鋼筋混凝土腐蝕行為及檢測技術研究

摘要：鋼筋混凝土腐蝕行為對其性能和安全性存在突出影響，這就要求做好腐蝕檢測及控制。本文以鋼筋混凝土腐蝕行為的成因與危害為切入點，在此基礎上，分析鋼筋混凝土腐蝕行為的檢測技術和控制方法，并結合新疆鐵道職業技術學院哈密新校區一期建設項目——市政及外網工程給出其檢測工作方法、結果等，以服務未來鋼筋混凝土腐蝕控制的有關工作。

關鍵詞：鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術涂層保護

ResearchonCorrosionBehaviorandDetectionTechnologyofReinforcedConcrete

DINGTao1XIAOChanglin1QIANHaojie1CAOYongqiang2*

1.BuildingandInstallationEngineerCo.，Ltd.，ofChinaRailwayFirstGroupCo.，Ltd.，Xi’an，ShaanxiProvince，710000China;

2.XinjiangRailwayVocationalandTechnicalCollege，Hami，XinjiangUygurAutonomousRegion，839000China

Abstract：Thecorrosionbehaviorofreinforcedconcretehasaprominentimpactonitsperformanceandsafety，whichrequiresgoodcorrosiondetectionandcontrol.Thisarticletakesthecausesandhazardsofcorrosionbehaviorinreinforcedconcreteasthestartingpoint.Basedonthis，itanalyzesthedetectiontechnologyandcontrolmethodsofcorrosionbehaviorinreinforcedconcrete.CombinedwiththefirstphaseconstructionprojectoftheHamiCampusofXinjiangRailwayVocationalandTechnicalCollege-MunicipalandExternalNetworkEngineering，willprovidetheirtestingmethods，results，etc，toservefutureworkrelatedtocorrosioncontrolinreinforcedconcrete.

KeyWords：Reinforcedconcrete;Corrosionbehavior;Detectiontechnology;Coatingprotection

鋼筋混凝土（ReinforcedConcrete或Ferroconcrete）是混凝土的一種，一般簡稱為鋼筋砼，是指通過在混凝土中加入鋼筋網、鋼板或纖維而構成的一種組合材料，其可以改善混凝土的力學性質，在建筑工程和土木工程中應用比較廣泛。現有研究表明，鋼筋混凝土的力學性能和成本水平雖然較為理想，但可能受到一些因素影響出現腐蝕情況，影響其使用性能和安全水平。造成鋼筋混凝土腐蝕的因素比較多樣，客觀上要求加強腐蝕問題檢測，以提供腐蝕問題控制方面的依據，分析鋼筋混凝土腐蝕行為的成因、危害、檢測技術等內容具有一定必要性。

1鋼筋混凝土腐蝕行為的成因與危害

1.1鋼筋混凝土腐蝕行為的成因

從共性角度出發，造成鋼筋混凝土腐蝕行為的因素可分為三大類：一是物理性因素，二是微生物因素，三是化學性因素，其中，化學性因素的影響更為突出。

物理性因素是指外荷載、銳禮物破壞等因素對混凝土的負面影響，如地下部分混凝土與尖利的巖體或其他物體接觸，可能出現表面損傷，加快老化，應對水蝕、酸堿腐蝕和鹽類腐蝕的能力對應下降。化學性因素是鋼筋混凝土腐蝕行為的主要誘因，包括酸類腐蝕、鹽類物質、強堿類物質等[1-2]。微生物活動的影響與此略有不同，各類微生物在活動過程中可以對土壤中的有機物進行分解，將二氧化碳、有機酸、硫化氫等具有腐蝕作用的物質釋放到土壤中和空氣中，上述物質作為介質改變混凝土結構周邊理化環境，加快各類粒子交換和結合的速度，進而形成混凝土腐蝕問題。與物理因素形成的混凝土腐蝕情況相似，微生物活動的影響也具有一定間接性，可以加快和惡化混凝土腐蝕程度和速度[3]。

1.2鋼筋混凝土腐蝕的危害

鋼筋混凝土腐蝕危害主要集中于3個方面：一是加快結構老化，二是降低建筑使用性能，三是帶來安全隱患。

鋼筋混凝土腐蝕的直接危害是導致結構自身老化，如鋼筋銹蝕，銹蝕的鋼筋會在較短時間內出現承重能力嚴重下降的情況，且對周邊混凝土結構產生侵蝕破壞，使混凝土整體承重能力惡化，難以應對外荷載破壞，甚至出現局部垮塌問題[4]。

鋼筋混凝土腐蝕也會降低建筑使用性能，尤其是承重能力、傳力、導力等力學方面的功能，例如，大型建筑的自重較大，需要以穩定結構完成上部垂直方向剪切力和作用力的傳導，當鋼筋混凝土出現腐蝕情況且漸漸加劇時，建筑自重的影響漸漸加劇，當鋼筋混凝土結構無法繼續承受其影響時，需要組織建筑局部修復或重建。嚴重的鋼筋混凝土腐蝕情況會帶來使用安全方面的隱患。部分鋼筋混凝土結構建設區域比較特殊，可能需要服務地下設施和水工建筑，其出現銹蝕老化情況時，無法有效擋水，不能服務地下活動，可能出現水工建筑垮塌、地下設施損壞等問題，造成安全方面的威脅[5]。

2.鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術的應用方式

2.1工程概況

新疆鐵道職業技術學院哈密新校區一期建設項目——市政及外網工程（文內簡稱哈密新校區工程）位于哈密伊州區西部新區，施工內容包括室外熱力建筑（混凝土管溝共計4003.39m，鋼筋混凝土檢查井共計30座）、室外配電建筑（鋼筋混凝土管溝為2399.4m，直埋管溝5515m，鋼筋混凝土電纜井共計173座）、室外給水及消防噴淋建筑（直埋管溝部分為3 129.95m，給水井27座，消火栓井56座）、室外排水建筑（鋼筋混凝土管溝為9197.31m，排水井591座，檢漏井591座）、室外雨水工程（雨水篦子井101座，檢查井101座）、室外熱力官網、室外消防及噴淋工程、室外給排水工程、室外電氣工程、道路部分等。

經前期調查，根據地質報告，本場區非濕陷性黃土，但場地土對混凝土具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。為了解和控制鋼筋混凝土腐蝕行為，哈密新校區工程引入了鋼筋混凝土腐蝕行為檢測技術，包括目測技術、無損檢測技術和傳感器檢測技術3類。其中，目測技術主要用于地上混凝土結構的直接觀測，無損檢測技術和傳感器檢測技術利用設備提供服務。上述技術應用效果較好，可以為同類工程提供輔助。

2.2檢測過程

2.2.1基本方法

目測技術是指直接利用現場觀測的方式進行鋼筋混凝土腐蝕行為分析，其作業方式簡單和直接，可以快速察覺一些較嚴重的鋼筋混凝土腐蝕行為，但對細微的腐蝕情況和鋼筋混凝土內部腐蝕情況難以察覺，也不能有效控制。該技術在哈密新校區工程鋼筋混凝土腐蝕行為檢測工作中主要發揮輔助作用。

無損檢測技術是利用超聲設備進行檢測的一種技術方法，其主要作用在于檢測混凝土結構內部質量水平，對內部銹蝕、中空、腐蝕孔洞等問題的檢測效果較為理想。從技術原理上看，在不存在質量問題的情況下，鋼筋混凝土內部質地一般是均勻的，超聲穿透此類介質時，強度均勻衰減，且衰減的強度明顯。當鋼筋混凝土內部出現質量問題時，質地一般不是均勻的，超聲穿透此類介質時，強度雖有衰減但不均衡，且衰減的強度往往不高，例如，穿透因腐蝕出現中空的區域，超聲強度依然較高。

2.2.2主要流程與結果

哈密新校區工程建設過程中，利用傳感器進行土壤條件分析，采用分層分析的方式將建設區域分為5個部分，即施工區域北一層、北二層、南一層、南二層及中三層，主要觀察指標為鹽分信息、土壤壓力信息、溫度信息及濕度信息，觀測自2023年7月26日持續到當年度12月6日，利用接觸式傳感器收集有關信息，并做記錄。隨機選取若干工作日的信息，統計如表1所示。

根據傳感器提供的信息，對區域內的土壤條件進行檢測結果分析，發現各區域的鹽分水平呈現由低到高、再由高向低變化的規律，大體保持了穩定；土壓頻率基本無變化；溫度和濕度的變帶有相關性，較高溫度往往伴隨較高濕度，這與采樣期間區域天氣情況和采集時間存在一定關聯。結合采樣結果進行分析，本地存在鹽漬化土壤，可能對鋼筋混凝土產生腐蝕，腐蝕強度不高，但有必要加以控制，以保證鋼筋混凝土質量。

無損檢測技術主要形成頻譜圖，可以直接用于分析超聲衰減情況。根據3次測試結果，認定鋼筋混凝土腐蝕情況較輕微，不影響其使用。目測結果與此相似，鋼筋混凝土外露部分性能無異常。

3鋼筋混凝土腐蝕行為的控制方法

3.1滲入與涂層防護

哈密新校區工程中，結合鹽漬化問題的分析結果，采用了滲入防護涂層保護模式進行鋼筋混凝土腐蝕行為控制。在混凝土澆筑前，將滲入式鋼筋阻銹劑摻入混凝土中，之后，進行攪拌處理，提升混合物的抗腐蝕能力。用量方面，每1t水泥摻入2.0kg鋼筋阻銹劑。在鋼筋混凝土制備和干凝完成后，選取樹脂材料對混凝土表面進行處理，利用人工涂刷的方式反復涂抹3～4層樹脂，確保涂抹均勻且總厚度達到0.5mm上下。利用滲入與涂層防護阻隔鹽分和水化物與混凝土相互反應（主要是化學反應）的渠道，進而提升混凝土結構的抗腐蝕能力。

3.2提升施工規范性

在滲入與涂層防護基礎上，哈密新校區工程中也加強對施工技術的控制，以規范施工的方式控制鋼筋混凝土腐蝕行為。例如，鋼筋結構是腐蝕行為較高發的區域，施工過程中，鋼筋應設專人管理，建立嚴格的驗收、保管、領取和發放的管理制度。鋼筋防腐蝕和銹蝕：鋼筋不得與酸、鹽、油等物品存放在一起，堆放鋼筋地點附近不得有有害氣體源，以防止腐蝕鋼筋。在運輸和安裝鋼筋時，應輕裝和輕卸，不得隨意拋擲和碰撞，防止鋼筋變形。半成品鋼筋進入綁扎現場前，做好防銹保護措施，針對有銹蝕的鋼筋，先進行清理，清理干凈，經過預檢以后，才可以進入綁扎現場。澆注混凝土時，鋼筋工必須有專人看護鋼筋，鋼筋移位后，及時進行調整，嚴格避免鋼筋外漏接觸空氣、水分和鹽分。有效提升施工規范性，可以減少鋼筋混凝土腐蝕問題的發生率，保證工程綜合效益。

3.3混凝土實驗分析

鋼筋混凝土腐蝕問題的影響因素多樣。為提升控制效果，哈密新校區工程中加強了實驗分析，以有效的實驗預分析鋼筋混凝土腐蝕誘因，再根據實驗結果采用對應的控制措施，收效良好。在單因素分析工作中，濕熱、鹽霧等因素的影響得到分析，實驗方式如表2所示。

結合實驗結果，進行鋼筋混凝土腐蝕行為控制，獲取良好效果。

4結語

綜上所述，鋼筋混凝土腐蝕行為危害較多，通過檢測技術，可及時察覺并予以處理，從而改善鋼筋混凝土結構性能和使用安全。從成因上看，水蝕、酸堿腐蝕和鹽類腐蝕均可能影響混凝土性能。結合新疆鐵道職業技術學院哈密新校區一期建設項目——市政及外網工程，主張在實際工作中采用無損檢測法、傳感器檢測法、目測法等進行鋼筋混凝土腐蝕情況分析，結合檢測結果，可知上述技術具有一定的積極價值。未來，還應重視鋼筋混凝土腐蝕行為控制，通過涂層保護、滲入防護等技術手段，改善鋼筋混凝土腐蝕行為控制能力。

參考文獻

[1]王申華，林軍，喻紅林等.基于微波透射法的輸變電鋼筋混凝土腐蝕檢測[J].電子測量技術，2023，46（22）：56-61.

[2]王申華，應旭華，王旭杰等.基于微波的輸變電線路鋼筋混凝土結構腐蝕檢測[J].無損檢測，2023，45（8）：55-61.

[3]秦玉賓.后置式海工結構鋼筋腐蝕監測系統設計及在跨海橋梁上的應用[J].建筑技術，2023，54（9）：1035-1039.

[4]王旭杰，王申華，陳建斌等.基于微波反射法的輸變電鋼筋混凝土腐蝕檢測[J].浙江電力，2022，41（4）：62-67.

[5]路承功.西北鹽漬環境下混凝土結構材料耐久性試驗研究及壽命預測與評估[D].蘭州：蘭州理工大學，2022.