Page 53 - 无损检测2023年第八期

混凝土无损检测专题

DOI : 10.11973 / ws j c202308004

钢筋锈蚀状态的超声导波监测试验

蒋浩森, 金祖权, 张小影, 周肇亮
( 青岛理工大学 土木工程学院, 青岛 266000 )

摘 要: 为了对钢筋锈蚀进行监测, 基于压电超声导波法, 采用埋置于混凝土内部贴附于钢筋

两端的压电传感器, 对电加速锈蚀的纯钢筋和混凝土中的钢筋以及未电加速方式锈蚀的混凝土中
钢筋进行主动锈蚀监测。监测结果表明, 在钢筋锈蚀过程中, 其超声导波信号振幅变化可以明显监
测到腐蚀的5个阶段, 即钝化脱钝 - 起锈 - 脱黏 - 继续锈蚀 - 严重锈蚀; 且导波信号振幅不随着锈蚀的
加深而持续降低, 而是具有一定的变化规律。使用超声导波监测包裹于混凝土中的钢筋锈蚀时, 可
以直接通过测定导波信号振幅不同阶段来区分钢筋所处的腐蚀阶段。该结论为工程实际监测提供
了有力的数据支撑和支持。
关键词: 压电陶瓷; 钢筋锈蚀; 结构健康监测; 腐蚀阶段; 信号分析

中图分类号: TU528 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 08-0019-05

Ultrasonic g uidedwavemonitorin g testforthecorrosionstatusofsteelbars

,
JIANGHaosen , JINZu q uan , ZHANGXiao y in g ZHOUZhaolian g

( SchoolofCivilEn g ineerin g , Qin g daoUniversit y ofTechnolo gy , Qin g dao266000 , China )

Abstract : Inordertomonitorthecorrosionofsteelbars , basedonthep iezoelectricultrasonicg uidedwave

method , activecorrosion monitorin g wascarriedoutonsin g lesteelbarsandsteelbarsinconcretethatwere

electricall y accelerated , aswellasonsteelbarsinconcretethatwerenotelectricall yaccelerated , b yembeddin g

p iezoelectricsensorsattachedtobothendsofthesteelbarsinsidetheconcrete.Themonitorin g resultsindicatedthat

durin gthecorrosionp rocessofsteelbars , theam p litudechan g esofultrasonicg uided wavesi g nalscanbe

si g nificantl ymonitoredinfivesta g esofcorrosion , namel yp assivationandde p assivation , rustinitiation , debondin g ,

continuedcorrosion , andseverecorrosion.Theam p litudeoftheg uidedwavesi g naldidnotcontinuousl ydecrease

withthedee p enin g ofcorrosion , buthadacertainvariation p attern.Whenusin g ultrasonic g uidedwavestomonitor

thecorrosionofsteelbarsembeddedinconcrete , thecorrosionsta g eofthesteelbarscanbedirectl y distin g uishedb y

measurin g theam p litudeoftheg uidedwavesi g nalatdifferentsta g es.Thisconclusionp rovidedfavorabledata

su pp ortandsu pp ortfor p racticalen g ineerin gmonitorin g .

Ke ywords : p iezoelectricceramic ; steelcorrosion ; structuralhealthmonitorin g ; corrosionsta g e ; si g nalanal y sis
近几十年来, 随着我国基础设施建设的不断完 化失效, 引发工程事故 [ 1-3 ] 。然而, 钢筋锈蚀是在混
善, 大量的钢筋混凝土材料用于跨海桥梁、 海底隧 凝土内部缓慢进行的, 锈蚀初期的锈蚀产物较少, 由
道、 地铁的建设中。但海水、 海雾中的高浓度氯离子 于外面混凝土层的包裹作用, 钢筋状态往往难以观
渗透至混凝土内部会使得钢筋发生锈蚀, 结构物劣 测出来。随着锈蚀程度的不断加深, 锈蚀产物逐渐
增加, 而对周围混凝土产生钢筋锈胀力, 导致混凝土
保护层开裂、 脱落, 虽然此时可以从外部观察到钢筋
收稿日期: 2022-08-29
的锈蚀程度, 但整个钢筋混凝土结构的安全性已达
基金项目: 国家自然科学基金( U2106221 ; 52078259 )
不到要求, 极有可能引发工程事故。因此, 有必要对
作者简介: 蒋浩森( 1994- ), 男, 博士, 主要研究方向为钢筋混凝
土电化学保护和监测 混凝土中钢筋的锈蚀状态进行主动监测。
有许多方法已应用于钢筋混凝土复合材料锈蚀
通信作者: 金祖权, j inzu q uan@126.com
9
1
2023年 第45卷 第8期
无损检测