影響鋼筋保護層測試精度的因素淺析

張 曉

（四川川交道橋試驗檢測有限責(zé)任公司， 四川 德陽 618300）

為保障鋼筋運行質(zhì)量，《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等有關(guān)規(guī)范對不同環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件保護層厚度作出明確規(guī)定，一旦因各方面因素，導(dǎo)致對應(yīng)測試精度不良，則可能會出現(xiàn)嚴(yán)重工程事故。因此，應(yīng)對影響鋼筋保護層測試精度的因素進行一番探究。

1 鋼筋保護層的作用及測試方法

鋼筋保護層主筋及混凝土表面距離等有關(guān)參數(shù)的定義可在《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中找到。具體而言，鋼筋保護層的作用主要有兩方面：一方面促使鋼筋與附近混凝土共同協(xié)作，充分發(fā)揮鋼筋強度；另一方面，保護鋼筋免受外部環(huán)境侵蝕，使構(gòu)件使用壽命符合設(shè)計年限，避免結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性問題，即可對混凝土結(jié)構(gòu)的安全耐久性產(chǎn)生直接影響[1]。以鋼筋保護層厚度而言，可應(yīng)用到的檢測技術(shù)有電磁感應(yīng)法、雷達探測法等。

2 影響鋼筋保護層測試精度的因素

2.1 檢測儀器

檢測儀器的性能可對鋼筋保護層測試精度產(chǎn)生一定影響，主要表現(xiàn)在下述兩方面：

第一，儀器內(nèi)部參數(shù)的準(zhǔn)確性可對測量結(jié)果產(chǎn)生直接影響。以電磁感應(yīng)法為例，基于儀器原理，鋼筋保護層測試時需進行信號數(shù)模轉(zhuǎn)換，所確定的參數(shù)越準(zhǔn)確，則測量結(jié)果就越準(zhǔn)確。利用兩臺外形無區(qū)別的鋼筋保護層測定儀測量保護層厚度，型號分別為ZBL-620 與ZBL-630。理想狀態(tài)下，分別測量厚度為30mm、40mm、60mm、90mm 的鋼筋保護層，結(jié)果如表1 所示。結(jié)果顯示ZBL-620與ZBL-630 測量精度相異，后者優(yōu)于前者，表明儀器內(nèi)部參數(shù)確實是影響鋼筋保護層測試精度的因素。

表1 兩種檢測儀器測量結(jié)果對比

第二，儀器不同，工作特性不同，實際測量精度不同[2]。鋼筋測量時，一般要求傳感器軸線平行于被測鋼筋走向，并垂直于鋼筋方向進行移動與掃描。利用由兩個相互垂直鋼筋構(gòu)成的簡單鋼筋網(wǎng)片模型做進一步研究。

首先利用620 型測量呈豎直狀態(tài)的鋼筋a，當(dāng)測量離鋼筋b 較遠時，可得到保護層厚度的準(zhǔn)確結(jié)果，為30mm，當(dāng)測量離鋼筋b 較近時，會產(chǎn)生很小誤差，測至兩鋼筋交疊位置時，誤差有1mm，測量結(jié)果為29mm；接著再用630 型測量鋼筋a，掃描時，發(fā)現(xiàn)無論在任何位置，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受鋼筋b 的影響均極度小，當(dāng)測至兩鋼筋交疊處，傳感器顯示鋼筋b 信號，測量結(jié)果仍具有一定準(zhǔn)確性。最終實驗結(jié)果表明；不同儀器對垂直于被測鋼筋的抗干擾性能不同，實際測量結(jié)果的精度將受到影響。

2.2 混凝土性質(zhì)

混凝土中通常含有一定量鐵磁性物質(zhì)，其對鋼筋保護層精度產(chǎn)生的影響較弱，無論是混凝土處于潮濕狀態(tài)還是干燥狀態(tài)，所測保護層厚度都具有準(zhǔn)確性。

驗證過程：（1）先制作3 塊厚度為40mm 的水泥膠砂墊塊，一塊用作空白對照，不摻假鐵粉，成分為水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂、水，其他兩塊用不同量鐵粉取代5%、30%的水泥，同時要將鐵粉中的氧化鐵與氧化亞鐵進行有效去除。之后將一鋼筋放于試塊下，利用620 型、630 型儀器測量鋼筋保護層厚度，結(jié)果均存在1mm左右的誤差，表明鐵磁性粉末物質(zhì)幾乎不會對鋼筋保護層測量結(jié)果產(chǎn)生影響?；炷敛牧现械蔫F磁性粉末一般不會超過30%，故可認(rèn)為混凝土中，鐵粉粉末分散存在，電磁感應(yīng)難以匯聚，不能形成較強電磁場，從而不會干擾電子感應(yīng)較強的鋼筋，因此兩種儀器所測量的鋼筋保護層厚度均具有相對準(zhǔn)確性；（2）將一鋼筋墊于40mm 水泥膠砂墊塊下，利用620 型儀器測量砂塊干燥與潮濕狀態(tài)下的鋼筋保護層厚度，所測結(jié)果準(zhǔn)確無誤，均為40mm。表明混凝土表面潮濕并不影響保護層厚度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 鋼筋直徑

試驗中，鋼筋直徑與保護層厚度不變，測量儀器鋼筋直徑設(shè)定值變化，依照測量結(jié)果所呈現(xiàn)的規(guī)律，分析問題出現(xiàn)的原因，結(jié)果如表2 所示。表明：（1）鋼筋直徑參數(shù)設(shè)置可對保護層測量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，鋼筋與鋼筋保護層固定，鋼筋直徑參數(shù)設(shè)置越大，所測結(jié)果就越大；（2）鋼筋直徑參數(shù)設(shè)置值為鋼筋公稱值時，測量結(jié)果不一定準(zhǔn)確，鋼筋實測值和公稱直徑相差較大時，測量結(jié)果偏差可能也會較大。這主要是受兩方面的影響，一鋼筋內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)或化學(xué)成分，二鋼筋表面氧化反應(yīng)，發(fā)生氧化后，鋼筋有效直徑將會減小。

表2 鋼筋保護層厚度表

2.4 平行相近鋼筋間距影響

當(dāng)儀器報警和鋼筋保護層測量數(shù)值極小時，結(jié)果即產(chǎn)生。若出現(xiàn)兩次報警和兩個極小值，則表明檢測儀器能夠清楚分辨兩根鋼筋，兩根鋼筋的保護層厚度均準(zhǔn)確得到。研究發(fā)現(xiàn)，620 型、630 型儀器的臨界距離≈保護層厚度。儀器對相近平行鋼筋的分辨率，即可區(qū)分兩鋼筋的最小距離，保護層厚度增加，則分辨率降低，當(dāng)間距＞保護層厚度，則每根鋼筋的測量結(jié)果均具有準(zhǔn)確性，當(dāng)間距＜保護層厚度，則難以得到準(zhǔn)確的單根鋼筋測量結(jié)果。

3 結(jié)束語

影響鋼筋保護層測試精度的因素有檢測設(shè)備、電磁感應(yīng)、鋼筋設(shè)置直徑、相近鋼筋間距等，混凝土內(nèi)磁性物質(zhì)、潮濕狀態(tài)對鋼筋保護層測量精度幾乎無影響。操作中，有關(guān)人員應(yīng)依照影響因素、測試規(guī)范、現(xiàn)實環(huán)境等嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)地實施鋼筋保護層測試，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。