1　鋼(gang)筋(jin)銹蝕(shi)對(dui)結構的(de)影響

水(shui)(shui)工混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中鋼筋(jin)銹蝕是影響鋼筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)耐久性的(de)(de)一(yi)個重要問題(ti)，也(ye)是水(shui)(shui)工建筑物(wu)安全(quan)鑒定過程中經常遇到(dao)的(de)(de)問題(ti)。多年來(lai)，許多水(shui)(shui)利工程由(you)(you)于耐久性不良引起(qi)的(de)(de)工程損(sun)壞事例不斷發生，由(you)(you)此(ci)帶來(lai)的(de)(de)工程損(sun)失(shi)和處理費用也(ye)迅速增加，相應的(de)(de)經濟損(sun)失(shi)已不可忽視(shi)。在(zai)水(shui)(shui)工建筑物(wu)安全(quan)鑒定過程中，常遇到(dao)大壩、水(shui)(shui)閘、渡槽、橋梁等(deng)鋼筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)因鋼筋(jin)銹蝕引起(qi)的(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)膨脹(zhang)開裂，混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)保護層(ceng)脫(tuo)落的(de)(de)現象很多，使得結(jie)構(gou)承(cheng)載力下(xia)降，有些危及安全(quan)，必須(xu)引起(qi)高度重視(shi)。

鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕對鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)混(hun)凝土結(jie)構性(xing)能的(de)(de)(de)影響(xiang)主要體現在(zai)三方面。其一，鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕直接使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)截面減小，從而使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)承(cheng)載力下降，極限(xian)延伸(shen)率減少;其二，鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕產(chan)生的(de)(de)(de)體積比銹(xiu)蝕前的(de)(de)(de)體積大得多(一般可(ke)達2～3倍)，體積膨(peng)脹(zhang)壓力使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)外(wai)圍混(hun)凝土產(chan)生拉(la)應力，發生順筋(jin)(jin)(jin)(jin)開裂，使(shi)(shi)結(jie)構耐久性(xing)降低;其三，鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)與混(hun)凝土之間的(de)(de)(de)粘結(jie)力下降。因(yin)此(ci)，鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕對結(jie)構的(de)(de)(de)承(cheng)載力和適(shi)用性(xing)都造成(cheng)了(le)嚴重影響(xiang)，由此(ci)帶來的(de)(de)(de)維修與加固費(fei)用也是相當昂(ang)貴的(de)(de)(de)。為此(ci)，結(jie)合水工(gong)建筑(zhu)物安(an)全檢測實(shi)踐，開展了(le)水工(gong)混(hun)凝土中鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)銹(xiu)蝕檢測技術及(ji)應用研究，目的(de)(de)(de)是為水工(gong)建筑(zhu)物的(de)(de)(de)安(an)全評價提供科學的(de)(de)(de)依據。

2　檢(jian)測原理及(ji)方法

2.1　檢(jian)測(ce)原理

關于混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)中鋼(gang)筋銹蝕狀態的無損檢測，目前，國內外只能(neng)進(jin)行定性測量，常用的方法(fa)是(shi)(shi)(shi)半電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)法(fa)。鋼(gang)筋在(zai)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)中銹蝕是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)過程。此時，在(zai)鋼(gang)筋表面形成陽極(ji)區和(he)陰極(ji)區。在(zai)這(zhe)些具有不(bu)同電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)的區域之間，混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)的內部將產生電(dian)(dian)(dian)(dian)流。鋼(gang)筋和(he)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)學(xue)活(huo)性可以(yi)看(kan)作是(shi)(shi)(shi)半個(ge)弱(ruo)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)組(zu)，鋼(gang)的作用是(shi)(shi)(shi)一個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)，而混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質，這(zhe)就是(shi)(shi)(shi)半電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)檢測法(fa)的名稱(cheng)來(lai)由。

半(ban)(ban)電(dian)池(chi)(chi)電(dian)位法是(shi)利用“Cu+CuSO4飽和(he)溶(rong)(rong)液(ye)”形成的半(ban)(ban)電(dian)池(chi)(chi)與“鋼(gang)筋+混(hun)凝(ning)土(tu)”形成為半(ban)(ban)電(dian)池(chi)(chi)構成一個全電(dian)池(chi)(chi)系統。由于“Cu+CuSO4飽和(he)溶(rong)(rong)液(ye)”的電(dian)位值(zhi)相(xiang)對恒定(ding)，而(er)混(hun)凝(ning)土(tu)中鋼(gang)筋因(yin)銹蝕產(chan)生的化學反應(ying)將(jiang)引起全電(dian)池(chi)(chi)的變化。因(yin)此，電(dian)位值(zhi)可以評估(gu)鋼(gang)筋銹蝕狀態(tai)。

2.2　檢測方法

檢(jian)測前，首先(xian)配(pei)制Cu+CuSO4飽和溶(rong)液。半電(dian)池電(dian)位法的原理要求混凝(ning)(ning)(ning)土成(cheng)為電(dian)解質，因此必(bi)須對鋼筋混凝(ning)(ning)(ning)土結(jie)構的表(biao)面進行預先(xian)潤濕。采用95ml家用液體(ti)清潔(jie)劑加上19L飲用水(shui)充分混合(he)構成(cheng)的液體(ti)潤濕海綿和混凝(ning)(ning)(ning)土結(jie)構表(biao)面。檢(jian)測時(shi)，保持混凝(ning)(ning)(ning)土濕潤，但表(biao)面不(bu)存有自由水(shui)。

將CANIN鋼(gang)(gang)筋銹蝕測(ce)定(ding)(ding)儀的一端(duan)與混凝(ning)土(tu)表面接觸(chu)，另一端(duan)與鋼(gang)(gang)筋相連(lian)，當鋼(gang)(gang)筋露出結構(gou)以外時(shi)，可(ke)以方便(bian)地直接連(lian)接。否則，需(xu)要首(shou)先利用(yong)鋼(gang)(gang)筋定(ding)(ding)位儀的無損檢測(ce)方法確定(ding)(ding)一根鋼(gang)(gang)筋的位置，然(ran)后鑿(zao)除(chu)鋼(gang)(gang)筋保護層部分的混凝(ning)土(tu)，使鋼(gang)(gang)筋外露，再進行連(lian)接。連(lian)接時(shi)要求打磨鋼(gang)(gang)筋表面，除(chu)去銹斑(ban)。根據半電(dian)(dian)池電(dian)(dian)位法的測(ce)試原理(li)，為了保證電(dian)(dian)路閉(bi)合以及(ji)鋼(gang)(gang)筋的電(dian)(dian)阻(zu)足夠(gou)小，測(ce)試前應該(gai)使用(yong)電(dian)(dian)壓表檢查(cha)測(ce)試區內任意(yi)兩根鋼(gang)(gang)筋之間的電(dian)(dian)阻(zu)小于1。

檢測(ce)時(shi)，根據(ju)用鋼(gang)筋(jin)定(ding)位(wei)儀測(ce)定(ding)的鋼(gang)筋(jin)分布確定(ding)測(ce)線(xian)及測(ce)點(dian)，測(ce)點(dian)的間距為(wei)10～20cm。用CANIN鋼(gang)筋(jin)銹蝕測(ce)定(ding)儀逐個讀取每條測(ce)線(xian)上各(ge)測(ce)點(dian)的電(dian)位(wei)值，在至(zhi)少觀(guan)察(cha)5min時(shi)，電(dian)位(wei)讀數(shu)保持(chi)穩(wen)定(ding)浮動不(bu)超過±0.02V時(shi)，即認為(wei)電(dian)位(wei)穩(wen)定(ding)，可以記錄(lu)測(ce)點(dian)電(dian)位(wei)。

3　評價準則

根據美(mei)國(guo)標(biao)準《混凝土中(zhong)鋼筋(jin)的半電池電位實驗標(biao)準》(ANSI/ASMC76-80)和(he)交通(tong)部公(gong)路研(yan)究院、中(zhong)國(guo)建筑科學研(yan)究院等單位的研(yan)究成果以及(ji)大(da)量(liang)的現(xian)場(chang)直(zhi)觀檢(jian)查(cha)驗證情況，混凝土中(zhong)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕狀態判據如下：

(1)電位>-150mV時，鋼筋狀態完好。

4　應用實例

幾(ji)年來，在水(shui)利工(gong)程(cheng)結構(gou)安全(quan)無損(sun)檢(jian)測(ce)中(zhong)(zhong)，應(ying)用CANIN鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)測(ce)定儀(yi)分別對華新套閘(zha)、新港(gang)水(shui)閘(zha)、前(qian)衛水(shui)閘(zha)、創建水(shui)閘(zha)、朱(zhu)泖河套閘(zha)、大浦閘(zha)、小礫山(shan)排(pai)灌站等工(gong)程(cheng)混(hun)凝土(tu)中(zhong)(zhong)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)狀態進行了無損(sun)檢(jian)測(ce)。現(xian)將(jiang)混(hun)凝土(tu)中(zhong)(zhong)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)所處狀態幾(ji)種典型(xing)的(de)檢(jian)測(ce)結果分別介紹(shao)如下。

4.1　處(chu)于完好狀態的鋼筋

朱泖(mao)河套閘下閘首左中墩上游面混凝土鋼(gang)筋(jin)銹(xiu)蝕電(dian)位(wei)(wei)測(ce)試結果(guo)見表1。在檢(jian)測(ce)結構表面抽(chou)檢(jian)了28個(ge)測(ce)點，電(dian)位(wei)(wei)范圍(wei)-22mV～-136mV，平均電(dian)位(wei)(wei)-65.9mV，鋼(gang)筋(jin)處(chu)于完好(hao)狀態(tai)。測(ce)試后對(dui)某一檢(jian)測(ce)點進(jin)行了鑿(zao)除(chu)對(dui)比檢(jian)查，檢(jian)查結果(guo)為(wei)鋼(gang)筋(jin)狀態(tai)完好(hao)，未銹(xiu)蝕。

4.2　處于局部銹蝕(shi)、全(quan)面銹蝕(shi)狀態(tai)的鋼(gang)筋

華新套(tao)閘上(shang)閘首左下游門槽(cao)下游面混凝土(tu)(tu)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)電(dian)位測(ce)試(shi)結果見表2。在檢測(ce)結構表面抽檢了27個測(ce)點，電(dian)位范(fan)圍-150mV～-257mV，平均電(dian)位-195mV，鋼筋(jin)基(ji)本(ben)處于局(ju)部(bu)銹(xiu)蝕(shi)狀(zhuang)態(tai)，部(bu)分處于全部(bu)銹(xiu)蝕(shi)狀(zhuang)態(tai)。測(ce)試(shi)結果與(yu)現場實測(ce)的混凝土(tu)(tu)碳化深(shen)度(du)、鋼筋(jin)保護層(ceng)厚度(du)變化規律(lv)基(ji)本(ben)一致(zhi)，即混凝土(tu)(tu)碳化深(shen)度(du)越(yue)深(shen)，鋼筋(jin)保護層(ceng)厚度(du)越(yue)薄，則混凝土(tu)(tu)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)電(dian)位負值(zhi)越(yue)大。

 4.3 處于(yu)全面(mian)銹(xiu)蝕(shi)、嚴重銹(xiu)蝕(shi)狀態的鋼筋

新(xin)港水閘右橋面板底部下游側混凝(ning)土鋼(gang)(gang)筋(jin)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)電(dian)位測(ce)(ce)試(shi)結(jie)果見表(biao)(biao)3。在(zai)檢測(ce)(ce)結(jie)構表(biao)(biao)面抽檢了(le)21個測(ce)(ce)點(dian)，電(dian)位范圍-202mV～-335mV，平均電(dian)位-259.3mV，鋼(gang)(gang)筋(jin)基本處于(yu)(yu)全面銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)狀態，局(ju)部處于(yu)(yu)嚴(yan)重(zhong)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)狀態。在(zai)鋼(gang)(gang)筋(jin)處于(yu)(yu)嚴(yan)重(zhong)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)狀態的(de)地(di)方混凝(ning)土表(biao)(biao)面疏松(song)開裂，混凝(ning)土保護(hu)層(ceng)很(hen)容易地(di)剝落，打(da)開混凝(ning)土保護(hu)層(ceng)，里(li)面鋼(gang)(gang)筋(jin)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)十分嚴(yan)重(zhong)，鋼(gang)(gang)筋(jin)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)層(ceng)較(jiao)厚且容易剝落，經測(ce)(ce)量計算鋼(gang)(gang)筋(jin)的(de)有效截(jie)面積只為原始截(jie)面積的(de)60%左右，將嚴(yan)重(zhong)地(di)危及結(jie)構的(de)安全。

5　幾點討論

半(ban)電(dian)池電(dian)位法在檢(jian)測水工混(hun)凝土鋼(gang)筋銹蝕狀態(tai)已獲得(de)了廣泛的應用(yong)，但(dan)要運(yun)用(yong)該(gai)方法很好地解決(jue)工程中的實際問(wen)題，還必須努力提高半(ban)電(dian)池電(dian)位法檢(jian)測混(hun)凝土鋼(gang)筋銹蝕狀態(tai)的可靠性(xing)。結合工程安(an)全檢(jian)測實踐作(zuo)幾點(dian)探(tan)討。

(1)半電池(chi)電位法檢測混(hun)凝土鋼筋銹蝕狀態時(shi)(shi)，檢測的(de)結(jie)構，半電池(chi)電位才會隨著潤(run)濕(shi)(shi)程度逐漸(jian)穩定(ding)下來。為了(le)加(jia)強潤(run)濕(shi)(shi)劑(ji)的(de)滲透(tou)效(xiao)果，縮短(duan)潤(run)濕(shi)(shi)結(jie)構所需要的(de)時(shi)(shi)間，采用(yong)少(shao)量(liang)家用(yong)液體清潔劑(ji)加(jia)飲用(yong)水的(de)混(hun)合液潤(run)濕(shi)(shi)結(jie)構效(xiao)果較好(hao)，僅需約(yue)15min時(shi)(shi)間就(jiu)可以達到(dao)電位穩定(ding)。

(2)應(ying)結(jie)合工程安全檢測，開展對比檢查分(fen)析(xi)。將(jiang)鋼(gang)筋銹蝕狀態(tai)檢測結(jie)果與(yu)混凝土碳(tan)化(hua)深度檢測及鋼(gang)筋保護層(ceng)厚度檢測結(jie)果進行對比分(fen)析(xi)，從中找出相關關系。同(tong)時對少(shao)量測點鑿除對比檢查，積(ji)累經(jing)驗，從而提高評價鋼(gang)筋銹蝕狀態(tai)的可靠性。

(3)由(you)于半電(dian)池電(dian)位(wei)(wei)法(fa)具(ju)有一定的(de)(de)局限性(xing)，既(ji)無(wu)法(fa)定半電(dian)池電(dian)位(wei)(wei)法(fa)是一種測(ce)(ce)試混凝土(tu)中(zhong)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)概率的(de)(de)無(wu)損檢(jian)測(ce)(ce)方法(fa)。通過結(jie)(jie)(jie)構(gou)測(ce)(ce)試結(jie)(jie)(jie)果的(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)分布，結(jie)(jie)(jie)合已知的(de)(de)環境因素(su)，可以判斷結(jie)(jie)(jie)構(gou)銹(xiu)蝕(shi)性(xing)和非銹(xiu)蝕(shi)區，從而(er)對水工(gong)建筑(zhu)物的(de)(de)安全評估、維護和加固(gu)處理(li)工(gong)作起到指導(dao)作用。該法(fa)測(ce)(ce)試過程(cheng)簡單(dan)，發(fa)展較為成熟，有廣闊的(de)(de)應用前景(jing)。今(jin)后，一方面(mian)要總(zong)結(jie)(jie)(jie)和積累半電(dian)池電(dian)位(wei)(wei)法(fa)在(zai)水利(li)工(gong)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)經驗，另一方面(mian)要加強評價準則(ze)的(de)(de)研究，拓展評估測(ce)(ce)試水工(gong)混凝土(tu)中(zhong)鋼筋(jin)銹(xiu)蝕(shi)狀態的(de)(de)手段。

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