混凝土钢筋锈蚀检测方法分析

梁应壮 李玉山

【摘  要】论文从钢筋结构特性、混凝土裂缝、混凝土碳化、锈蚀机理等方面分析影响混凝土钢筋锈蚀的主要原因，详细论述了电化学检测方法、物理检测方法及综合分析法的具体应用，最后提出预防与控制混凝土钢筋锈蚀的措施。

【Abstract】This paper analyzes the main reasons that affect the corrosion of concrete reinforcement from the aspects of reinforcement structure characteristic， concrete crack， concrete carbonization and corrosion mechanism， discusses the specific application of electrochemical detection method， physical detection method and comprehensive analysis method in detail， and finally puts forward the measures to prevent and control the corrosion of concrete reinforcement.

【关键词】混凝土;钢筋;锈蚀检测;技术

【Keywords】concrete; reinforcement; corrosion detection; technology

【中图分类号】TU375                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）10-0170-03

1 引言

锈蚀的混凝土钢筋不仅会对混凝土结构的安全性、稳定性造成不良影响，也会使得建筑外观的美观性受到损坏，科学检测混凝土钢筋的锈蚀情况，不仅在于了解并把握混凝土钢筋结构的质量性能情况，也为建筑物的安全性、稳固性提供了必要保障。

2 影响建筑混凝土钢筋锈蚀的主要原因

2.1 钢筋结构特性

近年来，混凝土、钢筋在建筑工程项目的建设施工中得到广泛使用，此类材料中含有大量的铁、碳等常见元素，还包含晶界面等。在钢筋结构中，此类物质的存在形式多种多样，大多为化合物、固溶体亦或是机械混合物等。元素和晶界面共存時，会形成阴极与阳极，通过相互作用构成数量较多的腐蚀电池，长此以往，直接影响混凝土钢筋结构的质量与性能，导致其发生严重的锈蚀问题。

2.2 混凝土裂缝

建筑混凝土工程的施工工作内容较为繁杂，涉及工序多，无论是常规的配料与运输，还是现场施工阶段的浇筑、振捣及养护作业，都离不开严格有效的质量控制。如若在现场作业阶段，施工人员没有严格有效地把控混凝土的浇筑操作、振捣技术不规范，亦或是没有采取科学有效的养护措施，均会在不同程度上增加混凝土结构出现质量问题的概率，使其发生漏筋、裂缝、蜂窝麻面等缺陷问题，这也是使得钢筋锈蚀速度大幅加快、加重混凝土钢筋锈蚀程度的关键因素[1]。

2.3 混凝土碳化

混凝土内部含有一定的碱性物质，当其与空气接触时，便会与其中的CO2等侵蚀性气体形成化学作用，进而大幅降低混凝土的pH值，这是混凝土碳化的基本原理。若混凝土碳化程度过高，大大超过了钢筋自身保护层的防护强度，则会使得混凝土钢筋的保护层逐渐失效，成为混凝土钢筋出现锈蚀现象的诱导因素。

2.4 钢筋锈蚀机理

混凝土和钢筋是组成建筑钢筋混凝土结构的主要原材料，在水泥发生水化作用的过程中，会伴随有大量的氢氧化钙固体产生，受其碱性特征的影响，整个钢筋混凝土结构内部的pH值会逐步提高，当长期处于碱性环境条件下时，钢筋进入钝化状态的速度会大幅加快，这便是导致钢筋逐渐发生锈蚀的主要原因。要保障建筑工程的施工安全，确保建筑主体结构的稳定性，还需对混凝土钢筋检测作业的严格落实提高重视。

2.5 化学锈蚀

化学腐蚀是建筑工程混凝土钢筋出现锈蚀的一种常见原因，发生此种腐蚀现象的主要原因是一些干燥性气体、非电解溶液与钢筋材料相接触，进而逐渐引发了纯化学锈蚀现象。当建筑中的混凝土钢筋处于不断锈蚀的变化过程中时，部分氧化物会逐渐生成并积累在钢筋表面，若是再叠加相应的干燥环境条件，且受到高温因素的直接影响，干燥气体或非电解质溶液与钢筋材料间的反应速率会进一步加快，且锈蚀的速率大幅提高，程度逐步加深。除此以外，在周边环境条件的配合作用下，钢筋锈蚀便拥有了更好的外部条件。

2.6 电化学锈蚀

若混凝土钢筋结构长时间处于湿润的环境下，亦或是周边有水的存在，则电化学锈蚀则可能是导致钢筋出现锈蚀现象的主要原因，若是其中再有氯盐渗入，则其具体情况也会在不同程度上发生相应变化。当混凝土内进入氯盐时，其会在钝化膜上逐渐集中并吸附在一起，这会使得钢筋锈蚀的pH值大幅降低。调查并研究相关的化学实验和数据结果可以发现，当钢筋表面受到酸化作用时，其pH值会变小，且呈现出酸性特点。若钢筋的钝化膜上有裂缝出现，则氯离子很可能会随着缝隙逐渐渗入，长此以往，钢筋表面便会受到愈发严重的腐蚀作用。除此以外，在氧气、水等其他环境因素的干扰与影响下，在钢筋混凝土结构上形成的电化学腐蚀过程的速度会大幅提高，进而威胁到建筑主体的安全性与稳定性。

钢筋混凝土上存在裂缝，亦或是整体密实度不足，是导致其容易遭到锈蚀的主要原因。通常情况下，这主要与建筑工程施工建设质量不佳有关，尤其是在混凝土工程的现场施工阶段，由于使用构件的品质性能不达标，水泥材料的实际用量过少，都可能导致混凝土上形成裂缝，进而加快钢筋的锈蚀速度。除此以外，无论是混凝土振捣不当，还是所用混凝土材料的水灰比配合比不合理，都会在很大程度上影响到钢筋混凝土最终的浇筑效果，甚至导致出现蜂窝、漏筋、麻面等问题，进而明显加重钢筋受锈蚀影响的程度。

3 建材检测中混凝土钢筋锈蚀检测方法

3.1 电化学检测方法

建材检测工作中，电化学检测是一种较为常见的技术方法，也适用于检测混凝土钢筋的锈蚀情况，在实际进行检测作业的阶段内，可以按照形式的不同将其分为5种方法：一是恒电流实验检测法;二是钢筋锈蚀评估检测法;三是交流阻抗检测法;四是电阻探针法;五是电阻探头法。

①恒电流实验检测法。这种检测技术主要依托于相关的激励信号，通过媒介获取衰减曲线，技术人员可以分析衰减曲线的特点，对混凝土钢筋的真实锈蚀情况予以评估和明确，这样即可了解到结构内部钢筋是否锈蚀，掌握有关信息。与其他检测方法相比，操作简单是恒电流实验检测法的主要特点，但在实际应用的过程中，其也会体现出一些缺陷与不足，例如，激励信号的强度会直接影响到衰减曲线的获取，在相对较短的检测时间内，对操作人员的技术水平具有较高要求。速度快、结果精准是这种技术方法的优势特点。

②钢筋锈蚀评估检测法。在大部分建筑工程施工现场内，这种检测技术的应用也是较为常见的。其主要依托于多元的数学统计，搭建系统性的数学模型，借助于获取的三元函数，精准检测并系统分析混凝土钢筋的锈蚀情况，专业性强是此种检测技术的特点，能够获得可靠性更高、准确度更高的检测结果[2]。

③交流阻抗检测法。现阶段，检测混凝土钢筋等重要建材的过程中，逐步引入了对这种检测技术的应用。相比于其他检测方法，这种检测形式的优势更为突出，不仅原理简单，也易于操作。除了能够科学精准地检测到混凝土结构中钢筋的具体锈蚀程度，还可以准确地掌握有关钢筋锈蚀速率的信息数据，大幅提高了钢筋锈蚀检测的精度水平。在这种检测方法实际应用过程中，工作人员普遍需要组织开展多次重复的检测工作，一定程度上加重了检测工作任务。

④电阻探针法。作为一种方便快捷的物理检测手段，电阻探针法在混凝土钢筋锈蚀检测中的应用较为常见，其主要是选用适宜的电阻探针，在确保其与钢筋材质相一致的情况下，将其向混凝土结构的内部予以深入，然后依托于平衡电桥测量探针的电阻，整合出探针电阻与截面面积间的反比例关系，对于检测人员来说，只需掌握并获取电阻变化的具体情况以及整个过程，便可以得知钢筋混凝土结构内遭锈蚀部分深度变化的实际情况。电阻探针法的操作方便，简单快捷，对混凝土钢筋锈蚀情况的检测具有较高的准确性与真实性。

⑤电阻探头法。电阻探头法在混凝土钢筋锈蚀检测中的应用具有长远的发展历史，且在建筑产业的最初發展阶段得到广泛传播，其主要是在组织开展浇筑混凝土的施工工作前，将选好的探头预先埋设在适宜的位置上，在完成浇筑与振捣等一系列操作作业后，再对钢筋混凝土在实际应用过程中的锈蚀情况进行检测。通常情况下，若钢筋遭到锈蚀的程度、位置等较为均匀，则可以在实际施工过程中优先考虑采用此种检测方法，也可以获得较好的检测结果。但一般情况下，建筑钢筋混凝土结构出现腐蚀现象的区域较为集中，或是面积较小，若将电阻探头法应用到大范围的腐蚀检测工作中，则难以精准有效地检测出具体、真实的腐蚀情况，这也是限制电阻探头法在钢筋锈蚀检测工作中适用范围的主要因素。

3.2 物理检测方法

检测混凝土钢筋建材的锈蚀情况，也可以运用到物理检测技术，此类方法主要分为3种具体形式：一是光纤传感检测法;二是电阻探针检测法;三是声波发射检测法。

①光纤传感检测技术。这种检测技术较为先进，涉及对光纤传感器的使用，在相关检测工作的开展过程中，可以对光纤传感器自身的优势特点加以灵活运用，发挥其有效抵抗电磁干扰的作用，获取精准可靠的检测数据结果，进而帮助工作人员了解到混凝土结构内部钢筋的实际锈蚀程度。无论是轻便的质量，还是耐高温性能，都为光线传感器的现场检测作业提供极大的便利条件。与此同时，相比于其他检测方法，这种传感技术的功能效用更趋于多样化，例如，其可以借助于光时域反射的多点检测，将混凝土钢筋各部分锈蚀的细节情况直观地展现出来，为检测人员提供更详细全面的数据信息。若想掌握混凝土钢筋细节部分的具体锈蚀状况，可以通过分析敏感膜予以深入了解。较高的检测效率、较低的费用成本，都是光纤传感检测技术的独特优势，这使得其在施工检测作业中的适用范围得以进一步拓宽（见图1）[3]。

②电阻探针检测技术。选取与混凝土钢筋材质一样的电阻探针，然后将其埋入混凝土中，利用电桥原理，测算埋入探针的电阻值，便可以对混凝土钢筋锈蚀情况予以推断和评估，这是电阻探针检测法的基本原理。在实际应用电阻探针检测技术的阶段内，往往会受到混凝土结构内其他元素的影响，使得探针测算出的电阻值结果准确性不足。与其他检测方式相比较，这种技术的经济性较高，不会造成过多的成本支出，便于检测人员操作。

③声波发射检测技术。这种方法主要依靠对混凝土钢筋结构内部应力变化的检测，实现对钢筋锈蚀程度的精准判断。在混凝土结构内，当钢筋出现锈蚀状况时，会随之形成一定的应力作用，这也是使得混凝土出现膨胀现象的主要因素。由钢筋锈蚀产生的应力不仅会四散，还会向声波形式予以转化。检测人员通过检测内部声波情况，了解具体的发出位置，掌握其具体的强度大小，即可对混凝土钢筋的锈蚀程度加以评估。一般情况下，在实际应用这种检测方法的过程中，多会通过混凝土裂缝处，检测钢筋锈蚀程度的深浅，进而对形成锈蚀的实际位置进行锁定（见图2）。

3.3 钢筋锈蚀综合分析法

以混凝土钢筋结构的综合因素为基础，综合分析钢筋锈蚀情况，是综合分析法的基本概念。通常情况下，其主要关注于影响混凝土钢筋结构的直接因素与间接因素，与其他专业性的技术方法相比，这种检测方式更依赖于外部环境下的主观判断，检测人员在利用综合分析法的过程中，必然需要与以往的作业经验相结合。由此可见，钢筋锈蚀综合分析法对工作人员的素质水平、个人能力以及经验是否丰富具有严格要求。在实际检测与判断混凝土结构中钢筋的具体腐蚀情况时，应对以往的实践经验不断总结，确保综合分析结果的准确性与科学性，为后续的施工工作提供有价值的参考依据。将综合检测分析法运用到实际检测工作中，还需密切贴合混凝土钢筋锈蚀情况检测工作的规范要求与质量标准，确保技术方法的选用能够获取真实有效的结果，也为技术人员对钢筋结构实际锈蚀情况等分析提供便利条件。无论是选用物理检测技术，还是电化学检测法，均应与混凝土工程施工的质量要求与标准规范相适宜，契合实际检测工作的技术条件与实践环境。

4 预防与控制混凝土钢筋銹蚀的措施

4.1 把握钢筋结构的特点，选择适宜的施工技术

碳和铁是组成混凝土中钢筋材料的主要成分，与此同时，其与其他类型的大量元素共存，当其共同处于混合物状态时，会逐渐形成化合物、固溶体等多样化的混合物，并同时存在于钢筋结构中。由于元素在混合体中的占比不同，因此会逐渐形成各种各样的缺陷或晶界面，当钢筋遭受腐蚀，或处于锈蚀过程中时，钢材表面的晶界面、不同成分间便会逐步构成不同的电化学行为，即微电池，阳极与阴极间相互连通，从而构成并支持着钢筋的整个腐蚀过程。因此可见，在建筑工程施工中，要避免钢筋结构出现腐蚀或锈蚀现象，还需对整个钢筋混凝土的质量情况予以严格把控，选择适宜有效的技术工艺，提升建筑混凝土结构的性能水平，降低其出现锈蚀现象的概率。

4.2 避免混凝土钢筋保护层遭到破坏

混凝土钢筋结构在气体、环境等多方面因素的作用下容易出现碳化反应，时间越长，钢筋保护层遭到破坏的程度就越深，要避免钢筋因氧化膜遭到破损进而出现锈蚀现象，在实际施工中还需加强对钢筋材料质量情况的管理与保护，做好日常管理工作，营造干燥适宜的施工环境。

5 结语

分析检测混凝土钢筋锈蚀情况的方法，不仅可以提高现场检测作业的技术水平，也是推动此类检测工作规范化、高效化、精准化发展的必要路径。在组织开展检测混凝土结构中钢筋锈蚀情况的过程中，操作人员需选择适宜的技术方法，规范整个检测流程的操作，确保获取准确可靠的数据结果。

【参考文献】

【1】万能.建筑混凝土钢筋锈蚀原因及检测分析[J].江西建材，2020（08）：37+39.

【2】王晓林，陈家存.混凝土钢筋锈蚀检测技术在路桥施工中的应用研究[J].建材与装饰，2020（16）：262-263.

【3】唐庆海.探究路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术[J].居舍，2020（10）：65.