混凝土中钢筋锈蚀情况检测方法

1)概述

钢筋锈蚀状况的检测,要针对不同的桥梁结构类型和检测评定目标,确定混凝土中钢筋锈蚀状况的重点检测部位和测区布置,钢筋锈蚀电位每一测区的测点数不应少于20 个。 检测方法可根据测试条件和测试要求选择剔凿检测方法、半电池电位法、综合分析判断法。 这些方法适用于桥梁工程中普通混凝土结构及构件中钢筋锈蚀性状的检测,不适用于带涂层的钢筋以及混凝土已饱水和接近饱水的构件检测。

图11.17　铜-硫酸铜半电池剖面

1—电连接垫(海绵);2—饱和硫酸铜溶液;3—与电压仪导线连接的插头;4—刚性管;5—铜棒;6—少许硫酸铜结晶;7—多孔塞(软木塞)

本节主要介绍半电池电位法的检测过程。半电池电位法是利用“Cu +CuSO4”饱和溶液形成的半电池与“钢筋+混凝土”形成的半电池构成一个全电池系统。 由于“Cu +CuSO4 饱和溶液”的电位值相对恒定,而混凝土中钢筋因锈蚀产生的化学反应将引起全电池的变化。 因此,电位值可以评定钢筋锈蚀状态。 采用钢筋锈蚀状况的半电池电位法,应配合剔凿检测方法进行验证与综合分析判断。

2)仪具与材料技术要求

(1)半电池电位法钢筋锈蚀检测仪

半电池电位法钢筋锈蚀检测仪(以下简称钢筋锈蚀检测仪):钢筋锈蚀检测仪应由铜-硫酸铜半电池(以下简称半电池,形状和构造如图11.17 所示)、电压仪和导线构成,且满足以下要求:

①饱和硫酸铜溶液应采用分析纯硫酸铜试剂晶体溶解于蒸馏水中制备。 应使刚性管的底部积有少量未溶解的硫酸铜结晶体,溶液应清澈且饱和。

②半电池的电连接垫应预先浸湿,多孔塞和混凝土构件表面应形成电通路。

③电压仪应具有采集、显示和存储数据的功能,满量程不宜小于1 000 mV。 在满量程范围内的测试允许误差为±3%。

④用于连接电压仪与混凝土中钢筋的导线宜为铜导线,其总长度不宜超过150 m、截面面积宜大于0.75 mm2,在使用长度内因电阻干扰所产生的测试回路电压降不应小于0.1 mV。

⑤钢筋锈蚀检测仪使用后,应及时清洗刚性管、铜棒和多孔塞,并应密闭盖好多孔塞。

⑥铜棒采用稀释的盐酸溶液轻轻擦洗,并用蒸馏水清洗干净。 不得用钢毛刷擦洗铜棒及刚性管。

⑦硫酸铜溶液应根据使用时间给予更换,更换后宜采用甘汞电极进行校准。 在室温(22 ±1)℃时,铜-硫酸铜电极与甘汞电极之间的电位差应为(68 ±10)mV。

(2)钢筋探测仪

技术要求与前文相同。

3)方法与步骤

①测点布置。 在混凝土结构及构件上可布置若干测区,测区面积不宜大于5 m ×5 m,并应按确定的位置编号。 每个测区应采用矩阵式(行、列)布置测点,根据被测结构及构件的尺寸,宜用100 mm×100 mm~500 mm×500 mm 划分网格,网格的节点应为电位测点。

②准备工作。 当测区混凝土有绝缘涂层介质隔离时,应清除绝缘涂层介质。 测点处混凝土表面应平整、清洁。 必要时应采用砂轮或钢丝刷打磨,并应将粉尘等杂物清除。

测区混凝土应预先充分浸湿。 可在饮用水中加适量(约2%)家用液态洗涤剂配制成导电溶液,在测区混凝土表面喷洒,半电池的电连接垫与混凝土表面测点应良好的耦合。

③导线与钢筋的连接应按下列步骤进行:

a.采用钢筋探测仪检测钢筋的分布情况,并应在适当的位置剔凿出钢筋。

b.导线一端应接于电压仪的负端,另一端应接于混凝土中钢筋上。

c.连接处的钢筋表面应除锈或清除污物,并保证导线与钢筋有效连接。

d.测区内的钢筋(钢筋网)必须与连接点的钢筋形成电通路。(www.xing528.com)

④导线与半电池的连接应按下列步骤进行:

a.连接前应检查各种接口,接触应良好。

b.导线一端应连接到半电池接线插头上,另一端应连接到电压仪的正输入端。

⑤半电池检测系统稳定性应符合下列要求:

a.在同一侧点,用相同半电池重复2 次测得该点的电位差值应小于20 mV;

b.在同一测点,用两只不同的半电池重复2 次测得该点的电位差值应小于20 mV。

⑥半电池电位的检测应按下列步骤进行:

a.测量并记录环境温度。

b.应按测区编号,将半电池依次放在各电位测点上,检测并记录各测点的电位值。

c.检测时,应及时清除电连接垫表面的吸附物,半电池多孔塞与混凝土表面应形成电通路。

d.在水平方向和垂直方向上检测时,应保证半电池刚性管中的饱和硫酸铜溶液同时与多孔塞和铜棒保持完全接触。

e.检测时应避免外界各种因素产生的电流影响。

⑦当检测环境温度在(22 ±5)℃之外时,应按下列公式对测点的电位值进行温度修正:

式中　V——温度修正后电位值,精确至1 mV;

VR——温度修正前电位值,精确至1 mV;

T——检测环境温度,精确至1 ℃;

0.9——系数,mV/℃。

4)数据处理

①可采用电位等值线图表示被测结构及构件中钢筋的锈蚀性状。

②宜按合适比例在结构及构件图上标出各测点的半电池电位值,可通过数值相等的各点或内插等值的各点绘出电位等值线。 电位等值线的最大间隔宜为100 mV。

③根据表11.9 评定混凝土桥梁钢筋发生锈蚀的概率或锈蚀活动性,并应按照测区锈蚀电位水平最低值,确定钢筋锈蚀电位评定标度。

表11.9　混凝土桥梁钢筋锈蚀电位评定标准

5)报告

报告应包含钢筋的位置、电位等值线图等测量数据及钢筋锈蚀评定标度。