鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕原理的研究

耿 濤

（中外建華誠工程技術集團有限公司，山西 太原 030003）

1 鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕原理

近年來，在鋼筋混凝土建筑中出現(xiàn)了許多質量事故。鋼筋腐蝕極大損害了結構的耐久性與承載力。使國家每年背負沉重的經(jīng)濟損負擔。鋼筋混凝土結構的硬化，會生成水化反應，使得結構內部形成了許多堿性物質，增高了PH 值，鋼筋與堿性物質會產(chǎn)生化學反應，開始鈍化，時間長了，就會出現(xiàn)腐蝕?；炷量紫独飳儆趬A度比較高的一種Ca（OH）2飽和溶液，pH 值在12.5 左右，因為混凝土里還包含了比較少的Na2O、K2O 等，因此其本身的pH 值則會超出13?；炷林行曰钿摻钗恢玫膒H 值有所減弱，或者是濃度較為充分的游離Cl－擴散至鋼筋表面令鈍化膜出現(xiàn)溶解的情況。脫鈍之后混凝土里鋼筋會出現(xiàn)一個電化學的過程，在陽極區(qū)出現(xiàn)一種氧化的發(fā)應：Fe－2eFe2+；在陰極區(qū)出現(xiàn)一種還原的反應：O2+2H2O+4e4OH－。陽極區(qū)釋放的電子則會運用鋼筋朝著陰極區(qū)進行流動，并且會出現(xiàn)Fe2+朝著周圍進行遷移與擴散，并且與陰極區(qū)出現(xiàn)一種OH－的反應，然后生成Fe（OH）2。

2 鋼筋腐蝕機理檢測

2.1 物理學檢測

1） 電阻探針法，電阻探針法和鋼筋一樣材質的電阻一同放置在混凝土中，利用平衡電橋，對探針電阻實施測量，因為探針電阻與電針截面積二者間是一種反比關系，基于此，通過電阻的變化轉變?yōu)楦g深度，以實現(xiàn)檢測。電阻探頭法于上世紀二十年代被歐美等一些國家所使用，該方法的應用，混凝土澆筑開始前，預先填埋探頭，當鋼筋腐蝕比較均勻時,適宜使用這種方法，當鋼筋產(chǎn)生局部腐蝕，并不能通過加速方式實現(xiàn)檢測的目的。

2） 聲波發(fā)射法。聲波發(fā)射法憑借混凝土中鋼筋在混凝土腐蝕中生成的內力，使附近混凝土脹開，通過聲波釋放一部分能量，然后利用聲發(fā)射探頭，測定發(fā)聲所處區(qū)域及強度。這種方法有很大缺陷，對其余聲波的干擾并不能有效規(guī)避，對鋼筋腐蝕活性高低與聲發(fā)射之間關系的構建是非常困難的。

2.2 電化學檢測

1） 交流阻抗法，在應用技術基礎上產(chǎn)生的這種方法，交流阻抗法所堅持的原則即，對電極施加交流電壓、電流，探究其信號，依照響應程度對電極反應數(shù)據(jù)實施計算。通常交流阻抗法應用于鋼筋混凝土腐蝕度中。交流阻抗法的應用，將腐蝕機制的有關信息給呈現(xiàn)出來，測定出腐蝕速度，為使信息更準確，要拓寬測算范圍，尤其鋼筋混凝土的腐蝕速度的測定更是如此，信息數(shù)據(jù)所處的頻區(qū)越低，越重要。

2） 鋼筋腐蝕綜合評估法，該方法適用于現(xiàn)場實施測量的化學要素中，而化學藥物包括混凝土電阻率與腐蝕電流，以此對鋼筋腐蝕情況實施診斷。根據(jù)鋼筋腐蝕情況不同，可分為下面兩種情況：一種情況為鋼筋己腐蝕，另一種情況是鋼筋未腐蝕。利用判別分析法，構建數(shù)學模型。變量選定與鋼筋腐蝕關系緊密的現(xiàn)場容易測定的電化學要素，構建判別函數(shù)，緊接著通過判別準則與判別函數(shù)，實現(xiàn)最終的分類。

3） 恒電量試驗方法，恒電量試驗方法最早出現(xiàn)在鋼筋混凝土腐蝕的研究中，上世紀八十年代末期，為獲得大量精確的數(shù)據(jù)，部分研究學者把恒電量試驗方法用作激勵信號，對衰減曲線實施分析。恒電量試驗方法具有微弱的電信號，同時兼有瞬間性，此外，測量表現(xiàn)出衰減變化，其能夠迅速精準地測定出鋼筋瞬間腐蝕速度。

2.3 EIR 綜合評估方案

為了滿足鋼筋腐蝕實際檢測工作的要求，必須進行鋼筋腐蝕綜合評價法的應用，這種評價方法有三個重要組成部分，分別是電阻率化學、腐蝕電流密度狀況、鋼筋自然腐蝕電位狀況，這種鋼筋腐蝕評估方法被稱為EIR 檢測方法，這種方法具備良好的工作效益。判別分析模式是多元統(tǒng)計分析的重要組成部分，EIR 評估體系實現(xiàn)對判別分析法的有效使用，通過對數(shù)學模型的建立，進行鋼筋腐蝕狀況信息數(shù)據(jù)的收集，進行鋼筋腐蝕及未腐蝕狀況的劃分，分別將其歸于第一類、第二類，通過對現(xiàn)場電化學三要素的分析，進行三元變量的確定，再進行三元判別函數(shù)的建立，將個體帶入相應的判別準則，做好最終分類工作，通過對相關統(tǒng)計計算模式的應用，進行鋼筋腐蝕狀態(tài)的評價，這需要進行混凝土電阻率、腐蝕電流、腐蝕電位等影響條件的多元化分析，通過對EIR 綜合評估法的應用，可以確?；炷龄摻罡g檢測效益的提升，這需要靈活應用EIR 綜合評估法的判別函數(shù)，進行鋼筋腐蝕檢測結果的優(yōu)化。

2.4 銹蝕鋼筋的疲勞性能

當前隨著混凝土建筑結構的老齡化以及使用環(huán)境的不斷惡化，有很多銹蝕鋼筋混凝土橋梁急切需要對其自身的安全性進行評價除此之外還需要對剩余的疲勞壽命給予適當?shù)念A測，而對于銹蝕鋼筋其自身的疲勞性能進行研究是準延長荷載下銹蝕混凝土構件使用壽命的一個基礎。有相關的研究人員在具體橋梁退化下的老化構件里截取銹蝕鋼筋去給予了疲勞的試驗。試驗結果顯示出，在鋼筋出現(xiàn)銹蝕之后，因為其自身有效的截面積降低和屈服強度以及變形能力減弱等多種因素的制約，其自身的疲勞強度有顯著的減弱。

3 結語

為了滿足現(xiàn)階段橋梁混凝土實際工作的要求，必須進行鋼筋混凝土腐蝕發(fā)展狀況的正確性評估，從而做好公路橋梁結構使用壽命的評價工作，進行混凝土耐久性的分析，優(yōu)化鋼筋腐蝕的檢測方案，從而提升公路橋梁工程的整體運作效益。