浅谈混凝土中钢筋检测技术

摘要：本文主要介绍了钢筋混凝土建筑物中钢筋的几项检测技术，对于既有建筑物由于现场条件的限制对混凝土中钢筋的检测建议以无损检测为主，必要时也可采用局部破损检测。在检测既有建筑物的钢筋时，最可靠的方法是现场破形检测或现场取样，进行相关性能检测或试验，本文介绍了许多相关技术。关键字：钢筋检测技术无损检测破损检测混凝土保护层Abstract:Thispaperintroducesthereinforcedconcretebuildingsinseveraldetectiontechnology,becausetheconditiononsiteforbothbuildingsonthelimitofreinforcementinconcretetestrecommendationstonondestructivetestingisgivenpriorityto,whennecessaryalsocanuselocaldamagedetection.Inthetesttheadjacentbuildings,themostreliablereinforcementmethodissitebrokenshapemeasuringorsitesampling,testingortestrelatedproperties,thispaperintroducesmanyrelatedtechnology.Keywords:ReinforcedthedetectingtechnologyNondestructivetestingBreakageBreakagedetectionconcretecoverpotential目录摘要.....................................错误!未定义书签。绪论.....................................................4第一章：钢筋的锈蚀情况..................................51.1自然电位法........................................51.2电阻法............................................61.3裂缝分析法........................................71.4破形检查法........................................81.5线性极化和交流阻抗技术............................81.6红外线扫描技术....................................8第二章：钢筋力学性能检测................................92.1钢筋实际应力检测..................................92.2钢筋强度检测.....................................11第三章：钢筋的数量、间距、直径和保护层厚度.............123.1电磁感应法.......................................123.2雷达波反射法......................................123.3红外线扫描技术....................................13第四章：总结与展望......................................14致谢....................................................15参考文献................................................16绪论钢筋在混凝土中承受拉力和给结构以延性，弥补混凝土抗拉能力差、易开裂和脆断的缺陷。因此混凝土中的钢筋成为工程质量鉴定和验收的必检项目。《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ／T152－2008）对混凝土保护层厚度、钢筋的间距、钢筋直径和其锈蚀性状做了检测技术的规定。。然而，多数情况下不允许截取受力构件的钢筋，耐用破损构件的后期修补工作也费时、费力。这时，需查阅原设计资料，了解建造年代的钢材种类和性质，通过无损检测或局部破损检测、综合分析和查证等方法确定混凝土中钢筋的实际情况。第一章：钢筋的锈蚀情况钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。它在影响结构物耐久性因素中，占据主导地位。美国、英国、德国和日本等国每年均花费巨资用于混凝土结构的耐久性修复，其中钢筋锈蚀占有相当大的比例。我国也有相当数量的钢筋混凝土桥梁相进入老化期，钢筋锈蚀的研究和防治显得非常重要。钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀，与保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀，混凝土本身发生破坏，出现顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢筋不断锈蚀，有效截面不断减小，桥梁结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。1.1自然电位法钢筋与混凝土中饱和的Ca(0H)2溶液相互作用后，会在其界面处形成双电层，并产生稳定的电位差。该电位差与钢筋的状态有关，通过测量其数值，可判断钢筋在混凝土中是否已锈蚀。目前直接测定该电位差尚存在困难，只能测定钢筋与参比电极之间的电位差，确定钢筋的自然电位。根据钢筋自然电位波动的范围和变化规律可定性地判定钢筋是否锈蚀。用自然电位法检测混凝土中钢筋的锈蚀情况，简单迅速，不需用复杂的仪表设备，测量过程基本是非破损的，不影响正常的生产，在积累一定经验和数据的基础上，能够对结构的腐蚀情况做出判断，并具有一定的可靠性；然而，自然电位的变化受许多因素的影响，在特殊情况下，电位变负并不一定表明钢筋腐蚀严重。因此，自然电感应加热。当钢筋被加热到20℃以上时。显像屏上会较清晰地显示出钢筋的位置，而且浅埋钢筋先显示，深埋钢筋后显示。用己知钢筋直径的构件进行扫描对比，则可推断所测构件中的钢筋是否严重锈蚀。表1自然电位法判定钢筋腐蚀状态的标准国别标准自然电位法判定钢筋腐蚀状态的标准备注美国ASTM876-77高于-200mV,90%不锈-200~-350mV，不确定低于-350mV，90%锈蚀-日本钢筋锈蚀状态标准于-300mV不锈局部低于-300mV全部低于-300mV-中国冶金工业建筑研究判别标准0-300mV不锈-300mV~-400mV不确定-400~-700mV锈蚀低于-700mV阳极杂散电流影响1.2电阻法钢筋腐蚀是一个电化学过程，与带电离子在混凝土孔隙溶液中的运动有关，通过测量混凝土的导电性（电阻）可推定钢筋的腐蚀状况。混凝土的电阻与其含水量。1.3裂缝分析法根据构件表面的裂缝分布、宽度也可判断钢筋的锈蚀程度。根据国内的研究，裂缝宽度与钢筋截面损失率的关系确定。根据国内的研究，裂缝宽度与钢筋截面损失率之间具有以下关系：当0≤δf＜0.2mm时λ=507e0.007cfcu-0.09d-1.76(式2)当0≤δf＜0.4mm时λ=332e0.009cfcu-0.567d-1.108(式3)式中：λ———钢筋截面损失率，%；c———混凝土保护层的厚度，mm；d———钢筋直径，mm；fcu———混凝土立方体强度，MPa；δf———锈胀裂缝的宽度，mm。表3列举了裂缝状态与钢筋截面损失率之间大致的对应关系。1.4破形检查法破形检查就是凿开混凝土保护层直接对内部钢筋进行检测，主要检测混凝土的保护层厚度、钢筋规格、锈层厚度、剩余钢筋面积等项目，必要时可截取钢筋在实验室进行锈蚀量测试及力学试验。破形法直观、准确，但对构件会造成局部损伤，不宜大范围使用。破形检测的部位一般为钢筋锈蚀程度比较严重的部位，如顺筋胀裂、表面渗锈、内部空鼓等部位，以及需要对无损检测结果进行验证的部位。1.5线性极化和交流阻抗技术在新建钢筋混凝土建筑物的施工过程中，将标准钢筋试棒预先埋入相关部位，使其与结构中的钢筋处于相同的条件。该试棒由导线引出，在建筑物后期的使用过程中，可用外加电流极化法测定试棒的极化曲线或极化电阻，并据此推定钢棒的腐蚀速度和经时变化规律，这种方法称为线性极化法。此外，还可采用交流阻抗技术，通过测量预埋试棒的交流阻抗值推定钢棒的腐蚀速度和经试变化规律。这些技术仍处于研究之中，尚未进入普及应用阶段。1.6红外线扫描技术红外线扫描技术是利用红外线扫描器对建筑结构进行扫描摄像，通过对图像的分析判定内部钢筋的状况。为了增大分辨率，扫描时需利用频率1000HZ以上的交流磁场对钢筋进行感应加热。当钢筋被加热到20℃以上时。显像屏上会较清晰地显示出钢筋的位置，而且浅埋钢筋先显示，深埋钢筋后显示。用已知钢筋直径的构件进行扫描对比，则可推断所测构件中的钢筋是否严重锈蚀。第二章：钢筋力学性能检测在钢筋种类中，热轧钢筋为软钢，其应力-应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有“颈缩”现象，伸长率比较大；冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋形钢丝及钢绞线均为硬钢，它们的应力-应变曲线没有明显的屈服点，伸长率小，质地硬脆。从各级热轧钢筋和光面钢丝的应力-应变曲线中可以看出：随着钢材强度的提高其塑性性能降低，HPB235级钢筋有较好的塑性，但强度较低，碳素钢丝虽强度很高，但塑性较差。2.1钢筋实际应力检测选取需进行测试实际应力构件的最大受力部位作为测试部位，该部位钢筋的实际应力反映了该构件的承载力情况。先凿去被测钢筋的保护层，然后在钢筋暴露处的一侧粘贴应变片，通过应变仪测其应变，用游标卡尺量测钢筋直径的减小量。根据测试结果，即可计算出钢筋实际应力。在混凝土结构的试验和检测中，一般要测量钢筋的应力，以观察钢筋的应力变化，得到结构的受力性能和承载力。通常是先测得应变，通过钢筋的应力———应变关系换算为应力值。目前，应变一般用电阻应变片进行测量，将电阻应变片粘贴于构件表面，通过应变测量系统测出其应变值。基本要求是应变片与构件粘贴牢固，保证二者同步变形，共同工作。由于混凝土结构中的钢筋在混凝土内部，其应变测量比一般构件表面应变测量复杂得多。在检测既有建筑物的钢筋工作应力时，采用削磨面积法进行测试计算。测试时，一般选取构件受力最大的部位作为测区，测试步骤为：⑴凿掉测区的混凝土保护层，清洁内部钢筋表面，粘贴电阻应变计，并测读应变计的初读数。⑵在与应变计相对的另一侧削磨钢筋，用卡尺量取削磨量，记录削磨后钢筋的应变增量。⑶钢筋削磨前的工作应力可按式⑷计算：式中：σs———被测钢筋的工作应力；△εs———被削磨钢筋的应变增量；Es———钢筋弹性模量；As1———被测钢筋削磨后的截面积；As2———被测钢筋削磨掉的截面积；△εsi———构件上与被测钢筋想邻的第i根钢筋的应变增量；Asi———构件上与被测钢筋想邻的第i根钢筋的截面积；式4右端第一项为削磨后被测钢筋中仍保留的工作应力，第二项为转移到邻近钢筋上的工作应力。⑷重复⑵、⑶步，当两次削磨后计算的应力值σs接近时，则停止削磨，将最后计算的σs值作为被测钢筋工作应力的实测值。测量时应注意，削磨后的钢筋直径不宜小于2/3倍的钢筋直径；削磨钢筋应分为2～4次进行，每次都要记录钢筋截面积的减小量和钢筋削磨部位的应变增量；钢筋削磨面要光滑，削磨后的钢筋面积应用卡尺测量；由于削磨会产生高温，应变仪的读数应在削磨面的温度降至大气温度时再读取。测试工作完成后，应通过焊接等强的短钢筋对被测钢筋进行补强修复，并用高于构件混凝土强度一个等级的细石混凝土修补构件。对在施工的混凝土结构，一般采用预留孔洞贴应变片、先贴应变片后浇筑混凝土、钢筋开槽贴应变乍等方法获得钢筋的应变，再假定在钢筋屈服前其应力和应变成正比，则σ=Eε。从而计算出钢筋的应力。采用削磨面积法测定钢筋的工作应力