专利名称：钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法
所属领域本发明涉及一种钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法，可对含氯环境下钢筋混凝土构件中的钢筋腐蚀情况进行长期检测而不损伤混凝土表面，应用于结构工程领域中钢筋混凝土结构的耐久性检测和评估。
目前工程中对混凝土搅拌物或添加剂中的氯离子浓度控制普遍较严，因此，混凝土中的氯离子腐蚀大多是由于氯离子从外界入侵，并在钢筋表面积累，达到一定的浓度后造成的。能引起钢筋开始腐蚀的氯离子最低浓度称为临界浓度。
由于氯离子入侵造成的钢筋腐蚀速度快，而且腐蚀一旦发生，很难采取有效措施予以根除。因此，实际工程中应该采取的对策是采用一套有效的监测手段，在钢筋腐蚀尚未开始之前，及早发现可能引起钢筋腐蚀的隐患，并采取相应的措施进行有针对性的防范。与发现钢筋腐蚀后再处理的方法相比，此对策将起到事半功倍的效果，与钢筋开始腐蚀后再运行防腐处理相比，经济消耗小，防腐效果更佳。
为达到以上目的，现行的方法是对现场的保护层混凝土进行取样，即钻取混凝土表层中的混凝土粉术，然后在试验室中化验混凝土粉末样品中的氯离子含量。这种方法对于钢筋腐蚀状态的判断来说，实际是一种间接的测试方法，其缺陷是1)混凝土粉末的取样深度很难准确确定；2)对混凝土保护层有一定的破坏；3)对于不同的混凝土和周围环境(温度、湿度、pH值等)，引起钢筋腐蚀的氯离子临界浓度本身存在较大差异，氯离子临界浓度随具体情况变化，不是常数，根据现行方法测试取得的结果，并不能准确地判断钢筋的腐蚀状态。
发明内容
本发明的目的在于针对现行检测方法中的不足，提供一种钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法，在不损伤混凝土表面的前提下，能准确、无损地检测出具体工作环境下危险锋面距离钢筋的距离。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，采用直接对腐蚀发生的载体——钢筋进行实时测量的方法。检测传感系统包括传感器和电位电流测量仪，传感器由若干根长度不等的钢筋棒、相同数量和长度的不锈钢棒、基座和导线组成。钢筋棒及不锈钢棒成阶梯形并排固定在传感器基座的固定槽内，导线从固定槽中心的穿线孔引出并编号，施工时将检测传感器埋入混凝土，在结构的使用期内，定期对传感器进行数据采集，可以在不损伤混凝土表面的前提下，通过对埋入混凝土内部不同深度的钢筋的检测，来确定引起钢筋腐蚀的氯离子临界浓度锋面深度。
本发明的方法具体包括如下内容1、传感器的制作传感器由若干根长度不等的钢筋棒、与钢筋棒相同数量和长度的不锈钢棒、基座和导线组成。将导线焊接到每根钢筋棒和不锈钢棒的一个端面，另一个端面为工作面。对除工作面外的所有表面进行密封处理。
基座由工程塑料制成，基座上开有两排比钢筋棒或不锈钢棒直径略大的固定槽，其作用是按照一定的顺序固定钢筋棒和不锈钢棒。固定槽中心开有穿线孔。
按照从长到短的顺序，钢筋棒和不锈钢棒并排插在基座的固定槽内，形成阶梯状。插入固定槽的一端为导线连接端，导线从固定槽中心的穿线孔导出。对导线进行编号后，钢筋腐蚀传感器制作完毕。
传感器最好是现场取样钢筋，在现场制作完成。也可以采用同施工所用同类型的钢筋，在场外制作完成。
2、传感器就位浇注混凝土之前，将传感器固定在构件钢筋上。注意固定铁丝与钢筋棒、不锈钢棒之间不能接触，钢筋棒、不锈钢棒与构件钢筋之间也不能接触。在固定的过程中，应保证钢筋棒和不锈钢棒的暴露表面与混凝土表面平行，并且保证最长的钢筋棒或不锈钢棒工作面距离混凝土表面不大于5mm。
浇注混凝土，养护拆模后，应整理导线，并用塑料袋将导线包好。
3、测试在构件的使用期内，定期用电流、电位仪测量并排布置的钢筋棒和不锈钢棒之间的电位差和电流，并作好记录。
当钢筋未受到侵蚀介质的影响，腐蚀尚未发生时，电流和电位差都比较小；一旦电位差或电流发生突然增大时，说明发生突增的钢筋表面已受到腐蚀介质的影响，腐蚀发生。随着时间的推移，腐蚀介质的入侵锋面会不断深入，受到腐蚀影响的钢筋棒数量逐渐增加。开始是最长、端面距离混凝土表面最近的钢棒受到影响，随后较短的钢棒开始受到影响。借此可以判断出入侵腐蚀介质锋面距离构件钢筋的距离，同时可以推断出构件钢筋开始腐蚀的时间，以确定最佳的维修处理时间。
本发明可以通过在结构的不同部位(如桥梁柱的深水区、溅浪区、干燥区)分别布置检测传感器，在每个区域同时布置多个点，并通过定期对传感器进行数据采集，可以准确地确定引起钢筋腐蚀的氯离子临界浓度锋面深度(对碳化锋面同样适用)。其准确性包含两重含义一为危险锋面的氯离子浓度确实是在具体检测环境下的临界氯离子浓度，二为对侵蚀物质危险锋面入侵深度的判断方法是准确的、可行的。由于本发明是直接针对腐蚀发生的载体——钢筋进行测量，测量的对象是事先埋至于混凝土内部不同深度的钢筋(现场取样得到)，通过特定的检测手段，对被测钢筋的腐蚀状态进行判断，近而得到危险锋面的深度，这种方法可以保证准确性的第一重含义。而由于被测钢筋的埋设深度是在浇注混凝土时事先固定的，通过开始腐蚀的钢筋表面埋设深度，可以准确地判断危险锋面的深度。因此这种方法也可以保证准确性的第二重含义。
本发明检测传感器结构简单，加工方便，采用的钢筋就地取材，或选取与工程所用钢筋材质相同的钢筋，测试环境与实际构件环境相同，钢筋棒与不锈钢棒之间的宏电池腐蚀测量简单且直观、准确，很容易判断钢筋的腐蚀状态，可以在不损伤混凝土表面的前提下，准确方便地确定腐蚀介质入侵锋面距离构件钢筋的距离。
图1中，1为基座，2为穿线孔，3为固定槽，4为钢筋棒，5为不锈钢棒，6为导线。
图2为传感器立体结构示意图。
图2中，1为基座，4为钢筋棒，5为不锈钢棒，6为导线。
图3为钢筋(或不锈钢)棒加工示意图。
图3中，4为钢筋棒，5为不锈钢棒，6为导线，10为胶带，11为热缩管，12为环氧树脂。
图4为测试原理示意图。
图中1为基座，2为穿线孔，3为固定槽，4为钢筋棒，5为不锈钢棒，6为导线，7为钢筋，8为混凝土，9为腐蚀介质入侵锋面。
本发明采用的传感器结构如图1、图2所示。
选取与工程所用钢筋材质相同的钢筋，用车床加工成某一直径的钢筋棒4，钢筋棒4的长度呈等差级数排列(如50、45、40、35、30、25、20、15、10、5mm)。同时制作与钢筋棒4相同直径、相同长度的不锈钢棒5。对每根钢筋棒4和不锈钢棒5的一个端面焊接导线6，并如图3所示，对此导线连接端面和侧面套上热缩管11，并用胶带10和环氧树脂12进行密封处理，然后用环氧树脂12将以上钢筋棒4和不锈钢棒5固定在基座1的固定槽3内。注意固定端为焊接了导线6的端面，导线6从穿线孔2引出。相同直径，相同长度的钢筋棒4和不锈钢棒5并排布置，均呈等差级数顺序排列，见图1和图2。
基座1的材料为工程塑料，厚度为10mm，基座1上开有若干个直径比钢筋棒4或不锈钢棒5略大，深为5mm的固定槽3，固定槽3分两排分布，排净间距为30mm，每排固定槽3之间的净间距为30mm。每个固定槽3中央有一个直径为3mm的穿线孔2。
按照从长到短的顺序，钢筋棒4和不锈钢棒5并排插在基座的固定槽3内，形成阶梯状。插入固定槽3的一端为导线连接端，导线6从固定槽3中央的穿线孔2中导出。在穿线孔2中注入环氧树脂12密封。
对连接不同长度钢筋棒4和不锈钢棒5的导线6进行编号后，钢筋腐蚀传感器制作完毕。
传感器安装位置及测试原理如图4所示。在施工过程中，当对混凝土构件内的钢筋7绑拃完毕后，将传感器的基座1用铁丝固定在构件中的钢筋7上，注意铁丝与钢筋棒4、不锈钢棒5之间不能接触，钢筋棒4、不锈钢棒5与构件钢筋7之间也不能接触。在固定的过程中，应保证钢筋棒4和不锈钢棒5的暴露表面与混凝土8表面平行，并且对于最长的钢筋棒4或不锈钢棒5，其暴露表面至混凝土8表面的距离控制为5mm。同时记录检测部位处结构钢筋7至模板内表面(即混凝土表面)之间的距离。
浇注混凝土，养护拆模后，应整理导线，并用塑料袋将导线包好。
检测仪器为市场上购买的电位电流仪，测量时将电位电流仪的两个电极通过导线6分别连接到并排布置(相同高度)的钢筋棒4和不锈钢棒5，测量内容为钢筋棒4和不锈钢棒5之间的宏电池腐蚀电流和电位差。依据电偶腐蚀原理，当钢筋处于钝态时，钢筋棒4和不锈钢棒5之间的电位差很小，与之对应的宏电流也很小。如出现这种情况，说明危险锋面未达到被测钢筋(或不锈钢)的被测端面深度(图4)。反之，如果过一段时间再次测量时发现宏电池腐蚀电流和电位差发生了突然增加，则说明此钢筋表面已受到危险锋面的影响，危险锋面已经发展到此测试钢筋表面深度。
对传感器进行定期监测，可以发现随着时间的推移，受到危险锋面影响的钢筋表面数量逐渐增多，深度逐渐加深。
可以用构件钢筋7的保护层厚度减去危险锋面发展深度，得到危险锋面距离构件钢筋7表面的距离，并判断危险锋面逼近构件钢筋的速度，近而制定合理的维修对策，在构件钢筋7未开始腐蚀之前，及时采取阴极保护、电化学除氯等方法防止构件钢筋开始腐蚀。
本发明可以通过在结构的不同部位(如桥梁柱的深水区、溅浪区、干燥区)分别布置以上检测器，而在每个区域同时布置多个点，对建筑物进行有效监护。
权利要求
1.一种钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法，其特征在于包括1)选取与工程所用钢筋材质相同的钢筋棒(4)，与钢筋棒(4)相同直径、相同长度的不锈钢棒(5)，按照从长到短的顺序，将钢筋棒(4)和不锈钢棒(5)成阶梯状并排插在传感器基座(1)的固定槽(3)内，导线(6)从固定槽(3)中心的穿线孔(2)引出并编号，对每根钢筋棒(4)和不锈钢棒(5)与导线(6)的连接端面和侧面进行密封处理，制成传感器；2)浇注混凝土之前，将传感器的基座(1)固定在混凝土构件中的钢筋(7)上，并保证钢筋棒(4)和不锈钢棒(5)的暴露表面与混凝土(8)表面平行，并且保证最长的钢筋棒或不锈钢棒工作面距离混凝土表面不大于5mm；3)将电位电流仪的两个电极通过导线(6)分别连接到并排布置的钢筋棒(4)和不锈钢棒(5)，测量钢筋棒(4)和不锈钢棒(5)之间的宏电池腐蚀电流和电位差，对传感器进行定期监测。
全文摘要
一种钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法，直接对腐蚀发生的载体——钢筋进行实时测量，传感器由若干根长度不等的钢筋棒、与钢筋棒相同数量和长度的不锈钢棒、基座和导线组成，钢筋棒及不锈钢棒成阶梯形并排固定在传感器基座的固定槽内，导线从固定槽中心的穿线孔引出并编号，施工时将检测传感器埋入混凝土，在结构的使用期内，定期对传感器进行数据采集。本发明可以在不损伤混凝土表面的前提下，通过对埋入混凝土内部不同深度的钢筋的检测，准确确定引起钢筋腐蚀的氯离子临界浓度锋面深度。
文档编号G01N17/02GK1438478SQ0311590
公开日2003年8月27日 申请日期2003年3月20日 优先权日2003年3月20日
发明者宋晓冰, 刘西拉 申请人:上海交通大学