混凝土钢筋锈蚀无损的检测技术

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2018-12-06 10:56热度：

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混凝土钢筋锈蚀无损的检测技术

　　钢筋混凝土结构耐久性失效的首要问题是由钢筋锈蚀引起的。常在检测时，混凝土结构已经发生了很严重的破坏。所以需要及时发现和准确诊断钢筋锈蚀的情况，这对混凝土结构进行耐久性评定很重要。混凝土中钢筋腐蚀是个很复杂的过程，但人们从来没有放弃对混凝土中钢筋锈蚀的检测与监测方法的研究。对于钢筋混凝土结构检测的发展，无损检测是主要研究发展方向，而声发射技术作为新的无损检测技术和电化学方法成为今后无损检测研究的重点。

　　电化学方法

　　半电池法半电池法可以检测钢筋锈蚀的程度，目前被广泛运用于混凝土结构中，且已经有了比较成熟的检测标准方法。在此检测方法中有两个电极，通过两个电极测得电位的差值来评定钢筋的锈蚀状态。半电位测试仪器的组成，主要包括恒电位参比电极、钢筋的连线和具有高输入电阻的伏特表，测试原理如图1所示。该方法是通过从构件表面各位置检测得到相对于标准半电池的电位。并参考表1，根据电位进行锈蚀的判断。半电池法的缺点是只能得到锈蚀的位置，混凝土中钢筋锈蚀的真正速率并不能定量测定。在1957年，极化电位与计划电流的关系由Skold和Larson发现。其中较为有代表性的测试技术为线性极化法(LPR)，恒电流脉冲法(GPM)和交流阻抗谱法(EIS)。通过向测量区施加一个小电流∆I，∆I会引起的电位变化得到∆E，并通过关系式/pR=∆E∆I得到极化电阻，最后钢筋表面的腐蚀电流密度可以由关系式Icorr=B/Rp，计算得到，这个方法叫线性极化法。恒电流脉冲测定法(GPM)，测定时，对钢筋施加恒电流脉冲，并用记录相应的过电位变化。混凝土的欧姆电阻、界面电容和极化电阻可以根据极化原理计算得到。它的优点是确定极化电阻的效率较高。电化学阻抗谱(EIS)采用频率范围从几MHz到接近100kHz之间，幅值∆E=10V的正弦交流(AC)电压信号，测得相应的电流响应，得到阻抗谱。通过对阻抗谱进行分析，依据假定的等效电路图，可以确定混凝土的欧姆电阻、界面电容和极化电阻等信息。EIS可以反映钢筋混凝土锈蚀体系中较为全面的信息，但由于测试时间长、不易分析、测试仪器较昂贵等原因，在工程测试中使用较少。混凝土电阻率法在水泥浆体孔隙液中，当离子流动时会发生电解。这个电解过程就是指混凝土的导电性。此方法必须要有两个电极来测量，其中钢筋可以作为一个电极。通过施加外部电压，测量电流的试验，得到的两者比值为混凝土的电阻值。还可以根据操作方法的不同，分为四探针法、圆盘法和两级法。虽然电阻率检测法简单、适应范围较广，但容易受环境条件的影响，所测数据的离散性高。可以依据表2，对钢筋锈蚀程度进行判定。

　　声发射技术

　　相较于传统的无损检测方法，声发射技术作为新的无损检测方法，在上世纪90年代才引入土木工程。声发射是一种很常见的物理现象。实际中，由于某种原因，材料内部产生破坏同时释放能量产生弹性波，弹性波会传到材料表面，并引起材料表面位移。而声发射探头可以探测到这些机械振动，并将其转换为电信号，而后经过前置放大增益放大，最后由信号采集系统内处理将其采集并记录下来。在混凝土结构中，钢筋锈蚀的程度、位置和形态都是动态的，变化的。且钢筋锈蚀发生在混凝土的内部，信号源多且复杂，保护层未胀裂之前，锈蚀程度难以确定。声发射技术却可以动态、实时监测材料，并对由料内部缺陷产生和发展所释放的瞬态能量十分敏感，可以通过定位方法和矩张量理论能快速、较准确地确定混凝土损伤部位和裂缝类型。目前Fricker、Ohtsu等学者已将声发射技术运用于结构健康检测中，并取得不错的效果。

　　结语

　　由于很多因素制约，电化学检测虽然测试速度快，但精度很受影响，只能给出钢筋发生锈蚀的可能。而声发射技术却可以很好的判定钢筋锈蚀程度。但混凝土由于本身的复杂性的影响，声发射技术在混凝土中钢筋锈蚀监测方面的应用与研究仍有不足。在检测钢筋锈蚀情况时，建议将两种方法结合起来分析，对钢筋混凝土进行锈蚀判定。

　　作者：曾臻刘阳国张萌徐伟杰单位：三峡大学土木与建筑学院秭归县润楚新型材料建材有限责任公司

文章名称：混凝土钢筋锈蚀无损的检测技术

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