移动交流抗阻检测设备；④数据处理较为困难。

总之，虽然交流抗阻法可以对锈蚀速率进行定量判断，但是由于其具有检测时间长、操作复杂、数据处理困难、检测误差大以及检测仪器昂贵等缺点，因此通常主要用于实验室检测。

（2）钢筋锈蚀EIR综合评估法

在对施工现场钢筋锈蚀情况进行检测过程中，钢筋锈蚀EIR综合评估方法应用较为广泛。相较于交流抗阻法，该种检测方式主要利用多元统计分析的方式对钢筋锈蚀情况进行评估。在该种检测方法操作过程中，检测人员应对相关数学模型进行建立和完善，形成三元辨别函数，并以此为基础，对钢筋锈蚀情况进行综合评估。

（3）恒电量试验检测方法

20世纪80年代末期，恒电量试验检测方法被首次应用于钢筋锈蚀检测中。该种检测方法使用过程中，检测人员应对励磁信号衰减曲线进行分析，得到钢筋锈蚀情况。该种检测方式所形成的电信号较为微弱且为瞬时信号，因此可用于对钢筋瞬时锈蚀速率进行检测，具有检测精确度较高的特点。

（4）线性极化法

当电流极化密度较低时，外加极化电流和极化电位会呈现直线关系，当钢筋锈蚀速率增加时，直线的斜率会随之降低，因此通过使用线性极化法对钢筋锈蚀情况进行检测，可以对钢筋锈蚀速率进行定量分析。线性极化法的优点主要为检测方便快捷。该检测方法的缺点主要有：第一，该种检测技术不能直接对混凝土中钢筋的电阻值进行测定；第二，由于该种检测方法过电位较小，所产生的极化电流较小，会导致检测误差增加^[2]。因此在检测过程中，检测人员应注意如下问题：

①当极化电阻处于不饱和水状态时，会导致其检测结果受到影响，因此检测人员应以混凝土水灰比为基础，对其进行湿润处理，保障钢筋锈蚀速率检测精确度。

②当线性极化电位扫描速率增加时，所检测出的锈蚀速率也会增加，导致检测误差增加，因此检测人员应使用10mw/min的速率进行扫描。

3处理方式

为了保障水泥混凝土施工质量，施工单位应采取相应的手段延缓钢筋锈蚀情况，主要处理方式如下：

（1）增加钢筋保护层厚度。在水泥混凝土施工过程中，通过增加钢筋保护层厚度，可以增加混凝土碳化时间和氯化物渗入时间，控制钢筋锈蚀。当混凝土存在裂缝时，施工人员应先对裂缝进行处理，再适当增加钢筋保护层厚度。

（2）使用防水膜对混凝土进行处理。在混凝土施工过程中，使用防水膜对混凝土进行处理，可以在混凝土表面形成防水层，避免氯化物随着水分子进入混凝土内部，达到保护钢筋的目的。

（3）使用聚合物混凝土进行施工。在混凝土施工过程中，使用聚化物混凝土可以使混凝土表面形成致密层，可以延长混凝土碳化时间，控制钢筋锈蚀。但是在实际施工过程中，施工人员应控制聚化物混凝土的孔洞或裂缝，保障致密层的有效性。

（4）阴极保护法。该种保护方式为电化学保护技术，施工人员应将一个外加电流施加在钢筋表面，使钢筋成为阴极，使金属离子前移速度进一步降低，达到减缓钢筋锈蚀的目的。但是由于钢筋表面电极复杂多变，因此在实际应用过程中，该种处理方式具有一定的难度。

（5）阴极牺牲法。施工人员通过使用磷酸盐、锌酸盐等有机化合物对钢筋进行处理，可以使钢筋表面形成一层保护膜，延缓钢筋锈蚀速率。但是通过试验和实践可知，该种方式保护效果较差。

5结语

水泥混凝土中的钢筋锈蚀问题不但会对公路桥梁建设质量产生影响，还会影响工程耐久性，导致其出现安全问题。因此，检测单位应对钢筋锈蚀原因进行分析，以实际施工情况为依据，选择合适的钢筋锈蚀检测方法对钢筋锈蚀情况和位置进行分析，并选择科学的处理方式控制钢筋锈蚀，使公路桥梁施工质量和使用性能进一步提高。

参考文献：

[1]刘林林.桥梁无损检测技术改进及提高检测效率方案探讨[J].工业技术创新,2016(1):43-45.

[2]颜静,王争,胡先进.无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用[J].黑龙江交通科技,2016(3):89-90.