混凝土结构中钢筋锈蚀速度快速测量方法

邵莹

摘要：为了缩小钢筋锈蚀速度的测量误差，提出了混凝土结构中钢筋锈蚀速度快速测量方法。采用钢筋锈蚀反应过程的表达式，对钢筋锈蚀电化学反应过程进行了分析，根据锈蚀量和锈蚀电流的定量关系，计算出单位面积钢筋腐蚀反应的质量，并根据锈蚀速率的计算公式，建立了钢筋腐蚀速度的测量模型，实现了混凝土结构中钢筋锈蚀速度的测量。实验结果表明，提出的测量方法可以缩小测量误差。

关键词：混凝土结构;钢筋;锈蚀速度;测量模型

中图分类号：TU317 文献标识码：A 文章编号：1001—5922（2021）02—0103—03

0引言

在混凝土结构中，钢筋广泛应用于港口工程的建设中，钢筋锈蚀问题使很多混凝土结构在没有达到预定的年限时，就因为锈蚀现象的发生而失效，导致混凝土结构会面临各种维修问题，给工程造成了巨大的经济损失。混凝土结构中，钢筋是最容易遭到破坏的，测量混凝土结构中钢筋锈蚀速度越来越受到全球的重视。混凝土结构中的钢筋锈蚀是造成混凝土结构退化的主要原因，由于钢筋锈蚀现象造成的损失是非常严重，因此，研究混凝土结构中钢筋锈蚀速度的测量早已成为钢筋耐久性的一个重要方向，在测量钢筋锈蚀速度测量过程中，可以分为钢筋锈蚀机理和速度、钢筋锈蚀的力学性能等几个方面，其中研究钢筋锈蚀速度的测量是最重要的。

传统的钢筋锈蚀速度测量方法往往不能满足工程的实际需求，在测量过程中经常会出现较大的误差，为了缩小测量误差，提出了一种新的钢筋锈蚀速度测量方法，有效解决的钢筋锈蚀速度测量误差问题。

1混凝土结构中钢筋锈蚀速度快速测量方法设计

1.1分析钢筋锈蚀的电化学反应过程

混凝土结构中的钢筋锈蚀问题属于金属锈蚀的一种，在物质研究领域属于一个电化学过程，碱环境和钢筋发生反应时，会在钢筋表面形成一层氧化物薄膜，通常称为钝化膜。当钢筋表面的氯离子浓度升高到一定值时，钢筋表面的钝化膜就会被破坏，这时钢筋就会发生锈蚀反应，反应过程的表达式为：

混凝土结构中钢筋发生锈蚀现象后，产生的铁锈体积大约是原来钢筋体积的2～4倍，因此会使钢筋发生膨胀，随着钢筋锈蚀现象的进一步进行，最后就会使整个混凝土结构开裂，造成混凝土与钢筋之间的黏结性能快速下降，强度降低。

钢筋内部的氯离子在钢筋锈蚀过程中几乎不会被消耗，只是被作为钢筋锈蚀过程的中间产物，将电化学反应过程中的阳极反应物搬运出去，加速了正反应，主要起到了加快钢筋锈蚀的催化作用。由于氯离子在钢筋锈蚀过程中起到了催化作用，导致混凝土结构的钢筋锈蚀一旦发生就很难被阻止。

1.2建立钢筋锈蚀速度测量模型

根据法拉第定律可以直接测量出钢筋锈蚀反应过程中阳极反应的电流i，将阳极反应电流转换成钢筋的损耗，可以得到钢筋锈蚀量与锈蚀电流之间的定量关系：

综上所述，当钢筋表面的氯离子浓度升高到一定值时，通过钢筋锈蚀反应过程的表达式，完成了钢筋锈蚀电化学反应过程的分析;利用钢筋锈蚀量与锈蚀电流之间的定量关系，计算得到钢筋在单位面积上发生锈蚀反应的质量，基于钢筋锈蚀率的计算公式，完成钢筋锈蚀速度测量模型的建立;最后通过钢筋锈蚀速度的测量流程设计，实现了混凝土结构中钢筋锈蚀速度的测量。

2实验对比分析

2.1制作实验试件

为了降低其他因素对实验的影响，实验中将混凝土结构中的带肋钢筋和圆钢筋放入一个试件中，试件尺寸与钢筋位置如图1所示。

2.2实验方法及步骤

在上述实验试件中，来进行钢筋锈蚀速度测量误差对比实验，实验的操作步骤如下：

1）测量钢筋的原始面积

在混凝土试件制作之前，从钢筋的原始结构中部，采集试样，采用砂纸将钢筋表面的氧化皮和污垢等杂质去除;使用洗涤剂冲洗钢筋样品，然后使用丙酮试剂清洗，用干净的纸巾擦拭干净，放人干燥器中静置24h，测量各部分的锈蚀面积。

2）制作试样

根据实际砂的含水率，計算混凝土结构在施工时的配合比，浇筑试件。

3）养护

试件被浇筑两个小时之后就会脱膜，必须将其放入标准养护室进行长达28h的养护。

4）测量钢筋的锈蚀电流

将试件放入标准状态下，每隔15h测量一次锈蚀面积。

5）测量钢筋的最终锈蚀速度

凿出保护层将钢筋取出，先采用自来水冲洗干净，去除钢筋表面的浮锈，测量锈蚀面积。

6）钢筋锈蚀速度数据的处理

2.3实验结果分析

利用上述的实验方法及步骤，得到了下列实验结果，如表1和表2所示。

从实验结果可以看出，不论是横梁处还是桩处的钢筋锈蚀，采用传统测量方法测量的钢筋锈蚀速度与实际值相差较大;而提出的测量方法测量的钢筋锈蚀速度与实际值相差很小，且桩处的锈蚀速度测量误差小于横梁处。因此可以得出提出的测量方法可以缩小测量误差。

3结语

文章提出了混凝土结构中钢筋锈蚀速度快速测量方法。通过钢筋锈蚀反应过程的表达式，完成了钢筋锈蚀电化学反应过程的分析;利用钢筋锈蚀量与锈蚀电流之间的定量关系，计算得到钢筋在单位面积上发生锈蚀反应的质量，基于钢筋锈蚀率的计算公式，完成钢筋锈蚀速度测量模型的建立;最后通过钢筋锈蚀速度的测量流程设计，来完成混凝土结构中钢筋锈蚀速度的测量。经试验得到，提出的测量方法可以缩小测量误差。