钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究

耿 涛

（中外建华诚工程技术集团有限公司，山西 太原 030003）

1 钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理

近年来，在钢筋混凝土建筑中出现了许多质量事故。钢筋腐蚀极大损害了结构的耐久性与承载力。使国家每年背负沉重的经济损负担。钢筋混凝土结构的硬化，会生成水化反应，使得结构内部形成了许多碱性物质，增高了PH 值，钢筋与碱性物质会产生化学反应，开始钝化，时间长了，就会出现腐蚀。混凝土孔隙里属于碱度比较高的一种Ca（OH）2饱和溶液，pH 值在12.5 左右，因为混凝土里还包含了比较少的Na2O、K2O 等，因此其本身的pH 值则会超出13。混凝土中性化令钢筋位置的pH 值有所减弱，或者是浓度较为充分的游离Cl－扩散至钢筋表面令钝化膜出现溶解的情况。脱钝之后混凝土里钢筋会出现一个电化学的过程，在阳极区出现一种氧化的发应：Fe－2eFe2+；在阴极区出现一种还原的反应：O2+2H2O+4e4OH－。阳极区释放的电子则会运用钢筋朝着阴极区进行流动，并且会出现Fe2+朝着周围进行迁移与扩散，并且与阴极区出现一种OH－的反应，然后生成Fe（OH）2。

2 钢筋腐蚀机理检测

2.1 物理学检测

1） 电阻探针法，电阻探针法和钢筋一样材质的电阻一同放置在混凝土中，利用平衡电桥，对探针电阻实施测量，因为探针电阻与电针截面积二者间是一种反比关系，基于此，通过电阻的变化转变为腐蚀深度，以实现检测。电阻探头法于上世纪二十年代被欧美等一些国家所使用，该方法的应用，混凝土浇筑开始前，预先填埋探头，当钢筋腐蚀比较均匀时,适宜使用这种方法，当钢筋产生局部腐蚀，并不能通过加速方式实现检测的目的。

2） 声波发射法。声波发射法凭借混凝土中钢筋在混凝土腐蚀中生成的内力，使附近混凝土胀开，通过声波释放一部分能量，然后利用声发射探头，测定发声所处区域及强度。这种方法有很大缺陷，对其余声波的干扰并不能有效规避，对钢筋腐蚀活性高低与声发射之间关系的构建是非常困难的。

2.2 电化学检测

1） 交流阻抗法，在应用技术基础上产生的这种方法，交流阻抗法所坚持的原则即，对电极施加交流电压、电流，探究其信号，依照响应程度对电极反应数据实施计算。通常交流阻抗法应用于钢筋混凝土腐蚀度中。交流阻抗法的应用，将腐蚀机制的有关信息给呈现出来，测定出腐蚀速度，为使信息更准确，要拓宽测算范围，尤其钢筋混凝土的腐蚀速度的测定更是如此，信息数据所处的频区越低，越重要。

2） 钢筋腐蚀综合评估法，该方法适用于现场实施测量的化学要素中，而化学药物包括混凝土电阻率与腐蚀电流，以此对钢筋腐蚀情况实施诊断。根据钢筋腐蚀情况不同，可分为下面两种情况：一种情况为钢筋己腐蚀，另一种情况是钢筋未腐蚀。利用判别分析法，构建数学模型。变量选定与钢筋腐蚀关系紧密的现场容易测定的电化学要素，构建判别函数，紧接着通过判别准则与判别函数，实现最终的分类。

3） 恒电量试验方法，恒电量试验方法最早出现在钢筋混凝土腐蚀的研究中，上世纪八十年代末期，为获得大量精确的数据，部分研究学者把恒电量试验方法用作激励信号，对衰减曲线实施分析。恒电量试验方法具有微弱的电信号，同时兼有瞬间性，此外，测量表现出衰减变化，其能够迅速精准地测定出钢筋瞬间腐蚀速度。

2.3 EIR 综合评估方案

为了满足钢筋腐蚀实际检测工作的要求，必须进行钢筋腐蚀综合评价法的应用，这种评价方法有三个重要组成部分，分别是电阻率化学、腐蚀电流密度状况、钢筋自然腐蚀电位状况，这种钢筋腐蚀评估方法被称为EIR 检测方法，这种方法具备良好的工作效益。判别分析模式是多元统计分析的重要组成部分，EIR 评估体系实现对判别分析法的有效使用，通过对数学模型的建立，进行钢筋腐蚀状况信息数据的收集，进行钢筋腐蚀及未腐蚀状况的划分，分别将其归于第一类、第二类，通过对现场电化学三要素的分析，进行三元变量的确定，再进行三元判别函数的建立，将个体带入相应的判别准则，做好最终分类工作，通过对相关统计计算模式的应用，进行钢筋腐蚀状态的评价，这需要进行混凝土电阻率、腐蚀电流、腐蚀电位等影响条件的多元化分析，通过对EIR 综合评估法的应用，可以确保混凝土钢筋腐蚀检测效益的提升，这需要灵活应用EIR 综合评估法的判别函数，进行钢筋腐蚀检测结果的优化。

2.4 锈蚀钢筋的疲劳性能

当前随着混凝土建筑结构的老龄化以及使用环境的不断恶化，有很多锈蚀钢筋混凝土桥梁急切需要对其自身的安全性进行评价除此之外还需要对剩余的疲劳寿命给予适当的预测，而对于锈蚀钢筋其自身的疲劳性能进行研究是准延长荷载下锈蚀混凝土构件使用寿命的一个基础。有相关的研究人员在具体桥梁退化下的老化构件里截取锈蚀钢筋去给予了疲劳的试验。试验结果显示出，在钢筋出现锈蚀之后，因为其自身有效的截面积降低和屈服强度以及变形能力减弱等多种因素的制约，其自身的疲劳强度有显著的减弱。

3 结语

为了满足现阶段桥梁混凝土实际工作的要求，必须进行钢筋混凝土腐蚀发展状况的正确性评估，从而做好公路桥梁结构使用寿命的评价工作，进行混凝土耐久性的分析，优化钢筋腐蚀的检测方案，从而提升公路桥梁工程的整体运作效益。