钢筋混凝土腐蚀行为及检测技术研究

摘要：钢筋混凝土腐蚀行为对其性能和安全性存在突出影响，这就要求做好腐蚀检测及控制。本文以钢筋混凝土腐蚀行为的成因与危害为切入点，在此基础上，分析钢筋混凝土腐蚀行为的检测技术和控制方法，并结合新疆铁道职业技术学院哈密新校区一期建设项目——市政及外网工程给出其检测工作方法、结果等，以服务未来钢筋混凝土腐蚀控制的有关工作。

关键词：钢筋混凝土腐蚀行为检测技术涂层保护

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

钢筋混凝土（ReinforcedConcrete或Ferroconcrete）是混凝土的一种，一般简称为钢筋砼，是指通过在混凝土中加入钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料，其可以改善混凝土的力学性质，在建筑工程和土木工程中应用比较广泛。现有研究表明，钢筋混凝土的力学性能和成本水平虽然较为理想，但可能受到一些因素影响出现腐蚀情况，影响其使用性能和安全水平。造成钢筋混凝土腐蚀的因素比较多样，客观上要求加强腐蚀问题检测，以提供腐蚀问题控制方面的依据，分析钢筋混凝土腐蚀行为的成因、危害、检测技术等内容具有一定必要性。

1钢筋混凝土腐蚀行为的成因与危害

1.1钢筋混凝土腐蚀行为的成因

从共性角度出发，造成钢筋混凝土腐蚀行为的因素可分为三大类：一是物理性因素，二是微生物因素，三是化学性因素，其中，化学性因素的影响更为突出。

物理性因素是指外荷载、锐礼物破坏等因素对混凝土的负面影响，如地下部分混凝土与尖利的岩体或其他物体接触，可能出现表面损伤，加快老化，应对水蚀、酸碱腐蚀和盐类腐蚀的能力对应下降。化学性因素是钢筋混凝土腐蚀行为的主要诱因，包括酸类腐蚀、盐类物质、强碱类物质等[1-2]。微生物活动的影响与此略有不同，各类微生物在活动过程中可以对土壤中的有机物进行分解，将二氧化碳、有机酸、硫化氢等具有腐蚀作用的物质释放到土壤中和空气中，上述物质作为介质改变混凝土结构周边理化环境，加快各类粒子交换和结合的速度，进而形成混凝土腐蚀问题。与物理因素形成的混凝土腐蚀情况相似，微生物活动的影响也具有一定间接性，可以加快和恶化混凝土腐蚀程度和速度[3]。

1.2钢筋混凝土腐蚀的危害

钢筋混凝土腐蚀危害主要集中于3个方面：一是加快结构老化，二是降低建筑使用性能，三是带来安全隐患。

钢筋混凝土腐蚀的直接危害是导致结构自身老化，如钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋会在较短时间内出现承重能力严重下降的情况，且对周边混凝土结构产生侵蚀破坏，使混凝土整体承重能力恶化，难以应对外荷载破坏，甚至出现局部垮塌问题[4]。

钢筋混凝土腐蚀也会降低建筑使用性能，尤其是承重能力、传力、导力等力学方面的功能，例如，大型建筑的自重较大，需要以稳定结构完成上部垂直方向剪切力和作用力的传导，当钢筋混凝土出现腐蚀情况且渐渐加剧时，建筑自重的影响渐渐加剧，当钢筋混凝土结构无法继续承受其影响时，需要组织建筑局部修复或重建。严重的钢筋混凝土腐蚀情况会带来使用安全方面的隐患。部分钢筋混凝土结构建设区域比较特殊，可能需要服务地下设施和水工建筑，其出现锈蚀老化情况时，无法有效挡水，不能服务地下活动，可能出现水工建筑垮塌、地下设施损坏等问题，造成安全方面的威胁[5]。

2.钢筋混凝土腐蚀行为检测技术的应用方式

2.1工程概况

新疆铁道职业技术学院哈密新校区一期建设项目——市政及外网工程（文内简称哈密新校区工程）位于哈密伊州区西部新区，施工内容包括室外热力建筑（混凝土管沟共计4003.39m，钢筋混凝土检查井共计30座）、室外配电建筑（钢筋混凝土管沟为2399.4m，直埋管沟5515m，钢筋混凝土电缆井共计173座）、室外给水及消防喷淋建筑（直埋管沟部分为3 129.95m，给水井27座，消火栓井56座）、室外排水建筑（钢筋混凝土管沟为9197.31m，排水井591座，检漏井591座）、室外雨水工程（雨水篦子井101座，检查井101座）、室外热力官网、室外消防及喷淋工程、室外给排水工程、室外电气工程、道路部分等。

经前期调查，根据地质报告，本场区非湿陷性黄土，但场地土对混凝土具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。为了解和控制钢筋混凝土腐蚀行为，哈密新校区工程引入了钢筋混凝土腐蚀行为检测技术，包括目测技术、无损检测技术和传感器检测技术3类。其中，目测技术主要用于地上混凝土结构的直接观测，无损检测技术和传感器检测技术利用设备提供服务。上述技术应用效果较好，可以为同类工程提供辅助。

2.2检测过程

2.2.1基本方法

目测技术是指直接利用现场观测的方式进行钢筋混凝土腐蚀行为分析，其作业方式简单和直接，可以快速察觉一些较严重的钢筋混凝土腐蚀行为，但对细微的腐蚀情况和钢筋混凝土内部腐蚀情况难以察觉，也不能有效控制。该技术在哈密新校区工程钢筋混凝土腐蚀行为检测工作中主要发挥辅助作用。

无损检测技术是利用超声设备进行检测的一种技术方法，其主要作用在于检测混凝土结构内部质量水平，对内部锈蚀、中空、腐蚀孔洞等问题的检测效果较为理想。从技术原理上看，在不存在质量问题的情况下，钢筋混凝土内部质地一般是均匀的，超声穿透此类介质时，强度均匀衰减，且衰减的强度明显。当钢筋混凝土内部出现质量问题时，质地一般不是均匀的，超声穿透此类介质时，强度虽有衰减但不均衡，且衰减的强度往往不高，例如，穿透因腐蚀出现中空的区域，超声强度依然较高。

2.2.2主要流程与结果

哈密新校区工程建设过程中，利用传感器进行土壤条件分析，采用分层分析的方式将建设区域分为5个部分，即施工区域北一层、北二层、南一层、南二层及中三层，主要观察指标为盐分信息、土壤压力信息、温度信息及湿度信息，观测自2023年7月26日持续到当年度12月6日，利用接触式传感器收集有关信息，并做记录。随机选取若干工作日的信息，统计如表1所示。

根据传感器提供的信息，对区域内的土壤条件进行检测结果分析，发现各区域的盐分水平呈现由低到高、再由高向低变化的规律，大体保持了稳定；土压频率基本无变化；温度和湿度的变带有相关性，较高温度往往伴随较高湿度，这与采样期间区域天气情况和采集时间存在一定关联。结合采样结果进行分析，本地存在盐渍化土壤，可能对钢筋混凝土产生腐蚀，腐蚀强度不高，但有必要加以控制，以保证钢筋混凝土质量。

无损检测技术主要形成频谱图，可以直接用于分析超声衰减情况。根据3次测试结果，认定钢筋混凝土腐蚀情况较轻微，不影响其使用。目测结果与此相似，钢筋混凝土外露部分性能无异常。

3钢筋混凝土腐蚀行为的控制方法

3.1渗入与涂层防护

哈密新校区工程中，结合盐渍化问题的分析结果，采用了渗入防护涂层保护模式进行钢筋混凝土腐蚀行为控制。在混凝土浇筑前，将渗入式钢筋阻锈剂掺入混凝土中，之后，进行搅拌处理，提升混合物的抗腐蚀能力。用量方面，每1t水泥掺入2.0kg钢筋阻锈剂。在钢筋混凝土制备和干凝完成后，选取树脂材料对混凝土表面进行处理，利用人工涂刷的方式反复涂抹3～4层树脂，确保涂抹均匀且总厚度达到0.5mm上下。利用渗入与涂层防护阻隔盐分和水化物与混凝土相互反应（主要是化学反应）的渠道，进而提升混凝土结构的抗腐蚀能力。

3.2提升施工规范性

在渗入与涂层防护基础上，哈密新校区工程中也加强对施工技术的控制，以规范施工的方式控制钢筋混凝土腐蚀行为。例如，钢筋结构是腐蚀行为较高发的区域，施工过程中，钢筋应设专人管理，建立严格的验收、保管、领取和发放的管理制度。钢筋防腐蚀和锈蚀：钢筋不得与酸、盐、油等物品存放在一起，堆放钢筋地点附近不得有有害气体源，以防止腐蚀钢筋。在运输和安装钢筋时，应轻装和轻卸，不得随意抛掷和碰撞，防止钢筋变形。半成品钢筋进入绑扎现场前，做好防锈保护措施，针对有锈蚀的钢筋，先进行清理，清理干净，经过预检以后，才可以进入绑扎现场。浇注混凝土时，钢筋工必须有专人看护钢筋，钢筋移位后，及时进行调整，严格避免钢筋外漏接触空气、水分和盐分。有效提升施工规范性，可以减少钢筋混凝土腐蚀问题的发生率，保证工程综合效益。

3.3混凝土实验分析

钢筋混凝土腐蚀问题的影响因素多样。为提升控制效果，哈密新校区工程中加强了实验分析，以有效的实验预分析钢筋混凝土腐蚀诱因，再根据实验结果采用对应的控制措施，收效良好。在单因素分析工作中，湿热、盐雾等因素的影响得到分析，实验方式如表2所示。

结合实验结果，进行钢筋混凝土腐蚀行为控制，获取良好效果。

4结语

综上所述，钢筋混凝土腐蚀行为危害较多，通过检测技术，可及时察觉并予以处理，从而改善钢筋混凝土结构性能和使用安全。从成因上看，水蚀、酸碱腐蚀和盐类腐蚀均可能影响混凝土性能。结合新疆铁道职业技术学院哈密新校区一期建设项目——市政及外网工程，主张在实际工作中采用无损检测法、传感器检测法、目测法等进行钢筋混凝土腐蚀情况分析，结合检测结果，可知上述技术具有一定的积极价值。未来，还应重视钢筋混凝土腐蚀行为控制，通过涂层保护、渗入防护等技术手段，改善钢筋混凝土腐蚀行为控制能力。

参考文献

[1]王申华，林军，喻红林等.基于微波透射法的输变电钢筋混凝土腐蚀检测[J].电子测量技术，2023，46（22）：56-61.

[2]王申华，应旭华，王旭杰等.基于微波的输变电线路钢筋混凝土结构腐蚀检测[J].无损检测，2023，45（8）：55-61.

[3]秦玉宾.后置式海工结构钢筋腐蚀监测系统设计及在跨海桥梁上的应用[J].建筑技术，2023，54（9）：1035-1039.

[4]王旭杰，王申华，陈建斌等.基于微波反射法的输变电钢筋混凝土腐蚀检测[J].浙江电力，2022，41（4）：62-67.

[5]路承功.西北盐渍环境下混凝土结构材料耐久性试验研究及寿命预测与评估[D].兰州：兰州理工大学，2022.