■丘宇鵬 ■惠東縣建筑工程質(zhì)量檢測站，廣東 惠東 516300

因為超聲損傷檢測理論的發(fā)展和完善，它已經(jīng)被應(yīng)用到很多工業(yè)無損檢測領(lǐng)域中，并且取得了顯著的成效。而國內(nèi)雖然針對鋼筋混凝土梁腐蝕損傷機理及腐蝕混凝土的性能劣化問題進行了很多有意義的研究，但到目前為止，將超聲檢測技術(shù)應(yīng)用于混凝土構(gòu)件中鋼筋銹蝕水平的評估方面的研究還比較少。鑒于此，本文結(jié)合試驗，對將超聲損傷檢測技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕評估問題進行了初步研究，以期對相關(guān)領(lǐng)域的研究工作能夠有所借鑒。

1 試驗設(shè)計

1.1 鋼筋原始重量的稱量

選取30根直徑為10mm，長為480mm的鋼筋，并在去除其表面污垢和氧化層后用無水酒精進行清洗，待清洗干凈后用干脫脂棉擦拭干凈。待上述工作都完成后，用精密的電子天平稱量每根鋼筋的重量，稱量結(jié)果要精確到0.01g，并對稱量數(shù)據(jù)進行詳細記錄。

1.2 試件設(shè)計

要進行試驗則必須就要有試件，本文用上步選取的鋼筋進行了試件制作。首先選取18根鋼筋制作出6根小梁，每根小梁試件的配筋為3Φ10mm，配筋間距Lp取50mm。其次，將剩余的12根鋼筋也制作成6根小梁，每根小梁試件的配筋為2Φ10mm，配筋間距Lp取100mm。12根小梁試件滿足長500mm，寬120mm，高150mm的結(jié)構(gòu)尺寸要求，并且取鋼筋保護層為25mm。試驗試件的具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

圖1 試驗試件的具體結(jié)構(gòu)尺寸(單位:mm)

混凝土用料采用自來水、普通硅酸鹽早強型水泥(42.5R)、細度模數(shù)為2.6的優(yōu)質(zhì)河砂以及粒徑為5～20mm的天然石子粗骨料，連續(xù)顆粒級配。在確定混凝土的用料后，就要對其配合比進行設(shè)計?；炷嗤恋呐浜媳仁怯绊懫滟|(zhì)量的眾多因素中最基本也是最重要的一個因素，對其進行科學(xué)的設(shè)計和攪拌控制無論從其重要性上還是從其技術(shù)難度上而言，都是確?；炷磷罱K質(zhì)量的關(guān)鍵所在。本文確定的混凝土配合比為:水/水泥/砂/石子 =0.45/1.00/1.89/3.82。攪拌方式則采用強制機械攪拌，待攪拌均勻后再進行注模成型和震搗。待澆筑3天后即可拆模，最后在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28天后備用。

1.3 試件的超聲檢測與腐蝕處理

將待備用的兩種不同配筋間距的小梁試件全部進行腐蝕前的超聲波測試，并對試驗結(jié)果進行詳細記錄。將完成超聲波測試的兩種不同配筋間距的小梁試件全部浸泡在濃度為5%的NaCl溶液中進行腐蝕處理，試件編號如表1所示。然后，將達到浸泡時間要求的小梁試件從NaCl溶液中取出，并將其放置于烘干箱內(nèi)進行烘干，本文取烘干時間為一天一夜。最后，將烘干后的試件放置于試驗室內(nèi)3天以備用。

2 腐蝕損傷定義

在NaCl溶液的腐蝕作用下，鋼筋會發(fā)生銹蝕，而這會嚴(yán)重破壞鋼筋與混凝土間的結(jié)合性能，并造成鋼筋混凝土內(nèi)部細觀層次的微缺陷擴大發(fā)展。本文用公式(1)定義的參數(shù)D來表示鋼筋混凝土的綜合損傷。應(yīng)用超聲波波速法對參數(shù)D進行定義，其值可根據(jù)超聲波的波速進行計算得到。

其中，vm表示混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕前的超聲波波速，即無損傷時的超聲波波速，單位為km/s;vms表示混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕后的超聲波波速，即出現(xiàn)損傷后的超聲波波速，單位為km/s。在公式1中，如果出現(xiàn)vms＞vm，則定義D值為0。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 裂縫檢測

用高精度的裂縫讀數(shù)儀對已經(jīng)過腐蝕處理的兩種小梁試件進行表面裂縫寬度檢測，并記錄大裂縫寬度值 Mcw(Maximum crack width，Mcw)。檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗試件的各項檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果

3.2 超聲波測試與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

對完成裂縫檢測的全部小梁試件進行超聲波檢測。本文采用對測法，在每個試件沿寬度方向(120mm方向)的上下兩個表面上隨機布置16個檢測點以完成超聲波測試。

對經(jīng)過NaCl溶液腐蝕的小梁試件來說，在某一具體時刻，其超聲波速的檢測值可以根據(jù)統(tǒng)計分析得到。本文取16個檢測點得到的數(shù)據(jù)中刪除四個最大和四個最小數(shù)據(jù)后的其余數(shù)據(jù)按公式(2)計算得到超聲波波速的平均值。

其中，vm(t)為經(jīng)過腐蝕時間t后，小梁試件的超聲波波速的平均值，單位為 km/s;vs，i(i=1，2，...，8)為余下八個測點中的第 i個測點的超聲波波速值。當(dāng)t取0時，即表示試件還未經(jīng)過腐蝕處理，此時vm(t)=vm;而當(dāng)t取需要滿足的腐蝕時間時，vm(t)=vms。

3.3 鋼筋銹蝕率及損傷變量的計算

對完成超聲波檢測的所有試件進行破碎處理，取出其內(nèi)部的鋼筋并記錄其銹蝕狀態(tài)，然后把銹蝕部分清除掉，再用高精度的電子水平進行稱重。因為每根鋼筋都記錄有原始稱重數(shù)據(jù)，所以可根據(jù)公式(3)計算其重量損失率。

其中，ω(t)為經(jīng)過腐蝕時間t后的鋼筋重量損失率;w0為腐蝕處理前的鋼筋原始稱重，單位為g;wt為經(jīng)過腐蝕時間t后，清楚掉銹蝕部分后的鋼筋剩余重量，單位為g。

3.4 試驗結(jié)果分析

根據(jù)試件破碎后的觀察，鋼筋銹蝕基本上表現(xiàn)為均勻銹蝕，這可能與試件只遭受了單一的NaCl溶液腐蝕有關(guān)。此外，試驗結(jié)果還表明，鋼筋混凝土梁的腐蝕情況是一個漸進的過程，并且這一過程的快慢明顯受到小梁中配筋間距的影響。

4 結(jié)束語

總而言之，隨著超聲波損傷檢測理論和技術(shù)的逐步完善，將其應(yīng)用到鋼筋混凝土梁的腐蝕評估上有非常大的潛力，不過要提高評估檢測的準(zhǔn)確性，還需要相關(guān)技術(shù)人員作更進一步的研究和努力。