半电池电位法在水工混凝土钢筋锈蚀检测中的应用.pdf

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 ， 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 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 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 ， 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： 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 的指导意义。 ( 责任编辑： 周群) Ap p l i c a t i o n o f h a l f - c e l l p o t e n t i a l me t h o d i n h y d r a u l i c c o n c r e t e r e i nfor c is t e e l r us t i ns pe c t i o nr e l nt or c l nR s t e e l r u e c t i MAN Zh i q i a n g ( G u i y a n g H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： W i t h s i mp l e d e v i c e a n d r a p i d fi e l d i n s p e c t i o n，h a l f - c e l l p o t e n t i a l me t h o d i s wi d e l y a p p l i e d i n h y d r a u l i c c o n c r e t e r e i n f o r c i n g s t e e l r u s t i n s p e c t i o n Ba s e d o n i n t r o d u c t i o n o f t h e i n s p e c t i o n p r i n c i p l e a n d c o mb i n e d w i t h e x p e r i e n c e f r o m r e a l p r o j e c t ， t h e a u t h o r p r e s e n t e d t h e i n s p e c t i o n me t h o d d a t a p r o c e s s i n g a n d r e s u l t s a n a l y s i s o f h a l f _ c e l l p o t e n t i a l me t h o d The i n s p e c t i o n r e s u l t s o f c o r e b o r i n g we r e i d e n t i c a l wi t h t h a t b y h a l f - c e l l p o t e n t i a l me t h o d Ke y wo r ds：Co n c r e t e ； r e i n f o r c i n g s t e e l ； ru s t ； h a l f - c e l l p o t e n t i a l me t h o d ； i n s pe c t i o n ( 上接 第 9 1 页) 静力水准系统进行 系统的搭配 ， 可使坝顶变形得 到 有效 、 全面的监控， 为大坝安全运行提供有力保障； ( 2 ) 通过将表面观测墩由常规 的梯 台型调整为 立柱型 ， 并将其与下游防浪墙 同轴线布置 ， 解决 了 表 面观测墩与坝顶其它结构 的空 间矛盾和影响坝 顶美观的问题 ； ( 3 ) 通过布置静力水准系统作为垂直位移工作 基点的方式有效地解决 了坝顶真空激光准直系统 由于大坝折线布置造成无法校测 ， 真空激光准直系 统性能受到限制 的问题。 参考文献 【 1 】 阮祥明， 曹小转， 单承康， 等 北盘江马马崖一级水电站可 行 生 研究报告 贵阳： 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公 司 ， 2 0 1 1 【 2 】 邓荣欢 ， 程淑芬， 李运良， 等 北盘江马马崖一级水电站 安全监测设计专题报告 贵阳： 中国电建集团贵阳勘测设计 研究院有限公司， 2 0 1 1 ( 责任编辑： 周群) Cr e s t d e f o r ma t i o n mo n i t o r i n g d e s i g n f o r z i g z a g 。_ 。 a x i s m a i n d a m o f Ma ma y a C a s c a d e _ _ I Hy d r o p o w e r P r o j e c t DENG Ro n g h u a n， GONG Ga ng ( G u i y a n g E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n L i m i t e d o f P o w e r C h i n a ， G u i y a n g 5 5 0 0 8 1 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e m a i n d a m o f Ma m a y a C a s c a d e I H y d r o p o w e r P r o j e c t i s d e s i g n e d w i t h z i g z a g a x i s ， r e n d e ri n g m u c h l i mi t a t i o n s f o r a r r a n g e me n t o f c r e s t d e f o r ma t i o n mo n i t o r i n g e q u i p me n t T h e r e f o r e，t h e s t r u c t u r e a n d a r r a n g e me n t o f s u r f a c e mo n i t o r i n g p i e r s we r e i mp r o v e d ；h y d r o s t a t i c l e v e l i n g s y s t e m w a s a d o p t e d f o r c a l i b r a t i o n o f v a c u u m l a s e r a l i g n me n t s y s t e m ，wh i c h p r o pe r l y s o l v e d t h e c r e s t d e f o r ma t i o n mo n i t o r i n g p r o b l e m f o r z i g z a g a x i s d a m a n d ma y b e r e f e r e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s Ke y w o r d s ： Z i g z a g a x i s d a m ； d e f o r ma t i o n m o n i t o r i n g ； d a m c r e s t ； M a ma y a C a s c a d e I Hy d r o p o w e r P r o j e c t