談混凝土中鋼筋檢測技術

◎ 臨海市建設工程檢測中心 方柏林

在檢測既有建筑物的鋼筋時，最可靠的方法是現場破形檢測或現場取樣，進行相關性能檢測或試驗。然而，多數情況下不允許截取受力構件的鋼筋，而且破損構件的后期修補工作也費時、費力。這時，需查閱原設計資料，了解建造年代的鋼材種類和性質，通過無損檢測、綜合分析和查證確定混凝土中鋼筋的實際情況。

1、鋼筋的銹蝕情況

1.1 自然電位法

鋼筋與混凝土中飽和的C a(0 H)2溶液相互作用后，會在其界面處形成雙電層，并產生穩(wěn)定的電位差。該電位差與鋼筋的狀態(tài)有關，通過測量其數值，可判斷鋼筋在混凝土中是否已銹蝕。目前直接測定該電位差尚存在困難，只能測定鋼筋與參比電極之間的電位差，確定鋼筋的自然電位。根據鋼筋自然電位波動的范圍和變化規(guī)律可定性地判定鋼筋是否銹蝕。用自然電位法檢測混凝土中鋼筋的銹蝕情況， 簡單迅速，不需用復雜的儀表設備，測量過程基本是非破損的，不影響正常的生產，在積累一定經驗和數據的基礎上，能夠對結構的腐蝕情況做出判斷， 并具有一定的可靠性； 然而，自然電位的變化受許多因素的影響，在特殊情況下，電位變負并不一定表明鋼筋腐蝕嚴重。 因此，自然電位有其局限性，其測定結果有時只能作為參照， 而不能作為唯一的判斷依據[1][3]。

1.2 電阻法

鋼筋腐蝕是一個電化學過程，與帶電離子在混凝土孔隙溶液中的運動有關，通過測量混凝土的導電性可推定鋼筋的腐蝕狀況。

1.3 裂縫分析法

根據構件表面的裂縫分布、寬度也可判斷鋼筋的銹蝕程度。根據國內的研究，裂縫寬度與鋼筋截面損失率的關系確定[4]。（見表1）

1.4 破形檢查法

破形檢查就是鑿開混凝土保護層直接對內部鋼筋進行檢測，主要檢測混凝土的保護層厚度、鋼筋規(guī)格、銹層厚度、剩余鋼筋面積等項目，必要時可截取鋼筋在實驗室進行銹蝕量測試及力學試驗。破形法直觀、準確，但對構件會造成局部損傷，不宜大范圍使用。破形檢測的部位一般為鋼筋銹蝕程度比較嚴重的部位，如順筋脹裂、表面滲銹、內部空鼓等部位，以及需要對無損檢測結果進行驗證的部位。

1.5 線性極化和交流阻抗技術

在新建鋼筋混凝土建筑物的施工過程中，將標準鋼筋試棒預先埋入相關部位，使其與結構中的鋼筋處于相同的條件。該試棒由導線引出，在建筑物后期的使用過程中，可用外加電流極化法測定試棒的極化曲線或極化電阻，并據此推定鋼棒的腐蝕速度和經時變化規(guī)律，這種方法稱為線性極化法。此外，還可采用交流阻抗技術，通過測量預埋試棒的交流阻抗值推定鋼棒的腐蝕速度和經時變化規(guī)律。這些技術仍處于研究之中，尚未進入普及應用階段。

1.6 紅外線掃描技術

表1 裂縫狀態(tài)與鋼筋截面損失率之間大致的對應關系

紅外線掃描技術是利用紅外線掃描器對建筑結構進行掃描攝像，通過對圖像的分析判定內部鋼筋的狀況。為了增大分辨率，掃描時需利用頻率1000HZ以上的交流磁場對鋼筋進行感應加熱。當鋼筋被加熱到20℃以上時。顯像屏上會較清晰地顯示出鋼筋的位置，而且淺埋鋼筋先顯示，深埋鋼筋后顯示。用己知鋼筋直徑的構件進行掃描對比，則可推斷所測構件中的鋼筋是否嚴重銹蝕。

2、鋼筋力學性能檢測

2.1 鋼筋實際應力檢測

選取需進行測試實際應力構件的最大受力部位作為測試部位，該部位鋼筋的實際應力反映了該構件的承載力情況。先鑿去被測鋼筋的保護層，然后在鋼筋暴露處的一側粘貼應變片， 通過應變儀測其應變，用游標卡尺量測鋼筋直徑的減小量。根據測試結果，即可計算出鋼筋實際應力。

2.2 鋼筋強度檢測

鋼筋實際強度的檢測常采用取樣試驗法。從現場截取鋼筋試樣送實驗室做拉伸試驗，測定其鋼筋的極限抗拉強度、屈服強度及延伸率等。由于現場鋼筋取樣對結構承載力有影響，因此，應盡量在非重要構件或構件的非重要部位取樣。現場取樣應考慮到所取的試樣必須具有代表性；同時又得盡可能使取樣對結構的損傷達到最小，所以取樣部位應為鋼筋混凝土結構中受力較小處，取樣后應采取補強措施。每類型鋼筋取3根，以 3根鋼筋試樣的試驗質量平均值作為該類鋼筋的強度評定。

3、鋼筋的數量、間距、直徑和保護層厚度

在對一既有鋼筋混凝土結構進行現場檢測和可靠性鑒定時，有時需了解構件中鋼筋的數量、間距、直徑及保護層厚度是否與設計相符?，F場檢測時，鑿開混凝土的保護層，直接觀測是最直觀和準確的，但這樣做會對構件造成局部損傷，往往不切實際。利用雷達儀、鋼筋探測儀等儀器則可以在不損壞混凝土結構的情況下，采集到這些數據和信息。

3.1 電磁感應法

傳統(tǒng)的電磁感應法檢測鋼筋的數量、間距、直徑及保護層厚度造價低.使用方便，在工程檢測中應用廣泛。其具體檢測步驟為：

①開機，選擇工作模式；

②用探頭在鋼筋附近移動、定位，并逐根作標記。注意探頭應平行于被測鋼筋，進行橫穿式掃描。當探頭遇到一根鋼筋時，儀器的聲音變尖銳，屏幕上顯示相應圖像或數據，由此可方便、快捷地測得混凝土內鋼筋的數量、間距、直徑及保護層厚度，但其檢測精度有待提高。

3.2 雷達波反射法

雷達儀可以探測混凝土內部木材、金屬、孔洞、管道等不同介質，由于這些介質的電磁性能與混凝土不同，因此會反射入射的雷達波，尤其是金屬物體，基本上會全反射雷達波。對于鋼筋混凝土結構，其內部埋設的鋼筋必然對雷達波強烈反射，因而，雷達儀最主要的一個用途是探測鋼筋混凝土中鋼筋的分布狀況。雷達儀主要由主機、天線和打印機構成。現場檢測時先選定好工作模式，然后采用天線連續(xù)掃描。天線運行方向需垂直于鋼筋排列方向，進行橫穿式掃描。這時主機上可顯示出天線移動過程中掃描到的混凝土內部剖面圖，利用儀器所提供的數據處理方法將混凝土表面反射信號以及其他非鋼筋反射信號完全濾掉，以X、Y兩個坐標分別反映鋼筋水平位置和深度。雷達儀的優(yōu)點為采用天線進行連續(xù)掃描測試，效率大大提高；其探測深度可達200mm，能滿足大多數樓板的檢測要求；測試結果直觀、準確，而且圖象可以存儲、打印，便于事后整理、核對、存檔。

3.3 紅外線掃描技術

利用紅外線掃描器對建筑結構進行掃描攝像，顯示屏上會較清晰地顯示鋼筋的位置，用已知保護層厚度的構件進行掃描對比，可推斷出混凝士的保護層厚度。該方法具有非接觸、遠距離、大面積掃查、結果直觀等優(yōu)點，但該技術目前仍處于研究狀態(tài)，尚未進入推廣應用階段。

4、問題和展望

國內對鋼筋檢測技術的研究已有較大進步和發(fā)展，但就總體水平而言，與國外先進水平相比還有差距，當前也提出了許多挑戰(zhàn)性的問題，如紅外線掃描技術、雷達波反射技術等新技術的研究、新儀器的開發(fā)應用、從單一參數檢測向多參數綜合分析的發(fā)展問題等，這些問題的解決還需付出很大努力。另外，以手工檢測為主的狀況在國內還會持續(xù)很長一段時間，但由計算機控制的自動檢測將在很大程度上得到普及。