路橋工程中混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)研究

楊威

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種路橋工程越來越多，對路橋工程施工要求不斷增加。在開展路橋工程施工過程中，往往需要使用大量鋼筋混凝土，對鋼筋混凝土中鋼筋的力學性能有著很高的要求，如果鋼筋出現(xiàn)銹蝕問題，容易發(fā)生各種安全事故，要定期開展鋼筋銹蝕檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)并處理鋼筋銹蝕問題。基于此，文章深入探討路橋工程中混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)，希望對促進我國路橋工程事業(yè)發(fā)展起到積極作用。

關(guān)鍵詞：路橋工程;混凝土鋼筋;銹蝕檢測技術(shù)

中圖分類號：TU997 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.061

鋼筋銹蝕鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F的電化學分解過程中，一旦鋼筋發(fā)生銹蝕問題，難以保證鋼筋與混凝土的粘結(jié)效果，容易導致混凝土出現(xiàn)保護層開裂、剝離、脫落等情況，增加建筑發(fā)生坍塌和斷裂問題的概率。只有合理使用鋼筋銹蝕檢測技術(shù)，才能判斷鋼筋銹蝕程度，及時采取必要補救措施，避免鋼筋出現(xiàn)銹蝕。

1 銹蝕因素

開展路橋工程施工會使用大量鋼筋混凝土，鐵是鋼筋的主要組成部分，其在氧氣、水分充足的環(huán)境下容易出現(xiàn)銹蝕化學反應(yīng)。此外，鋼筋混凝土施工會使用大量外加劑，這些外加劑中包含較多的氯離子，增加鋼筋表面與氯離子的接觸，增加鋼筋發(fā)生銹蝕問題的概率。

混凝土碳化是指混凝土中的碳酸鈣長期與空氣接觸，會反應(yīng)生成氫氧化鈣，對鋼筋產(chǎn)生一定程度的腐蝕。如果使用不符合相關(guān)規(guī)范要求的水泥，會對鋼筋表面產(chǎn)生影響，增加鋼筋與空氣中氧氣和二氧化碳的接觸，進而生成三氧化二鐵和氫氧化鈣等產(chǎn)物，并在鋼筋表面形成一層疏松物質(zhì)及鋼筋銹蝕[1]。

腐蝕過程四要素如圖1所示。

路橋工程施工作業(yè)中，受到外部環(huán)境的影響，鋼筋銹蝕程度差別非常大，如鋼筋周邊溫度、混凝土酸性氣體、混凝土周邊水分交替等。環(huán)境溫度對鋼筋銹蝕會產(chǎn)生催化的作用，周圍環(huán)境溫度越高，鋼筋越容易發(fā)生銹蝕問題。

如果鋼筋周邊環(huán)境中酸性體系含量過高，會加快鋼筋鐵元素與酸性氣體的化學反應(yīng)，在很大程度上增加鋼筋腐蝕速度。鋼筋混凝土周邊水分交替過于頻繁，會在很大程度上加速鋼筋腐蝕速度。通過開展鋼筋防護作業(yè)，可以減緩鋼筋銹蝕速度。如果施工作業(yè)中施工材料、施工設(shè)備存在較多的風險因素，鋼筋發(fā)生防腐穿孔、破裂、變形的概率顯著增加。如果鋼筋混凝土不能得到及時維修，鋼筋混凝土就容易發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌問題，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成嚴重影響。

2 銹蝕檢測技術(shù)

2.1 直流線性極化電阻技術(shù)

隨著直流線性極化電阻技術(shù)日趨成熟，其在鋼筋銹蝕檢測中的應(yīng)用不斷增加，在使用中可以直接使用相關(guān)設(shè)備給鋼筋內(nèi)部增加微電化學擾動，通常使用LPR檢測設(shè)備，之后可以測量鋼筋混凝土內(nèi)部的反彈信號，掌握鋼筋混凝土內(nèi)部的銹蝕情況。應(yīng)用直流線性極化電阻技術(shù)需要根據(jù)腐蝕電流變化計算，通常外部施加電壓應(yīng)控制在20 mV內(nèi)。

鋼筋腐蝕是一個電化學過程，鋼筋混凝土表面會出現(xiàn)陰極和陽極兩個區(qū)域，并在陰極和陽極之間出現(xiàn)電流流動，最終導致出現(xiàn)鋼筋銹蝕問題。為得到更好的電池測量效果，要合理設(shè)置參考電極，然后通過綜合分析鋼筋、參考電極之間的電位差，判斷鋼筋銹蝕具體情況。為準確判斷鋼筋銹蝕情況，參考電極應(yīng)選擇使用銅、硫酸銅等半電池，讓其與鋼筋之間保持理想的接觸狀態(tài)[2]。

極化電阻概述圖如圖2所示。

2.2 恒電量檢測技術(shù)以及無損檢測技術(shù)

應(yīng)用恒電量檢測技術(shù)的過程中，要合理使用電子技術(shù)，并及時開展銹蝕電極計劃評估工作，判斷鋼筋混凝土短期銹蝕速率。恒電量測量技術(shù)的測量結(jié)果精確度較高，對各種因素的抗干擾作用比較強。應(yīng)用鋼筋膨脹測量技術(shù)主要利用氧化物導致的體積變化作為測量依據(jù)，通過綜合分析鋼筋體積數(shù)值，控制鋼筋內(nèi)部的銹蝕進程。

開展鋼筋膨脹測量作業(yè)中，要采用光纖布拉格光柵，并配合使用光纖傳感器，檢測鋼筋混凝土的銹蝕率。使用鋼筋有損檢測技術(shù)要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開展解剖處理，然后觀察鋼筋銹蝕情況，也可以采用重力分析測量鋼筋截面損失率。應(yīng)用鋼筋混凝土重力分析法要做好鋼筋結(jié)構(gòu)的破碎處理，將得到的鋼筋浸入克拉克—布魯斯緩沖液，在鋼筋表層銹蝕物完全剝離后，完成鋼筋總銹蝕物質(zhì)量的計算。在使用過程中，鋼筋混凝土有損檢測技術(shù)具有檢測精度高、檢測結(jié)果直接等優(yōu)點，但會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成一定的損壞。

2.3 無損檢測技術(shù)

當前，應(yīng)用鋼筋混凝土無損檢測技術(shù)經(jīng)常會采用渦流檢測、聲發(fā)射探測技術(shù)、光纖鍍膜傳感器技術(shù)、自然電位法、安全環(huán)境檢測技術(shù)等。應(yīng)用光纖鍍膜傳感器技術(shù)，要結(jié)合電化學技術(shù)原理，并結(jié)合光纖表面的沉積碳，制作光纖傳感器。在自然電位法使用過程中，主要使用利用單電機、雙電機電位梯度過渡情況檢測各種外露構(gòu)件的銹蝕程度，往往不會破壞鋼筋結(jié)構(gòu)，檢測結(jié)果一致性強，技術(shù)使用相對比較方便。

使用光纖鍍膜傳感器主要利用不同混凝土鋼筋銹蝕情況散射差異較大進行測量，能夠有效評估鋼筋銹蝕程度。在使用過程中，鍍膜光纖傳感器檢測技術(shù)具有操作便捷、檢測精密度高的特點，鍍膜附著力受外界環(huán)境影響較大，在一定程度上影響其檢測精度，但是通過合理使用安全環(huán)境，可以優(yōu)化光纖腐蝕情況。

鋼筋混凝土發(fā)生腐蝕的過程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會不斷發(fā)生變化，體積會不斷增加，密度卻不斷減少，導致光纖傳感器內(nèi)部彎曲光纖曲率減少，并從減少程度判斷鋼筋腐蝕問題。在安全環(huán)檢測技術(shù)使用過程中，可以根據(jù)能量變化反映鋼絲安全環(huán)的實際狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上評估鋼筋銹蝕情況。一旦鋼筋產(chǎn)生銹蝕，對傳感器測量精度造成一定程度的影響，并間接影響安全環(huán)鋼筋銹蝕檢測技術(shù)的應(yīng)用價值[3]。

2.4 渦流檢測法

應(yīng)用過程中，要將電磁裝置合理安置在混凝土結(jié)構(gòu)表面，可以直接根據(jù)鋼筋飽和情況判斷截面腐蝕面積，最終得到鋼筋銹蝕率。在超聲波發(fā)射探測法的應(yīng)用過程中，要利用傳感器作為工具，使用專用傳感器收集鋼筋銹蝕混凝土開裂產(chǎn)生的彈性應(yīng)力波，準確定位鋼筋發(fā)生銹蝕的部位。由于聲波發(fā)射強度與鋼筋銹蝕之間并沒有直接聯(lián)系，其他聲波也容易對檢測結(jié)果造成一定程度的干擾，所以超聲波發(fā)射探測法應(yīng)用價值相對較小。

脈沖渦流檢測儀如圖3所示。

2.5 混凝土電阻檢測技術(shù)

鋼筋銹蝕過程經(jīng)常伴隨電離子移動，并與電阻率、鋼筋銹蝕率成反比關(guān)系。因此，在測試得到材料電阻率變化后，就可以為判斷混凝土銹蝕速率提供必要依據(jù)。如果混凝土電阻率在5 kΩ·cm，混凝土銹蝕速率相對比較高。如果混凝土電阻率大于20 kΩ·cm，混凝土銹蝕速率相對比較低。

為實現(xiàn)電阻率的測量，要在測量物體表面安裝各種測量設(shè)備，通常為2個～4個，然后對外側(cè)距離較近的位置通入可變電流，在外側(cè)距離較近探頭通入可變電流，可變電流控制頻率通常在15 Hz左右，然后測量探頭電位差，結(jié)合探頭距離計算電阻率，最后完成混凝土內(nèi)部銹蝕速率的判斷。使用混凝土電阻測量法主要利用交流信號變化與混凝土表面結(jié)構(gòu)特性的關(guān)系，要認真做好鋼筋銹蝕速度、銹蝕影響因素、電阻電容分析工作。

為保證交流電阻測量技術(shù)使用效果，要認真做好模型建設(shè)工作，合理設(shè)定電源頻率，根據(jù)試驗結(jié)果判斷鋼筋混凝土的銹蝕程度。為得到足夠的鋼筋銹蝕檢測精度，要合理選擇相關(guān)計算方法。

3 鋼筋銹蝕控制措施

3.1 準確把握基準試樣配合比

開展外部環(huán)境施工作業(yè)中，基準試樣的配合比會在很大程度上影響鋼筋銹蝕速度，在其他摻入料一定的情況下，應(yīng)在試件中加入一定比例的礦物質(zhì)材料，不僅會提高氯離子抵抗能力，而且提升鋼筋強度。在開展混凝土配比過程中，要分析礦渣摻入料與其他礦物材料的比例，合理使用混凝土外加劑、摻和劑，降低混凝土內(nèi)部氯離子含量，最大程度保證工程施工質(zhì)量。

3.2 嚴格規(guī)范混凝土制作過程

鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕情況與混凝土密度、鋼筋保護膜厚度具有直接關(guān)系，鋼筋構(gòu)件制作過程的規(guī)范性直接影響鋼筋銹蝕速率，要在工程施工過程中，認真做好水泥、砂石施工材料控制工作，嚴格按照相關(guān)規(guī)范開展混凝土攪拌作業(yè)，認真做好鋼筋混凝土的養(yǎng)護處理。國家也應(yīng)派出專門的工作人員做好路橋施工驗收工作，對于不合格的路橋要進行重建處理。

3.3 定期檢查鋼筋銹蝕情況

路橋工程施工結(jié)束后，要定期檢查鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕情況，組織相關(guān)人員檢驗鋼筋情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理鋼筋銹蝕問題，避免橋梁出現(xiàn)嚴重腐蝕，提高路橋使用耐久性。為在檢查中及時發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕問題，要合理使用銹蝕檢測儀器，采用無損檢測技術(shù)。

4 結(jié)語

隨著時代的不斷發(fā)展，對開展路橋工程鋼筋混凝土施工提出了更高的要求。因此，要高度重視鋼筋混凝土使用中出現(xiàn)的鋼筋銹蝕問題，認真分析問題發(fā)生的原因，切實采取針對性措施，根據(jù)不同的使用環(huán)境合理使用鋼筋銹蝕技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取解決措施。

參考文獻

[1] 馬盈盈.路橋工程中混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)探析[J].建材與裝飾，2017（47）：273.

[2] 白曉輝.淺析路橋工程中混凝土鋼筋銹蝕檢測技術(shù)[J].民營科技，2018（3）：141-142.

[3] 肖強.路橋工程常見的病害及處理技術(shù)[J].數(shù)碼設(shè)計，2017（10）：127.