混凝土钢筋锈蚀检测技术在路桥施工中的应用研究

王晓林 陈家存

（苏交科集团股份有限公司 江苏南京 210000）

0 前言

钢筋混凝土因其抗压强度较高、耐久实用、整体性好等优点被应用在土木建设、港口工程与桥梁工程施工。但是钢筋混凝土也拥有抗裂性不足、自重力较大和钢筋腐蚀等缺陷，通常会对建筑结构稳固性形成危害，从而产生非常大的经济损失。因此，施工部门需要高度重视钢筋混凝土的结构安全性和结构耐久性，及时进行维修和加固，确保钢筋混凝土不会出现质量问题。

1 钢筋锈蚀对混凝土力学特性的影响

（1）钢筋生锈腐蚀会对钢筋和混凝土结构的粘度产生影响，导致钢筋的有效截面在不断减少，最终会大幅度减少混凝土结构的抗压能力[1]。

（2）钢筋在生锈腐蚀的影响下会出现钢筋内部体积膨胀，从而导致原本的混凝土结构因顺筋膨胀裂开的问题而刚度下降，形成严重的变形影响。

（3）生锈腐蚀作用会导致混凝土结构为了承担双向的应力而大幅度减少延性。

2 钢筋锈蚀的主要原因

（1）氯化物是钢筋出现腐蚀生锈的主要影响因素，其能够通过氯离子来加快钢筋内部的锈蚀。另外，只有自由氯离子才能对混凝土形成催化锈蚀的作用，其会扩散到钢筋混凝土的内部，破坏钢筋混凝土的临界结构。

（2）外部环境是催化混凝土锈蚀作用的客观因素，其中包括工程施工现场附近的地理位置和气候条件等环境因素，若是附近存在着化学工厂或者空气污染指数过高就会对钢筋产生腐蚀效果[2]。另外，钢筋内部的温度和混凝土与外界空气接触面积等也是客观因素之一。

（3）处理问题。若是施工工人对钢筋混凝土的防腐蚀措施处理不当或是对钢筋混凝土的保管存储手段不合理都会导致钢筋混凝土出现腐蚀情况，主要体现在钢筋防腐蚀层发生变形、破裂或是穿孔情况，都会对钢筋形成严重的影响。

3 混凝土钢筋锈蚀检测技术在路桥施工中的具体应用

3.1 直流线性极化电阻技术及半电池电位检测技术

直流线性极化电阻技术是一种较为常见的定量检测技术，能够在施工现场有效检测钢筋腐蚀的程度，在使用该技术期间需要先采用相关设备为混凝土钢筋内部添加适量的为电化学扰动，使用器材来检测混凝土钢筋内部反弹的信号并且分析混凝土的内部腐蚀程度，该技术需要依赖腐蚀电流变化情况来展开相关的数据计算，通常将额外电位控制在25MV以内[3]。在实际应用期间该技术可以根据不同的测量数据目标来选择不同的技术方法，从而有效判断分析出钢筋混凝土腐蚀速率。

因电化学反应是产生钢筋锈蚀的主要形成原因，在这种电化学反应期间钢筋混凝土会产生阳极和阴极两种不同的极性区域，不同极性的电位差会导致钢筋内部结构产生电流，从而产生钢筋锈蚀的化学反应现象。半电池电位检测技术能够有效利用添加的参考电极来分析钢筋和电极的电位差，从而判断钢筋的腐蚀程度。另外，硫酸铜材料的半电池能够加强钢筋腐蚀程度判断的精准性。

3.2 恒电量法检测技术及有损检测技术

恒电量法检测技术是采用高科技电子技术对恒电量情况下的电极电位变化数据进行测量并分析评估，通过科学的方法判断出钢筋锈蚀的速率。恒电量法测量技术拥有非常精准的测量效果，能够不受锈蚀介质电阻的内部环境影响完成测量。

有损检测技术是对钢筋的内部结构采取解刨处理措施，能够直接观看钢筋内部的锈蚀程度并展开测量和计算等处理方法，目前钢筋锈蚀的有损测量技术通常是利用重力分析的计算方法对内部横截面损失程度、损失效率和锈蚀面积采取逐一计算的方法。重力分析法是将钢筋内部结构完全破碎处理，并且将已被锈蚀的钢筋部分放置到克拉克-鲁布斯液体当中，将钢筋的锈蚀部分完全剥离后再采取总质量的计算。该技术拥有精准度高和结果较为直观的优势，能够有效检测出内部结构的破坏程度，但是只有在钢筋锈蚀情况非常严重时才会采用这种检测技术。

3.3 无损检测技术

现阶段的无损检测技术主要分为电化学检测和物力检测两种类别，具体如下：

（1）电阻棒检测法。该技术是在钢筋结构浇筑之前预先埋下电阻探头，适用于均匀锈蚀的钢筋，能够测量局部锈蚀的钢筋，但是缺少定向测量，无法计算出锈蚀的速率。

（2）涡流检测技术。该技术主要利用电磁装置对混凝土结构的表面面积进行测量，确保被测量部分的钢筋能够达到磁饱和指标，钢筋锈蚀所引发的钢筋截面损失会导致磁场发生异常，技术人员可以通过这种反映来评估钢筋面积的损失程度。

（3）声发射检测技术。该技术使用传感器对钢筋腐蚀面积进行测量，通过钢筋开裂后产生的弹性应力波来判断出现锈蚀膨胀的准确位置，但这种技术会因其他声波的干扰而出现故障，无法测量钢筋锈蚀的活性数据。

（4）自然电位检测技术。该技术利用对比分析法来判断钢筋的锈蚀程度，主要参考对象为钢筋的电极和参比电极之间的电位差。该技术的设备价格较低且容易操作，在施工现场也能够进行检测。目前在施工现场主要采取双电极电位梯度法来处理钢筋某端外露的情况。

（5）光纤检测技术。该技术主要利用钢丝安全环充当钢筋的等小物，若是钢丝因生锈而出现断裂就会导致弯曲光纤的曲率变低甚至清零，利用光纤中光能量的变化来判断钢筋的腐蚀效果，但是安全环只能反映出某种腐蚀状态的数据，无法判断出多个锈蚀状态的数据。

3.4 混凝土电阻检测技术及交流阻抗谱法

在钢筋锈蚀期间表面会产生大量的离子电流，导致锈蚀率和电阻率成反比，需要对电阻率进行检测从而为锈蚀率的计算提供数据参考，若是混凝土的电阻率低时，混凝土的锈蚀速率就会提高。因此，混凝土的电阻检测技术在应用期间需要合理选择需要检测的设备表面，通入可变电流对里侧探头电位差进行策略，综合探头的距离来计算相关的电阻率。

交流阻抗谱法技术是通过交流信号的变化来判断混凝土表面层结构的成分分析，并且还需要分析双电层电容、锈蚀影响因素、电阻和锈蚀速率等数据。在交流阻抗技术实施期间，需要参考钢筋的外部结构特征来进行简化模型的创建，最后需要按照频率变化来设置正确的振幅正弦波，通常为9Hz，最后对混凝土的锈蚀程度展开更加详细的判定与计算。另外，需要根据不同的频率波动来采取合适的计算方法，从而确保钢筋锈蚀程度的检测精准度。

4 结论

虽然钢筋锈蚀会对混凝土建筑造成危险的安全隐患，在施工期间工人只需要注意采用质量过关的钢筋防腐层就会对钢筋的防腐蚀问题形成有效的保护，同时在施工期间需要根据工地的实际情况来采用合适的检测手段就能有效防范混凝土中钢筋的腐蚀度，进而加强混凝土的耐久性和使用性。本文通过研究结果得出，应当采用高效率的定量检测技术来取代传统的定性检测技术，灵活运用科学技术来建立多元化的检测技术。