張 錦

鋼筋混凝土作為主要的建筑材料，廣泛應用在水利水電、水運等工程建設(shè)中。在運行期間，當混凝土中的鋼筋遭到銹蝕時，鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積比鋼筋大2.5～3倍，導致混凝土內(nèi)產(chǎn)生體積應力，從而使混凝土產(chǎn)生裂縫、剝落，降低了結(jié)構(gòu)受力性以及耐久性，嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性能。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕問題是一個迫切需要解決的問題。通過開展對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕檢測研究，一方面能對已有建筑結(jié)構(gòu)的安全性進行科學的評定，從而選擇正確的處理方法；另一方面可對新建項目進行耐久性設(shè)計，揭示影響結(jié)構(gòu)壽命的內(nèi)部與外部因素，從而提高工程的設(shè)計水平和施工質(zhì)量。

一、鋼筋銹蝕的主要影響因素

引起構(gòu)件鋼筋銹蝕的原因有很多，混凝土的密實度、鋼筋保護層厚度、氯離子侵蝕周圍介質(zhì)的影響等都會造成鋼筋銹蝕。

1.內(nèi)在影響因素

（1）混凝土的強度等級?；炷恋膹姸仍礁?，其耐久性越好，鋼筋不易發(fā)生銹蝕。

（2）混凝土的滲透性?；炷翝B透性越好，外界的腐蝕性介質(zhì)、水、氧氣等就越容易滲透到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋表面，鋼筋易產(chǎn)生電池反應而被銹蝕。

（3）保護層厚度。保護層厚度越小，導致外界因素越容易進入，從而使鋼筋發(fā)生銹蝕。

（4）水泥的水灰比。研究表明，水灰比越大，鋼筋裂縫分布越密。

2.外在影響因素

（1）氯離子侵蝕對鋼筋表面的鈍化膜造成破壞。游離態(tài)的氯離子半徑小，活性大，能穿透致密的鈍化薄膜，使鈍化膜周圍pH降低，致使鋼筋表面局部的鈍化膜破壞，為金屬鐵發(fā)生電池反應創(chuàng)造了條件。

（2）混凝土碳化的影響?；炷撂蓟怯绊戜摻罨炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的另一重要因素。當空氣中的CO2和H2O從混凝土表面的裂縫中進來時，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應，直接降低了混凝土的pH值。最終，鋼筋表面的鈍化膜被直接氧化破壞，鋼筋直接與其他物質(zhì)接觸很容易發(fā)生銹蝕。

（3）與環(huán)境濕度密切相關(guān)。空氣相對濕度在80%左右時，有利于碳化作用，混凝土中的鋼筋銹蝕變得很快。

二、鋼筋銹蝕的主要檢測方法

目前常用的檢測方法可以分為兩大類：破損檢測和無損檢測技術(shù)。

1.破損檢測技術(shù)

混凝土破損檢測是去掉混凝土保護層后露出銹蝕的鋼筋，觀察鋼筋的銹蝕情況，再測定鋼筋因銹蝕造成的橫截面積損失率和質(zhì)量損失率，破損檢測法適合于銹蝕嚴重的混凝土結(jié)構(gòu)。這種方法的優(yōu)點是直觀、準確性高，缺點是損傷結(jié)構(gòu)、檢測范圍以及代表性有限。

2.無損檢測技術(shù)

無損檢測在檢測過程中對構(gòu)件的損傷比較小或無損傷，可以分為3大類：分析法、物理法和電化學法。

（1）分析法

分析法根據(jù)現(xiàn)場實測的鋼筋直徑、混凝土保護層厚度、構(gòu)件縱向裂縫深度等數(shù)據(jù)，綜合考分析并作出合理的推斷，進而得出鋼筋銹蝕的嚴重程度。

（2）物理檢測法

鋼筋銹蝕后會引起物理特性的變化，這種變化可以用物理方法進行檢測，主要有電阻棒法、聲發(fā)射探測法、基于磁場的檢測方法等。物理檢測方法雖然操作簡便，但難以進行定量分析。

（3）電化學法

電化學方法是通過測定鋼筋混凝土腐蝕體系的電化學特性來確定混凝土中鋼筋銹蝕程度。電化學方法因其設(shè)備簡單、測量精度高且適用于現(xiàn)場檢測而越來越受到歡迎，已成為鋼筋無損檢測的發(fā)展方向。目前常用的電化學檢測方法有半電池電位法、交流阻抗法、線性極化法等。

在電化學法中，最常用的方法是半電池電位法。鋼筋銹蝕是一個電化學反應過程，此時，鋼筋表面會形成陽極區(qū)和陰極區(qū)。兩者之間存在電位差，導致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生電流導致鋼筋銹蝕。鋼筋和混凝土之間的電化學活性可以看作是半個弱電池組，鋼筋的作用是一個電極，混凝土是電解質(zhì)。半電池電位法就是利用“Cu+CuSO4飽和溶液”形成的半電池與“鋼筋+混凝土”形成的半電池組成一個全電池系統(tǒng)。鑒于半電池電位法檢測的可靠性，本文所采用的檢測方法為半電池電位法。

表1給出了鋼筋銹蝕狀況檢測方法的比較。

三、工程實例

某渡槽因建設(shè)年代久遠，渡槽內(nèi)部槽身底板因沖蝕，裸露鋼筋較多；槽體上部欄桿，部分斷裂或缺失；考慮到該渡槽在灌區(qū)灌溉引水中的重要作用，一旦出現(xiàn)問題，將造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此對該渡槽鋼筋銹蝕情況進行檢測，判斷其是否能正常工作。

表1 鋼筋銹蝕狀況檢測方法的比較表

根據(jù)要檢測部位布設(shè)測區(qū)，在混凝土面板上，縱橫向以100mm為間距畫出4×7的網(wǎng)格，網(wǎng)格節(jié)點作為測點；采用19L飲用水與95mL家用液體清潔劑充分混合構(gòu)成的液體充分潤濕鋼筋銹蝕測定儀測試端海綿和混凝土結(jié)構(gòu)表面，鑿除鋼筋保護層部分的混凝土，使鋼筋外露，打磨鋼筋表面，除去銹斑或鈍化層。將鋼筋銹蝕測定儀的濕潤海綿端與混凝土表面接觸，另一端與鋼筋相連，用鋼筋銹蝕測定儀讀取每條測線上各測點的電位值，讀數(shù)保持穩(wěn)定后，記錄保存電位值。

部分檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 檢測數(shù)據(jù)及鋼筋銹蝕狀況的判斷表

從檢測結(jié)果數(shù)值來看，電位值在-200～-350間所占概率最大，在68%～96%之間，判斷鋼筋發(fā)生銹蝕的概率大于50%。

四、結(jié)論

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題愈來愈受到國內(nèi)外的重視，鋼筋銹蝕則是影響耐久性的主要因素之一。本文通過總結(jié)混凝土中鋼筋銹蝕的影響因素，分析了鋼筋銹蝕的各種檢測方法，并以半電池電位法為主要方法，對某渡槽結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕進行檢測，實例證明了該方法在水利工程鋼筋銹蝕檢測中的有效性