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

桃源縣建筑工程質量檢測站（415700）

這里分析電磁感應法檢測精度的影響因素，并提出了提高電磁感應法檢測精度的措施，結合工程實例分析了電磁感應法實際應用，可為相關工作者提供參考。

電磁感應法；鋼筋定位；無損檢測

鋼筋是混凝土結構中的重要組成部分，它直接決定了結構的抗壓、抗剪、抗震、抗沖擊性能，影響結構的安全性和耐久性。目前，破損法是檢測混凝土結構中鋼筋直徑的常用方法，但是該方法會造成一定結構損傷，且費時費力。因此，如何采用無損檢測方法檢測混凝土結構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中，電磁感應檢測法以其高準確性地給出保護層厚度、可估算鋼筋直徑、圖像簡單易懂等諸多優點而得到了廣泛的應用。文章則以此檢測技術為研究對象，對其在鋼筋定位無損檢測中的應用進行研究。

1 影響電磁感應法檢測精度的因素

由電磁感應鋼筋定位儀原理及工作過程可知，鋼筋位置、直徑及混凝土保護層的厚土是通過對鋼筋被激發而產生的交變電磁場強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。即便是目前已經使用了較高精準度的儀器，但是微小的誤差仍舊存在。

2）鋼筋本身具有的電磁特性、幾何形態等特征。鋼筋定位儀是對線圈感生電動勢進行測量，而感生電動勢由線圈的形狀、大小、匝數等幾何形態及本身具有的電磁特性來決定，不管自感互感都如此。結構物中鋼筋的電磁特性因含雜質或銹蝕情況的不同存在區別，對測試精度產生影響。而形態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，在測試中就發現后者精度較高。

混凝土的電磁特性。混凝土中來回傳播的電磁波，在測量時能量會逐漸衰減。而電磁波的反射、散射現象也會在有缺陷的混凝土中出現，電磁波能量進一步下降。介質的介電常數ε和電阻率ρ決定了電磁波在介質中傳播的衰減大小。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為混凝土電磁性質不穩定的原因而不一樣，混凝土的相對介電常數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行測量的過程中,也有電磁感應的產生，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，其直徑和數量確定均無法做到。平行位置的鋼筋在對其進行測試時，間距最小值應該是1.5倍的保護層厚度，這是德國水泥工業研究所經過研究得出的數據，而他們還指出，鋼筋直徑的測量要求間距要大于保護層厚度的2.5倍。

4）環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境磁場還有附近磁性物質的影響。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 提高電磁感應法檢測精度的措施

針對以上影響精度的各個因素，在實際檢測工作中檢測精度可以通過以下措施提高。

1）鋼筋直徑需提前設置。預設值和混凝土內真實值相比，較為接近時誤差小，測試精度也較高。

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

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

4）將探頭進行復位處理。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行復位操作，具體方法是將探頭高舉至空中。復位的重要性，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。假如根據相關資料或經驗無法確定鋼筋的位置，就應該在兩個正交的方向進行多點掃描。

6）快慢相互結合。探頭在離鋼筋遠的時候，移動速度快一點，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層厚度的確定才會更加準確。

7）檢測位置保持干燥。混凝土的含水量影響它的ε和ρ，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系，而經度隨著含水量的增加而變差。

相鄰鋼筋影響需避開。為規避相鄰鋼筋的影響，檢測豎向鋼筋還需對橫向鋼筋進行掃描，且盡量將側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行，不過檢測后需要減去墊塊厚度。

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

11）混凝土保護層厚度的測試。測試之前鋼筋的位置和直徑應該先行查閱設計資料來確定，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行驗證。

3 應用案例

在深入理解影響檢測精度因素及提高檢測精度方法后，在此通過實際工程的應用來進一步深入說明。

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，從結構安全性方面考慮，需要對混凝土屋面進行改造，為了將其改造成輕鋼結構，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 檢測設備

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

主要技術指標:鋼筋直徑適應范圍6～50 mm；最大探測深度190 mm；混凝土保護層厚度檢測誤差± 1 mm；鋼筋直徑檢側誤差±2 mm。

3.3 現場檢測

鋼筋位置使用鋼筋定位儀來確定，定位線準確標出。

3.4 檢測數據及結果

檢測三種情況下屋面板所配鋼筋的直徑及混凝土保護層厚度，得出如表1所示數據。

表1 混凝土屋面板鋼筋直徑D和混凝土保護層厚度c的檢測數據

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

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

3.5 試驗結果分析

分析以上試驗結果可以得到以下結論:

1）假設的鋼筋直徑與真實值越接近，鋼筋保護層厚度的測量誤差越小。

2）保護層厚度測量和鋼筋假設誤差之間類似于線性關系，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，因為本檢測儀的直徑最小只有6 mm。

5）先確定鋼筋位置再檢測保護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值的時候將檢測值設定為已知,對于檢測精度的提高有較大效果。

4 結語

文章對實例的分析具有一定的參考價值，通過分析，可以看出電磁感應法在鋼筋定位無損檢測中可以采取相關措施提高檢測精度，減少誤差。電磁感應法探測深度需增加，25 mm以上直徑的鋼筋是目前設備的探測對象，這是因為其最大探測深度是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,很難進行鋼筋探測。

[1]中華人民共和國行業標準.JGJ/T 152-2008,混凝土中鋼筋檢測技術規程[S].

[2]張福生.結構實體鋼筋保護層厚度檢測工作的探討[J].工程質量,2006(3).

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