建筑混凝土鋼筋銹蝕原因及檢測分析

萬 能

南昌科禹工程質量檢測有限公司，江西 南昌 330046

0 引言

混凝土材料因堅固耐用、可塑性強、造價低廉等優勢在現代建筑體系內被廣泛應用，鋼筋作為混凝土結構建筑的核心構成部分，若其在使用過程中發生銹蝕必然會給建筑安全造成不利影響，需要對鋼筋銹蝕原因及檢測技術做分析總結。

1 建筑混凝土鋼筋銹蝕原因

建筑混凝土鋼筋銹蝕原因可分為內因和外因。其中，內因主要包括混凝土類型、結構裂縫、堿度、外加劑添加、保護層厚度、強度等級等因素的影響；外因則為環境因子的作用，如不良介質接觸、溫濕度、冰凍等。

總結以往工程案例中鋼筋構件銹蝕的原因，主要有以下幾點：第一，混凝土碳化。混凝土表層材料中氫氧化鈣堿性溶液不斷吸收空氣中二氧化碳，發生化學反應形成碳酸鈣，碳化后的混凝土材料pH值逐漸降低且向內部發展，若碳化深度超出保護層厚度，就可能破壞鋼筋構件表層的鈍化膜，引發鋼筋銹蝕［1］。第二，氯離子作用。外部環境中的氯離子滲透到混凝土內部并與鋼筋構件發生直接或間接接觸，因混凝土包裹性降低及鋼筋鈍化導致鋼筋銹蝕。第三，混凝土體本身存在質量缺陷，如最常見的開裂現象，使得內部鋼筋直接暴露在空氣內而發生銹蝕。混凝土裂縫與材料水灰比、振搗施工、混凝土澆筑等均存在一定關聯，因混凝土施工質量缺陷產生麻面、漏筋等問題，加快鋼筋銹蝕。

2 建筑混凝土鋼筋銹蝕檢測

2.1 電化學檢測

電化學檢測為混凝土鋼筋銹蝕檢測的常用方式，本文主要介紹兩種基于電化學原理的無損檢測技術。

2.1.1 混凝土電阻率檢測法

混凝土電阻率檢測法的原理為：水泥漿空隙液內，離子流動過程會發生電解，即混凝土所具備的導電性。電阻率檢測通過2電極完成，其中1個電極為鋼筋構件，檢測過程進行外部加壓，獲取實時電流參數，可計算混凝土電阻。依照操作方式不同，可將混凝土電阻率檢測法分為四探針法、兩級法、圓盤法等。以四探針法為例，若檢測出的混凝土電阻率＞20Ω·m，可判斷為低速率銹蝕；若電阻率在10～20Ω·m，可判斷為中、低速率銹蝕；若電阻率在5～10Ω·m，可判斷為高速率銹蝕；若電阻率低于5Ω·m，說明鋼筋銹蝕速率已非常高。

混凝土電阻率檢測方法雖然具備操作簡單、適用范圍廣等優勢，但其檢測過程易受到周圍環境的干擾，獲得的數據離散性較強，可將其與其他檢測技術結合使用。

2.1.2 半電池檢測法

半電池檢測法可對鋼筋銹蝕程度做量化分析，在目前的建筑混凝土質量檢測中被頻繁應用，且已經構建起相對成熟的檢測標準。半電池檢測系統內設置2個電極，測量電極間電位差即可對鋼筋銹蝕程度做分析評價。該檢測方法的主要工具有恒電位參比電極、連接線、高輸入電阻伏特表等。

現階段，半電池檢測法主要遵循兩類檢測標準。一是中國國家標準化管理委員會頒布的《全釩液流電池系統 測試方法》GB/T 33339-2016：若結果＞-200mV，銹蝕概率為5%；若結果在-200～-350mV之間，銹蝕概率為50%；若結果＜-350，銹蝕概率在90%。二是國家能源局頒布的《全釩液流電池 電極測試方法》NB/T 42082-2016：若結果＞-250mV，判定為未銹蝕；若結果在-200～-400mV之間，判定為可能銹蝕；若結果＜-400mV，判定為銹蝕。

半電池檢測法檢測過程不破壞原本的混凝土結構，且鋼筋銹蝕程度可被量化觀測，但該檢測方法僅可確定鋼筋銹蝕位置，為無法得到鋼筋銹蝕速率信息。

2.2 物理檢測

2.2.1 射線檢測法

射線檢測為一類常用的混凝土鋼筋銹蝕檢測技術，其通過拍攝混凝土內部鋼筋構件的X或γ 射線圖像，以直觀觀測鋼筋銹蝕情況。實際檢測中多將該技術與紅外熱象法結合應用，采集混凝土表面溫度信息，以判斷鋼筋構件銹蝕的具體位置。射線檢測最大的缺陷在于檢測過程可能對操作人員人身健康造成威脅，隨著檢測技術的研究創新，該技術在實際工作中的應用比例也越來越低。

2.2.2 聲發射檢測法

聲發射檢測法為一種新型的混凝土鋼筋銹蝕無損檢測技術。聲發射原本為一種常見的物理現象，建筑混凝土結構使用過程中，受復雜因素的影響，材料內部被破壞并釋放出帶有能量的彈性波，該彈性波傳遞至材料表面引發表面位移。使用專門的聲發射探頭，可準確監測該過程產生的機械振動，并將其轉化為電信號，通過放大處理后記錄為可被直接觀測的檢測結果。

建筑混凝土結構內部，鋼筋銹蝕的狀態、位置、程度均處于不斷變化的狀態，受保護層的干擾，信號源傳遞過程相對復雜，若混凝土保護層尚未出現脹裂，會給其鋼筋銹蝕檢測帶來較大難度。而采用聲發射檢測法，可動態化監測混凝土材料變化，準確找出材料內部質量缺陷及能量釋放信號，進而在短時間內準確定位質量缺陷發生位置。

2.3 檢測案例

某框架剪力墻結構建筑層數14，現已使用12年，結構檢測中發現其地下室剪力墻柱結構發生嚴重的混凝土開裂、鋼筋構件銹蝕問題，對銹蝕原因做深入分析。

建筑仍在試用期年內，且使用環境無異常，因此可基本排除以上兩項因素對鋼筋銹蝕的影響。進行混凝土強度檢測，銹脹開裂結構的混凝土強度在39.8MPa，未發生銹蝕位置的強度在42.1MPa，二者差距不大，可排除混凝土密實度引發銹蝕的原因。另外，氯離子含量檢測結果在0.083%＜0.15%，也符合要求。經綜合分析，認為鋼筋銹蝕的原因為構件質量缺陷，長期受外部環境影響導致混凝土碳化，引發開裂及銹蝕問題。

3 結論

建筑混凝土銹蝕原因主要為混凝土碳化、氯離子作用、質量缺陷等，合理選擇銹蝕檢測技術類型，可準確了解銹蝕位置及程度，找出銹蝕原因，進而制定合理方案進行彌補。