混凝土中钢筋锈蚀检测的探讨

【摘 要】钢筋混凝土框架结构是现代建筑通常采用的方法，尤其是在建筑群向大型和高层发展时尤为适用，因此，检测混凝土中钢筋锈蚀情况是掌握钢筋混凝土结构的安全性和稳定性的重要参数指标。本文从混凝土中钢筋锈蚀机理出发，介绍并分析了化学和物理两大类检测方法，最后结合我国钢筋混凝土使用的状况，提出了提高混凝土抗渗性等防御措施和加碱再造钝化层等修复措施。

【关键词】钢筋混凝土；钢筋锈蚀；防治措施

1、引言

随着全球工业化进程的逐步提高，人类活动造成了严重的环境污染，气候变暖，大气污染，酸雨等对人们的生活影响越来越明显。钢筋混凝土长期暴露在恶劣的环境当中，酸性物质通过混凝土的空隙和毛细孔道剥蚀了钢筋的钝化层，钢筋腐蚀情况严重，进而钢筋混凝土的整体结构和稳定性受到影响，关注混凝土钢筋锈蚀情况，采取一些列防治措施是必要的。

2、混凝土中钢筋锈蚀机理

2.1混凝土中钢筋钝化层形成

钢筋混凝土之所以能够长时间使用保持良好的抗压和体积稳定性有两个方面的因素。第一，混凝土凝冻层将内部钢筋与外部氧气和酸性物质隔绝开来，延缓了钢筋的锈蚀。第二，混凝土中含有Ca（OH）2使得PH值在12左右，Ca（OH）2与与钢筋中的Fe发生化学反应之后形成了一层200-600mm的致密氧化层，第二层保护层就更加保护了钢筋免受电化学的腐蚀。

2.2混凝土中钢筋钝化层破坏

电化学腐蚀是混凝土钢筋锈蚀的根本原因。钢筋在生产、制造和使用时并不能达到完全的均匀，钢筋的许多部分会形成电位差，在有水分的情况下会发生如下反应。

阳极反应：2Fe-4e-2Fe2+；阴极极反应：O2+2H2O+4e-y4OH-

综合反应：2Fe+O2+2H2O2Fe2++4O H-；Fe2++2OH-Fe（OH）2

在生产实践当中，Cl-的存在不仅会影响混凝土的抗渗性能，而且会直接破坏混凝土中钢筋的钝化膜，形成原电池，加速原电池的反应速率。

3、混凝土中钢筋锈蚀检测方法综合探讨

3.1物理检测方法

3.1.1破损检测

混凝土中钢筋锈蚀检测的物理方法主要有破损检测等。破损检测主要用于危房拆除、评价和钢筋锈蚀严重的建筑，从表观上观察包裹钢筋的混凝土已经开裂，并且发生了钢筋外翻甚至断裂的现象，为了进一步的确定钢筋锈蚀情况，通常对钢筋混凝土结构采取破损检测。破损检测的方法是利用外力对检测点进行破坏，取出腐蚀的钢筋，通过肉眼来评价钢筋的腐蚀状况，也可以通过对比未腐蚀钢筋来计算截面损失率和重量损失率来评估钢筋的腐蚀情况。该方法的优点是直观，并且可以直接展示腐蚀图片等，该方法的缺点是，检测范围和代表性往往会受到质疑，而且对构件的稳定性产生了破坏。

3.1.2电阻棒法

电阻棒法是为了检测钢筋剩余面积而开发的方法，钢筋锈蚀会引起钢筋表面结变化，进而引起钢筋的电阻值变化，利用钢筋导电的原理。该方法需要在钢筋混凝土浇筑的初期就预留好的电阻探头，且锈蚀均匀的场合。该方法的缺点在于钢筋锈蚀为非均匀场合时不适用，而且无法探测钢筋的锈蚀程度。

3.1.3涡流探测法

涡流探测法是将电磁设备放在混凝土构件上，电磁装置发射出的励磁电流与钢筋内的次声波谐振，通过观察磁饱和后，锈蚀钢筋引起的电磁场图像异常，通过数据换算来确定钢筋截面积的损失率。

3.1.4声发射探测法

声发射探测法主要原理是钢筋锈蚀部分膨胀使得混凝土局部开裂，声发射装置发出的声波与不同部位的钢筋碰撞后反射声波的波长不同，钢筋锈蚀情况不同，声波的强弱不同。同时，声发射受到的外部干扰十分严重，在定位准确性上存在一定的缺陷。

3.1.5射线法

射线法是通过拍摄混凝土中钢筋的 X、γ 射线照片，直接观察钢筋的锈蚀情况。 红外热像法通过测量混凝土表面温度分布来分析钢筋锈蚀位置和程度。但是射线法对周围环境和人体伤害较大。

3.2化学检测方法

3.2.1半电池电位法

半电池电位法检测混凝土钢筋锈蚀状态时，半电池电位随着润湿程度逐渐稳定下来。为了加强润湿剂的渗透效果，缩短润湿结构所需要的时间，采用少量家用液体清洁剂加饮用水的混合液润湿结构效果较好，仅需约15min就可以达到电位稳定。

3.2.2线性极化法

该法的原理是将锈蚀率与极化曲线在自由锈蚀电位处的斜率联系起来，可用双电极或三电极系统监测材料与环境耦合对的锈蚀率。它不能直接测定混凝土中钢筋的电阻值；由于过电位小，相应的极化电流也小，混凝土孔隙溶液欧姆压降引起的误差较大。

3.2.3恒电量法

恒电量测量技术仍属于极化测量的范畴，但它不同于控制电位或控制电流的方法，可采用先进的电子技术，测量恒电量激励下锈蚀电极极化电位随时间衰减的曲线，确定钢筋瞬时锈蚀速度。 恒电量法测量受腐蚀介质电阻的影响小且对体系的扰动小，故其获得的钢筋低锈蚀速度理论上比线性极化更适合且更精确。

3.2.4电流阶跃法

电流阶跃法属于瞬态测量方法，它的测量时间短，对系统的扰动小，越来越多地用于钢筋混凝土中钢筋锈蚀速度的理论研究与现场测量。电流阶跃法也是一种越来越受到重视的钢筋锈蚀快速测量方法，它通过分析钢筋混凝土中的钢筋在阶跃电流信号作用下的电压响应，来确定钢筋的锈蚀状态。在分析电流阶跃法测量结果时，常采用多重串联阻容单元来拟合所得测量结果。

4、混凝土中钢筋锈蚀检测案例分析

贵州杜毅等在《混凝土中钢筋锈蚀检测的探讨》一文当中以半电位法对某高架桥钢筋锈蚀情况进行了检测。

4.1钢筋保护层厚度检测

按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）要求，采用KON-RBL（D）钢筋位置测定仪对梁类、板类构件进行检测。对受力钢筋的保护层厚度进行检测。

4.2混凝土碳化深度

碳化深度值测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时，应采用浓度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。

4.3混凝土密实度检测

检测仪器采用RS-STO1C非金属声波检测仪，采用平面对测法对普通混凝土的不密实区和空洞进行检测4。通过试验研究和数据处理与分析，超声波检测得到的结果与试验设置的裂缝深度、不密实区和空洞区域基本一致。

5、混凝土中钢筋锈蚀的修复技术

5.1物理修复法

物理修复法是指凿除发生钢筋锈蚀并导致混凝土膨胀开裂或剥落的混凝土，直至露出钢筋表面，先对已腐蚀的钢筋进行表面除锈处理，再用新的致密混凝土或砂浆进行修补抹平。补丁修补技术主要适用于结构物中钢筋发生局部锈蚀的情况下，同时要求修复材料的收缩率应较小，对新填的混凝土或砂浆应进行良好的养护，以尽量减少新填补区域开裂的危险。

5.2化学修复法

（1）用电化学法将 Cl-从钢筋表面驱除， 使其向辅助阳极移动，该法被称为电化学除盐，或电化学氯化物萃取技术。该技术目前一般采用活化钛板网或镀铂钛作为阳极，但也曾经有采用铜网和低碳钢网作为阳极的。（2）再碱化技术主要用于对由碳化引发钢筋锈蚀的建筑结构物的修复与保护，再碱化处理就是根据阴极保护技术的原理， 使钢筋表面发生阴极反应，使钢筋周围混凝土碱度得到恢复的电化学防护方法。

6、结束语

总之，加强对钢筋混凝土结构的锈蚀情况检测，能够有效的防止锈蚀进一步加深，采取适当的才措施对保护公共财产具有重要意义。

参考文献：

[1]洪定海.混凝土中钢筋的腐蚀与保护[M].北京：中国铁道出版社，1998.