路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术研究

杨威

摘 要：随着我国社会经济的高速发展，各种路桥工程越来越多，对路桥工程施工要求不断增加。在开展路桥工程施工过程中，往往需要使用大量钢筋混凝土，对钢筋混凝土中钢筋的力学性能有着很高的要求，如果钢筋出现锈蚀问题，容易发生各种安全事故，要定期开展钢筋锈蚀检测工作，及时发现并处理钢筋锈蚀问题。基于此，文章深入探讨路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术，希望对促进我国路桥工程事业发展起到积极作用。

关键词：路桥工程;混凝土钢筋;锈蚀检测技术

中图分类号：TU997 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.061

钢筋锈蚀铁转变为氧化铁的电化学分解过程中，一旦钢筋发生锈蚀问题，难以保证钢筋与混凝土的粘结效果，容易导致混凝土出现保护层开裂、剥离、脱落等情况，增加建筑发生坍塌和断裂问题的概率。只有合理使用钢筋锈蚀检测技术，才能判断钢筋锈蚀程度，及时采取必要补救措施，避免钢筋出现锈蚀。

1 锈蚀因素

开展路桥工程施工会使用大量钢筋混凝土，铁是钢筋的主要组成部分，其在氧气、水分充足的环境下容易出现锈蚀化学反应。此外，钢筋混凝土施工会使用大量外加剂，这些外加剂中包含较多的氯离子，增加钢筋表面与氯离子的接触，增加钢筋发生锈蚀问题的概率。

混凝土碳化是指混凝土中的碳酸钙长期与空气接触，会反应生成氢氧化钙，对钢筋产生一定程度的腐蚀。如果使用不符合相关规范要求的水泥，会对钢筋表面产生影响，增加钢筋与空气中氧气和二氧化碳的接触，进而生成三氧化二铁和氢氧化钙等产物，并在钢筋表面形成一层疏松物质及钢筋锈蚀[1]。

腐蚀过程四要素如图1所示。

路桥工程施工作业中，受到外部环境的影响，钢筋锈蚀程度差别非常大，如钢筋周边温度、混凝土酸性气体、混凝土周边水分交替等。环境温度对钢筋锈蚀会产生催化的作用，周围环境温度越高，钢筋越容易发生锈蚀问题。

如果钢筋周边环境中酸性体系含量过高，会加快钢筋铁元素与酸性气体的化学反应，在很大程度上增加钢筋腐蚀速度。钢筋混凝土周边水分交替过于频繁，会在很大程度上加速钢筋腐蚀速度。通过开展钢筋防护作业，可以减缓钢筋锈蚀速度。如果施工作业中施工材料、施工设备存在较多的风险因素，钢筋发生防腐穿孔、破裂、變形的概率显著增加。如果钢筋混凝土不能得到及时维修，钢筋混凝土就容易发生结构坍塌问题，对钢筋混凝土结构稳定性造成严重影响。

2 锈蚀检测技术

2.1 直流线性极化电阻技术

随着直流线性极化电阻技术日趋成熟，其在钢筋锈蚀检测中的应用不断增加，在使用中可以直接使用相关设备给钢筋内部增加微电化学扰动，通常使用LPR检测设备，之后可以测量钢筋混凝土内部的反弹信号，掌握钢筋混凝土内部的锈蚀情况。应用直流线性极化电阻技术需要根据腐蚀电流变化计算，通常外部施加电压应控制在20 mV内。

钢筋腐蚀是一个电化学过程，钢筋混凝土表面会出现阴极和阳极两个区域，并在阴极和阳极之间出现电流流动，最终导致出现钢筋锈蚀问题。为得到更好的电池测量效果，要合理设置参考电极，然后通过综合分析钢筋、参考电极之间的电位差，判断钢筋锈蚀具体情况。为准确判断钢筋锈蚀情况，参考电极应选择使用铜、硫酸铜等半电池，让其与钢筋之间保持理想的接触状态[2]。

极化电阻概述图如图2所示。

2.2 恒电量检测技术以及无损检测技术

应用恒电量检测技术的过程中，要合理使用电子技术，并及时开展锈蚀电极计划评估工作，判断钢筋混凝土短期锈蚀速率。恒电量测量技术的测量结果精确度较高，对各种因素的抗干扰作用比较强。应用钢筋膨胀测量技术主要利用氧化物导致的体积变化作为测量依据，通过综合分析钢筋体积数值，控制钢筋内部的锈蚀进程。

开展钢筋膨胀测量作业中，要采用光纤布拉格光栅，并配合使用光纤传感器，检测钢筋混凝土的锈蚀率。使用钢筋有损检测技术要对钢筋混凝土结构开展解剖处理，然后观察钢筋锈蚀情况，也可以采用重力分析测量钢筋截面损失率。应用钢筋混凝土重力分析法要做好钢筋结构的破碎处理，将得到的钢筋浸入克拉克—布鲁斯缓冲液，在钢筋表层锈蚀物完全剥离后，完成钢筋总锈蚀物质量的计算。在使用过程中，钢筋混凝土有损检测技术具有检测精度高、检测结果直接等优点，但会对钢筋混凝土结构造成一定的损坏。

2.3 无损检测技术

当前，应用钢筋混凝土无损检测技术经常会采用涡流检测、声发射探测技术、光纤镀膜传感器技术、自然电位法、安全环境检测技术等。应用光纤镀膜传感器技术，要结合电化学技术原理，并结合光纤表面的沉积碳，制作光纤传感器。在自然电位法使用过程中，主要使用利用单电机、双电机电位梯度过渡情况检测各种外露构件的锈蚀程度，往往不会破坏钢筋结构，检测结果一致性强，技术使用相对比较方便。

使用光纤镀膜传感器主要利用不同混凝土钢筋锈蚀情况散射差异较大进行测量，能够有效评估钢筋锈蚀程度。在使用过程中，镀膜光纤传感器检测技术具有操作便捷、检测精密度高的特点，镀膜附着力受外界环境影响较大，在一定程度上影响其检测精度，但是通过合理使用安全环境，可以优化光纤腐蚀情况。

钢筋混凝土发生腐蚀的过程中，其内部结构会不断发生变化，体积会不断增加，密度却不断减少，导致光纤传感器内部弯曲光纤曲率减少，并从减少程度判断钢筋腐蚀问题。在安全环检测技术使用过程中，可以根据能量变化反映钢丝安全环的实际状态，并在此基础上评估钢筋锈蚀情况。一旦钢筋产生锈蚀，对传感器测量精度造成一定程度的影响，并间接影响安全环钢筋锈蚀检测技术的应用价值[3]。

2.4 涡流检测法

应用过程中，要将电磁装置合理安置在混凝土结构表面，可以直接根据钢筋饱和情况判断截面腐蚀面积，最终得到钢筋锈蚀率。在超声波发射探测法的应用过程中，要利用传感器作为工具，使用专用传感器收集钢筋锈蚀混凝土开裂产生的弹性应力波，准确定位钢筋发生锈蚀的部位。由于声波发射强度与钢筋锈蚀之间并没有直接联系，其他声波也容易对检测结果造成一定程度的干扰，所以超声波发射探测法应用价值相对较小。

脉冲涡流检测仪如图3所示。

2.5 混凝土电阻检测技术

钢筋锈蚀过程经常伴随电离子移动，并与电阻率、钢筋锈蚀率成反比关系。因此，在测试得到材料电阻率变化后，就可以为判断混凝土锈蚀速率提供必要依据。如果混凝土电阻率在5 kΩ·cm，混凝土锈蚀速率相对比较高。如果混凝土电阻率大于20 kΩ·cm，混凝土锈蚀速率相对比较低。

为实现电阻率的测量，要在测量物体表面安装各种测量设备，通常为2个～4个，然后对外侧距离较近的位置通入可变电流，在外侧距离较近探头通入可变电流，可变电流控制频率通常在15 Hz左右，然后测量探头电位差，结合探头距离计算电阻率，最后完成混凝土内部锈蚀速率的判断。使用混凝土电阻测量法主要利用交流信号变化与混凝土表面结构特性的关系，要认真做好钢筋锈蚀速度、锈蚀影响因素、电阻电容分析工作。

为保证交流电阻测量技术使用效果，要认真做好模型建设工作，合理设定电源频率，根据试验结果判断钢筋混凝土的锈蚀程度。为得到足够的钢筋锈蚀检测精度，要合理选择相关计算方法。

3 钢筋锈蚀控制措施

3.1 准确把握基准试样配合比

开展外部环境施工作业中，基准试样的配合比会在很大程度上影响钢筋锈蚀速度，在其他掺入料一定的情况下，应在试件中加入一定比例的矿物质材料，不仅会提高氯离子抵抗能力，而且提升钢筋强度。在开展混凝土配比过程中，要分析矿渣掺入料与其他矿物材料的比例，合理使用混凝土外加剂、掺和剂，降低混凝土内部氯离子含量，最大程度保证工程施工质量。

3.2 严格规范混凝土制作过程

钢筋混凝土中钢筋的锈蚀情况与混凝土密度、钢筋保护膜厚度具有直接關系，钢筋构件制作过程的规范性直接影响钢筋锈蚀速率，要在工程施工过程中，认真做好水泥、砂石施工材料控制工作，严格按照相关规范开展混凝土搅拌作业，认真做好钢筋混凝土的养护处理。国家也应派出专门的工作人员做好路桥施工验收工作，对于不合格的路桥要进行重建处理。

3.3 定期检查钢筋锈蚀情况

路桥工程施工结束后，要定期检查钢筋混凝土中的钢筋锈蚀情况，组织相关人员检验钢筋情况，及时发现并处理钢筋锈蚀问题，避免桥梁出现严重腐蚀，提高路桥使用耐久性。为在检查中及时发现钢筋锈蚀问题，要合理使用锈蚀检测仪器，采用无损检测技术。

4 结语

随着时代的不断发展，对开展路桥工程钢筋混凝土施工提出了更高的要求。因此，要高度重视钢筋混凝土使用中出现的钢筋锈蚀问题，认真分析问题发生的原因，切实采取针对性措施，根据不同的使用环境合理使用钢筋锈蚀技术，及时发现问题并采取解决措施。

参考文献

[1] 马盈盈.路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术探析[J].建材与装饰，2017（47）：273.

[2] 白晓辉.浅析路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术[J].民营科技，2018（3）：141-142.

[3] 肖强.路桥工程常见的病害及处理技术[J].数码设计，2017（10）：127.