自然条件下隧道衬砌浅层钢筋锈蚀的热效应与红外检测方法

摘要

隧道随着服役年限增加,衬砌渗漏水、开裂等病害已成常态,由此造成的钢筋锈蚀逐渐显现,钢筋锈蚀一定程度后将引起衬砌剥离剥落,因此,及时发现钢筋锈蚀程度及位置尤为重要。通过室内试验和数值模拟研究了自然温差条件下钢筋锈蚀衬砌的热传导规律,分析了衬砌内外温差、钢筋锈蚀程度对衬砌内表面温度分布的影响规律,探索了红外热成像技术检测衬砌浅层钢筋锈蚀的可行性和适用条件。结果表明:①衬砌内外温差1.0℃~11.9℃时红外检测具有可行性,冬季时衬砌内外温差可满足条件;钢筋锈蚀率为6.51%,19.02%和23.16%时红外检测所需的最小温差为3.8℃,1.8℃和1.4℃。②衬砌钢筋锈蚀率(ρ)与二次衬砌内表面温差(T_(1))、二次衬砌内外温差(T_(2))的关系式为ρ=1.1×10^(5)T_(2)^(-3.2)T_(1)^(3)+503.7T_(2)^(0.9T_(1))。衬砌内外温差为3~30℃时可检测的钢筋锈蚀率为9.78%~1.18%。③通过衬砌内外温差而产生的热传导效应,依据衬砌内表面温度分布可以综合判断钢筋锈蚀位置与锈蚀程度,为隧道衬砌浅层钢筋锈蚀提供了新的快速检测方法。