半电池电位法在水工混凝土钢筋锈蚀检测中的应用.pdf
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1、广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E NG I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 6 ) 大坝监测 半电池电位法在水工混凝士钢筋锈蚀检测中的应用 满志强 ( 广西水利科学研究院, 广西南宁5 3 0 0 2 3 ) 【 摘要 半电池电位法检测设备简单、 现场检测快捷, 广泛应用于水T混凝土结构钢筋锈蚀检测。为此, 在讲解半 电池电位法检测原理的基础上, 结合T程实例介绍了半电池电位法现场检测水T混凝土建筑物钢筋锈蚀的方法、 数据处理和结果分析。钻孑 L 取样验证结果表明: 半电池
2、检测结果与现场取钢筋检查结果一致。 关键词】 混凝土; 钢筋 ; 锈蚀; 半电池电位法 ; 检测 中图分类号】 T V 6 9 8 2 1 文献标识码】 B 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 9 2 0 5 1 概 述 水工混凝土 中钢筋锈蚀是影 响钢筋混凝土结 构耐久性一个重要原因 , 也是水工建筑物安全鉴定 过程 中经常遇到的问题。多年来 , 水利工程 中由于 钢筋锈蚀引起的工程损坏事例时有发生, 由此出现 较多的工程事故 和带来较大 的经济损失 。水工混 凝土中钢筋锈蚀对混凝土结构的影响主要体现在 3 方面: 钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小
3、, 从而使钢 筋的承载力下降, 极限延伸率减少; 钢筋锈蚀产 生的体积比锈蚀前的体积大得多 , 体积膨胀压力使 钢筋外 围混凝土产生拉应力 , 发生顺 筋开裂 , 使结 构耐久性降低; 钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的 粘结力下降。由此可见 , 钢筋锈蚀对结构的承载力 和适用性成严重影响不容忽视 , 开展水工混凝土中 钢筋锈蚀检测 , 可为水工建筑物安全评价提供科学 依据 2 检 测原理 与方法 2 1 原理 半 电池 电位法是钢筋锈蚀无损检测 中的一种 电化学方法, 是通过测量钢筋的自然腐蚀电位判断 钢筋 的锈蚀程度 。腐蚀 电位是钢筋上某 区域的混 合电位 , 反映了金属的抗腐蚀能力 。混凝土
4、 中的钢 筋的活化 区( 阳极区 ) 和钝化区( 阴极 区) 显示 出不 同的腐蚀电位, 钢筋在钝化时, 腐蚀电位升高, 电位 偏正 ; 由钝态转入活化态 ( 锈蚀) 时 , 腐蚀 电位降低 , 电位偏负。检测过程 中使用“ 铜+ 硫酸铜饱和溶液” 半 电池 , 与“ 钢筋+ 混凝 土” 半电池构成一个全 电池 系统 。在全 电位系统 中 , 由于“ 铜 + 硫酸铜饱 和溶 液 ” 的电位值相对恒定 , 而混凝 土中的钢筋 因锈蚀 产生 的电化学反应会引起全电池电位 的变化 , 然后 根据混凝土 中钢筋表面各点的电位评定钢筋 的锈 蚀状态。 2 2 方 法 检测前 , 先 配制 C u + C
5、 u S O 饱和溶液( 以有少量 C u + C u S O 结 晶体沉淀为准) 。半电池电位法的原理 要求混凝土成为电解质。因此 , 必须对钢筋混凝土 结构的表面进行 预先润湿 。采用适量家用液体清 洁剂 ( 或洗衣粉 ) 加上饮用水充分混合构成的液体 充分润湿钢筋锈蚀测定仪测试端海绵和混凝土结 构表面 。检测时 , 保持混凝土湿润 , 但表面不能有 自由水。根据半 电池电位法的测试原理 , 无法保证 电路闭合 以及钢筋 的电阻足够小时 , 测试前应该使 用 多用 表检查测试 区内任意两根钢筋之 间的电阻 小于 1 。将钢筋锈蚀测定仪的湿润海绵端与混凝土 表面接触 , 另一端与钢筋相连 ,
6、 当测 区附近有钢筋 露 出结构 以外时 ( 确认该 钢筋与测 区钢筋是连 接 的) , 可 以方便地直接连接 , 否则 , 需要在测区附近 凿除钢筋保护层部分的混凝土, 使钢筋外露, 再进 行连接, 最好选在钢筋网的节点处。连接时要求打 磨钢筋表面 , 除去锈斑或钝化层 , 使线路与钢筋新 鲜的面接触。 检测 时 , 根据钢筋分布确定测线及测点位置 , 【 收稿 日期】 2 0 1 4 1 0 0 8 【 修回 日期】 2 0 1 4 1 0 2 2 【 作者简介1 满志强( 1 9 8 3 一 ) , 男, 湖北鄂州人 , 广西水利科学研究院T程师 , 学士 , 从事水 利水电T程岩 土试
7、验研 究和 程质量榆测1 一 作 。 9 2 满志强: 半 电池电位法在水工混凝土钢筋锈蚀检测 中的应用 图5 T - 1 测 区电位等值线图 图 7 T - 3测区电位等值线图 X? m 图 9 T - 5 测 区电位等值 线图 x|m 图 1 1 T 一 7测区电位等值线图 x|m 图6 T 一 2 测 区电位等值 线图 x | m 图8 T - 4 测区电位等值线图 图1 0 T - 6测区电位等值线图 3 4 2 判定标准 G B T 5 0 3 4 4 2 0 0 4 ( 建筑结构检测技术标准 对 电位测试结果的评定规定如表 1 。 表 1 钢筋电位与钢筋锈蚀状态判别标准 满志强:
8、半电池 电位法在水工混凝土钢筋锈蚀检测中的应用 蚀概率 的无损检测方法 , 发展较为成熟 , 具有高效 、 快捷、 直观的特点, 在宾阳县毛里水闸、 贵港茶山水 库等 1 0 多个工程的安全鉴定检测 中得到了应用 , 均 在不破坏结构完整性 的情况下 , 真实反映了混凝土 结构钢筋锈蚀 的情况 , 为工程除险加 固措施提供了 可靠 的技术支撑 。尽 管半 电池 电位法检测结果 判 定 的只是水 工建筑物钢筋 发生锈蚀 的概率 ( 可 能 性 ) , 但其可对混凝土结构中钢筋的锈蚀情况进行 预判并了解锈蚀 区域的分布情况和锈蚀发展走向 , 对结构安全性评价 、 防锈蚀处理和加 固措施有重要 的指
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