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钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀和混凝土碳化检测与加固
摘要: 许多既有的钢筋混凝土建构筑物都存在着各种各样的病害和损伤,尤其是随着时间的推移,一大批已建钢筋混凝土建构筑物由于施工质量原因或年久失修及老化出现了很多结构性的病害,而无法正常使用.如何迅速准确地对这些建构筑物进行检测、判断其受损程度、以及做好加固改造处理,在总体安全、经济的前提下,最大限度地延长结构的功能与使用寿命,是土木工程领域里的一个主要热点问题,对于受损及病害钢筋混凝土建构筑物如何做到准确的检测鉴定并修复加固是关系到安全、正常使用和经济的重大问题.对其进行研究具有重要的现实意义.本文介绍了混凝土碳化和钢筋锈蚀的发生机理与影响因素,分析和讨论了混凝土碳化和钢筋锈蚀对材料性能的影响.本文根据收集现有的理论成果总结混凝土碳化和钢筋锈蚀的检测方法,并分析提出修复和加固处理方法.关键词:钢筋混凝土结构 钢筋锈蚀 混凝土碳化 检测 加固
正文: ①钢筋锈蚀的发生机理与影响因素;
钢筋混凝土结构随着时间的推移将发生钢筋锈蚀、混凝土碳化等影响建筑物正常使用的病害.钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要原因.混凝土保护层不够,混凝土结构有裂缝,结构中有外露的钢筋头，水和空气渗透作用,混凝土质量没有满足密实要求，有空洞；或者混凝土标号太低（低标号混凝土不密实）,钢筋锈蚀原因主要就是谁和空气侵蚀，使钢筋产生氧化,混凝土中钢筋锈蚀的条件是受氧化，如果保护层不够，或者水中有腐蚀性物质就会锈蚀的.由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳碳化至钢筋表面，使钢筋周围碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子较高，均可引起钢筋周围氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，从而生成氢氧化铁锈蚀物。
（1）尽管高掺量硅粉的火山灰反应使碱度下降，但钢筋不生产宏电池锈蚀。其原因是水灰比降低和硅粉的火山灰反应时孔结构致密化，导致电极电阻增大。掺硅粉的HPC的高度致密的孔结构大大降低了电解电导率-------钢筋锈蚀的基本条件。
钢筋锈蚀后，其氢氧化铁修饰物体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗出到混凝土表面。由于锈蚀，使钢筋有效截面面积减小，钢筋与混凝土握裹力消弱，结构承载力下降，并诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
因为混凝土硬化后，表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用，使氢氯化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙，使之碱性降低，碳化到钢筋表面时，使钝化膜遭到破坏，钢筋就开始腐蚀，众所周知，大气是二氧化碳的主要来源，大气中通常含0.2%-0.3%的二氧化碳，而且只要有大气存在的地方，就必然存在二氧化碳，对于普通的硅酸盐而言，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10%-15%，它作为水泥水化产物之一，一方面，它是混凝土高碱度的提供源和保证者，对保护钢筋起着十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不稳定的成分之一，很容易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，并逐步延伸钢筋，使钢筋开始锈蚀。
混凝土属于碱性材料，其孔隙溶液的PH值为12-14，因而对钢筋具有较好的保护作用，有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜，但这种钝化膜只有在高碱环境中才是稳定的。如果周围环境PH值降到11.8时，钝化膜就开始变得不稳定，当PH值继续降到9.88时，钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏，使得进入混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处，并使钝化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，从而使得钝化膜被破坏。
无论混凝土碳化还是氯离子侵蚀，都可以引起钢筋部分锈蚀，在钝化膜破坏处有腐蚀电流产生，在钝化膜破坏还与未破坏区这间存在电位差，有宏电流产生，但微电流要比宏电流大得多。又因为氯离子的存在大大降低了混凝土的电阻率，并且氯离子和铁离子的结合可以形成易容于水的氯化铁，从而加速了腐蚀产物向外的扩散过程，并由于宏观腐蚀电流在钝化膜破坏区边边缘最大，使得靠近钝化区的边缘的局部钝化膜破坏较快，这种现象称为局部锈蚀钢筋的“边缘效应”。正是由于混凝土结构中氯离子的存在，大大降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，强化了离子通路，提高了腐蚀电流的效率，从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程，氯离子对混凝土中钢筋锈蚀更严重更快速.而氯化物是钢筋的一种活化剂，它能置换钝化膜的氧而使钢筋发生溃烂性腐蚀，而氯盐是高吸湿性的盐，它能吸收空气中的水分变成液体，从而使氯离子从扩散作用变成渗透作用，达到氯离子，透过保护区去腐蚀钢筋的目的。
（2）混凝土硬化以后，表面遭受空气中二氧化碳的作用，氢氧化钙慢慢变成碳酸钙而失去碱性通常称之为混凝土的碳化，或者中性化。氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电流，而且加速了电流的作用过程，阳极反应过程Fe→2e→Fe2+,如果生成的Fe2+不能及时搬运而积累于阴极表面，则阴极反应就会因此而受阻，相反，如果生成的Fe2+能及时被搬走，那么。阳极反应过程就会顺利乃至加还进行，Cl与Fe相遇就会生成FeCl2，Cl能使Fe消失而加速阳极过程，通常把阳极过程受阻称做阳极极化作用，而加速阳极过程者，称作阳极去极化作用，氯离子正是发挥了阳极去极化作用的功能。
应该说明的是，在氯离子存在的混凝土中，钢筋通常的锈蚀产物很很难找到FeCl2的存在，这是由于FeCl2是可溶的，在向混凝土内扩散遇到氢氧根离子，立即生成Fe(OH)2的一种沉淀物质又进一步氧化成铁的氧化物，即通常说的“铁锈”，由此可见，氯离子只起到了“搬运”的作用，而不被消失，也就是说进入混凝土的氯离子，会周而复始地起破坏作用，这也是氯盐危害特点之一。
水泥中的铝酸三钙，在一定条件下，可与氯盐作用生成不溶性“复盐”，从而降低了混凝土中游离氯离子的存在，从这个角度讲，含铝酸三钙高的水泥品种有利于氯离子的侵害，海洋环境中优先选用铝酸三钙含量高的普通硅酸盐水泥，然而，复盐只有在碱性环境下才能生成和保持稳定，当混凝土的碱度降低时，复盐会发生分解，重新释放出氯离子来。在做钢筋锈蚀实验不难发现，如果大面积的钢筋表面上具有高浓度的氯化物，则氯化物所引起的锈蚀是均匀的，但是在不均质的混凝土中，常见的局部锈蚀，导致点蚀.首先则是在很小的钢筋表面上，混凝土孔隙液具有较高的氯化物浓度，形成破坏钝化膜的具备条件，形成小阳极，此时，钢筋表面的大部分仍具钝化膜，成为大阳极，这种特点的由大阳极、小阴极组成的锈蚀电偶，由于大阴供养充电，使小阳极上的铁迅速溶解而产生沉淀，小阴极区局部酸化，同时，由于大阴极区的阴极反应，生成氢氧化根离子，PH值增高，氯离子提高了混凝土的吸湿性，使得阴极与阳极之间的混凝土孔隙的欧姆电阴降低，这几方面的自发变化，将使上述局部锈蚀电偶得以自发的一局部深入形式继续进行。
（3）混凝土中的钢锈是一电化学过程，它由钢表面的电阻，与钢接触的水泥浆体的PH值及电解质如氯化物及氧向混凝土的扩散所控制。在荷载作用下受弯引起的混凝土的裂纹导致CL-及其他离子更快的扩散至钢筋。这些个别地方的锈蚀因锈蚀产物的聚集又导致进一步开裂。
试验结果表明，混凝土中的钢筋锈蚀与通氧程度和掺盐量关系最大，其中通氧程度又是其中的最关键因素，因为氯盐的保锈作用只在氧气比较充足的情况下，才能表现出来。当氧气不足时，钢筋锈蚀量主要取决于氧的通入程度：绝氧时，不论掺盐多少钢筋都未锈蚀。当通氧容易时，随着氯盐掺量的增加，锈蚀量直线增长，掺加5 ％的氯盐，4 个月内钢筋锈蚀4g，掺和20％的氯盐，锈蚀量增加至5 g，占钢筋重的5.1 %。当通氧困难时，无论CaCl2,还是NaCl，钢筋锈蚀量均与盐量成抛物线关系，即掺盐量对钢筋锈蚀的影响有一个最大的极限值，掺盐量超过最大极限值时，掺盐量再增加，钢筋锈蚀是反而减小。
明显看出掺盐量为2％～4％NaCl 和6％～8 ％NaCl，的钢筋锈蚀量最大。如掺加1％NaCl，一年时间钢筋锈蚀0.36g,掺盐量增加到3 ％，钢筋锈蚀量增至最大0.6g,掺盐量继续增加，钢筋锈蚀量急剧减少，掺盐量增加到20％，钢筋锈蚀量减少到0.1g,仅为1％NaCl 的27% 和3％NaCl 的17％。同时钢筋锈蚀速度逐渐减慢，试验龄期一年以后，锈蚀速度更慢，直到四年龄期的三年时间内，锈蚀量几乎没有增加。将通氧容易时与通氧困难时的试验进行比较明显看出，掺氯盐数量相同时，通氧容易和通氧困难两种不同条件下的钢筋锈蚀量相差很大，且掺盐量越高，相差越大，即通氧容易的钢筋锈蚀量比通氧困难的锈蚀量高10～100 倍。
（4）由于在氯离子环境下，钢筋一旦开始锈蚀，发展即非常迅速，腐蚀发展阶段与锈蚀诱导阶段相比非常短，所以在现有研究中，对海洋环境和除冰盐环境，通常将腐蚀诱导期定义为混凝土结构的使用寿命。这样，临界浓度的确定对于评估钢筋锈蚀的情况和结构寿命的预测都具有重要的意义。
②混凝土碳化发生机理和影响因素;(1)发生机理:拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5～13.5。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。该反应式为：
Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O
反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.5～9.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。碳化后的混凝土质地疏松，强度降低。(2)影响因素: Ⅰ;环境条件
因为碳化是液相反应，十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25%空气中的混凝土很难碳化；在空气湿度50%～75%的大气中，不密实的混凝土最容易碳化；但在相对湿度>95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化，这是因为混凝土含水时透气性小，碳化慢；在湿度相同时，风速愈高、温度愈高，混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度与空气中CO2浓度的平方根成正比。Ⅱ;水泥品种
一般说来，普通硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快，掺混合材的水泥碳化速度更快，混合材掺量越大，碳化速度越快。掺用优质减水剂或加气剂，可以大大改善混凝土的和易性，减小水灰比，制成密实的混凝土，使碳化减慢。尤其是加气减水剂，由于抗冻性提高，可以大大改善钢筋混凝土建筑物的耐久性。Ⅲ;水灰比
混凝土的碳化速度与它的透气性有很密切的关系，混凝土的透气性越小，碳化进行越慢。水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，因而碳化速度就慢。同理，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢。Ⅳ;浇筑与养护质量
密实的混凝土表层孔隙很小，易从潮湿的空气中吸取水分而充满水，故不易碳化；欠密实的混凝土表层中大孔隙内无水，CO2可以由气相扩散到充满水的毛细孔隙而完成碳化。所以越是密实的混凝土其抗碳化能力越高。
混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。如果混凝土浇筑时不规范，特别是振捣不密实，以及养护方法不当、养护时间不足时，就会造成混凝土内部毛细孔道粗大，且大多相互连通，严重时会引起混凝土再现蜂窝、裂缝等缺陷，使水、空气、侵蚀性化学物质沿着粗大的毛细孔道或裂缝进入混凝土内部，从而加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。
③混凝土碳化对材料性能的影响;(该结果通过对实验结果的分析所得)结果如下:(1)基本力学性能
各种强度等级混凝土的抗压强度、抗拉强度及弹性模量在碳化前的结果如表1。碳化后的测试结果见试验结果汇总表2。
表1混凝土的强度及弹性模量
表2 试验结果汇总
对比表1和2中的数据可以看出，碳化后各种强度等级混凝土的立方体抗压强度有明显提高，提高大约1．25倍左右，但抗拉强度没有明显变化，因此，工程中可按抗拉强度不变考虑。从材料学上来分析这一现象是：由于混凝土碳化后变得更密实，孔隙率降低，而且孔隙内壁的Ca(OH)2转化成了CaCO3，所以混凝土的抗压强度会提高。不同强度等级混凝土碳化前后强度的变化如图1,2所示:
图1：碳化前后抗压强度的变化
图2：碳化前后抗拉强度的变化（2）应力应变关系曲线
混凝土碳化以后，由于从材料微观结构上发生了一系列的变化，导致宏观受力性能改变。碳化前后混凝土棱柱体破坏形态无大的变化，都是产生锥状裂缝劈裂破坏，到达极限荷载后，随着变形的发展，表面凝土剥落。碳化前后的应力应变关系如图3、4、5所示。由碳化前后的应力应变对比曲线图看出，混凝土碳化以后棱柱体抗压强度变高，同立方体抗压强度试验结果相符合，但是峰值应变相对碳化前没有明显提高，基本变化不大，弹性模量有一定程度提高。碳化后应力应变曲线中，上升段更接近直线，斜率变大，下降段变陡，比碳化前的混凝土更脆。
图3：混凝土碳化前后
图4：混凝土碳化前后 应力应变曲线图（C20）
应力应变曲线图（C30）
图5：混凝土碳化前后
图6；不同程度碳化混 应力应变曲线图（C40）
凝土应力应变曲线图 同济大学朱伯龙教授给出了不同程度碳化混凝土应力应变曲线，没有说明试验方法和试件的有关情况，曲线如图6。图中所示混凝土不同程度碳化后的强度都有所提高，峰值应变减小电比较明显，和本文试验结果有一定的出入，本文峰值应变的减小并不是很明显，大约在0．001ε。同时对碳化后钢筋混凝土受弯构件和压弯构件性能的试验，得出的结果都是强度略有提高，但延性降低，延性系数随碳化深度的增加而降低的情况如表7。
表7：延性系数随碳化深度的变化
④钢筋锈蚀对材料性能的影响;❶锈蚀钢筋的强度
钢筋锈蚀以后，不仅仅造成截面面积减小，而且因为种种原因使其力学性能发生变化，最明显的就是钢筋屈服强度、极限强度的降低，随着锈蚀率的不同，强度的降低程度也不同。事实上，锈蚀钢筋的实际屈服强度和极限强度分别为锈蚀钢筋的屈服荷载和极限荷载与钢筋实际截面面积的比值，其与钢筋锈蚀截面损失率之问的关系并不明显，因此，所谓的锈蚀钢筋的屈服强度和极限强度指的是锈蚀钢筋的实际屈服荷载和极限荷载与钢筋公称面积(即未锈时的面积)之比，显然小于钢筋未锈时的强度。从宏观上看，锈蚀钢筋强度下降的原因主要有二，其一是钢筋锈蚀以后有效截面面积减小，从而使其所能抵抗的拉力减小；其二是锈蚀钢筋的表面凹凸不平，受力以后严重的应力集中使其所抗拉力进一步减小。锈蚀钢筋强度的降低与锈筋截面损失率之间的关系可以分为如下四种情况：
(1)当钢筋截面损失率小于1％时，钢筋表面仅有一层浮锈，钢筋的屈服强度、极限强度与母材相同。
(2)对于截面损失率小于5％，且沿钢筋长度发生均匀锈蚀的弱腐蚀钢筋，钢筋的失重率近似等于截面面积损失率，钢筋的屈服强度和极限强度可以与母材相同来考虑，钢筋承载能力的降低与钢筋截面面积损失率基本成正比，此时，可以简单地用锈蚀钢筋的实际截面面积乘以屈服强度、极限强度获得钢筋的承载力。
(3)对于截面损失率大于5％小于20％的钢筋，由于混凝土材料的不匀性、使用环境的不稳定性、钢簸各部位受力程度的不同等因素，实际上混凝土中的钢筋锈蚀很少有均匀锈蚀的情况，通常钢筋截面面积损失率大于重量损失率，且随着钢筋锈蚀的发展，锈蚀的不均匀性和离散性增大，重量损失率与截面面积损失率的差异越大。(4)当截面损失率大于20％时，则按无屈服点的热轧钢筋处理。❷锈蚀钢筋的变形
钢筋锈蚀后，极限伸长率明显下降，塑性降低，通过试验研究发现，当截面损失率小于5％时，热轧钢筋的应力一应变曲线仍具有明显的屈服点，钢筋的伸长率基本上大于规范最小允许值，而当截面损失率大于10％时，钢筋的屈服点已经不很明显。伸长率则大于规范堤小允许值。钢筋锈蚀后的伸长率降低程度远远大于截面面积的损失率，当截面损失率大于5％时，具有局部坑蚀的钢筋蚀后伸长率与截面损失率的关系可由下式表示：
一般，在正常的工艺制度和化学成分范围内生产出来的热轧钢筋都有明显的屈服点和一定的屈服台阶，并且混凝土结构用钢的厢强比一般在0．67以内。然而随着钢筋锈蚀的加剧，锈蚀钢筋极限抗拉强度的降低比屈服强度的降低更快，屈服台阶缩短，屈强比增大，屈服点趋于不明显甚至消失，容易引起结构或构件的突然破坏。❸锈蚀钢筋的弹性模量
图8为不同锈蚀率钢筋的应力一应变曲线放在一起的图形。从图中可以看出：在钢筋锈蚀率小于20％时，应力一应变关系曲线的形状很相似，钢筋屈服时的应变与未锈时近似相等。不同的是钢筋锈蚀以后，屈服点降低，屈服平台缩短，极限强度和极限应变减小，且随着锈蚀率的增大，屈服点、极限强度和极限应变减小的越快，屈服平台也越不明显，当锈蚀率大于20％时，钢筋已没有屈服台阶。
图8: 筋不同截面锈蚀率的应力应变关系
⑤混凝土碳化的检测方法和修复与加固处理方法；
1.在砼表面可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度（大于10mm）或者直接在柱角或梁角敲一块混凝土下来；
2.用洗耳球或小皮老虎吹掉灰尘碎屑，并不得用水擦洗；
3.在凿开的砼表面滴或者喷1％的酚酞酒精溶液；
4.用游标卡尺或碳化深度深度测定仪测定没有变色的砼的深度。
5.2.1 环氧厚浆涂料 1.性能特点
环氧厚浆涂料是由环氧基料、增韧剂、防锈剂、防锈防渗填料及固化剂等多种成份组成，适用于混凝土表层封闭。它具有以下一些特点：①、稳定性好。该涂料在大气、淡水、海水及酸碱溶液等介质中长期稳定。②、物理机械性能好。该涂料附着力强，涂层坚硬耐磨，耐热性及电绝缘性好。③、密封性能好。该涂料涂刷后能完全密闭受涂物表面，耐水、耐湿。④、保护周期长。使用寿命在12年以上。⑤、施工方便。既适合手工涂刷，又适合机械喷涂。
2.施工工艺（1）表面处理
混凝土表面处理是除掉混凝土上的污迹、浮物，一般有手工清理和机械清理两种方法。手工清理用钢丝刷在混凝土上来回拉刷，直至除掉混凝土表面的污迹，再用水清洗。机械清理常用喷砂及高压水、高压气冲洗，以不损伤混凝土表层为限。表面处理后，对于混凝土上显露出来的裂缝、蜂窝、麻面等缺陷要先进行修补，完全补好后才能进行涂装，这样才能彻底保护混凝土。混凝土表面处理后待完全干燥后才能进行涂装。
（2）涂料使用要求 环氧厚浆涂料分甲、乙两组分，使用时一般按甲、乙组分比7∶1混合均匀后使用。配制量要根据需求适量配制，及时用完。二次涂装要在一次涂装漆膜完全干燥后进行。
（3）表面涂装
环氧厚浆涂料的人工涂装方法与一般涂料相同，机械喷涂采用高压无气喷涂工艺。
（4）用量
环氧厚浆涂料固体组分多，挥发组分少，一般应涂刷3～4遍，厚度达到250μｍ左右，用量0.5～0.6kg/m2。
5.2.2 硅粉砂浆
硅粉砂浆由普遍水泥砂浆掺和硅粉拌制而成，适用于混凝土碳化层凿除后的重新粉刷。硅粉砂浆因其优越的力学性能和抗渗性能而尤其适用于船闸、通航节制闸闸室岸翼墙墙面的防碳化处理。
根据试验，其抗冲磨性能比C60水泥砂浆高1.5倍，其抗压强度达120MPa，抗拉强度5.2MPa，粘结强度3.6MPa，CO2浓度为30%的28d碳化试验的碳化深度为0。
硅粉砂浆的施工工艺为：混凝土表面凿毛、冲洗、刷水泥硅粉净浆、粉硅粉砂浆，养护14d。硅粉砂浆粉层厚度一般为2cm左右。
5.2.3 混凝土结构变形缝的缝面处理
混凝土结构变形缝的缝面处理难于一般方法进行防碳化处理。为阻缓缝内混凝土的继续碳化，并能满足变形缝的变形要求，对于水上部位的变形缝，可采用华东水利设计研究院研制的SR嵌缝膏进行表面封闭；对水下部位的变形缝，可采用南京水利科学研究院研制的SBS改性沥青灌注封闭，能起到闭气止水的双重作用。
⑥钢筋锈蚀的检测方法、预防措施、修复与加固处理方法.❶检测方法；
目前，混凝土中钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学法三大类。分析法是根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况，利用文献中所述的钢筋锈蚀计算模型，来推断钢筋锈蚀程度；物理方法主要通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况；电化学方法通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。
分析法的应用有赖于建立合理可靠的钢筋锈蚀实用预测模型，但到目前为止，还没有既有充分理论根据、又有大量工程实例验证的数学模型，因此将分析法用于混凝土中钢筋锈蚀评估还有待于进一步研究。
用于混凝土中钢筋锈蚀检测的物理方法主要有电阻棒法、涡流探测法嘶引、射线法、及红外热像法。电阻捧法测量钢筋锈蚀是钢筋截面积和表面状态发生变化引起的电阻值变化，利用导电原理间接推算钢筋的剩余面积；涡流探测法通过测定励磁电流与发生在钢筋内的次生波的相位关系来判断钢筋的锈蚀情况。射线法拍摄混凝土中钢筋的x射线或Y射线照片，直接观察钢筋的锈蚀情况；红外热像法通过测量混凝土表面的温度分布图分析钢筋锈蚀程度。但到目前为止，物理方法还主要停留在实验室阶段。
混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的有力手段，与分析法或物理方法比较，电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点，因此电化学检测方法得到了很大的重视和发展，在实验室已经成功地用于检测混凝土试样中钢筋的锈蚀状况和锈蚀速度，并已开始试用于现场测试。电化学检测方法有自然电位法(又叫半电池电位法)、交流阻抗谱法、线性极化法恒电量法、电化学噪声法、混凝土电阻法和谐波法等。其中，现场检测最常用的是自然电位法和线性极化测量技术。❷预防措施； Ⅰ.基本措施
基本措施就是致力于提高混凝土自身的防护能力。由于钢筋腐蚀的最直接原因是其表面保护膜的破坏，因此，完好的混凝土对其内部钢筋的防腐蚀提供了第一道屏障。最大限度的保证混凝土自身密实完好、保持高碱度和防止有害离子入侵，是钢筋混凝土防腐蚀措施的出发点。采取的主要措施为：
(1)设计合理的混凝土配合比，严格控制混凝土的水灰比我们知道，水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大，在水泥用量不变的条件下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率越大，密实性越差，渗透性也就越大，碳化速度也越快。此外，由于碳酸化是混凝土中碱性物质被中和的过程，因而保持混凝土的高碱度，即采用当的水灰比，提高混凝土的水泥含量，是十分必要的。
(2)在混凝土中掺入粉煤灰等外加剂，提高其抗渗性国内外许多研究表明，在掺用优质粉煤灰等掺和料时，在降低混凝土碱性的同时能提高混凝土的密实度，改变混凝土内部孔结构，从而能阻止氯离子和氧气与水分的渗入，这对防止钢筋锈蚀是十分有利的。近年来，我国的研究工作还表明，掺入粉煤灰可以增强混凝土抵抗杂散电流对钢筋的腐蚀作用。
(3)采用机械振捣和机械搅拌，保证混凝土的密实度因为二氧化碳在具有开放一连通式微孔结构的混凝土中更容易侵入，所以，正确执行混凝土施工过程中的捣实和养护操作规程，减小微孔尺寸，降低微孔连通程度，对于提高混凝土抗碳酸化能力也是非常关键的。
除了采取以上几种提高混凝土自身性能的方法外，增加混凝土保护层厚度、严格控制周围环境中的氯离子含量、应用较大直径的钢筋、提高桥梁的施工工艺等都有利于钢筋的防腐。
Ⅱ.附加措施
对于一般钢筋混凝土结构工程，由于环境、施工及材料本身等一些因素的影响，混凝土表面必然会产生裂缝，因而钢筋的锈蚀就不可避免。为了更好的防止结构因钢筋锈蚀而发生破坏，采取一些附加措旌是必要的。主要有：
(1)在混凝土表面涂层对修补过的混凝土结构甚至新浇注的混凝土结构，在其表面加覆盖层、隔盖层、水泥基、聚台物、树脂类涂层等，作为第一道防线往往是一种比较简单、经济和有效的辅助性保护措施。这些外涂层有隔离腐蚀环境的功能，对于保护混凝土自身、保持碱度和防止有害离子入侵都是有效的。
(2)采用耐腐蚀钢筋(环氧涂层钢筋)在钢筋表面涂刷坏氧树脂，对于防止高强钢筋的应力腐蚀和脆性断裂，是十分有效的。虽然涂刷环氧树脂钢筋的造价是普通钢筋的2倍，但在美国已被广泛应用，在英国也被接受和采用。(3)使用钢筋阻锈剂钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电解质之间的电化学反应，可以有效地阻止钢筋腐蚀发生。实践证明，拌制混凝土时掺入阻绣剂是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种经济有效的补充措施，亚硝酸盐是近20年来已经大规模应用的钥簏阻锈剂。
(4)应用电化学防护法钢筋的腐蚀最终属于电化学腐蚀，因此，解决钢筋腐蚀问题的最贴切、有效的方法理应是采用电化学防护技术。目前，电化学防护技术主要有以下三种：(I)降低
电势至免疫区一阴极保护阴极保护法是将外加直流电源的负极与被保护的金属相连接，通过外加电源使被保护的金属成为阴极，并发叫：极化；或通过外加牺牲阳极，使被保护金属的整体成为阴极。(II)提高电势至钝化区使阳极极化一阳极保护阳极保护法是把被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，使金属构件成为阳极，并在一定的电解质溶液中被极化。(III)提高介质pH值至钝化区一高碱度保护原理同混凝土如何保护钢筋。
(5)使用控制渗模板(CPF)。CPF在日本已得到广泛的应用，CPF作用就像过滤器，允许空气和混凝土表面的泌水通过，降低模板附近混凝土的水灰比。浇筑在CPF中的C30混凝土的抗渗性与浇筑在传统模板中的C50混凝土的抗渗性相近。
