水工混凝土中钢筋锈蚀检测技术及应用

摘要：水工混凝土中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题，也是水工建筑物安全鉴定过程中经常遇到的问题。结合工程结构安全检测实践，介绍了运用半电池电位法对水工混凝土中钢筋锈蚀进行检测的原理、方法、评价准则及应用效果，并对提高混凝土中钢筋锈蚀检测的可靠性进行了探讨。关键词：钢筋混凝土结构半电池电位法钢筋锈蚀评价准则可靠性1钢筋锈蚀对结构的影响水工混凝土中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题，也是水工建筑物安全鉴定过程中经常遇到的问题。多年来，许多水利工程由于耐久性不良引起的工程损坏事例不断发生，由此带来的工程损失和处理费用也迅速增加，相应的经济损失已不可忽视。在水工建筑物安全鉴定过程中，常遇到大坝、水闸、渡槽、桥梁等钢筋混凝土结构因钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂，混凝土保护层脱落的现象很多，使得结构承载力下降，有些危及安全，必须引起高度重视。钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三方面。其一，钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小，从而使钢筋的承载力下降，极限延伸率减少；其二，钢筋锈蚀产生的体积比锈蚀前的体积大得多（一般可达2～3倍），体积膨胀压力使钢筋外围混凝土产生拉应力，发生顺筋开裂，使结构耐久性降低；其三，钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降。因此，钢筋锈蚀对结构的承载力和适用性都造成了严重影响，由此带来的维修与加固费用也是相当昂贵的。为此，结合水工建筑物安全检测实践，开展了水工混凝土中钢筋锈蚀检测技术及应用研究，目的是为水工建筑物的安全评价提供科学的依据。2检测原理及方法2．1检测原理关于混凝土中钢筋锈蚀状态的无损检测，目前，国内外只能进行定性测量，常用的方法是半电池电位法。钢筋在混凝土中锈蚀是一种电化学过程。此时，在钢筋表面形成阳极区和阴极区。在这些具有不同电位的区域之间，混凝土的内部将产生电流。钢筋和混凝土的电学活性可以看作是半个弱电池组，钢的作用是一个电极，而混凝土是电解质，这就是半电池电位检测法的名称来由。半电池电位法是利用“Cu＋CuSO4饱和溶液”形成的半电池与“钢筋＋混凝土”形成为半电池构成一个全电池系统。由于“Cu＋CuSO4饱和溶液”的电位值相对恒定，而混凝土中钢筋因锈蚀产生的化学反应将引起全电池的变化。因此，电位值可以评估钢筋锈蚀状态。2．2检测方法检测前，首先配制Cu＋CuSO4饱和溶液。半电池电位法的原理要求混凝土成为电解质，因此必须对钢筋混凝土结构的表面进行预先润湿。采用95ml家用液体清洁剂加上19L饮用水充分混合构成的液体润湿海绵和混凝土结构表面。检测时，保持混凝土湿润，但表面不存有自由水。将CANIN钢筋锈蚀测定仪的一端与混凝土表面接触，另一端与钢筋相连，当钢筋露出结构以外时，可以方便地直接连接。否则，需要首先利用钢筋定位仪的无损检测方法确定一根钢筋的位置，然后凿除钢筋保护层部分的混凝土，使钢筋外露，再进行连接。连接时要求打磨钢筋表面，除去锈斑。根据半电池电位法的测试原理，为了保证电路闭合以及钢筋的电阻足够小，测试前应该使用电压表检查测试区内任意两根钢筋之间的电阻小于1。检测时，根据用钢筋定位仪测定的钢筋分布确定测线及测点，测点的间距为10～20cm。用CANIN钢筋锈蚀测定仪逐个读取每条测线上各测点的电位值，在至少观察5min时，电位读数保持稳定浮动不超过±0．02V时，即认为电位稳定，可以记录测点电位。3评价准则根据美国标准《混凝土中钢筋的半电池电位实验标准》（ANSI／ASMC76－80）和交通部公路研究院、中国建筑科学研究院等单位的研究成果以及大量的现场直观检查验证情况，混凝土中钢筋锈蚀状态判据如下：（1）电位＞－150mV时，钢筋状态完好。4应用实例驴几年来，始在水利工程结颤构安全无损检乔测中，应老用室CANI洗N宰钢筋锈蚀测定娃仪分别对华新兴套闸、新港水遇闸、前卫水闸忙、创建水闸、捐朱泖河套闸、柜大浦闸、小砾唯山排灌站等工株程混凝土中钢壁筋锈蚀状态进债行了无损检测止。现将混凝土悠中钢筋锈蚀所找处状态几种典贤型的检测结果长分别介绍如下棉。习4稼．登1屋处于完好状辆态的钢筋树朱泖河套摇闸下闸首左中僻墩上游面混凝浸土钢筋锈蚀电污位测试结果见合表贸1什。在检测结构秤表面抽检雄了绩2绩8课个测点，电位皮范围部－帐22m畜V糖～渠－喘136m投V转，平均电位蒙－灶6工5饼．注9m看V也，钢筋处于完性好状态。测试持后对某一检测萍点进行了凿除柳对比检查，检虹查结果为钢筋吹状态完好，未猪锈蚀。洲4欺．昂2段处于局部锈孕蚀、全面锈蚀蓝状态的钢筋臂省做在检测结构表雾面抽检射了困2控7岩个测点，电位躲范围丈－者150m轰V抬～旱－雕257m衡V幅，平均电位递－瘦195m爽V程，钢筋基本处灰于局部锈蚀状叨态，部分处于越全部锈蚀状态抹。测试结果与零现场实测的混锅凝土碳化深度溪、钢筋保护层斥厚度变化规律申基本一致，即匠混凝土碳化深睬度越深，钢筋扛保护层厚度越支薄，则混凝土扫钢筋锈蚀电位危负值越大。洪4.3流躲处于全面锈蚀唐、严重锈蚀状凉态的钢筋数在检测结构表慕面抽检掠了肝2青1泰个测点，电位豆范围扫－千202m久V罩～图－尤335m免V瓣，平均电位介－巴25爷9同．借3m勿V某，钢筋基本处吨于全面锈蚀状绒态，局部处于扯严重锈蚀状态馆。在钢筋处于设严重锈蚀状态臣的地方混凝土陡表面疏松开裂握，混凝土保护戚层很容易地剥稠落，打开混凝迅土保护层，里结面钢筋锈蚀十蹄分严重，钢筋累锈蚀层较厚且统容易剥落，经房测量计算钢筋乏的有效截面积拘只为原始截面揭积阵的枕6拣0岩％左右，将严积重地危及结构聪的安全。5几点讨论蜂半电池电冰位法在检测水年工混凝土钢筋吃锈蚀状态已获腾得了广泛的应左用，但要运用赔该方法很好地放解决工程中的折实际问题，还构必须努力提高美半电池电位法构检测混凝土钢碰筋锈蚀状态的骡可靠性。结合讨工程安全检测饮实践作几点探休讨。等竭尝（略1讽）半电池电位芹法检测混凝土什钢筋锈蚀状态事时，检测的结解构，半电池电娃位才会随着润范湿程度逐渐稳歇定下来。为了撕加强润湿剂的宜渗透效果，缩胸短润湿结构所粮需要的时间，降采用少量家用搭液体清洁剂加职饮用水的混合大液润湿结构效粪果较好，仅需洁约堂15mi梨n迹时间就可以达昂到电位稳定。喘唱（脏2誓）应结合工程主安全检测，开乱展对比检查分闪析。将钢筋锈拼蚀状态检测结翁果与混凝土碳设化深度检测及她钢筋保护层厚会度检测结果进摘行对比分析，型从中找出相关肥关系。同时对由少量测点凿除膨对比检查，积母累经验，从而演提高评价钢筋卡锈蚀状遵态的可靠性。龟假葵（阴3团）由于半电池怨电位法具有一及定的局限性，报既无法定半电裕池电位法是一遇种测试混凝土白中钢筋锈蚀概融率的无损检测演方法。通过结粮构测试结果的皂电位分布，结鸣合已知的环境压因素，可以判晚断结构锈蚀性互