钢筋混凝土结构的腐蚀监测

曹琛

摘 要：钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀对结构的影响较大，而腐蚀是很复杂的过程，本文主要研究钢筋混凝土结构的腐蚀监测，对监测目的、监测技术、手段等进行阐述，并对这一技术的未来发展趋势作出展望，对实际工程有一定的指导作用。

关键词：钢筋混凝土；腐蚀监测；监测技术

钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀是很复杂的过程，它在很大程度上受到结构所暴露的环境条件与混凝土之间相互作用的影响。近年来，对结构修复的目的都在于避免水和有害物质。虽然对环境条件的检测和数据评估的技术不断进步，但由于人们对新建的已修复过的结构中钢筋腐蚀的监测工作重视不够，在这一领域的技术方法和应用经验仍较少。本文主要阐述对钢筋混凝土结构进行监测的目的，并介绍各种不同的监测方法。

1 监测目的

对钢筋混凝土结构的腐蚀进行监测有各种不同的目的，它取决于结构的状况和为保护结构所要采取的具体措施：⑴新建结构，主要是钢筋开始腐蚀的时间和引起腐蚀的原因（氯离子浓度，PH值，混凝土的湿度）。⑵已修复过的结构，主要包括修复工作的有效性和持久性、特殊的修复方法或使用产品的经验以及产生腐蚀的原因。⑶既有结构，主要包括腐蚀速率和产生腐蚀的原因。另外，通过监测可以获得用于评估腐蚀风险的间接信息。确定监测系统的类型和所要研究的参数，应考虑以下因素：⑴结构的重要性（静力学，美学，使用性能等）；⑵产生腐蚀的原因（氯离子、碳化等）；⑶结构所有者是否愿意安装监测系统，以及所需的成本。

2 监测技术的类型

对钢筋腐蚀进行监测可采取不同的方法，可以采取整体测量法，也可以采取局部测量法。局部测量法分为如下两种：⑴埋入结构中（传感器、参比电极）；⑵移动式设备，但它们不适于整体性测量。表2-1中列出了几种重要的腐蚀监测方法。

3 用于混凝土的传感器

目前，装在混凝土中用于腐蚀监测的传感器系统的发展与应用越来越广泛。根据工作原理的不同，传感器测量法分为直接法和间接法。直接法可用来测量电化学参数，如腐蚀电位、宏电池电流和极化电阻；间接法则可测量混凝土因为腐蚀过程而产生的声发射、电解质析出或者微裂纹等方面的破坏信息。用于腐蚀监测的各种传感器见表3-1。

人工阳极是指埋入已被氯离子侵入的混凝土或砂浆中的活性腐蚀钢筋。为了测量宏电池电流，将人工阳极和结构中的钢筋垫片之间用导线连通，建议在安装之前称一下阳极钢筋的质量，这样可在随后得到实际的质量损失、点蚀孔的深度和阳极区域的具体位置。采用绝缘钢筋对阳极周围的混凝土性能没有改变。在安装定位后，腐蚀钢筋与垫片截面接触部分要被切除。膨胀环阳极、阳极钉系统和阳极阶梯系统都是用来测定超过氯离子临界浓度的初始时间的监测系统。用声发射法可以将因发生腐蚀过程而导致的混凝土微裂纹记录下来。由于混凝土的电阻率与其湿度有关，在评价腐蚀危害时混凝土湿度也是一个重要参数。

完全令人满意的传感器是不存在的，每个传感器系统都有它的优缺点。混凝土结构的设计者或者业主必须明确监测的目的，并弄清楚需要获得哪些方面的信息才能帮助其对结构的腐蚀情况实施有效的监控。

4 连续监测/在线监测

连续监测/在线监测就是把传感器装置植入混凝土结构中，对需要的参数（如气候、温度等）进行连续监测。在较短的时间间隔（几分钟到几小时），且有规律地重复的情况下，可将短期内和长期内各参数的变化全部监测到。

5 未来发展趋势

今后装备在线监测仪器的钢筋混凝土结构的数量将会越来越多，因为对腐蚀的在线监测是一种理想的预警系统，它能帮助人们针对具体的结构确定最佳的修复时间和修复方法，因而能明显地减少维修费用，这一点对于那些因为造价高或处于静载荷下不便于修复的重要建筑物尤为重要。因为费用较高，这项技术还未作为标准的控制方法推广使用，为了达到这个目的，需进一步开展以下研究工作：⑴降低监控系统产品的生产和安装费用；⑵简化数据记录仪的安装；⑶无线化传输数据。

[参考文献]

[1]（瑞士）汉斯·博尼，编著.蒋正武，龙广成，孙振平，译.钢筋混凝土结构的腐蚀[M].北京.机械工业出版社，2009 .

[2]Bassler R，Mietz J，Raupach M（2003），Use of embeddable sensors in an integrated monitoring system for reinforced concrete structures，Corrosion 2003，Nace Paper No.03436.

[3]Raupach M，Schiessl P（2001），Macrocell sensor systems for monitoring the corrosion risk of the reinforcement in concrete structures，NDT&E International，34，435-42.