谈混凝土中钢筋检测技术

◎ 临海市建设工程检测中心 方柏林

在检测既有建筑物的钢筋时，最可靠的方法是现场破形检测或现场取样，进行相关性能检测或试验。然而，多数情况下不允许截取受力构件的钢筋，而且破损构件的后期修补工作也费时、费力。这时，需查阅原设计资料，了解建造年代的钢材种类和性质，通过无损检测、综合分析和查证确定混凝土中钢筋的实际情况。

1、钢筋的锈蚀情况

1.1 自然电位法

钢筋与混凝土中饱和的C a(0 H)2溶液相互作用后，会在其界面处形成双电层，并产生稳定的电位差。该电位差与钢筋的状态有关，通过测量其数值，可判断钢筋在混凝土中是否已锈蚀。目前直接测定该电位差尚存在困难，只能测定钢筋与参比电极之间的电位差，确定钢筋的自然电位。根据钢筋自然电位波动的范围和变化规律可定性地判定钢筋是否锈蚀。用自然电位法检测混凝土中钢筋的锈蚀情况， 简单迅速，不需用复杂的仪表设备，测量过程基本是非破损的，不影响正常的生产，在积累一定经验和数据的基础上，能够对结构的腐蚀情况做出判断， 并具有一定的可靠性； 然而，自然电位的变化受许多因素的影响，在特殊情况下，电位变负并不一定表明钢筋腐蚀严重。 因此，自然电位有其局限性，其测定结果有时只能作为参照， 而不能作为唯一的判断依据[1][3]。

1.2 电阻法

钢筋腐蚀是一个电化学过程，与带电离子在混凝土孔隙溶液中的运动有关，通过测量混凝土的导电性可推定钢筋的腐蚀状况。

1.3 裂缝分析法

根据构件表面的裂缝分布、宽度也可判断钢筋的锈蚀程度。根据国内的研究，裂缝宽度与钢筋截面损失率的关系确定[4]。（见表1）

1.4 破形检查法

破形检查就是凿开混凝土保护层直接对内部钢筋进行检测，主要检测混凝土的保护层厚度、钢筋规格、锈层厚度、剩余钢筋面积等项目，必要时可截取钢筋在实验室进行锈蚀量测试及力学试验。破形法直观、准确，但对构件会造成局部损伤，不宜大范围使用。破形检测的部位一般为钢筋锈蚀程度比较严重的部位，如顺筋胀裂、表面渗锈、内部空鼓等部位，以及需要对无损检测结果进行验证的部位。

1.5 线性极化和交流阻抗技术

在新建钢筋混凝土建筑物的施工过程中，将标准钢筋试棒预先埋入相关部位，使其与结构中的钢筋处于相同的条件。该试棒由导线引出，在建筑物后期的使用过程中，可用外加电流极化法测定试棒的极化曲线或极化电阻，并据此推定钢棒的腐蚀速度和经时变化规律，这种方法称为线性极化法。此外，还可采用交流阻抗技术，通过测量预埋试棒的交流阻抗值推定钢棒的腐蚀速度和经时变化规律。这些技术仍处于研究之中，尚未进入普及应用阶段。

1.6 红外线扫描技术

表1 裂缝状态与钢筋截面损失率之间大致的对应关系

红外线扫描技术是利用红外线扫描器对建筑结构进行扫描摄像，通过对图像的分析判定内部钢筋的状况。为了增大分辨率，扫描时需利用频率1000HZ以上的交流磁场对钢筋进行感应加热。当钢筋被加热到20℃以上时。显像屏上会较清晰地显示出钢筋的位置，而且浅埋钢筋先显示，深埋钢筋后显示。用己知钢筋直径的构件进行扫描对比，则可推断所测构件中的钢筋是否严重锈蚀。

2、钢筋力学性能检测

2.1 钢筋实际应力检测

选取需进行测试实际应力构件的最大受力部位作为测试部位，该部位钢筋的实际应力反映了该构件的承载力情况。先凿去被测钢筋的保护层，然后在钢筋暴露处的一侧粘贴应变片， 通过应变仪测其应变，用游标卡尺量测钢筋直径的减小量。根据测试结果，即可计算出钢筋实际应力。

2.2 钢筋强度检测

钢筋实际强度的检测常采用取样试验法。从现场截取钢筋试样送实验室做拉伸试验，测定其钢筋的极限抗拉强度、屈服强度及延伸率等。由于现场钢筋取样对结构承载力有影响，因此，应尽量在非重要构件或构件的非重要部位取样。现场取样应考虑到所取的试样必须具有代表性；同时又得尽可能使取样对结构的损伤达到最小，所以取样部位应为钢筋混凝土结构中受力较小处，取样后应采取补强措施。每类型钢筋取3根，以 3根钢筋试样的试验质量平均值作为该类钢筋的强度评定。

3、钢筋的数量、间距、直径和保护层厚度

在对一既有钢筋混凝土结构进行现场检测和可靠性鉴定时，有时需了解构件中钢筋的数量、间距、直径及保护层厚度是否与设计相符。现场检测时，凿开混凝土的保护层，直接观测是最直观和准确的，但这样做会对构件造成局部损伤，往往不切实际。利用雷达仪、钢筋探测仪等仪器则可以在不损坏混凝土结构的情况下，采集到这些数据和信息。

3.1 电磁感应法

传统的电磁感应法检测钢筋的数量、间距、直径及保护层厚度造价低.使用方便，在工程检测中应用广泛。其具体检测步骤为：

①开机，选择工作模式；

②用探头在钢筋附近移动、定位，并逐根作标记。注意探头应平行于被测钢筋，进行横穿式扫描。当探头遇到一根钢筋时，仪器的声音变尖锐，屏幕上显示相应图像或数据，由此可方便、快捷地测得混凝土内钢筋的数量、间距、直径及保护层厚度，但其检测精度有待提高。

3.2 雷达波反射法

雷达仪可以探测混凝土内部木材、金属、孔洞、管道等不同介质，由于这些介质的电磁性能与混凝土不同，因此会反射入射的雷达波，尤其是金属物体，基本上会全反射雷达波。对于钢筋混凝土结构，其内部埋设的钢筋必然对雷达波强烈反射，因而，雷达仪最主要的一个用途是探测钢筋混凝土中钢筋的分布状况。雷达仪主要由主机、天线和打印机构成。现场检测时先选定好工作模式，然后采用天线连续扫描。天线运行方向需垂直于钢筋排列方向，进行横穿式扫描。这时主机上可显示出天线移动过程中扫描到的混凝土内部剖面图，利用仪器所提供的数据处理方法将混凝土表面反射信号以及其他非钢筋反射信号完全滤掉，以X、Y两个坐标分别反映钢筋水平位置和深度。雷达仪的优点为采用天线进行连续扫描测试，效率大大提高；其探测深度可达200mm，能满足大多数楼板的检测要求；测试结果直观、准确，而且图象可以存储、打印，便于事后整理、核对、存档。

3.3 红外线扫描技术

利用红外线扫描器对建筑结构进行扫描摄像，显示屏上会较清晰地显示钢筋的位置，用已知保护层厚度的构件进行扫描对比，可推断出混凝士的保护层厚度。该方法具有非接触、远距离、大面积扫查、结果直观等优点，但该技术目前仍处于研究状态，尚未进入推广应用阶段。

4、问题和展望

国内对钢筋检测技术的研究已有较大进步和发展，但就总体水平而言，与国外先进水平相比还有差距，当前也提出了许多挑战性的问题，如红外线扫描技术、雷达波反射技术等新技术的研究、新仪器的开发应用、从单一参数检测向多参数综合分析的发展问题等，这些问题的解决还需付出很大努力。另外，以手工检测为主的状况在国内还会持续很长一段时间，但由计算机控制的自动检测将在很大程度上得到普及。