混凝土中的鋼筋鏽蝕檢測應用技術方法
發布時間:2014-07-15
一、鋼筋鏽蝕機理
鋼筋混凝土中鋼筋發生鏽蝕主要是電化學反應的結果。混凝土澆注後,水泥的水化反應產生強堿環境,鋼筋會在該環境中發生氧化反應(又稱鈍化反應),從而在鋼筋的外表麵產生一層致密的氧化層,就是常說的鈍化膜。完整的鈍化膜能夠將鋼筋和外部環境隔離開來,阻止鋼筋的鏽蝕。
當(dang)混(hun)凝(ning)土(tu)受(shou)外(wai)力(li)破(po)壞(huai)或(huo)化(hua)學(xue)侵(qin)蝕(shi)造(zao)成(cheng)鈍(dun)化(hua)膜(mo)局(ju)部(bu)消(xiao)失(shi)時(shi),失(shi)去(qu)保(bao)護(hu)的(de)鋼(gang)筋(jin)在(zai)具(ju)有(you)氧(yang)氣(qi)和(he)水(shui)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)就(jiu)會(hui)逐(zhu)漸(jian)發(fa)生(sheng)鏽(xiu)蝕(shi)。主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)種(zhong)常(chang)見(jian)的(de)因(yin)素(su):
1、氯化物
氯化物滲透到鋼筋表麵後,C1-的局部酸化作用使鋼筋表麵PH值下降,導致鈍化膜的破壞。
2、酸性環境
混凝土處於酸性環境中時,離子滲透作用會逐漸改變鋼筋周圍的PH環境,當PH值低於10的時候,鈍化膜被加速破壞,鏽蝕發生。
3、碳化
混凝土碳化反映是環境氣體中的二氧化碳向混凝土內部擴散,當混凝土中含有水分時,產生酸性環境,造成鏽蝕發生的可能。
4、應力
一般混凝土構件都是用來承受壓力、拉力、剪(jian)切(qie)力(li)等(deng)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)。當(dang)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)使(shi)鋼(gang)筋(jin)表(biao)麵(mian)發(fa)生(sheng)裂(lie)紋(wen),就(jiu)會(hui)導(dao)致(zhi)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)破(po)壞(huai),而(er)且(qie)鋼(gang)筋(jin)周(zhou)圍(wei)沒(mei)有(you)從(cong)新(xin)產(chan)生(sheng)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)強(qiang)堿(jian)環(huan)境(jing)時(shi),鋼(gang)筋(jin)失(shi)去(qu)保(bao)護(hu),會(hui)加(jia)速(su)鋼(gang)筋(jin)的(de)鏽(xiu)蝕(shi)。
二、鋼筋鏽蝕檢測技術
長期以來,國內外一直都在研究鋼筋鏽蝕檢測的方法,目前主要有以下幾種:
1、電化學法
dianhuaxuefashigenjugangjinxiushidedianhuaxuetexing,tongguoyidingdejiancefangfalaicedingdiancanshu,zongjiebutongxiushiqingkuangxiaxiangyingdeguilv,congerquedinggangjindexiushichengduhuosudu。muqiangaileifangfazhuyaoyouzirandianweifa、交流阻抗法、線性極化法、混凝土表麵電阻率法、恒電量法、電化學噪聲法等。
1.1自然電位法
自然電位法是現在應用最廣泛的鋼筋鏽蝕檢測方法。把
鋼筋混凝土作為電極,通過測量鋼筋電極和參考電極的相當電勢來判斷鋼筋的鏽蝕情況。
自然電位法的優點是設備簡單、操作方便。缺點是隻能定性的判定鋼筋鏽蝕的可能程度,不能定量測量鋼筋鏽蝕比例;在混凝土表麵有絕緣體覆蓋或不能用水浸潤的情況下不能使用該種方法進行測試。
1.2交流阻抗法
交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)法(fa)是(shi)對(dui)混(hun)凝(ning)土(tu)構(gou)件(jian)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)小(xiao)的(de)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao),通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)和(he)對(dui)比(bi)輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)振(zhen)幅(fu)及(ji)相(xiang)位(wei)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)來(lai)判(pan)斷(duan)混(hun)凝(ning)土(tu)電(dian)極(ji)體(ti)係(xi)的(de)性(xing)質(zhi)。它(ta)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)出(chu)電(dian)極(ji)的(de)各(ge)種(zhong)電(dian)化(hua)學(xue)參(can)數(shu),而(er)且(qie)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)出(chu)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)映(ying)的(de)控(kong)製(zhi)步(bu)驟(zhou)。通(tong)過(guo)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)譜(pu)隨(sui)時(shi)間(jian)的(de)演(yan)變(bian)也(ye)可(ke)以(yi)研(yan)究(jiu)電(dian)極(ji)過(guo)程(cheng)的(de)變(bian)化(hua)規(gui)律(lv)。該(gai)方(fang)法(fa)的(de)缺(que)點(dian)是(shi),測(ce)量(liang)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang),儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)也(ye)比(bi)較(jiao)昂(ang)貴(gui),對(dui)低(di)速(su)率(lv)鏽(xiu)蝕(shi)體(ti)係(xi)需(xu)要(yao)低(di)頻(pin)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao),測(ce)量(liang)也(ye)有(you)一(yi)定(ding)的(de)困(kun)難(nan);分析方法複雜,測量的阻抗譜與構件的幾何尺寸有關,不適合現場測試。
1.3線性極化法
線性極化法以過電位很小時(<10mV)過(guo)電(dian)位(wei)與(yu)極(ji)化(hua)電(dian)流(liu)呈(cheng)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)作(zuo)為(wei)理(li)論(lun)依(yi)據(ju)。通(tong)過(guo)向(xiang)測(ce)量(liang)區(qu)域(yu)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)小(xiao)電(dian)流(liu),測(ce)量(liang)該(gai)電(dian)流(liu)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)位(wei)變(bian)化(hua),電(dian)位(wei)變(bian)化(hua)量(liang)與(yu)電(dian)流(liu)之(zhi)比(bi)稱(cheng)為(wei)極(ji)化(hua)電(dian)阻(zu),極(ji)化(hua)電(dian)阻(zu)與(yu)鏽(xiu)蝕(shi)電(dian)流(liu)成(cheng)反(fan)比(bi)。因(yin)此(ci)測(ce)定(ding)出(chu)極(ji)化(hua)電(dian)阻(zu)可(ke)以(yi)求(qiu)得(de)極(ji)化(hua)電(dian)流(liu),根(gen)據(ju)法(fa)拉(la)第(di)定(ding)律(lv)可(ke)以(yi)將(jiang)極(ji)化(hua)電(dian)流(liu)轉(zhuan)換(huan)為(wei)鋼(gang)筋(jin)的(de)損(sun)失(shi)量(liang)。該(gai)方(fang)法(fa)測(ce)量(liang)方(fang)便(bian)快(kuai)捷(jie)、測試精度較高。缺點是:現場構件的計算係數不容易準確測定;線性極化測量是建立在已知測量範圍的基礎上,由於測量時輸入信號會發生側向擴散,很難準確界定測量範圍的大小;儀器精度要求很高。
1.4混凝土表麵電阻率法
鋼(gang)筋(jin)鏽(xiu)蝕(shi)發(fa)生(sheng)時(shi),會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)子(zi)的(de)遷(qian)移(yi),從(cong)而(er)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)發(fa)生(sheng)電(dian)子(zi)分(fen)布(bu)差(cha)異(yi),通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)判(pan)斷(duan)鋼(gang)筋(jin)的(de)鏽(xiu)蝕(shi)可(ke)能(neng)性(xing)。該(gai)方(fang)法(fa)受(shou)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)水(shui)分(fen)含(han)量(liang)和(he)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)影(ying)響(xiang)。
2、物理法
主要是通過測定與鋼筋鏽蝕相關的電阻、電磁、熱傳導、聲波傳播等物理特性的變化來反映鋼筋的鏽蝕狀況。常用方法有電阻棒法、渦流探測法、射線法、聲發射探測法等。該類方法的優點是操作方便,受環境的影響較小。缺點是容易受到混凝土中其它損傷因素的幹擾;而且建立物理測定指標和鋼筋鏽蝕量之間的對應關係比較困難。物理法目前主要處於理論研究階段,未見用於現場檢測。
三、半電池自然電位法檢測的優點
位wei於yu離li子zi環huan境jing中zhong的de鋼gang筋jin可ke以yi視shi為wei一yi個ge電dian極ji,鏽xiu蝕shi反fan應ying發fa生sheng後hou,鋼gang筋jin電dian極ji的de電dian勢shi發fa生sheng變bian化hua,電dian位wei大da小xiao直zhi接jie反fan映ying鋼gang筋jin鏽xiu蝕shi情qing況kuang。眾zhong所suo周zhou知zhi,電dian池chi是shi一yi個ge陰yin極ji和he一yi個ge陽yang極ji構gou成cheng,鋼gang筋jin電dian極ji隻zhi具ju有you電dian池chi的de一yi半ban特te征zheng,所suo以yi被bei稱cheng為wei半ban電dian池chi。在zai混hun凝ning土tu表biao麵mian放fang置zhi一yi個ge電dian勢shi恒heng定ding的de參can考kao電dian極ji(硫酸銅電極或氯化銀電極),和(he)鋼(gang)筋(jin)電(dian)極(ji)構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)電(dian)池(chi)體(ti),就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)測(ce)定(ding)鋼(gang)筋(jin)電(dian)極(ji)和(he)參(can)考(kao)電(dian)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)對(dui)電(dian)勢(shi)差(cha)得(de)到(dao)鋼(gang)筋(jin)電(dian)極(ji)的(de)電(dian)位(wei)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)。總(zong)結(jie)電(dian)位(wei)分(fen)布(bu)和(he)鋼(gang)筋(jin)鏽(xiu)蝕(shi)間(jian)的(de)統(tong)計(ji)規(gui)律(lv),就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)電(dian)位(wei)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)判(pan)定(ding)鋼(gang)筋(jin)鏽(xiu)蝕(shi)情(qing)況(kuang)。
該方法操作簡單、測試速度快,便於連續測量和長時間跟蹤,在各國應用都比較廣泛,也是目前國內使用最多的測試方法。
四、半電池自然電位法的應用
依據GB/T50344-2004《
建築結構檢測技術標準》中的電化學測定方法(自然電位法),智博聯公司研製出的鋼筋鏽蝕檢測專用設備“ZBL-C310鋼筋鏽蝕檢測儀”,采用極化電極原理,通過銅/硫酸銅參考電極來測量混凝土表麵電位,利用通用的自然電位法判定鋼筋鏽蝕程度;
該產品具有圖形化測試界麵,測量直觀、便捷;自動對測量結果進行統計,幫助用戶判定等特點。技術指標與國外同類儀器相當:測量範圍±1000mv,分辨率1mV。
其主要性能特點如下:
1.操作簡便,測試結果以數字或圖形方式顯示;
2.測點讀數快速而穩定,電位讀數變動不超過2mv;
3.鋼筋鏽蝕程度分9級灰度或色彩顯示;
4.繪製電位等值線圖,等值線差值可設置(50mv~100mv);
5.強大的專業分析處理軟件,可自動生成檢測報告初稿。