鋼筋銹蝕檢測中新技術(shù)和儀器的應(yīng)用分析

1、鋼筋銹蝕檢測中新技術(shù)和儀器的應(yīng)用耿建輝（工作單位）【摘要】對鋼筋銹蝕的檢測與評價采用電化學(xué)技術(shù)制造的鋼筋銹蝕檢 測儀，除具有體積小、重量輕、便于攜帶、數(shù)據(jù)處理完全自動化的特 點外，其精度也很高。本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)場檢測鋼筋銹蝕的技術(shù)、儀 器和檢測方法，并給出了定性判定銹蝕狀況的劃分標(biāo)準(zhǔn)?！娟P(guān)鍵詞】鋼筋銹蝕；檢測；電化學(xué)技術(shù)；混凝土結(jié)構(gòu)。Abstract ： A rust detector designed with electrochemical techniques is adopted for the detection of steel bar corrosion and its grad

2、ation. It is highly precise besides its advantagesof being small and light and the complete autom ation in dataprocessing. A detailedintroduction is given here in term s ofthe technique, instrument and method to detect the corrosionon-site, and the classifi cation standards describing therustiness a

3、re presented.Key words ： rust insteel bars;detect; electrochemicaltechniques; concrete structure.、尸、 亠前言鋼筋的銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的重要因素。 鋼筋銹蝕將引起鋼筋本身性能的退化， 削弱鋼筋與混凝土之間的粘結(jié) 力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的退化。 在現(xiàn)場對鋼筋銹蝕的正確檢測與評價， 可以對構(gòu)件的剩余使用壽命和可能的維修提供十分重要的數(shù)據(jù)和建議。在現(xiàn)有的非破損檢測方法中，常用的是分析法和物理法。分析法 是根據(jù)現(xiàn)場實測的鋼筋直徑、保護層厚度、混凝土強度、有害離子的 侵入深度及其含量、縱向

4、裂縫寬度等數(shù)據(jù)，綜合考慮構(gòu)件所處的環(huán)境 情況推斷鋼筋的銹蝕程度。但這種方法的缺點是缺乏實用的數(shù)學(xué)模 型，離現(xiàn)場檢測還有一段距離。物理方法則主要通過測定鋼筋銹蝕引 起電阻、電磁、熱傳導(dǎo)、聲波傳播等物理特性的變化來反映鋼筋銹蝕 情況，但是由于它受環(huán)境影響因素較大，目前尚停留在實驗室階段。 筆者認(rèn)為在對實際結(jié)構(gòu)進行耐久性評定和可靠性鑒定中，應(yīng)該采用電化學(xué)現(xiàn)場檢測技術(shù)，它是運用電化學(xué)技術(shù)制造的一種鋼筋銹蝕檢測儀 (以下簡稱檢測儀)，適用于現(xiàn)場檢測。這種檢測儀具有體積小，重量 輕，便于攜帶，數(shù)據(jù)處理完全自動化的特點，檢測精度與失重法不相 上下。一、混凝土中鋼筋銹蝕的現(xiàn)場檢測1.1檢測儀的檢測原理檢測儀采

5、用了線性極化技術(shù)，即直流極化電阻法。在鋼筋的銹蝕 電動勢*附近，對待測體系施加小量的極化電流R,將會引起電動勢 的變化卜。由于極化量很小，故和/卜相當(dāng)于在銹蝕電勢附近的極 化曲線斜率，即1 Al - zdE_ : (1)Rp或罟等稱為極化電阻。在*附近，RE和的關(guān)系往往是線性的，即一為常數(shù)（故稱“線性極化法”）。質(zhì);的值通過Stern Geary常數(shù)的常數(shù)B與:相聯(lián)系即根據(jù)極化曲線的特征，B值取決于陽極和陰極極化曲線的Tafel-yr二大量工程實踐表明，埋在混凝土中的鋼筋處于活態(tài)時，B=26mV處于鈍態(tài)時，B=52mV檢測儀計算時，采用Stern公式。當(dāng)鋼筋銹蝕I狀態(tài)尚屬未知，B值一概用26m

6、V寸，檢測L固有的最大誤差為2,在精度容許范圍內(nèi)。檢測時的混凝土電阻率公式為2RD其中：R為用傳感器不銹鋼輔助電極和被測鋼筋之間的電阻，kQ ； D為傳感器輔助電極的直徑，CR!1.2檢測儀的檢測方法1.2.1檢查儀器的工作性能和環(huán)境條件要求檢測儀中的銹蝕儀正常工作的溫度條件為050 ，相對濕度小于80%當(dāng)現(xiàn)場條件不滿 足時，應(yīng)將銹蝕儀放到溫度和濕度合適的環(huán)境中去， 通過儀器附帶的 電纜連接銹蝕儀和傳感器。當(dāng)溫度低于 0_時，為防止海綿墊中的水 結(jié)冰，應(yīng)用10%- 30%勺酒精溶液來潤濕海綿墊。值得注意的是當(dāng)混凝 土孔隙中的水結(jié)冰后，將會導(dǎo)致檢測的降低，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗對檢測結(jié)果 進行修正。122檢

7、測位置的選擇要求 檢測位置選擇的原則是根據(jù)結(jié)構(gòu)的 形式和現(xiàn)場的環(huán)境選擇打濃度、碳化深度、保護層厚度等有代表性 的地方。若遇到半電池電位或混凝土電阻率過高或過低的地方，應(yīng)在附近多選擇一些位置重點檢測。檢測儀中的 A 傳感器的最佳檢測位置 是已知直徑的鋼筋上方或者是單根鋼筋的上方。對于板式構(gòu)件，根據(jù)施工圖和鋼筋定位儀，可在鋼筋位置的表面 按大于0.5m間距劃分網(wǎng)格，在網(wǎng)格的交叉點上布置檢測位置。對于梁 柱式構(gòu)件，可沿梁長和柱高選擇檢測位置，以便于測出銹蝕情況沿梁 長和柱高的變化。1.2.3混凝土表面的處理 在檢測前，應(yīng)清除混凝土表面的垃圾 和其他雜物，然后用自來水將混凝土的表面潤濕， 但不能使混凝

8、土中 的水達到飽和狀態(tài)。當(dāng)混凝土表面局部有缺陷、絕緣層、涂料、巖屑、 裂縫、堆積物和保護層剝落等情況時，檢測應(yīng)避開這些位置。1.2.4檢測儀和待測結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)應(yīng)用線性極化技術(shù)檢測時，必 須形成回路。檢測儀形成回路的方法是將檢測儀中的銹蝕儀與作為工 作電極的被測鋼筋聯(lián)結(jié)起來，或者與被測鋼筋相連接的其他鋼筋聯(lián)接 起來。在現(xiàn)場可采用如下方法：首先根據(jù)圖紙或用鋼筋定位儀找出鋼筋的位置，然后用電鉆鉆孑L至鋼筋表面，以保證被測鋼筋和銹蝕儀正確聯(lián)結(jié)。為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，對于每一測點，至少要暴露 出兩處鋼筋作為工作電極，然后用高阻電壓計檢測它們之間的電勢 差，只有在電勢差小于1mV勺情況下，檢測結(jié)果才有可

9、靠性，否則， 應(yīng)重新尋找鋼筋作為工作電極。對于以下3種情況，應(yīng)作相應(yīng)處理。(1) 檢測角區(qū)鋼筋時，應(yīng)多次旋轉(zhuǎn)傳感器，使參考電極與混凝土表面完全接觸。(2) 對于檢測的混凝土表面較大時，可將3個參考電極的連線置于 被測鋼筋的上方。(3) 對于殼體或其他形狀不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，應(yīng)在傳感器下墊更多的 海綿墊，以保證傳感器與混凝土表面完全接觸。B傳感器檢測的位置可選擇在A傳感器位置附近，但離開A傳感器 必須有510cm而且應(yīng)該遠(yuǎn)離受潮區(qū)域。值得注意的是，當(dāng)使用 B 傳感器時，應(yīng)該切斷與作為工作電極的鋼筋的聯(lián)結(jié)， 否則會影響結(jié)果 的準(zhǔn)確性和儀器的使用壽命。1.2.5檢測儀參數(shù)的輸入和結(jié)果的輸出 檢測儀輸入的參

10、數(shù)極少，只需輸入極化檢測范圍內(nèi)鋼筋與混凝土接觸的表面積S即可。表面積用下面的公式來計算。將鵬胭証(5)其中：n為鋼筋的層數(shù)，nW2(當(dāng)鋼筋的層數(shù)超過3層時，僅考慮2 層鋼筋的影響）；h為被測鋼筋的直徑，cm（可由圖紙或鋼筋直徑量測 儀獲得）。檢測儀輸出的參數(shù)有銹蝕率L,曲血T；銹蝕電動勢*, mV混 凝土電阻率，kQ cm;相對濕度，;環(huán)境溫度，C。二、鋼筋銹蝕狀況的定性判斷標(biāo)準(zhǔn)2.1鋼筋銹蝕率用銹蝕電勢1來判定鋼筋的銹蝕率，戈U分標(biāo)準(zhǔn)如下： 一 250m時為不銹蝕；C一 400mV - 一 250mV 為可能銹蝕；卜 一400m時為銹蝕。2.2鋼筋銹蝕量用銹蝕率一可以推斷未來鋼筋的銹蝕量，劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：C、 0.2 （1A加時為低銹蝕率；0.5凹/cm? 1: 1.0 pA/crn2時為中銹蝕率；1.0曲/血 L 10.0曲/cm2時為極高銹蝕率。2.3鋼筋銹蝕速率用混凝土的電阻率法 來判別銹蝕速率的劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：iookQ - cm即使混凝土在高氯含量或已碳化情況下銹蝕速率也極低；50k Q cm P 100 k Q cm,鋼筋在活化狀態(tài)下，出現(xiàn)低銹蝕 速率；10k Q cmP50kQ cm鋼筋在活化狀態(tài)下，出現(xiàn)中銹蝕速率；P10 k Q cm,電阻率已不再是銹蝕的控制因素。