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浅析结构物钢筋保护层厚度检测

作者:公路工程公司 来源:www.hnshengdagl.com 日期:2017-11-28 13:54:57 浏览次数:256

  近年来,随着混凝土质量通病治理活动的深入开展,精细化施工的要求得以贯彻;同时,随着新《公路工程交(竣)工验收办法》的出台,钢筋保护层厚度指标已经纳入到质量鉴定检测参数中,可以预见,该指标在我国工程界将日益得到重视。

  一、钢筋保护层定义

  定义:受力主筋外边缘到混凝土表面的垂直距离。

  钢筋混凝土设置钢筋保护层,顾名思义,就是为了保护钢筋防止锈蚀。

  二、钢筋保护层厚度的意义

  钢筋混凝土是由钢筋及混凝土构成的复合材料,钢筋保护层是保证结构正常使用的重要因素之一,其作用主要表现在三个方面:

  (1)保证混凝土与受力主筋共同工作

  (2)保护钢筋不受腐蚀,增强结构耐久性

  (3) 保护构件不因高温影响而急剧丧失承载能力

  三、造成钢筋保护层超标的原因

  (1)钢筋加工制作不到位

  (2)安装不到位,钢筋骨架放置偏位

  (3)钢保垫块安装不到位

  (4)模板安装不到位

  四、电磁波法检测钢筋保护层厚度的原理

  目前,国内外所使用的钢筋保护层厚度检测仪器多为电磁感应法,即仪器在构件混凝土表面向内部发射电磁波,形成电磁场,混凝土内部的钢筋切割磁感线产生感应电磁场,由于感应电磁场的强度及空间梯度变化与钢筋位置、直径、保护层厚度有关。因此,通过测量感应电磁场的梯度变化,并通过分析处理,就能确定钢筋保护层厚度等参数。

  五、检测方法

  就现阶段而言,多为采用建设部2008年10月1日实施的《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T 152-2008)。具体检测方法如下:

  1、一般规定

  (1)不适用于含有铁磁性物质的混凝土检测。

  (2)应根据钢筋的设计资料,确定检测区域内钢筋分布状况,选择适当的检测面。检测面应清洁、平整,并应避开金属预埋件。

  (3)对于具有饰面层的结构及构件,应清除饰面层后在混凝土面上进行检测。

  (4)建议使用环境条件:环境温度0-40℃,相对湿度为20%RH -90%RH 。

  (5)钻孔、剔凿时,不得损坏钢筋,实测应采用游标卡尺,量度精度应为0.1mm。

  2、仪器性能要求

  (1)检测前应采用校准试件进行校准,当混凝土保护层厚度为10-50mm时,混凝土保护层厚度检测的允许误差为±1mm。

  (2)校准应按照规程附录B的规定进行。正常情况下,校准有效期可为一年。

  发生下列情况之一时,应对仪器进行校准:

  ①新仪器启用前;

  ②检测数据异常,无法进行调整;

  ③经过维修或更换主要零配件。

  3、检测技术

  (1)检测前,应对仪器进行预热和调零,调零时探头应远离金属物体。在检测过程中,应核查仪器的零点状态。

  (2)进行检测前,应结合设计资料,了解钢筋布置状况。

  (3)检测时,应避开钢筋接头和绑丝,钢筋间距应满足钢筋探测仪的检测要求。探头在检测面上移动,直到钢筋探测仪保护层表示值最小,此时探头中心线与钢筋轴线应重合,在相应位置作好标记。按上述步骤将相邻的其他钢筋位置逐一标出。

  4、测试数量

  主要在交工验收质量评定中有所明确,施工过程中进行检测的数据可在评定时采用。

  (1)桥梁下部工程抽查不少于墩台总数的20%且不少于5个,墩台数量少于5个时全部检测。每种结构型式抽查不少于1个。每墩台测2-4处 。

  (2)桥梁上部工程抽查不少于总孔数的20%且不少于5个,孔数少于5个时全部检测。每种结构型式抽查不少于1个。每孔测2-4处。

  (3)通常情况下,下部结构每个构件检测20点,上部结构每个构件检测40点。

  5、钢筋位置确定后,应按下列方法进行钢筋保护层厚度检测:

  (1)首先应设定仪器量程及钢筋公称直径,沿被测钢筋轴线选择邻钢筋影响较小的位置,并应避开模板接缝、钢筋接头和绑丝,读取第1次检测值。在被测钢筋的同一位置应重复检测1次,读取第2次检测值。

  (2)当同一处读取的2个检测值相差大于1mm时,该组检测数据应无效,并查明原因,在该处应重新进行检测。仍不满足要求时,应更换钢筋探测仪或采用钻头孔法验证( 注:必须按照钢筋公称直径对应进行设置)。

  (3)当实际钢筋保护层厚度小于钢筋探测仪最小值时,应采用在探头下附加垫块的方法进行检测。垫块对钢筋探测仪检测结果不应该产生干扰,表面应光滑平整,其各方向厚度值偏差不应大于0.1mm。所加垫块厚度在计算时应予扣除(垫块材质的要求:不得对仪器产生电磁干扰,可采用混凝土、木材、塑料、环氧树脂等。)。

  (4)钢筋保护层厚度计算公式

  ①钢筋保护层厚度平均检测值=(Ct1+ Ct2+2CC-2CO)/2

  ②钢筋保护层厚度平均检测值?第?测点钢筋保护层厚度平均检测值,精确到1mm;

  ③Ct1 、Ct2?第1、2次检测的钢筋保护层厚度检测值,精确至1mm;

  ④CC?钢筋保护层修正值,为同一规格钢筋的保护层厚度实测验证值减去检测值,精确至0.1mm;

  ⑤CO?探头垫块厚度,精确至0.1mm;不加垫块时CO=0。

  六、影响检测的主要因素

  影响检测结果的主要因素有:构件本身有磁性,所检测部位有被检测钢筋以外的小磁性物质;选择参数与实际不符;检测方法不正确。

  1、仪器本身

  以测水工混凝土为代表,由于水工混凝土经常位于水下,受水流冲刷、腐蚀作用,其大部分暴露于外,体积相对一般混凝土构件较大。因此水工混凝土钢筋保护层厚度设计值也较大,导致仪器测试深度也应足够大,否则将直接影响保护层厚度误差结果评定。

  目前仪器本身可以根据不同的保护层厚度选择探头,一般可以测深至18cm,但是在使用前,应使用不同的探头进行率定,寻找仪器的极限测点。

  2、实际操作

  (1)混凝土表面比较粗糙,如果直接测试,结果可能会产生偏差,测试前应将测试表面清理干净,或者用砂轮磨掉粗糙的表面后再进行测试,以减少误差。

  (2)设置不同的钢筋直径值来测量同一根钢筋时,其测量结果可能是有所区别的。在实际操作中发现:输入钢筋直径值大于实际钢筋直径值时,仪器显示厚度值往往会大于保护层厚度实际值;输入钢筋直径值小于实际钢筋直径值时,仪器显示厚度值往往会小于保护层厚度实际值。

  (3)目前检测仪器的探头多为长方体,两端中部刻有中线,测试时探头长轴线平行于被测钢筋做垂直移动。该仪器在显示读数时略滞后,当仪器鸣叫显示读数时,钢筋位置在探头中线偏移动方向后一点(一般当钢筋保护层越大和移动速度越快,该现象越明显)。如果想准确定出钢筋位置,可以左右以相同速度各测一次,两个定位中部一般即是钢筋位置。当探头接近受力钢筋时速度可以放慢至20mm/s以下。仪器在标准件上复核显示,速度过快能引起钢筋位置3~4mm的偏差。

  (4)测试时应先确认被测钢筋附近的构造筋位置,探头在两根构造筋中间平行于被测筋移动,可以避免构造筋影响,此外可以较好的避开绑扎丝的影响,保证测试数据真实有效。

  (5)测点应均匀、合理布置,不能局限于某一区域,重要部位适当多布置测点。争取测试数据能够代表整个构件钢筋保护层实际状况。

  七、提高检测精度的几个方法

  (1)预设钢筋直径。预设值接近混凝土内钢筋真实值时,测试误差小,测试精度相对较高。

  (2)选择合适的档位。一般保护层厚度在60mm以内时,用浅层测试档;超过60mm时用深层测试档。

  (3)探头复位。测试过程中,探头上或多或少有一些剩磁存在,影响测试。此时要将探头举到空气中进行复位操作,提高测试精度。

  (4)快慢结合。离钢筋较远时,探头移动速度可以快一点;当接近钢筋正上方时,要缓慢移动,并在钢筋正上方附近来回移动,以准确确定钢筋位置和保护层厚度。

  (5)避开无关钢筋干扰。测纵向钢筋时,要先扫描横向钢筋,在相邻的两根横向钢筋之间布置测线。扫描梁类构件时还要避开斜向钢筋、拉接筋、分布筋等干扰;

  (6)当保护层很小(如小于5mm)时,最好加一些垫块进行检测;检测后把垫块厚度减去即可。

  八、质量评定

  质量评定在交通行业均以质量检验/评定标准控制,如:《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)。但是该规范中钢筋加工及安装多指钢筋的工序检查(即工前检查:在混凝土钢筋绑扎、立模结束未浇筑前的检查,检测方法采取尺量测,其检查相对容易,测点数量较多。而对工后钢保检测未明确检测方法及合格率。

  矛盾点在于:

  1、新的交竣工验收办法已将钢保纳入到交竣工验收必检项目,而目前质量检验评定标准中缺乏对其检测频率、合格率方面的要求,造成工程技术人员无法落实执行。2008年4月,交通运输部下发文件:交质监发[2008]52号 《关于印发公路水运工程质量安全督查办法的通知》。

  中附件3要求:

  2、望东大桥做法:

  (1)工前:依据JTG F80/1-2004,在模板安装过程中抽检合格率应达90%

  a. 柱、梁、肋:±5mm

  b. 基础、锚碇、墩台: ±10mm

  c.板: ±3mm

  (2)工后:依据交质监发[2008]52号文件,采用电磁法检测,特征值与设计值的比值应为0.9-1.3,满足为合格,并计算合格率,抽检合格率应达85%。

  3、国外研究情况:

  保护层厚度和质量是关系受力钢筋服役环境优劣最主要的因素,因此国外对其都给予高度的重视。

  CEB/FIP(欧洲砼委员会-国际预应力协会)将外部环境分为五级:(1)干燥环境;(2)潮湿环境:a.无霜冻、b.有霜冻;(3)有霜冻和除冰剂的潮湿环境;(4)海水环境:a.无霜冻、b.有霜冻;(5)侵蚀性化学环境:a.轻微侵蚀或侵蚀性工业大气、b.中等侵蚀化学环境、c.高度侵蚀化学环境,并针对各级环境下的混凝土结构保护层厚度等指标给出了明确规定。

  在美国ACI规范、英国规范和欧洲规范中,为了避免工程人员对设计保护层厚度的误解,对箍筋、分布筋和主筋都明确规定了最小保护层厚度。

  丹麦的规范要求设计者应对每一个结构构件除给出基本的强度要求外,还要给出混凝土类型、环境级别、控制级别、钢筋保护层厚度、惰性环境中防止干燥的要求、最早拆模要求、结构连接节点处裂缝宽度及其它特殊要求。

  结语:由此可见,结构实体的钢筋保护层厚度进行检测,对于加强施工质量的控制,保证结构耐久性、安全性有着非常重要的作用。

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