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路桥工程混凝土钢筋锈蚀检测技术的探讨

时间:2016-10-17 15:07 点击:
【摘要】钢筋锈蚀现象在路桥工程实践中很常见,混凝土钢筋结构往往因钢筋锈蚀破坏开始而引起工程和建筑物的安全问题,随之带来工程维修养护或除险加固的资金大量投入,对人民生命财产安全构成威胁、给生产管理带来不利影响。本文通过对钢筋锈蚀对混凝土力学
 
 
  【摘要】钢筋锈蚀现象在路桥工程实践中很常见,混凝土钢筋结构往往因钢筋锈蚀破坏开始而引起工程和建筑物的安全问题,随之带来工程维修养护或除险加固的资金大量投入,对人民生命财产安全构成威胁、给生产管理带来不利影响。本文通过对钢筋锈蚀对混凝土力学特性造成的影响以及钢筋锈蚀检测注意事项进行探讨,并对路桥工程中的钢筋锈蚀检测技术进行了分析,希望能为相关工作人员提出参考。
 
  【关键词】路桥工程;混凝土;钢筋锈蚀;检测技术;
 
  目前我国城市化发展越来越快路桥工程正在大量实施,以适应交通要求的不断增长。路桥工程的使用性能寿命和施工质量等都对人民群众的切身利益造成的很大的影响,并关系到政府的形象。所以路桥工程的钢筋锈蚀现象受到人们的极大重视。但是同时,钢筋混凝土又具有钢筋锈蚀、抗裂性差、自重大等缺点,通常导致建筑结构安全等隐患,经济损失也十分严重。所以,现有结构安全性评估以及钢筋混凝土结构耐久性对加固以及维修现有建筑物十分重要,具有非常高的社会经济效益以及很强的现实意义。
 
  一、钢筋锈蚀对混凝土力学特性造成的影响
 
  首先,钢筋锈蚀会导致钢筋与混凝土结构之间的粘结力下降,造成了钢筋有效截面逐步减小,最终可能会降低混凝土结构的承载能力。其次,钢筋在锈蚀作用下会产生一定程度的体积膨胀,在原有的混凝土结构上势必会造成混凝土的顺筋胀裂,会导致混凝土结构的刚度变低,产生一定的变形作用最终影响到混凝土结构的正常使用。第三,锈蚀作用会造成混凝土结构需要承受双向或者是三向的应力,无疑大大降低了混凝土结构的延性。
 
  二、钢筋锈蚀检测注意事项
 
  引起钢筋混凝土结构中钢筋出现锈蚀的原因有很多,总结起来主要有混凝土出现疏松、脱落混凝土碳化较为严重有害物质给钢筋造成严重的侵蚀在外界因素作用下形成了“腐蚀电池”等原因。将这些原因进行归纳无外乎施工、环境、材料三个方面,因此对钢筋锈蚀检测时应从这三个方面着手,综合各种因素进行分析。
 
  (一)、调查周围环境
 
  针对钢筋锈蚀问题应对工程所处的环境问题进行调查,例如该工程是否处在沿海位置,周围是否有工厂排放工业“三废”。除此之外,还应考虑气候给钢筋造成的影响。
 
  (二)、检测构件情况
 
  构件深度碳化检测数据能够反映混凝土的密实程度,有利于分析钢筋出现锈蚀的原因。因此,检测构件深度碳化时应注重采集各类构件碳化数据,从而使其与正常值进行鲜明的对比。另外,为了对碳化深度进行准确的分析,还应记录钢筋保护层的厚度等参数。
 
  检测构件裂缝:通常情况下钢筋出现锈蚀是从混凝土开裂、脱落处观察得知,因此重视检测构件的裂缝,对研究钢筋锈蚀问题具有十分重要的意义。不同因素引起混凝土的混凝土裂缝表现的特征不尽相同,例如如果混凝土裂缝开裂方向与钢筋走向一致,则很可能是氯离子含量较多引起如果裂缝外形非常不规则,则有可能是集料之间发生反应引起因此进行现场检测时应对裂缝的走向、外形等进行准确的把握。
 
  (三)、调查施工过程
 
  分析钢筋出现锈蚀情况不能忽略对施工过程的调查,从而准确把握施工过程中是否存在引起钢筋锈蚀的因素,具体应注意以下几点内容使用的水泥性能是否满足施工要求原料配比时添加的外加剂等是否存在超量现象使用的集料是否经过筛选捆扎钢筋时是否已经出现锈蚀混凝土浇筑、养护环节是否合理。
 
  三、路桥工程中的钢筋锈蚀检测技术
 
  (一)、破损检测技术
 
  路桥工程混凝土钢筋检测技术的破损检测技术顾名思义就是对露出混凝土表面的锈蚀钢筋进行观察和测量,并对其锈蚀作用造成的横截面损失率以及质量损失率进行确定,同时也可以运用重力分析法对钢筋表面的锈蚀情况进行分析。这里提到的重力分析法是将表面混凝土打碎后得到的锈蚀钢筋在克拉克溶液(ASTMGl一81,20mg三氧化锑+50mg氯化亚锡+1L盐酸)中浸泡25mim。除去钢筋表面的锈蚀物,从而得到钢筋锈蚀量破损检测法主要是适用于锈蚀情况较为严重的钢筋混凝土结构.其具有着直观且测量准确性较高的特点.但是其也有着一定的局限性,可能会造成混凝土结构的损伤另一方面由于其钢筋暴露的面积决定着其检测结果可能具有一定的范围性和限制性。
 
  (二)、无损检测
 
  无损检测通常分为电化学检测以及物理检测两大类,具体如下:
 
  1、物理法
 
  钢筋锈蚀的物理检测方法主要是通过对钢筋锈蚀所产生的物理特性变化的测定来对钢筋的锈蚀情况进行确定物理法的主要应用技术方法包括电阻棒法、射线法、红外热相法、声发射法以及基于磁场的监测方法等。
 
  其中较为常用的两种物理检测方法是电阻棒法以及声发射法,其具有着操作简便的特点。电阻棒法主要是通过对钢筋锈蚀前后的电阻值变化的测量.随后在导电原理作用下对钢筋剩余截面面积进行推算,其较为容易受到环境因素例如温度和湿度的影响等声发射法的检测原理是钢筋在锈蚀作用下会产生一定的体积膨胀,就造成了钢筋周围的混凝土开裂,在开裂时会产生相应的应力波,声发射法就是通过安装接收仪器对这种应力波进行收集,最终确认出发生锈蚀膨胀的具体位置,但是其也具有一定的缺点,很容易受到其他非检测声波的干扰,可能会带来一定的测量误差。
 
  2、电化学法
 
  交流阻抗检测技术:交流阻抗检测技术实施的基本原理为:基于混凝土钢筋的简化模型通过在不同频率上加入振幅为20mV左右的正弦波未对钢筋的腐蚀情况进行量测其中频率范围通常为1kHz一lOMHz。在低频段的测量中河得到RS+Rct值。其中Rct指控制钢筋腐蚀速率的实际极化电阻;在中频段的量测河获得钢筋表面的双层电容Cdl;而在高频段的测量中,则可取得混凝土的溶液电阻RS。
 
  直流线形极化电阻技术:除去混凝土电阻率技术以及半电池电位法技术等定性的检测技术之外,我国工程路桥中一般常还采用进一步的定量检测技术来确定混凝土中钢筋的锈蚀速率其中最常用的就是直流线形极化电阻技术。其工作形式是对混凝土钢筋添加一个极微小的电化学扰动并且对其反应进行测量而通过测量所得到的反应可以确定受扰动钢筋的腐蚀速率。当所加的电位》20mV的时候腐蚀电流Icorr通过以下公式计算得可得:
 
  在以上公式中,Ba和Bc是指阳极和阴极的Tafel常数,B是指Stern常数。对混凝土钢筋中发生腐蚀的部分,通常将B取值为25mV;至于钝化的钢筋,则将B取值为50mV。这样就可以通过线性极化电阻量测得到的腐蚀电流密度求得混凝土中钢筋的腐蚀速率。
 
  直流线性极化电阻的测量可采用Potentiostatic法、Galvanostadc法和Potentiodynamic法这三种不同的方式进行。线性极化电阻检测技术的优势在于它能够直接得出钢筋在接受检测时的腐蚀速率,目前我国已经开发出便携式LPR检测设备河以用于现场的数据测量和腐蚀度的计算。然而在采用这些设备进行实际测量时,还存在一些阻碍因素,比如钢筋面积的不确定、溶液电阻和双层电容的影响等等。

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