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    淺析結構物鋼筋保護層厚度檢測

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    淺析結構物鋼筋保護層厚度檢測

    發布日期:2018-03-07 17:40:09 瀏覽次數:2369

    近年來,隨著混凝土質量通病治理活動的深入開展,精細化施工的要求得以貫徹;同時,隨著新《公路工程交(竣)工驗收辦法》的出臺,鋼筋保護層厚度指標已經納入到質量鑒定檢測參數中,可以預見,該指標在我國工程界將日益得到重視。
      一、鋼筋保護層定義
      定義:受力主筋外邊緣到混凝土表面的垂直距離。
      鋼筋混凝土設置鋼筋保護層,顧名思義,就是為了保護鋼筋防止銹蝕。
      二、鋼筋保護層厚度的意義
      鋼筋混凝土是由鋼筋及混凝土構成的復合材料,鋼筋保護層是保證結構正常使用的重要因素之一,其作用主要表現在三個方面:
      (1)保證混凝土與受力主筋共同工作
      (2)保護鋼筋不受腐蝕,增強結構耐久性
      (3) 保護構件不因高溫影響而急劇喪失承載能力
      三、造成鋼筋保護層超標的原因
      (1)鋼筋加工制作不到位
      (2)安裝不到位,鋼筋骨架放置偏位
      (3)鋼保墊塊安裝不到位
      (4)模板安裝不到位
      四、電磁波法檢測鋼筋保護層厚度的原理
      目前,國內外所使用的鋼筋保護層厚度檢測儀器多為電磁感應法,即儀器在構件混凝土表面向內部發射電磁波,形成電磁場,混凝土內部的鋼筋切割磁感線產生感應電磁場,由于感應電磁場的強度及空間梯度變化與鋼筋位置、直徑、保護層厚度有關。因此,通過測量感應電磁場的梯度變化,并通過分析處理,就能確定鋼筋保護層厚度等參數。
      五、檢測方法
      就現階段而言,多為采用建設部2008年10月1日實施的《混凝土中鋼筋檢測技術規程》(JGJ/T 152-2008)。具體檢測方法如下:
      1、一般規定
      (1)不適用于含有鐵磁性物質的混凝土檢測。
      (2)應根據鋼筋的設計資料,確定檢測區域內鋼筋分布狀況,選擇適當的檢測面。檢測面應清潔、平整,并應避開金屬預埋件。
      (3)對于具有飾面層的結構及構件,應清除飾面層后在混凝土面上進行檢測。
      (4)建議使用環境條件:環境溫度0-40℃,相對濕度為20%RH -90%RH 。
      (5)鉆孔、剔鑿時,不得損壞鋼筋,實測應采用游標卡尺,量度精度應為0.1mm。
      2、儀器性能要求
      (1)檢測前應采用校準試件進行校準,當混凝土保護層厚度為10-50mm時,混凝土保護層厚度檢測的允許誤差為±1mm。
      (2)校準應按照規程附錄B的規定進行。正常情況下,校準有效期可為一年。
      發生下列情況之一時,應對儀器進行校準:
      ①新儀器啟用前;
      ②檢測數據異常,無法進行調整;
      ③經過維修或更換主要零配件。
      3、檢測技術
      (1)檢測前,應對儀器進行預熱和調零,調零時探頭應遠離金屬物體。在檢測過程中,應核查儀器的零點狀態。
      (2)進行檢測前,應結合設計資料,了解鋼筋布置狀況。
      (3)檢測時,應避開鋼筋接頭和綁絲,鋼筋間距應滿足鋼筋探測儀的檢測要求。探頭在檢測面上移動,直到鋼筋探測儀保護層表示值最小,此時探頭中心線與鋼筋軸線應重合,在相應位置作好標記。按上述步驟將相鄰的其他鋼筋位置逐一標出。
      4、測試數量
      主要在交工驗收質量評定中有所明確,施工過程中進行檢測的數據可在評定時采用。
      (1)橋梁下部工程抽查不少于墩臺總數的20%且不少于5個,墩臺數量少于5個時全部檢測。每種結構型式抽查不少于1個。每墩臺測2-4處 。
      (2)橋梁上部工程抽查不少于總孔數的20%且不少于5個,孔數少于5個時全部檢測。每種結構型式抽查不少于1個。每孔測2-4處。
      (3)通常情況下,下部結構每個構件檢測20點,上部結構每個構件檢測40點。
      5、鋼筋位置確定后,應按下列方法進行鋼筋保護層厚度檢測:
      (1)首先應設定儀器量程及鋼筋公稱直徑,沿被測鋼筋軸線選擇鄰鋼筋影響較小的位置,并應避開模板接縫、鋼筋接頭和綁絲,讀取第1次檢測值。在被測鋼筋的同一位置應重復檢測1次,讀取第2次檢測值。
      (2)當同一處讀取的2個檢測值相差大于1mm時,該組檢測數據應無效,并查明原因,在該處應重新進行檢測。仍不滿足要求時,應更換鋼筋探測儀或采用鉆頭孔法驗證( 注:必須按照鋼筋公稱直徑對應進行設置)。
      (3)當實際鋼筋保護層厚度小于鋼筋探測儀最小值時,應采用在探頭下附加墊塊的方法進行檢測。墊塊對鋼筋探測儀檢測結果不應該產生干擾,表面應光滑平整,其各方向厚度值偏差不應大于0.1mm。所加墊塊厚度在計算時應予扣除(墊塊材質的要求:不得對儀器產生電磁干擾,可采用混凝土、木材、塑料、環氧樹脂等。)。
      (4)鋼筋保護層厚度計算公式
      ①鋼筋保護層厚度平均檢測值=(Ct1+ Ct2+2CC-2CO)/2
      ②鋼筋保護層厚度平均檢測值?第?測點鋼筋保護層厚度平均檢測值,精確到1mm;
      ③Ct1 、Ct2?第1、2次檢測的鋼筋保護層厚度檢測值,精確至1mm;
      ④CC?鋼筋保護層修正值,為同一規格鋼筋的保護層厚度實測驗證值減去檢測值,精確至0.1mm;
      ⑤CO?探頭墊塊厚度,精確至0.1mm;不加墊塊時CO=0。
      六、影響檢測的主要因素
      影響檢測結果的主要因素有:構件本身有磁性,所檢測部位有被檢測鋼筋以外的小磁性物質;選擇參數與實際不符;檢測方法不正確。
      1、儀器本身
      以測水工混凝土為代表,由于水工混凝土經常位于水下,受水流沖刷、腐蝕作用,其大部分暴露于外,體積相對一般混凝土構件較大。因此水工混凝土鋼筋保護層厚度設計值也較大,導致儀器測試深度也應足夠大,否則將直接影響保護層厚度誤差結果評定。
      目前儀器本身可以根據不同的保護層厚度選擇探頭,一般可以測深至18cm,但是在使用前,應使用不同的探頭進行率定,尋找儀器的極限測點。
      2、實際操作
      (1)混凝土表面比較粗糙,如果直接測試,結果可能會產生偏差,測試前應將測試表面清理干凈,或者用砂輪磨掉粗糙的表面后再進行測試,以減少誤差。
      (2)設置不同的鋼筋直徑值來測量同一根鋼筋時,其測量結果可能是有所區別的。在實際操作中發現:輸入鋼筋直徑值大于實際鋼筋直徑值時,儀器顯示厚度值往往會大于保護層厚度實際值;輸入鋼筋直徑值小于實際鋼筋直徑值時,儀器顯示厚度值往往會小于保護層厚度實際值。
      (3)目前檢測儀器的探頭多為長方體,兩端中部刻有中線,測試時探頭長軸線平行于被測鋼筋做垂直移動。該儀器在顯示讀數時略滯后,當儀器鳴叫顯示讀數時,鋼筋位置在探頭中線偏移動方向后一點(一般當鋼筋保護層越大和移動速度越快,該現象越明顯)。如果想準確定出鋼筋位置,可以左右以相同速度各測一次,兩個定位中部一般即是鋼筋位置。當探頭接近受力鋼筋時速度可以放慢至20mm/s以下。儀器在標準件上復核顯示,速度過快能引起鋼筋位置3~4mm的偏差。
      (4)測試時應先確認被測鋼筋附近的構造筋位置,探頭在兩根構造筋中間平行于被測筋移動,可以避免構造筋影響,此外可以較好的避開綁扎絲的影響,保證測試數據真實有效。
      (5)測點應均勻、合理布置,不能局限于某一區域,重要部位適當多布置測點。爭取測試數據能夠代表整個構件鋼筋保護層實際狀況。
      七、提高檢測精度的幾個方法
      (1)預設鋼筋直徑。預設值接近混凝土內鋼筋真實值時,測試誤差小,測試精度相對較高。
      (2)選擇合適的檔位。一般保護層厚度在60mm以內時,用淺層測試檔;超過60mm時用深層測試檔。
      (3)探頭復位。測試過程中,探頭上或多或少有一些剩磁存在,影響測試。此時要將探頭舉到空氣中進行復位操作,提高測試精度。
      (4)快慢結合。離鋼筋較遠時,探頭移動速度可以快一點;當接近鋼筋正上方時,要緩慢移動,并在鋼筋正上方附近來回移動,以準確確定鋼筋位置和保護層厚度。
      (5)避開無關鋼筋干擾。測縱向鋼筋時,要先掃描橫向鋼筋,在相鄰的兩根橫向鋼筋之間布置測線。掃描梁類構件時還要避開斜向鋼筋、拉接筋、分布筋等干擾;
      (6)當保護層很小(如小于5mm)時,最好加一些墊塊進行檢測;檢測后把墊塊厚度減去即可。
      八、質量評定
      質量評定在交通行業均以質量檢驗/評定標準控制,如:《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)。但是該規范中鋼筋加工及安裝多指鋼筋的工序檢查(即工前檢查:在混凝土鋼筋綁扎、立模結束未澆筑前的檢查,檢測方法采取尺量測,其檢查相對容易,測點數量較多。而對工后鋼保檢測未明確檢測方法及合格率。
      矛盾點在于:
      1、新的交竣工驗收辦法已將鋼保納入到交竣工驗收必檢項目,而目前質量檢驗評定標準中缺乏對其檢測頻率、合格率方面的要求,造成工程技術人員無法落實執行。2008年4月,交通運輸部下發文件:交質監發[2008]52號 《關于印發公路水運工程質量安全督查辦法的通知》。
      中附件3要求:
      2、望東大橋做法:
      (1)工前:依據JTG F80/1-2004,在模板安裝過程中抽檢合格率應達90%
      a. 柱、梁、肋:±5mm
      b. 基礎、錨碇、墩臺: ±10mm
      c.板: ±3mm
      (2)工后:依據交質監發[2008]52號文件,采用電磁法檢測,特征值與設計值的比值應為0.9-1.3,滿足為合格,并計算合格率,抽檢合格率應達85%。
      3、國外研究情況:
      保護層厚度和質量是關系受力鋼筋服役環境優劣最主要的因素,因此國外對其都給予高度的重視。
      CEB/FIP(歐洲砼委員會-國際預應力協會)將外部環境分為五級:(1)干燥環境;(2)潮濕環境:a.無霜凍、b.有霜凍;(3)有霜凍和除冰劑的潮濕環境;(4)海水環境:a.無霜凍、b.有霜凍;(5)侵蝕性化學環境:a.輕微侵蝕或侵蝕性工業大氣、b.中等侵蝕化學環境、c.高度侵蝕化學環境,并針對各級環境下的混凝土結構保護層厚度等指標給出了明確規定。
      在美國ACI規范、英國規范和歐洲規范中,為了避免工程人員對設計保護層厚度的誤解,對箍筋、分布筋和主筋都明確規定了最小保護層厚度。
      丹麥的規范要求設計者應對每一個結構構件除給出基本的強度要求外,還要給出混凝土類型、環境級別、控制級別、鋼筋保護層厚度、惰性環境中防止干燥的要求、最早拆模要求、結構連接節點處裂縫寬度及其它特殊要求。
      結語:由此可見,結構實體的鋼筋保護層厚度進行檢測,對于加強施工質量的控制,保證結構耐久性、安全性有著非常重要的作用。

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