混凝土鋼筋銹蝕檢測方法分析

梁應壯 李玉山

【摘? 要】論文從鋼筋結構特性、混凝土裂縫、混凝土碳化、銹蝕機理等方面分析影響混凝土鋼筋銹蝕的主要原因，詳細論述了電化學檢測方法、物理檢測方法及綜合分析法的具體應用，最后提出預防與控制混凝土鋼筋銹蝕的措施。

【Abstract】This paper analyzes the main reasons that affect the corrosion of concrete reinforcement from the aspects of reinforcement structure characteristic， concrete crack， concrete carbonization and corrosion mechanism， discusses the specific application of electrochemical detection method， physical detection method and comprehensive analysis method in detail， and finally puts forward the measures to prevent and control the corrosion of concrete reinforcement.

【關鍵詞】混凝土;鋼筋;銹蝕檢測;技術

【Keywords】concrete; reinforcement; corrosion detection; technology

【中圖分類號】TU375? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）10-0170-03

1 引言

銹蝕的混凝土鋼筋不僅會對混凝土結構的安全性、穩定性造成不良影響，也會使得建筑外觀的美觀性受到損壞，科學檢測混凝土鋼筋的銹蝕情況，不僅在于了解并把握混凝土鋼筋結構的質量性能情況，也為建筑物的安全性、穩固性提供了必要保障。

2 影響建筑混凝土鋼筋銹蝕的主要原因

2.1 鋼筋結構特性

近年來，混凝土、鋼筋在建筑工程項目的建設施工中得到廣泛使用，此類材料中含有大量的鐵、碳等常見元素，還包含晶界面等。在鋼筋結構中，此類物質的存在形式多種多樣，大多為化合物、固溶體亦或是機械混合物等。元素和晶界面共存時，會形成陰極與陽極，通過相互作用構成數量較多的腐蝕電池，長此以往，直接影響混凝土鋼筋結構的質量與性能，導致其發生嚴重的銹蝕問題。

2.2 混凝土裂縫

建筑混凝土工程的施工工作內容較為繁雜，涉及工序多，無論是常規的配料與運輸，還是現場施工階段的澆筑、振搗及養護作業，都離不開嚴格有效的質量控制。如若在現場作業階段，施工人員沒有嚴格有效地把控混凝土的澆筑操作、振搗技術不規范，亦或是沒有采取科學有效的養護措施，均會在不同程度上增加混凝土結構出現質量問題的概率，使其發生漏筋、裂縫、蜂窩麻面等缺陷問題，這也是使得鋼筋銹蝕速度大幅加快、加重混凝土鋼筋銹蝕程度的關鍵因素[1]。

2.3 混凝土碳化

混凝土內部含有一定的堿性物質，當其與空氣接觸時，便會與其中的CO2等侵蝕性氣體形成化學作用，進而大幅降低混凝土的pH值，這是混凝土碳化的基本原理。若混凝土碳化程度過高，大大超過了鋼筋自身保護層的防護強度，則會使得混凝土鋼筋的保護層逐漸失效，成為混凝土鋼筋出現銹蝕現象的誘導因素。

2.4 鋼筋銹蝕機理

混凝土和鋼筋是組成建筑鋼筋混凝土結構的主要原材料，在水泥發生水化作用的過程中，會伴隨有大量的氫氧化鈣固體產生，受其堿性特征的影響，整個鋼筋混凝土結構內部的pH值會逐步提高，當長期處于堿性環境條件下時，鋼筋進入鈍化狀態的速度會大幅加快，這便是導致鋼筋逐漸發生銹蝕的主要原因。要保障建筑工程的施工安全，確保建筑主體結構的穩定性，還需對混凝土鋼筋檢測作業的嚴格落實提高重視。

2.5 化學銹蝕

化學腐蝕是建筑工程混凝土鋼筋出現銹蝕的一種常見原因，發生此種腐蝕現象的主要原因是一些干燥性氣體、非電解溶液與鋼筋材料相接觸，進而逐漸引發了純化學銹蝕現象。當建筑中的混凝土鋼筋處于不斷銹蝕的變化過程中時，部分氧化物會逐漸生成并積累在鋼筋表面，若是再疊加相應的干燥環境條件，且受到高溫因素的直接影響，干燥氣體或非電解質溶液與鋼筋材料間的反應速率會進一步加快，且銹蝕的速率大幅提高，程度逐步加深。除此以外，在周邊環境條件的配合作用下，鋼筋銹蝕便擁有了更好的外部條件。

2.6 電化學銹蝕

若混凝土鋼筋結構長時間處于濕潤的環境下，亦或是周邊有水的存在，則電化學銹蝕則可能是導致鋼筋出現銹蝕現象的主要原因，若是其中再有氯鹽滲入，則其具體情況也會在不同程度上發生相應變化。當混凝土內進入氯鹽時，其會在鈍化膜上逐漸集中并吸附在一起，這會使得鋼筋銹蝕的pH值大幅降低。調查并研究相關的化學實驗和數據結果可以發現，當鋼筋表面受到酸化作用時，其pH值會變小，且呈現出酸性特點。若鋼筋的鈍化膜上有裂縫出現，則氯離子很可能會隨著縫隙逐漸滲入，長此以往，鋼筋表面便會受到愈發嚴重的腐蝕作用。除此以外，在氧氣、水等其他環境因素的干擾與影響下，在鋼筋混凝土結構上形成的電化學腐蝕過程的速度會大幅提高，進而威脅到建筑主體的安全性與穩定性。

鋼筋混凝土上存在裂縫，亦或是整體密實度不足，是導致其容易遭到銹蝕的主要原因。通常情況下，這主要與建筑工程施工建設質量不佳有關，尤其是在混凝土工程的現場施工階段，由于使用構件的品質性能不達標，水泥材料的實際用量過少，都可能導致混凝土上形成裂縫，進而加快鋼筋的銹蝕速度。除此以外，無論是混凝土振搗不當，還是所用混凝土材料的水灰比配合比不合理，都會在很大程度上影響到鋼筋混凝土最終的澆筑效果，甚至導致出現蜂窩、漏筋、麻面等問題，進而明顯加重鋼筋受銹蝕影響的程度。

3 建材檢測中混凝土鋼筋銹蝕檢測方法

3.1 電化學檢測方法

建材檢測工作中，電化學檢測是一種較為常見的技術方法，也適用于檢測混凝土鋼筋的銹蝕情況，在實際進行檢測作業的階段內，可以按照形式的不同將其分為5種方法：一是恒電流實驗檢測法;二是鋼筋銹蝕評估檢測法;三是交流阻抗檢測法;四是電阻探針法;五是電阻探頭法。

①恒電流實驗檢測法。這種檢測技術主要依托于相關的激勵信號，通過媒介獲取衰減曲線，技術人員可以分析衰減曲線的特點，對混凝土鋼筋的真實銹蝕情況予以評估和明確，這樣即可了解到結構內部鋼筋是否銹蝕，掌握有關信息。與其他檢測方法相比，操作簡單是恒電流實驗檢測法的主要特點，但在實際應用的過程中，其也會體現出一些缺陷與不足，例如，激勵信號的強度會直接影響到衰減曲線的獲取，在相對較短的檢測時間內，對操作人員的技術水平具有較高要求。速度快、結果精準是這種技術方法的優勢特點。

②鋼筋銹蝕評估檢測法。在大部分建筑工程施工現場內，這種檢測技術的應用也是較為常見的。其主要依托于多元的數學統計，搭建系統性的數學模型，借助于獲取的三元函數，精準檢測并系統分析混凝土鋼筋的銹蝕情況，專業性強是此種檢測技術的特點，能夠獲得可靠性更高、準確度更高的檢測結果[2]。

③交流阻抗檢測法。現階段，檢測混凝土鋼筋等重要建材的過程中，逐步引入了對這種檢測技術的應用。相比于其他檢測方法，這種檢測形式的優勢更為突出，不僅原理簡單，也易于操作。除了能夠科學精準地檢測到混凝土結構中鋼筋的具體銹蝕程度，還可以準確地掌握有關鋼筋銹蝕速率的信息數據，大幅提高了鋼筋銹蝕檢測的精度水平。在這種檢測方法實際應用過程中，工作人員普遍需要組織開展多次重復的檢測工作，一定程度上加重了檢測工作任務。

④電阻探針法。作為一種方便快捷的物理檢測手段，電阻探針法在混凝土鋼筋銹蝕檢測中的應用較為常見，其主要是選用適宜的電阻探針，在確保其與鋼筋材質相一致的情況下，將其向混凝土結構的內部予以深入，然后依托于平衡電橋測量探針的電阻，整合出探針電阻與截面面積間的反比例關系，對于檢測人員來說，只需掌握并獲取電阻變化的具體情況以及整個過程，便可以得知鋼筋混凝土結構內遭銹蝕部分深度變化的實際情況。電阻探針法的操作方便，簡單快捷，對混凝土鋼筋銹蝕情況的檢測具有較高的準確性與真實性。

⑤電阻探頭法。電阻探頭法在混凝土鋼筋銹蝕檢測中的應用具有長遠的發展歷史，且在建筑產業的最初發展階段得到廣泛傳播，其主要是在組織開展澆筑混凝土的施工工作前，將選好的探頭預先埋設在適宜的位置上，在完成澆筑與振搗等一系列操作作業后，再對鋼筋混凝土在實際應用過程中的銹蝕情況進行檢測。通常情況下，若鋼筋遭到銹蝕的程度、位置等較為均勻，則可以在實際施工過程中優先考慮采用此種檢測方法，也可以獲得較好的檢測結果。但一般情況下，建筑鋼筋混凝土結構出現腐蝕現象的區域較為集中，或是面積較小，若將電阻探頭法應用到大范圍的腐蝕檢測工作中，則難以精準有效地檢測出具體、真實的腐蝕情況，這也是限制電阻探頭法在鋼筋銹蝕檢測工作中適用范圍的主要因素。

3.2 物理檢測方法

檢測混凝土鋼筋建材的銹蝕情況，也可以運用到物理檢測技術，此類方法主要分為3種具體形式：一是光纖傳感檢測法;二是電阻探針檢測法;三是聲波發射檢測法。

①光纖傳感檢測技術。這種檢測技術較為先進，涉及對光纖傳感器的使用，在相關檢測工作的開展過程中，可以對光纖傳感器自身的優勢特點加以靈活運用，發揮其有效抵抗電磁干擾的作用，獲取精準可靠的檢測數據結果，進而幫助工作人員了解到混凝土結構內部鋼筋的實際銹蝕程度。無論是輕便的質量，還是耐高溫性能，都為光線傳感器的現場檢測作業提供極大的便利條件。與此同時，相比于其他檢測方法，這種傳感技術的功能效用更趨于多樣化，例如，其可以借助于光時域反射的多點檢測，將混凝土鋼筋各部分銹蝕的細節情況直觀地展現出來，為檢測人員提供更詳細全面的數據信息。若想掌握混凝土鋼筋細節部分的具體銹蝕狀況，可以通過分析敏感膜予以深入了解。較高的檢測效率、較低的費用成本，都是光纖傳感檢測技術的獨特優勢，這使得其在施工檢測作業中的適用范圍得以進一步拓寬（見圖1）[3]。

②電阻探針檢測技術。選取與混凝土鋼筋材質一樣的電阻探針，然后將其埋入混凝土中，利用電橋原理，測算埋入探針的電阻值，便可以對混凝土鋼筋銹蝕情況予以推斷和評估，這是電阻探針檢測法的基本原理。在實際應用電阻探針檢測技術的階段內，往往會受到混凝土結構內其他元素的影響，使得探針測算出的電阻值結果準確性不足。與其他檢測方式相比較，這種技術的經濟性較高，不會造成過多的成本支出，便于檢測人員操作。

③聲波發射檢測技術。這種方法主要依靠對混凝土鋼筋結構內部應力變化的檢測，實現對鋼筋銹蝕程度的精準判斷。在混凝土結構內，當鋼筋出現銹蝕狀況時，會隨之形成一定的應力作用，這也是使得混凝土出現膨脹現象的主要因素。由鋼筋銹蝕產生的應力不僅會四散，還會向聲波形式予以轉化。檢測人員通過檢測內部聲波情況，了解具體的發出位置，掌握其具體的強度大小，即可對混凝土鋼筋的銹蝕程度加以評估。一般情況下，在實際應用這種檢測方法的過程中，多會通過混凝土裂縫處，檢測鋼筋銹蝕程度的深淺，進而對形成銹蝕的實際位置進行鎖定（見圖2）。

3.3 鋼筋銹蝕綜合分析法

以混凝土鋼筋結構的綜合因素為基礎，綜合分析鋼筋銹蝕情況，是綜合分析法的基本概念。通常情況下，其主要關注于影響混凝土鋼筋結構的直接因素與間接因素，與其他專業性的技術方法相比，這種檢測方式更依賴于外部環境下的主觀判斷，檢測人員在利用綜合分析法的過程中，必然需要與以往的作業經驗相結合。由此可見，鋼筋銹蝕綜合分析法對工作人員的素質水平、個人能力以及經驗是否豐富具有嚴格要求。在實際檢測與判斷混凝土結構中鋼筋的具體腐蝕情況時，應對以往的實踐經驗不斷總結，確保綜合分析結果的準確性與科學性，為后續的施工工作提供有價值的參考依據。將綜合檢測分析法運用到實際檢測工作中，還需密切貼合混凝土鋼筋銹蝕情況檢測工作的規范要求與質量標準，確保技術方法的選用能夠獲取真實有效的結果，也為技術人員對鋼筋結構實際銹蝕情況等分析提供便利條件。無論是選用物理檢測技術，還是電化學檢測法，均應與混凝土工程施工的質量要求與標準規范相適宜，契合實際檢測工作的技術條件與實踐環境。

4 預防與控制混凝土鋼筋銹蝕的措施

4.1 把握鋼筋結構的特點，選擇適宜的施工技術

碳和鐵是組成混凝土中鋼筋材料的主要成分，與此同時，其與其他類型的大量元素共存，當其共同處于混合物狀態時，會逐漸形成化合物、固溶體等多樣化的混合物，并同時存在于鋼筋結構中。由于元素在混合體中的占比不同，因此會逐漸形成各種各樣的缺陷或晶界面，當鋼筋遭受腐蝕，或處于銹蝕過程中時，鋼材表面的晶界面、不同成分間便會逐步構成不同的電化學行為，即微電池，陽極與陰極間相互連通，從而構成并支持著鋼筋的整個腐蝕過程。因此可見，在建筑工程施工中，要避免鋼筋結構出現腐蝕或銹蝕現象，還需對整個鋼筋混凝土的質量情況予以嚴格把控，選擇適宜有效的技術工藝，提升建筑混凝土結構的性能水平，降低其出現銹蝕現象的概率。

4.2 避免混凝土鋼筋保護層遭到破壞

混凝土鋼筋結構在氣體、環境等多方面因素的作用下容易出現碳化反應，時間越長，鋼筋保護層遭到破壞的程度就越深，要避免鋼筋因氧化膜遭到破損進而出現銹蝕現象，在實際施工中還需加強對鋼筋材料質量情況的管理與保護，做好日常管理工作，營造干燥適宜的施工環境。

5 結語

分析檢測混凝土鋼筋銹蝕情況的方法，不僅可以提高現場檢測作業的技術水平，也是推動此類檢測工作規范化、高效化、精準化發展的必要路徑。在組織開展檢測混凝土結構中鋼筋銹蝕情況的過程中，操作人員需選擇適宜的技術方法，規范整個檢測流程的操作，確保獲取準確可靠的數據結果。

【參考文獻】

【1】萬能.建筑混凝土鋼筋銹蝕原因及檢測分析[J].江西建材，2020（08）：37+39.

【2】王曉林，陳家存.混凝土鋼筋銹蝕檢測技術在路橋施工中的應用研究[J].建材與裝飾，2020（16）：262-263.

【3】唐慶海.探究路橋工程中混凝土鋼筋銹蝕檢測技術[J].居舍，2020（10）：65.