金轩慧
中国建筑科学研究院有限公司，重庆 400000
摘要：在路桥工程中,混凝土钢筋是十分重要的组成部分,混凝土钢筋的质量会直接影响路桥工程的整体质量。所以,一定要做好混凝土钢筋的检测工作,尤其是锈蚀检测。所谓钢筋锈蚀,就是铁转变为氧化铁的过程,且随着时间的延长,锈蚀问题会变得越来越严重,不仅会导致各种物质之间的粘结效果降低,还会引发开裂、剥离等问题,所以要进行全面有效的锈蚀检测。
关键词：路桥工程；钢筋锈蚀；检测技术；应用研究
1 钢筋锈蚀对路桥结构性能的影响
1.1锈蚀钢筋的强度
钢筋锈蚀以后：(1)造成截面面积减小；(2)力学性能发生变化，最明显的就是钢筋屈服强度、极限强度的降低。但是，随着侵蚀过程的不同，强度的降低水平也不同。从宏观上看，锈蚀的钢筋强度下降的主要原因：(1)钢筋锈蚀导致有效截面减小，从而其抵抗拉力减小；(2)钢筋受侵蚀后，表面产生凹凸不平，受到应力后，使抗拉力进一步减小。
1.2 锈蚀钢筋的变形
钢筋锈蚀后，临界伸长率显著下降，塑性降低，通过大量试验研究发现，正常工艺水平和化学成分控制范围内，所生产出来的热轧钢筋都有明显的屈服点和相应的屈服台阶，而且钢的屈强比一般在0.67以内。但随着钢筋锈蚀的持续加剧，钢筋的极限抗拉强度下降比屈服强度更快，屈服台阶急剧缩短，屈服点趋于不明显甚至消失，进而屈强比不断增大，容易引起建筑结构或构件的突然破坏。
2 路桥工程中混凝土钢筋锈蚀原因
2.1 内在环境
目前来看,大部分路桥工程都由钢筋混凝土组成,其中铁是最主要的组成材料。铁具有很特殊的化学性质,受到氧气、湿气的影响,如果养分充足、湿度较高,则氧气会与水分子发生反应。碱和骨料会发生反应,主要是受到外加剂、掺和物质的影响,造成氯离子增加,进而使混凝土钢筋更容易被腐蚀。在混凝土硬化凝固之后,有可能会出现碳化的情况,主要与空气中的二氧化碳发生了反应,造成钢筋碱性下降,甚至超出施工要求的参数范围,进而引发腐蚀现象。不仅如此,其还会降低混凝土的维护作用,造成钢筋中的铁离子与氧气、二氧化碳等气体产生反应,最后引发锈蚀问题。
2.2 外在环境
在路桥工程施工的过程中,施工质量和效果会受到周围环境的影响,有时甚至会引发严重的混凝土钢筋锈蚀问题。例如,施工环境的温度、湿度、酸性气体、水分交替、污染状态等都会对混凝土钢筋质量造成影响。尤其是环境的温湿度,会起到锈蚀催化的作用,其与锈蚀问题成正比,也就是温湿度越高,锈蚀问题越严重。在酸性气体方面,如果周围空气中含有大量酸性气体,则会加速铁与酸性气体的反应,进而提升腐蚀速度,影响钢筋质量。在水分交替频率方面,如果水分交替频率过快,锈蚀速度也会比较快。此外,在应用混凝土结构的过程中,如果没有采用有效的防锈蚀措施或没有及时处理锈蚀问题,则会造成锈蚀问题的逐步恶化。在施工过程中,施工人员、材料、设备等都是引发锈蚀问题的因素,如果锈蚀问题逐步恶化,则会导致破裂、变形等问题,严重时甚至会造成结构坍塌,进而带来巨大的安全隐患。
3 混凝土钢筋锈蚀检测技术在路桥施工中的具体应用
3.1 直流线性极化电阻技术及半电池电位检测技术
（1）直流线性极化电阻技术：直流性极化电阻技术是一种比较常用的检测技术,在应用该技术的过程中,要采用相应的设备增加混凝土中的微电化学扰动。例如,可以采用LPR检测设备。在设备应用后,选用恰当的器材反弹混凝土内部信号,测量信号的大小,根据测量结果综合分析混凝土内部的锈蚀情况。应用该技术时,需要根据腐蚀电流的变化状态进行计算,通常额外施加的电位不超过20mV。在实际应用的过程中,该技术方法可以根据检测量的大小选择不同的应用方式,包括Galwanostatic、Potentiostatic等等,利用该技术方法可以准确的分析和判断混凝土钢筋当前的锈蚀速率,然后根据具体的锈蚀情况采取有效的处理措施。（2）半电池电位检测技术：从本质来看,混凝土钢筋的锈蚀过程,就是电化学反应的过程,在这个过程中,钢筋混凝土表面会出现两种极性区域,一种是阴极性区域,另一种是阳极性区域。相邻区域不同极性之间存在电位差,这个电位差会使其内部电流发生变动,进而造成钢筋锈蚀的问题。采用半电池电位测量技术,可以准确的测量锈蚀问题,通过施加参考电极,对钢筋和参考电极之间的电位差进行综性的比较和分析,然后根据结果判断锈蚀情况。为了确保判断的准确性,可以采用铜或者硫酸铜材质的半电池,同时还要确保半电池与钢筋间的有效接触,要对接触范围、电接触性进行合理的控制。
3.2 恒电量法检测技术及有损检测技术
恒电量法检测技术是采用高科技电子技术对恒电量情况下的电极电位变化数据进行测量并分析评估，通过科学的方法判断出钢筋锈蚀的速率。恒电量法测量技术拥有非常精准的测量效果，能够不受锈蚀介质电阻的内部环境影响完成测量。有损检测技术是对钢筋的内部结构采取解刨处理措施，能够直接观看钢筋内部的锈蚀程度并展开测量和计算等处理方法，目前钢筋锈蚀的有损测量技术通常是利用重力分析的计算方法对内部横截面损失程度、损失效率和锈蚀面积采取逐一计算的方法。重力分析法是将钢筋内部结构完全破碎处理，并且将已被锈蚀的钢筋部分放置到克拉克-鲁布斯液体当中，将钢筋的锈蚀部分完全剥离后再采取总质量的计算。该技术拥有精准度高和结果较为直观的优势，能够有效检测出内部结构的破坏程度，但是只有在钢筋锈蚀情况非常严重时才会采用这种检测技术。
3.3 无损检测技术
（1）电阻棒检测法：该技术是在钢筋结构浇筑之前预先埋下电阻探头，适用于均匀锈蚀的钢筋，能够测量局部锈蚀的钢筋，但是缺少定向测量，无法计算出锈蚀的速率。(2）涡流检测技术：该技术主要利用电磁装置对混凝土结构的表面面积进行测量，确保被测量部分的钢筋能够达到磁饱和指标，钢筋锈蚀所引发的钢筋截面损失会导致磁场发生异常，技术人员可以通过这种反映来评估钢筋面积的损失程度。(3）声发射检测技术：该技术使用传感器对钢筋腐蚀面积进行测量，通过钢筋开裂后产生的弹性应力波来判断出现锈蚀膨胀的准确位置，但这种技术会因其他声波的干扰而出现故障，无法测量钢筋锈蚀的活性数据。(4）自然电位检测技术：该技术利用对比分析法来判断钢筋的锈蚀程度，主要参考对象为钢筋的电极和参比电极之间的电位差。该技术的设备价格较低且容易操作，在施工现场也能够进行检测。目前在施反映出某种腐蚀状态的数据，无法判断出多个锈蚀状态的数据。(5）光纤检测技术：该技术主要利用钢丝安全环充当钢筋的等小物，若是钢丝因生锈而出现断裂就会导致弯曲光纤的曲率变低甚至清零，利用光纤中光能量的变化来判断钢筋的腐蚀效果，但是安全环只能反映出某种腐蚀状态的数据，无法判断出多个锈蚀状态的数据。
4 结语
路桥工程中的混凝土钢筋出现锈蚀问题,会直接影响整个工程的质量水平,甚至带来巨大的安全隐患。所以,要对混凝土钢筋的锈蚀情况进行全面的检测和分析,根据检测结果采取有效的处理和维护措施,不仅要降低钢筋的损伤程度,还要控制钢筋的使用性能,从而全面提升路桥工程的整体质量和使用寿命。
参考文献：
[1]姜宏.路桥工程中钢筋混凝土腐蚀及防护探讨[J].全面腐蚀控制,2019(5):112-113.
[2]姚伟.路桥工程中混凝土钢筋锈蚀检测技术分析[J].建筑技术开发，2018,45(18):108-109.