鋼筋混凝土定位無損檢測方法分析

許 艷

桃源縣建筑工程質(zhì)量檢測站（415700）

鋼筋混凝土定位無損檢測方法分析

許 艷

桃源縣建筑工程質(zhì)量檢測站（415700）

這里分析電磁感應(yīng)法檢測精度的影響因素，并提出了提高電磁感應(yīng)法檢測精度的措施，結(jié)合工程實(shí)例分析了電磁感應(yīng)法實(shí)際應(yīng)用，可為相關(guān)工作者提供參考。

電磁感應(yīng)法；鋼筋定位；無損檢測

鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，它直接決定了結(jié)構(gòu)的抗壓、抗剪、抗震、抗沖擊性能，影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。目前，破損法是檢測混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋直徑的常用方法，但是該方法會造成一定結(jié)構(gòu)損傷，且費(fèi)時費(fèi)力。因此，如何采用無損檢測方法檢測混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋直徑是一個值得研究的課題。鋼筋定位無損檢測技術(shù)中，電磁感應(yīng)檢測法以其高準(zhǔn)確性地給出保護(hù)層厚度、可估算鋼筋直徑、圖像簡單易懂等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。文章則以此檢測技術(shù)為研究對象，對其在鋼筋定位無損檢測中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 影響電磁感應(yīng)法檢測精度的因素

由電磁感應(yīng)鋼筋定位儀原理及工作過程可知，鋼筋位置、直徑及混凝土保護(hù)層的厚土是通過對鋼筋被激發(fā)而產(chǎn)生的交變電磁場強(qiáng)度的測量來計算和判定的。所以檢測精度將會受到以下客觀因素的影響。

1）儀器本身存在的誤差。即便是目前已經(jīng)使用了較高精準(zhǔn)度的儀器，但是微小的誤差仍舊存在。

2）鋼筋本身具有的電磁特性、幾何形態(tài)等特征。鋼筋定位儀是對線圈感生電動勢進(jìn)行測量，而感生電動勢由線圈的形狀、大小、匝數(shù)等幾何形態(tài)及本身具有的電磁特性來決定，不管自感互感都如此。結(jié)構(gòu)物中鋼筋的電磁特性因含雜質(zhì)或銹蝕情況的不同存在區(qū)別，對測試精度產(chǎn)生影響。而形態(tài)差異也決定了測試精度的差別，比如螺紋筋與光圓筋、彎筋與直筋，在測試中就發(fā)現(xiàn)后者精度較高。

混凝土的電磁特性?；炷林衼砘貍鞑サ碾姶挪?，在測量時能量會逐漸衰減。而電磁波的反射、散射現(xiàn)象也會在有缺陷的混凝土中出現(xiàn)，電磁波能量進(jìn)一步下降。介質(zhì)的介電常數(shù)ε和電阻率ρ決定了電磁波在介質(zhì)中傳播的衰減大小。電磁波的衰減和ε成正比而和ρ成反比。電磁波的衰減程度因?yàn)榛炷岭姶判再|(zhì)不穩(wěn)定的原因而不一樣，混凝土的相對介電常數(shù)ε會在8～18之間波動,而電阻率ρ也是4 000～8 000 Ω·m不等，這對于測試精度顯然是有影響的。

3）相鄰鋼筋之間的作用。附近的鋼筋在鋼筋定位儀進(jìn)行測量的過程中,也有電磁感應(yīng)的產(chǎn)生，所以此時測量的是綜合信號。所以，檢測精度會受到同層鋼筋的間距以及第一、二層鋼筋的排距及相對位置的影響。像T梁底的主筋這種靠很近的鋼筋，其直徑和數(shù)量確定均無法做到。平行位置的鋼筋在對其進(jìn)行測試時，間距最小值應(yīng)該是1.5倍的保護(hù)層厚度，這是德國水泥工業(yè)研究所經(jīng)過研究得出的數(shù)據(jù)，而他們還指出，鋼筋直徑的測量要求間距要大于保護(hù)層厚度的2.5倍。

4）環(huán)境磁場對其的干擾作用。鋼筋定位儀對電磁場有很靈敏的反映，而在測試中也會受到環(huán)境磁場還有附近磁性物質(zhì)的影響。目前對于影響檢測的主要因素第三條及第四條都無法定量化，任何計算都無法有效消除，對此還要進(jìn)行更深地探討和研究。另外，檢測精度也會受到檢測時人為因素的影響。

2 提高電磁感應(yīng)法檢測精度的措施

針對以上影響精度的各個因素，在實(shí)際檢測工作中檢測精度可以通過以下措施提高。

1）鋼筋直徑需提前設(shè)置。預(yù)設(shè)值和混凝土內(nèi)真實(shí)值相比，較為接近時誤差小，測試精度也較高。

2）檔位選擇需準(zhǔn)確。保護(hù)層厚度小于60 mm時，測試檔用淺層，反之用深層測試檔。

3）清除環(huán)境磁場的干擾。為了不影響探頭清零,提高測試準(zhǔn)確性，手機(jī)、鑰匙以及附近的鐵磁性物質(zhì)需要在測試前移走。

4）將探頭進(jìn)行復(fù)位處理。探頭上存在的一些剩磁對于測試有一定的影響。所以提高精度就需要進(jìn)行復(fù)位操作，具體方法是將探頭高舉至空中。復(fù)位的重要性，很多廠家在銷售和演示時常不主動說明，但是這一操作非常重要。基于電磁原理，這類問題在任何鋼筋儀中都存在,即便廠家不加說明，我們也要在檢測時多加重視。

5）鋼筋走向的判定。假如根據(jù)相關(guān)資料或經(jīng)驗(yàn)無法確定鋼筋的位置，就應(yīng)該在兩個正交的方向進(jìn)行多點(diǎn)掃描。

6）快慢相互結(jié)合。探頭在離鋼筋遠(yuǎn)的時候，移動速度快一點(diǎn)，而在接近正上方就需要放慢移動速度，并且需要在附近來回的移動，這樣鋼筋位置及混凝土保護(hù)層厚度的確定才會更加準(zhǔn)確。

7）檢測位置保持干燥?；炷恋暮坑绊懰摩藕挺?，ε和含水量呈正比，而和ρ呈反比，信號的衰減也和混凝土含水量呈正比關(guān)系，而經(jīng)度隨著含水量的增加而變差。

相鄰鋼筋影響需避開。為規(guī)避相鄰鋼筋的影響，檢測豎向鋼筋還需對橫向鋼筋進(jìn)行掃描，且盡量將側(cè)向布置與相鄰橫向鋼筋的正中間；而彎筋、箍筋、拉接筋、腰筋等在掃描梁類構(gòu)件過程中需要避開其干擾的。100 mm是被測鋼筋與其相鄰的鋼筋間最小間距,鋼筋的接頭及綁絲在檢測時需避開。

9）保護(hù)層如果小于5 mm,使用一些光滑平整的非磁性材料作為墊塊有利于檢測的進(jìn)行，不過檢測后需要減去墊塊厚度。

10）測試鋼筋直徑。探頭務(wù)必先放在鋼筋的正上方以準(zhǔn)確定位鋼筋，不然測試結(jié)果與實(shí)際值相比會偏大，所以鋼筋直徑的獲得需要在現(xiàn)場至少測量三次并取最小值。

11）混凝土保護(hù)層厚度的測試。測試之前鋼筋的位置和直徑應(yīng)該先行查閱設(shè)計資料來確定，在無資料可查的情況下，先行檢測鋼筋布置和直徑一顆減少測試混凝土厚度的誤差。

12）鉆孔、剔鑿等方式可以在必要時對其進(jìn)行驗(yàn)證。

3 應(yīng)用案例

在深入理解影響檢測精度因素及提高檢測精度方法后，在此通過實(shí)際工程的應(yīng)用來進(jìn)一步深入說明。

3.1 工程概況

某一服役十年的鋼筋混凝土廠房，是單層雙跨的，跨度15 m、柱距4.8 m，單臺吊車10 t，從結(jié)構(gòu)安全性方面考慮，需要對混凝土屋面進(jìn)行改造，為了將其改造成輕鋼結(jié)構(gòu)，需要檢測此廠房混凝土屋面和屋架的配筋，而且還需檢測鋼筋的銹蝕情況。

3.2 檢測設(shè)備

型號為SW-180S的鋼筋位置探測儀,其組成部分主要有主機(jī)、探頭、信號線、掃描小車等。檢測鋼筋間距、直徑、位置和保護(hù)層厚度是它的主要功能；能對鋼筋分布進(jìn)行平面和剖面掃描。

主要技術(shù)指標(biāo):鋼筋直徑適應(yīng)范圍6～50 mm；最大探測深度190 mm；混凝土保護(hù)層厚度檢測誤差± 1 mm；鋼筋直徑檢側(cè)誤差±2 mm。

3.3 現(xiàn)場檢測

鋼筋位置使用鋼筋定位儀來確定，定位線準(zhǔn)確標(biāo)出。

3.4 檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果

檢測三種情況下屋面板所配鋼筋的直徑及混凝土保護(hù)層厚度，得出如表1所示數(shù)據(jù)。

表1 混凝土屋面板鋼筋直徑D和混凝土保護(hù)層厚度c的檢測數(shù)據(jù)

從表1看出,屋面板鋼筋直徑假設(shè)D=10 mm的情況下，平均鋼筋保護(hù)層厚度c=17.8 mm；D假設(shè)均未知，得出平均c=15.5 mrn，D=6 m；假如設(shè)測得的D=6 mm是已知，得出c=14.5 mm。

混凝土露出鋼筋實(shí)施破除，鋼筋銹蝕層使用酸洗法去除，剩余鋼筋直徑使用游標(biāo)卡尺測得是3.69 mm，12.5 mm是混凝土保護(hù)層厚度。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

分析以上試驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論:

1）假設(shè)的鋼筋直徑與真實(shí)值越接近，鋼筋保護(hù)層厚度的測量誤差越小。

2）保護(hù)層厚度測量和鋼筋假設(shè)誤差之間類似于線性關(guān)系，比如△D=10-6=4 mm,△c=17.8-14.5= 3.3 mm；△D=6-3.69=2.31 mm，△c=14.5-12.5=2.0 mm。

3）電磁干擾在相鄰鋼筋間較大，如表1所示，假設(shè)D未知時測得鋼筋2D=8 mm,而正常檢測值是6 mm。

4）鋼筋直徑小于6 mm時，使用本鋼筋檢測儀測量存在一定的誤差，因?yàn)楸緳z測儀的直徑最小只有6 mm。

5）先確定鋼筋位置再檢測保護(hù)層厚度的方式更能夠提高檢測精度，鋼筋直徑先在D未知的條件下檢測,而檢測C值的時候?qū)z測值設(shè)定為已知,對于檢測精度的提高有較大效果。

4 結(jié)語

文章對實(shí)例的分析具有一定的參考價值，通過分析，可以看出電磁感應(yīng)法在鋼筋定位無損檢測中可以采取相關(guān)措施提高檢測精度，減少誤差。電磁感應(yīng)法探測深度需增加，25 mm以上直徑的鋼筋是目前設(shè)備的探測對象，這是因?yàn)槠渥畲筇綔y深度是170 mm。而對于約60～100 mn探測深度的直徑較小的鋼筋，檢測需求就無法滿足了，而對于混凝土表面有較厚灰層的老建筑工程,很難進(jìn)行鋼筋探測。

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ/T 152-2008,混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)程[S].

[2]張福生.結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋保護(hù)層厚度檢測工作的探討[J].工程質(zhì)量,2006(3).

[3]張恒,王聰慧,邵宏偉.基于電磁學(xué)原理的鋼筋保護(hù)層厚度測量法不確定度分析方法研究[J].計量學(xué)報,2009(10).