專利名稱：鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法，可對含氯環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋腐蝕情況進行長期檢測而不損傷混凝土表面，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性檢測和評估。
目前工程中對混凝土攪拌物或添加劑中的氯離子濃度控制普遍較嚴(yán)，因此，混凝土中的氯離子腐蝕大多是由于氯離子從外界入侵，并在鋼筋表面積累，達到一定的濃度后造成的。能引起鋼筋開始腐蝕的氯離子最低濃度稱為臨界濃度。
由于氯離子入侵造成的鋼筋腐蝕速度快，而且腐蝕一旦發(fā)生，很難采取有效措施予以根除。因此，實際工程中應(yīng)該采取的對策是采用一套有效的監(jiān)測手段，在鋼筋腐蝕尚未開始之前，及早發(fā)現(xiàn)可能引起鋼筋腐蝕的隱患，并采取相應(yīng)的措施進行有針對性的防范。與發(fā)現(xiàn)鋼筋腐蝕后再處理的方法相比，此對策將起到事半功倍的效果，與鋼筋開始腐蝕后再運行防腐處理相比，經(jīng)濟消耗小，防腐效果更佳。
為達到以上目的，現(xiàn)行的方法是對現(xiàn)場的保護層混凝土進行取樣，即鉆取混凝土表層中的混凝土粉術(shù)，然后在試驗室中化驗混凝土粉末樣品中的氯離子含量。這種方法對于鋼筋腐蝕狀態(tài)的判斷來說，實際是一種間接的測試方法，其缺陷是1)混凝土粉末的取樣深度很難準(zhǔn)確確定；2)對混凝土保護層有一定的破壞；3)對于不同的混凝土和周圍環(huán)境(溫度、濕度、pH值等)，引起鋼筋腐蝕的氯離子臨界濃度本身存在較大差異，氯離子臨界濃度隨具體情況變化，不是常數(shù)，根據(jù)現(xiàn)行方法測試取得的結(jié)果，并不能準(zhǔn)確地判斷鋼筋的腐蝕狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)行檢測方法中的不足，提供一種鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法，在不損傷混凝土表面的前提下，能準(zhǔn)確、無損地檢測出具體工作環(huán)境下危險鋒面距離鋼筋的距離。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用直接對腐蝕發(fā)生的載體——鋼筋進行實時測量的方法。檢測傳感系統(tǒng)包括傳感器和電位電流測量儀，傳感器由若干根長度不等的鋼筋棒、相同數(shù)量和長度的不銹鋼棒、基座和導(dǎo)線組成。鋼筋棒及不銹鋼棒成階梯形并排固定在傳感器基座的固定槽內(nèi)，導(dǎo)線從固定槽中心的穿線孔引出并編號，施工時將檢測傳感器埋入混凝土，在結(jié)構(gòu)的使用期內(nèi)，定期對傳感器進行數(shù)據(jù)采集，可以在不損傷混凝土表面的前提下，通過對埋入混凝土內(nèi)部不同深度的鋼筋的檢測，來確定引起鋼筋腐蝕的氯離子臨界濃度鋒面深度。
本發(fā)明的方法具體包括如下內(nèi)容1、傳感器的制作傳感器由若干根長度不等的鋼筋棒、與鋼筋棒相同數(shù)量和長度的不銹鋼棒、基座和導(dǎo)線組成。將導(dǎo)線焊接到每根鋼筋棒和不銹鋼棒的一個端面，另一個端面為工作面。對除工作面外的所有表面進行密封處理。
基座由工程塑料制成，基座上開有兩排比鋼筋棒或不銹鋼棒直徑略大的固定槽，其作用是按照一定的順序固定鋼筋棒和不銹鋼棒。固定槽中心開有穿線孔。
按照從長到短的順序，鋼筋棒和不銹鋼棒并排插在基座的固定槽內(nèi)，形成階梯狀。插入固定槽的一端為導(dǎo)線連接端，導(dǎo)線從固定槽中心的穿線孔導(dǎo)出。對導(dǎo)線進行編號后，鋼筋腐蝕傳感器制作完畢。
傳感器最好是現(xiàn)場取樣鋼筋，在現(xiàn)場制作完成。也可以采用同施工所用同類型的鋼筋，在場外制作完成。
2、傳感器就位澆注混凝土之前，將傳感器固定在構(gòu)件鋼筋上。注意固定鐵絲與鋼筋棒、不銹鋼棒之間不能接觸，鋼筋棒、不銹鋼棒與構(gòu)件鋼筋之間也不能接觸。在固定的過程中，應(yīng)保證鋼筋棒和不銹鋼棒的暴露表面與混凝土表面平行，并且保證最長的鋼筋棒或不銹鋼棒工作面距離混凝土表面不大于5mm。
澆注混凝土，養(yǎng)護拆模后，應(yīng)整理導(dǎo)線，并用塑料袋將導(dǎo)線包好。
3、測試在構(gòu)件的使用期內(nèi)，定期用電流、電位儀測量并排布置的鋼筋棒和不銹鋼棒之間的電位差和電流，并作好記錄。
當(dāng)鋼筋未受到侵蝕介質(zhì)的影響，腐蝕尚未發(fā)生時，電流和電位差都比較??；一旦電位差或電流發(fā)生突然增大時，說明發(fā)生突增的鋼筋表面已受到腐蝕介質(zhì)的影響，腐蝕發(fā)生。隨著時間的推移，腐蝕介質(zhì)的入侵鋒面會不斷深入，受到腐蝕影響的鋼筋棒數(shù)量逐漸增加。開始是最長、端面距離混凝土表面最近的鋼棒受到影響，隨后較短的鋼棒開始受到影響。借此可以判斷出入侵腐蝕介質(zhì)鋒面距離構(gòu)件鋼筋的距離，同時可以推斷出構(gòu)件鋼筋開始腐蝕的時間，以確定最佳的維修處理時間。
本發(fā)明可以通過在結(jié)構(gòu)的不同部位(如橋梁柱的深水區(qū)、濺浪區(qū)、干燥區(qū))分別布置檢測傳感器，在每個區(qū)域同時布置多個點，并通過定期對傳感器進行數(shù)據(jù)采集，可以準(zhǔn)確地確定引起鋼筋腐蝕的氯離子臨界濃度鋒面深度(對碳化鋒面同樣適用)。其準(zhǔn)確性包含兩重含義一為危險鋒面的氯離子濃度確實是在具體檢測環(huán)境下的臨界氯離子濃度，二為對侵蝕物質(zhì)危險鋒面入侵深度的判斷方法是準(zhǔn)確的、可行的。由于本發(fā)明是直接針對腐蝕發(fā)生的載體——鋼筋進行測量，測量的對象是事先埋至于混凝土內(nèi)部不同深度的鋼筋(現(xiàn)場取樣得到)，通過特定的檢測手段，對被測鋼筋的腐蝕狀態(tài)進行判斷，近而得到危險鋒面的深度，這種方法可以保證準(zhǔn)確性的第一重含義。而由于被測鋼筋的埋設(shè)深度是在澆注混凝土?xí)r事先固定的，通過開始腐蝕的鋼筋表面埋設(shè)深度，可以準(zhǔn)確地判斷危險鋒面的深度。因此這種方法也可以保證準(zhǔn)確性的第二重含義。
本發(fā)明檢測傳感器結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，采用的鋼筋就地取材，或選取與工程所用鋼筋材質(zhì)相同的鋼筋，測試環(huán)境與實際構(gòu)件環(huán)境相同，鋼筋棒與不銹鋼棒之間的宏電池腐蝕測量簡單且直觀、準(zhǔn)確，很容易判斷鋼筋的腐蝕狀態(tài)，可以在不損傷混凝土表面的前提下，準(zhǔn)確方便地確定腐蝕介質(zhì)入侵鋒面距離構(gòu)件鋼筋的距離。


圖1中，1為基座，2為穿線孔，3為固定槽，4為鋼筋棒，5為不銹鋼棒，6為導(dǎo)線。
圖2為傳感器立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，1為基座，4為鋼筋棒，5為不銹鋼棒，6為導(dǎo)線。
圖3為鋼筋(或不銹鋼)棒加工示意圖。
圖3中，4為鋼筋棒，5為不銹鋼棒，6為導(dǎo)線，10為膠帶，11為熱縮管，12為環(huán)氧樹脂。
圖4為測試原理示意圖。
圖中1為基座，2為穿線孔，3為固定槽，4為鋼筋棒，5為不銹鋼棒，6為導(dǎo)線，7為鋼筋，8為混凝土，9為腐蝕介質(zhì)入侵鋒面。
本發(fā)明采用的傳感器結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。
選取與工程所用鋼筋材質(zhì)相同的鋼筋，用車床加工成某一直徑的鋼筋棒4，鋼筋棒4的長度呈等差級數(shù)排列(如50、45、40、35、30、25、20、15、10、5mm)。同時制作與鋼筋棒4相同直徑、相同長度的不銹鋼棒5。對每根鋼筋棒4和不銹鋼棒5的一個端面焊接導(dǎo)線6，并如圖3所示，對此導(dǎo)線連接端面和側(cè)面套上熱縮管11，并用膠帶10和環(huán)氧樹脂12進行密封處理，然后用環(huán)氧樹脂12將以上鋼筋棒4和不銹鋼棒5固定在基座1的固定槽3內(nèi)。注意固定端為焊接了導(dǎo)線6的端面，導(dǎo)線6從穿線孔2引出。相同直徑，相同長度的鋼筋棒4和不銹鋼棒5并排布置，均呈等差級數(shù)順序排列，見圖1和圖2。
基座1的材料為工程塑料，厚度為10mm，基座1上開有若干個直徑比鋼筋棒4或不銹鋼棒5略大，深為5mm的固定槽3，固定槽3分兩排分布，排凈間距為30mm，每排固定槽3之間的凈間距為30mm。每個固定槽3中央有一個直徑為3mm的穿線孔2。
按照從長到短的順序，鋼筋棒4和不銹鋼棒5并排插在基座的固定槽3內(nèi)，形成階梯狀。插入固定槽3的一端為導(dǎo)線連接端，導(dǎo)線6從固定槽3中央的穿線孔2中導(dǎo)出。在穿線孔2中注入環(huán)氧樹脂12密封。
對連接不同長度鋼筋棒4和不銹鋼棒5的導(dǎo)線6進行編號后，鋼筋腐蝕傳感器制作完畢。
傳感器安裝位置及測試原理如圖4所示。在施工過程中，當(dāng)對混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋7綁拃完畢后，將傳感器的基座1用鐵絲固定在構(gòu)件中的鋼筋7上，注意鐵絲與鋼筋棒4、不銹鋼棒5之間不能接觸，鋼筋棒4、不銹鋼棒5與構(gòu)件鋼筋7之間也不能接觸。在固定的過程中，應(yīng)保證鋼筋棒4和不銹鋼棒5的暴露表面與混凝土8表面平行，并且對于最長的鋼筋棒4或不銹鋼棒5，其暴露表面至混凝土8表面的距離控制為5mm。同時記錄檢測部位處結(jié)構(gòu)鋼筋7至模板內(nèi)表面(即混凝土表面)之間的距離。
澆注混凝土，養(yǎng)護拆模后，應(yīng)整理導(dǎo)線，并用塑料袋將導(dǎo)線包好。
檢測儀器為市場上購買的電位電流儀，測量時將電位電流儀的兩個電極通過導(dǎo)線6分別連接到并排布置(相同高度)的鋼筋棒4和不銹鋼棒5，測量內(nèi)容為鋼筋棒4和不銹鋼棒5之間的宏電池腐蝕電流和電位差。依據(jù)電偶腐蝕原理，當(dāng)鋼筋處于鈍態(tài)時，鋼筋棒4和不銹鋼棒5之間的電位差很小，與之對應(yīng)的宏電流也很小。如出現(xiàn)這種情況，說明危險鋒面未達到被測鋼筋(或不銹鋼)的被測端面深度(圖4)。反之，如果過一段時間再次測量時發(fā)現(xiàn)宏電池腐蝕電流和電位差發(fā)生了突然增加，則說明此鋼筋表面已受到危險鋒面的影響，危險鋒面已經(jīng)發(fā)展到此測試鋼筋表面深度。
對傳感器進行定期監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，受到危險鋒面影響的鋼筋表面數(shù)量逐漸增多，深度逐漸加深。
可以用構(gòu)件鋼筋7的保護層厚度減去危險鋒面發(fā)展深度，得到危險鋒面距離構(gòu)件鋼筋7表面的距離，并判斷危險鋒面逼近構(gòu)件鋼筋的速度，近而制定合理的維修對策，在構(gòu)件鋼筋7未開始腐蝕之前，及時采取陰極保護、電化學(xué)除氯等方法防止構(gòu)件鋼筋開始腐蝕。
本發(fā)明可以通過在結(jié)構(gòu)的不同部位(如橋梁柱的深水區(qū)、濺浪區(qū)、干燥區(qū))分別布置以上檢測器，而在每個區(qū)域同時布置多個點，對建筑物進行有效監(jiān)護。
權(quán)利要求
1.一種鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法，其特征在于包括1)選取與工程所用鋼筋材質(zhì)相同的鋼筋棒(4)，與鋼筋棒(4)相同直徑、相同長度的不銹鋼棒(5)，按照從長到短的順序，將鋼筋棒(4)和不銹鋼棒(5)成階梯狀并排插在傳感器基座(1)的固定槽(3)內(nèi)，導(dǎo)線(6)從固定槽(3)中心的穿線孔(2)引出并編號，對每根鋼筋棒(4)和不銹鋼棒(5)與導(dǎo)線(6)的連接端面和側(cè)面進行密封處理，制成傳感器；2)澆注混凝土之前，將傳感器的基座(1)固定在混凝土構(gòu)件中的鋼筋(7)上，并保證鋼筋棒(4)和不銹鋼棒(5)的暴露表面與混凝土(8)表面平行，并且保證最長的鋼筋棒或不銹鋼棒工作面距離混凝土表面不大于5mm；3)將電位電流儀的兩個電極通過導(dǎo)線(6)分別連接到并排布置的鋼筋棒(4)和不銹鋼棒(5)，測量鋼筋棒(4)和不銹鋼棒(5)之間的宏電池腐蝕電流和電位差，對傳感器進行定期監(jiān)測。
全文摘要
一種鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法，直接對腐蝕發(fā)生的載體——鋼筋進行實時測量，傳感器由若干根長度不等的鋼筋棒、與鋼筋棒相同數(shù)量和長度的不銹鋼棒、基座和導(dǎo)線組成，鋼筋棒及不銹鋼棒成階梯形并排固定在傳感器基座的固定槽內(nèi)，導(dǎo)線從固定槽中心的穿線孔引出并編號，施工時將檢測傳感器埋入混凝土，在結(jié)構(gòu)的使用期內(nèi)，定期對傳感器進行數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明可以在不損傷混凝土表面的前提下，通過對埋入混凝土內(nèi)部不同深度的鋼筋的檢測，準(zhǔn)確確定引起鋼筋腐蝕的氯離子臨界濃度鋒面深度。
文檔編號G01N17/02GK1438478SQ0311590
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
發(fā)明者宋曉冰, 劉西拉 申請人:上海交通大學(xué)