浅析路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术

刘占文

山西路桥集团试验检测中心有限公司山西省030006

摘要：随着城市化进程的不断加快，公路运输量不断增加，社会对路桥建设及运营质量也提出了更高的要求。本文分析了公路桥梁混凝土中钢筋锈蚀的成因及危害，论述了钢筋锈蚀的各种检测方法，以便于对混凝土钢筋锈蚀及早发现并进行防治。

关键词：路桥工程；混凝土钢筋；锈蚀；检测技术

引言

钢筋混凝土因为具有可塑性好、耐久性高、整体性好、易于就地取材等优点，被广泛用于桥梁、隧道、建筑等众多工程领域。同时，钢筋混凝土又具有自重大、抗裂性差、施工工序多、钢筋锈蚀等缺点，容易造成结构安全隐患，且由此带来的维修和加固费用也相当昂贵。因此，通过钢筋混凝土结构耐久性和安全性的评估检测，以满足工程安全和质量以及经济效益同步实现。

1路桥工程中混凝土钢筋的特性

混凝土是水泥和骨料的混合物。加入一定量的水分时，该混合物便化成微观不透明的晶体结构并且与骨料包裹结合形成一个整体。混凝土具有较强的抗压能力，但其拉伸能力较低，轻微的拉伸和弯折都会让混凝土的晶体结构出现裂痕导致其结构遭到破坏。在实际工程应用中，内部构件都需要具有极强的拉伸能力，所以混凝土不能单独地在工程中使用。但钢筋的拉伸能力非常强，这样就弥补了混凝土的拉伸能力低的问题，所以人们在实际工程应用中，通常在混凝土中加入钢筋等拉伸能力高的材料。由钢筋承受拉力，混凝土承受压力，二者相辅相成，在实际应用中起着重要的作用。钢筋和混凝土有着相近的线膨胀系数，不会因为环境的因素而产生不同的耐力度。混凝土与钢筋之间有良好的粘结度，且部分钢筋的表面有间隔相同的肋纹，用此来增加钢筋与混凝土之间的粘结力。混凝土中的氢氧化钙为钢筋提供碱性环境，在其表面形成一层钝化的保护膜，使其在碱性与酸性环境中不易锈蚀。

2路桥工程中混凝土钢筋锈蚀产生的原因

2.1重视程度不够

通常在混凝土设计时，主要考虑混凝土的强度，忽视了混凝土钢筋的抗锈蚀性。尽管“耐久性设计”的概念已被引入到具体的设计规范中，虽然在设计中一定程度上已经考虑了混凝土钢筋的耐锈蚀性，但很多情况下，对环境影响、复杂地质条件、混凝土添加剂等实际情况仍未得到足够重视，同时在施工过程中，混凝土保护层厚度不满足要求出现露筋缺陷，以及出现结构裂缝，极易产生钢筋锈蚀的发生。可以说设计人员和施工人员等有关人员对混凝土钢筋的耐蚀性不够重视是造成混凝土锈蚀的重要原因之一。

2.2所用的水泥碱度太低

高碱度水泥经过水化后，可在肋纹表面形成防锈钝化膜，有效防止混凝土钢筋锈蚀。如果所使用的水泥的碱度太低，则不能形成保护膜的效果，并且不能保护混凝土钢筋免受锈蚀。

2.3外加剂、混合物等的使用

在使用混凝土加固的施工过程中，如果加入含氯盐的添加剂，或者所用的水含有氯盐和混合物等，则容易发生碱-骨料反应，这反过来导致了锈蚀混凝土加固。

2.4混凝土的碳化

由于暴露于空气中的二氧化碳进入混凝土中容易发生化学反应并转化为碳酸钙，从而使混凝土碱性降低，混凝土对钢筋的保护能力减弱。

3钢筋混凝土的锈蚀影响

除了上述导致工程结构混凝土钢筋锈蚀的四个主因外，天气和土壤pH值等因素也会导致钢筋的不同锈蚀程度。如果钢筋锈蚀不能及时处置，随着时间的推移只会越来越严重。混凝土钢筋蚀后，混凝土与钢筋之间的实际接触面积将大大减小，导致两者之间的粘结力大大降低，从而严重影响混凝土钢筋的承载能力和安全稳定性。

4路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术

4.1破损检测

破损检测属于物理检测法之一，适用于钢筋锈蚀异常严重时。该方法利用外力将结构物已部分破坏的混凝土凿开，直至露出钢筋表面，通过肉眼来观察钢筋的锈蚀情况。破损检测是目前工程中应用广泛的一种检测手段，也是修复钢筋锈蚀结构的重要方法。

4.2无损检测

该方法一般可分成电化学检测与物理检测两种，物理检测包括电阻棒法、射线法、涡流与磁通减量法（涡流探测法）、红外热像法、声发射探测法等；电化学检测则包括自然电位法、交流阻抗谱法、混凝土电阻法、线性极化法（或极化电阻法）、恒电量法等。电阻棒法即在浇注混凝土结构先埋设电阻探头，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。涡流探测法是把一台电磁装置置于混凝土结构表面，使其中一段钢筋达到磁饱和，钢筋腐蚀引起的钢筋截面积损失会使磁场出现某些异常，经分析即可判断钢筋截面积的损失率。

声发射探测法主要是通过传感器可以对钢筋锈蚀释放的弹性应力波进行接收，以此对钢筋发生的锈蚀进行定位。但这种方法存在的问题是很难避免其他声波发射的干扰，故很难建立钢筋腐蚀活性高低与声波发射强度的相关性。射线法是通过拍摄混凝土中钢筋的X射线、射线照片，直接观察钢筋的锈蚀情况。红外热像法则主要是利用温度测量来搞清混凝土的温度分布，最终确定锈蚀的程度与位置。

自然电位法是利用测定钢筋电极对参比电极的相对电位差来对锈蚀实施判确认，设备简单、易操作、价格便宜是其主要优势，另外钢筋腐蚀体系也不会受到影响，因此可以在现场和实验室中应用。根据实际情况现场检测可采用单电极法或双电极电位梯度法，分别适用于钢筋端头外露和不外露的构件。

交流阻抗谱法是一种暂态频谱分析技术，施加的交流信号对腐蚀体系的影响较小，可提供有关钢筋混凝土覆盖层的双电层电容、混凝土电阻、钢筋腐蚀速度及混凝土腐蚀机理等信息。

线性极化法还叫极化电阻法，其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。

恒电量法不同于控制电位或控制电流的方法，它能利用先进的电子技术来测量恒电量激励下腐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，故其获得的钢筋低腐蚀速度从理论上讲比线性极化更适合且更精确。该方法的使用目前还不广泛，但是它是值得引起关注的一种新技术。

4.3综合分析法

此方法分析包括钢筋的有害离子含量、钢筋直径及砼强度等因素。检查过程中对上述数据及所处的工程环境进行分析，并推断出锈蚀情况。

结语

在工程实施之后，需要专业的人员对混凝土进行检测和取样分析，还应重点整理分析各项相关数据。对于路桥工程来说，混凝土锈蚀影响的不仅仅是钢筋的性能，还会对工程实体质量产生巨大影响，从而危害到运营的安全。在公路运营阶段，还应该对路桥结构物进行养护与管理，定期对混凝土钢筋结构物进行相应的检验检测，发现混凝土钢筋的锈蚀问题应及时解决。以增强结构物的使用寿命，提高其安全系数。

参考文献

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