广州大学土木工程学院 广州 510006
摘要：本文提出利用探地雷达检测混凝土钢筋锈蚀情况。通过将待锈蚀钢筋连接直流电源阳极，外接铜板作为阴极，实现通电加速锈蚀。锈蚀期间使用探地雷达电磁波脉冲监测混凝土的连续腐蚀过程，并连续测量与钢筋反射相关的振幅，电磁波传播时间。对比锈蚀前后钢筋反射振幅发现，锈蚀会导致钢筋反射振幅增加及电磁波速的减少。
关键词：探地雷达；钢筋锈蚀；无损检测
引言
暴露在环境中的混凝土结构很容易因侵入性物质（例如氯化物）和反应性物质（例如二氧化碳）的侵入从而导致钢筋发生锈蚀，导致混凝土结构发生开裂、分层、剥落，影响结构耐久性。修复这些损坏过程以延长使用寿命需要高昂的维护成本。例如，在2001年，德国政府已经花费了3.5亿欧元来维护联邦道路上的桥梁和其他工程结构。目前我们广泛用于混凝土结构中钢筋锈蚀检测的方法有半电池电位法[1]、混凝土电阻率法[2]、线性极化法[3]，以上传统方法检测均属于电化学类，主要存在一定弊端，例如半电池电位法需要钢筋作为电极，可能需要钻孔来实现。基于此，本文提出利用探地雷达[4]这一种无损检测方法对钢筋锈蚀检测。
1.探地雷达基本原理
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图1 探地雷达系统及原理示意图
探地雷达是利用地下介质与目标间的电磁特性差异进行探测工作的，其基本构成如图1所示。雷达发射机通过发射天线按一定时序向地下发射电磁波，电磁波遇到地面及地下目标将会产生回波，接收天线按一定时序接收到这些回波信号，采样后的回波数据送处理系统进行各种处理，以判断地下目标的有无及相关特性。
2.通电加速锈蚀
实验采用强度为C30的商品混凝土，并将钢筋嵌入混凝土中，浇筑试块尺寸为长50 cm，宽40 cm，高度20 cm。采用通电加速锈蚀的方案，施加30V恒定电压，待锈蚀钢筋作为阳极，阴极为铜板，并将试块浸泡在5% NaCl溶液中，具体示意图如图2所示
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图2 通电锈蚀示意图
3.雷达记录振幅分析
将试块通电加速锈蚀直到试块出现明显裂缝，并分析钢筋反射振幅的变化。雷达检测示意图如图3所示，锈蚀前后钢筋雷达剖面图对比如图4所示，可以发现锈蚀的钢筋双曲线顶部突出，这是因为混凝土表面出现裂缝而引起的。
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图3 探地雷达钢筋锈蚀检测示意图
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图4钢筋反射雷达剖面检测图（a）锈蚀前（b）锈蚀后
4.结论
通过探地雷达对钢筋锈蚀检测得到：
1 探地雷达作为一种无损检测方法能够成功检测钢筋锈蚀。
2 钢筋发生锈蚀后会引起混凝土开裂从而产生裂缝，通过对比锈蚀前后雷达图像双曲线定点的变化达到对锈蚀检测的目的。
参考文献：
[1]何志川.半电池电位法检测混凝土中钢筋锈蚀的研究[D].哈尔滨工业大学，2008.
[2]董晓强，白晓红，吴植安，等.电阻率技术在混凝土钢筋锈蚀测试中的应用研究[J].混凝土，2007（9）：9-12.
[3]耿文超，张鹏，李丹，刘兆麟，赵铁军.钢筋锈蚀监测方法在混凝土中的应用及现状[J].混凝土，2018（02）：150-153.
[4]曾昭发，刘四新，冯晅.探地雷达原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2010.