◎ 臨海市建設(shè)工程檢測中心 方柏林

在檢測既有建筑物的鋼筋時(shí)，最可靠的方法是現(xiàn)場破形檢測或現(xiàn)場取樣，進(jìn)行相關(guān)性能檢測或試驗(yàn)。然而，多數(shù)情況下不允許截取受力構(gòu)件的鋼筋，而且破損構(gòu)件的后期修補(bǔ)工作也費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。這時(shí)，需查閱原設(shè)計(jì)資料，了解建造年代的鋼材種類和性質(zhì)，通過無損檢測、綜合分析和查證確定混凝土中鋼筋的實(shí)際情況。

1、鋼筋的銹蝕情況

1.1 自然電位法

鋼筋與混凝土中飽和的C a(0 H)2溶液相互作用后，會(huì)在其界面處形成雙電層，并產(chǎn)生穩(wěn)定的電位差。該電位差與鋼筋的狀態(tài)有關(guān)，通過測量其數(shù)值，可判斷鋼筋在混凝土中是否已銹蝕。目前直接測定該電位差尚存在困難，只能測定鋼筋與參比電極之間的電位差，確定鋼筋的自然電位。根據(jù)鋼筋自然電位波動(dòng)的范圍和變化規(guī)律可定性地判定鋼筋是否銹蝕。用自然電位法檢測混凝土中鋼筋的銹蝕情況， 簡單迅速，不需用復(fù)雜的儀表設(shè)備，測量過程基本是非破損的，不影響正常的生產(chǎn)，在積累一定經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的腐蝕情況做出判斷， 并具有一定的可靠性； 然而，自然電位的變化受許多因素的影響，在特殊情況下，電位變負(fù)并不一定表明鋼筋腐蝕嚴(yán)重。 因此，自然電位有其局限性，其測定結(jié)果有時(shí)只能作為參照， 而不能作為唯一的判斷依據(jù)[1][3]。

1.2 電阻法

鋼筋腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過程，與帶電離子在混凝土孔隙溶液中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，通過測量混凝土的導(dǎo)電性可推定鋼筋的腐蝕狀況。

1.3 裂縫分析法

根據(jù)構(gòu)件表面的裂縫分布、寬度也可判斷鋼筋的銹蝕程度。根據(jù)國內(nèi)的研究，裂縫寬度與鋼筋截面損失率的關(guān)系確定[4]。（見表1）

1.4 破形檢查法

破形檢查就是鑿開混凝土保護(hù)層直接對內(nèi)部鋼筋進(jìn)行檢測，主要檢測混凝土的保護(hù)層厚度、鋼筋規(guī)格、銹層厚度、剩余鋼筋面積等項(xiàng)目，必要時(shí)可截取鋼筋在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行銹蝕量測試及力學(xué)試驗(yàn)。破形法直觀、準(zhǔn)確，但對構(gòu)件會(huì)造成局部損傷，不宜大范圍使用。破形檢測的部位一般為鋼筋銹蝕程度比較嚴(yán)重的部位，如順筋脹裂、表面滲銹、內(nèi)部空鼓等部位，以及需要對無損檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的部位。

1.5 線性極化和交流阻抗技術(shù)

在新建鋼筋混凝土建筑物的施工過程中，將標(biāo)準(zhǔn)鋼筋試棒預(yù)先埋入相關(guān)部位，使其與結(jié)構(gòu)中的鋼筋處于相同的條件。該試棒由導(dǎo)線引出，在建筑物后期的使用過程中，可用外加電流極化法測定試棒的極化曲線或極化電阻，并據(jù)此推定鋼棒的腐蝕速度和經(jīng)時(shí)變化規(guī)律，這種方法稱為線性極化法。此外，還可采用交流阻抗技術(shù)，通過測量預(yù)埋試棒的交流阻抗值推定鋼棒的腐蝕速度和經(jīng)時(shí)變化規(guī)律。這些技術(shù)仍處于研究之中，尚未進(jìn)入普及應(yīng)用階段。

1.6 紅外線掃描技術(shù)

表1 裂縫狀態(tài)與鋼筋截面損失率之間大致的對應(yīng)關(guān)系

紅外線掃描技術(shù)是利用紅外線掃描器對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描攝像，通過對圖像的分析判定內(nèi)部鋼筋的狀況。為了增大分辨率，掃描時(shí)需利用頻率1000HZ以上的交流磁場對鋼筋進(jìn)行感應(yīng)加熱。當(dāng)鋼筋被加熱到20℃以上時(shí)。顯像屏上會(huì)較清晰地顯示出鋼筋的位置，而且淺埋鋼筋先顯示，深埋鋼筋后顯示。用己知鋼筋直徑的構(gòu)件進(jìn)行掃描對比，則可推斷所測構(gòu)件中的鋼筋是否嚴(yán)重銹蝕。

2、鋼筋力學(xué)性能檢測

2.1 鋼筋實(shí)際應(yīng)力檢測

選取需進(jìn)行測試實(shí)際應(yīng)力構(gòu)件的最大受力部位作為測試部位，該部位鋼筋的實(shí)際應(yīng)力反映了該構(gòu)件的承載力情況。先鑿去被測鋼筋的保護(hù)層，然后在鋼筋暴露處的一側(cè)粘貼應(yīng)變片， 通過應(yīng)變儀測其應(yīng)變，用游標(biāo)卡尺量測鋼筋直徑的減小量。根據(jù)測試結(jié)果，即可計(jì)算出鋼筋實(shí)際應(yīng)力。

2.2 鋼筋強(qiáng)度檢測

鋼筋實(shí)際強(qiáng)度的檢測常采用取樣試驗(yàn)法。從現(xiàn)場截取鋼筋試樣送實(shí)驗(yàn)室做拉伸試驗(yàn)，測定其鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率等。由于現(xiàn)場鋼筋取樣對結(jié)構(gòu)承載力有影響，因此，應(yīng)盡量在非重要構(gòu)件或構(gòu)件的非重要部位取樣?，F(xiàn)場取樣應(yīng)考慮到所取的試樣必須具有代表性；同時(shí)又得盡可能使取樣對結(jié)構(gòu)的損傷達(dá)到最小，所以取樣部位應(yīng)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受力較小處，取樣后應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。每類型鋼筋取3根，以 3根鋼筋試樣的試驗(yàn)質(zhì)量平均值作為該類鋼筋的強(qiáng)度評定。

3、鋼筋的數(shù)量、間距、直徑和保護(hù)層厚度

在對一既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場檢測和可靠性鑒定時(shí)，有時(shí)需了解構(gòu)件中鋼筋的數(shù)量、間距、直徑及保護(hù)層厚度是否與設(shè)計(jì)相符?，F(xiàn)場檢測時(shí)，鑿開混凝土的保護(hù)層，直接觀測是最直觀和準(zhǔn)確的，但這樣做會(huì)對構(gòu)件造成局部損傷，往往不切實(shí)際。利用雷達(dá)儀、鋼筋探測儀等儀器則可以在不損壞混凝土結(jié)構(gòu)的情況下，采集到這些數(shù)據(jù)和信息。

3.1 電磁感應(yīng)法

傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)法檢測鋼筋的數(shù)量、間距、直徑及保護(hù)層厚度造價(jià)低.使用方便，在工程檢測中應(yīng)用廣泛。其具體檢測步驟為：

①開機(jī)，選擇工作模式；

②用探頭在鋼筋附近移動(dòng)、定位，并逐根作標(biāo)記。注意探頭應(yīng)平行于被測鋼筋，進(jìn)行橫穿式掃描。當(dāng)探頭遇到一根鋼筋時(shí)，儀器的聲音變尖銳，屏幕上顯示相應(yīng)圖像或數(shù)據(jù)，由此可方便、快捷地測得混凝土內(nèi)鋼筋的數(shù)量、間距、直徑及保護(hù)層厚度，但其檢測精度有待提高。

3.2 雷達(dá)波反射法

雷達(dá)儀可以探測混凝土內(nèi)部木材、金屬、孔洞、管道等不同介質(zhì)，由于這些介質(zhì)的電磁性能與混凝土不同，因此會(huì)反射入射的雷達(dá)波，尤其是金屬物體，基本上會(huì)全反射雷達(dá)波。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部埋設(shè)的鋼筋必然對雷達(dá)波強(qiáng)烈反射，因而，雷達(dá)儀最主要的一個(gè)用途是探測鋼筋混凝土中鋼筋的分布狀況。雷達(dá)儀主要由主機(jī)、天線和打印機(jī)構(gòu)成?，F(xiàn)場檢測時(shí)先選定好工作模式，然后采用天線連續(xù)掃描。天線運(yùn)行方向需垂直于鋼筋排列方向，進(jìn)行橫穿式掃描。這時(shí)主機(jī)上可顯示出天線移動(dòng)過程中掃描到的混凝土內(nèi)部剖面圖，利用儀器所提供的數(shù)據(jù)處理方法將混凝土表面反射信號以及其他非鋼筋反射信號完全濾掉，以X、Y兩個(gè)坐標(biāo)分別反映鋼筋水平位置和深度。雷達(dá)儀的優(yōu)點(diǎn)為采用天線進(jìn)行連續(xù)掃描測試，效率大大提高；其探測深度可達(dá)200mm，能滿足大多數(shù)樓板的檢測要求；測試結(jié)果直觀、準(zhǔn)確，而且圖象可以存儲(chǔ)、打印，便于事后整理、核對、存檔。

3.3 紅外線掃描技術(shù)

利用紅外線掃描器對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描攝像，顯示屏上會(huì)較清晰地顯示鋼筋的位置，用已知保護(hù)層厚度的構(gòu)件進(jìn)行掃描對比，可推斷出混凝士的保護(hù)層厚度。該方法具有非接觸、遠(yuǎn)距離、大面積掃查、結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)，但該技術(shù)目前仍處于研究狀態(tài)，尚未進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。

4、問題和展望

國內(nèi)對鋼筋檢測技術(shù)的研究已有較大進(jìn)步和發(fā)展，但就總體水平而言，與國外先進(jìn)水平相比還有差距，當(dāng)前也提出了許多挑戰(zhàn)性的問題，如紅外線掃描技術(shù)、雷達(dá)波反射技術(shù)等新技術(shù)的研究、新儀器的開發(fā)應(yīng)用、從單一參數(shù)檢測向多參數(shù)綜合分析的發(fā)展問題等，這些問題的解決還需付出很大努力。另外，以手工檢測為主的狀況在國內(nèi)還會(huì)持續(xù)很長一段時(shí)間，但由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)檢測將在很大程度上得到普及。