電磁感應(yīng)法鋼筋保護(hù)層厚度檢測的研究

楊成飛

(綿陽市川正建設(shè)工程試驗檢測有限公司，四川 綿陽 621023)

0 前 言

公路橋梁工程中，在檢測鋼筋保護(hù)層厚度時，最常見且最重要的檢測部位為梁板與墩柱。本文參考國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)，采用電磁感應(yīng)法檢測鋼筋保護(hù)層厚度并進(jìn)行研究，該方法在工程實(shí)體中多次應(yīng)用，操作簡單，檢測結(jié)果比較準(zhǔn)確，對檢測人員來講具有重要的指導(dǎo)意義。

1 參考標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及文件

參考的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及文件主要有：《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 152—2019)；《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊 土建工程》(JTG F80/1—2017)；《浙江省公路水運(yùn)工程電磁感應(yīng)法鋼筋保護(hù)層厚度檢測指南》；《鋼筋保護(hù)層厚度和鋼筋直徑檢測技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 365—2016)。

2 儀器設(shè)備要求

鋼筋探測儀的測量精度應(yīng)滿足下列要求：鋼筋保護(hù)層厚度的測量精度≤1 mm；鋼筋間距的測量精度≤3 mm；鋼筋直徑的測量精度≤2 mm。

3 檢測原理

電測感應(yīng)法檢測鋼筋保護(hù)層厚度的基本原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理，由單個或多個線圈組成的探頭產(chǎn)生電磁場，當(dāng)鋼筋或鐵磁性物質(zhì)位于該電磁場時，磁力線會變形，導(dǎo)致電磁場的強(qiáng)度分布發(fā)生改變，儀器探頭通過產(chǎn)生的電磁場的感應(yīng)強(qiáng)度來判定鋼筋的深度。

4 檢測方法

4.1 檢測部位

檢測部位應(yīng)選擇鋼筋位置可能對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力或耐久性有顯著影響的部位，對梁類、板類構(gòu)件，檢測部位宜選擇L1/4～L3/4區(qū)域(L為梁類、板類構(gòu)件長度)；對柱類、墻類構(gòu)件，檢測部位宜選擇距離地面(水面)0.5～2.5 m區(qū)域。

4.2 現(xiàn)場檢測

1)準(zhǔn)備工作：查看設(shè)計圖紙，了解鋼筋直徑和間距，了解檢測部位的鋼筋分布情況，避開接頭、綁扎絲以及金屬預(yù)埋件。

2)打開儀器，選擇合適探頭并與儀器設(shè)置統(tǒng)一，預(yù)熱和調(diào)零儀器，復(fù)位調(diào)零時探頭應(yīng)遠(yuǎn)離金屬物體。

3)預(yù)掃描構(gòu)件，知悉鋼筋軸線方向，沿垂直于鋼筋軸線方向移動探頭，直到保護(hù)層厚度儀示值最小時找出鋼筋軸線的位置，并做好標(biāo)記，初步了解鋼筋埋深。重復(fù)上述步驟將被測部位主筋和箍筋分布情況逐一標(biāo)出。

4)設(shè)置儀器參數(shù)，鋼筋直徑、保護(hù)層厚度等。儀器復(fù)位并在已經(jīng)標(biāo)記的位置沿鋼筋軸線垂直方向移動探頭，準(zhǔn)確讀取保護(hù)層厚度檢測值。檢測過程中，探頭移動速度宜≤5 cm/s。同一鋼筋同一位置檢測2次，取平均值作為保護(hù)層厚度值，精確至1 mm。若兩次差值相差>1 mm，該次檢測數(shù)據(jù)無效，應(yīng)重新檢測，仍不符合規(guī)定時應(yīng)查明原因。

5)檢測數(shù)據(jù)的處理：若鋼筋分布情況對保護(hù)層厚度檢測產(chǎn)生影響，應(yīng)模擬現(xiàn)場鋼筋分布情況得到對應(yīng)的修正值(即修正因子)，最終保護(hù)層厚度為儀器示值加修正值。

4.3 確定修正因子

在模擬現(xiàn)場鋼筋分布時，要用到鋼筋保護(hù)層厚度環(huán)境校準(zhǔn)裝置，此裝置應(yīng)滿足相關(guān)要求，保證在使用過程中穩(wěn)固不變形且保護(hù)層厚度上下可調(diào)。在完成鋼筋的分布擺放后，首先應(yīng)確保檢測儀不受外界電磁干擾，然后正確操作儀器，采集3次數(shù)據(jù)并記錄測量結(jié)果，取平均值作為檢測結(jié)果(建議數(shù)據(jù)修約至1 mm)，保護(hù)層厚度設(shè)計值與檢測值的差值即為保護(hù)層厚度的修正因子。

4.4 注意事項

1)電磁感應(yīng)法不適用于含有鐵磁性物質(zhì)或內(nèi)部鋼筋嚴(yán)重銹蝕的混凝土結(jié)構(gòu)中的保護(hù)層厚度、鋼筋間距和鋼筋直徑的檢測。鐵磁性物質(zhì)(尤其是鋼纖維混凝土)會對儀器造成干擾，對鋼筋保護(hù)層厚度檢測具有較大影響；鋼筋嚴(yán)重銹蝕時，電磁感應(yīng)法檢測結(jié)果偏差較大。鋼筋探測儀應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)周期一般不應(yīng)超過1年。

2)為獲取較為準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，檢測前制定完善可行的檢測方案，充分了解設(shè)計資料，確定鋼筋直徑、鋼筋間距和鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計值，掌握實(shí)體結(jié)構(gòu)中鋼筋分布情況，避開鋼筋接頭、綁扎絲及預(yù)埋件。

3)鋼筋保護(hù)層厚度的檢測，檢測部位應(yīng)選擇鋼筋位置可能對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力或耐久性有顯著影響的部位。

4)檢測過程中盡可能避開鋼筋的相互干擾，避開強(qiáng)電磁場的干擾。

5)由于橋梁墩柱結(jié)構(gòu)受力較大的鋼筋是豎向主筋，很多地方檢測橋梁墩柱鋼筋保護(hù)層厚度時的檢測部位為豎向主筋。在一些情況下采集豎向主筋的數(shù)據(jù)受箍筋的影響較大，尤其是箍筋間距較小且箍筋與主筋存在間隙時采集的數(shù)據(jù)偏差較大，此時用修正因子加以修正亦不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，即修正后結(jié)果與打孔驗證的結(jié)果存在較大偏差，在這種情況下應(yīng)采取其他措施，例如采集箍筋的保護(hù)層厚度。

5 現(xiàn)場檢測示例

5.1 工程概況

某高速公路某橋2-1墩柱，高4 m，直徑1.8 m，豎向主筋直徑32 mm，間距115.2 mm，外側(cè)螺旋箍筋直徑12 mm，間距7.5 mm，均采用HRB400E熱軋帶肋鋼筋，外側(cè)螺旋箍筋設(shè)計保護(hù)層厚度45 mm，主筋保護(hù)層厚度設(shè)計值為57 mm，保護(hù)層厚度及鋼筋布置形式見圖1。

圖1 墩柱保護(hù)層厚度及鋼筋布置形式示意圖(單位：cm)

5.2 確定修正因子

根據(jù)上述工程概況，按圖1所示鋼筋分布情況在鋼筋保護(hù)層厚度環(huán)境校準(zhǔn)裝置中擺放好鋼筋，調(diào)節(jié)承載板高度，使主筋保護(hù)層厚度等于設(shè)計值57 mm，采集環(huán)境校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并記錄，鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計值與實(shí)測值的差即修正因子如見表1所示。

表1 修正因子的確定

由表1可知，保護(hù)層厚度修正因子為+9。表中平均值保留到整數(shù)。經(jīng)鉆孔驗證，鉆孔后測量值與儀器檢測值的差等于上述方法確定的修正因子。

5.3 現(xiàn)場檢測及數(shù)據(jù)處理

通過上述檢測方法，在距離地面1.5 m高度處先標(biāo)記箍筋位置，然后在兩箍筋之間圍繞墩柱一圈采集主筋保護(hù)層厚度數(shù)據(jù)，每根主筋采集兩次數(shù)據(jù)，現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 墩柱鋼筋(主筋)保護(hù)層厚度檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊 土建工程》(JTG F80/1—2017)，2-1墩柱鋼筋保護(hù)層厚度檢測合格率為100%。

6 結(jié)束語

電磁感應(yīng)法鋼筋保護(hù)層厚度檢測中，其準(zhǔn)備工作、參考標(biāo)準(zhǔn)、檢測方法及數(shù)據(jù)處理均要正確掌握，試驗檢測人員在實(shí)際操作中應(yīng)加以重視。本文所述的方法望試驗檢測人員予以采用并推廣。試驗檢測人員只有使檢測方法標(biāo)準(zhǔn)化，才能在工程實(shí)體檢測中得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

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