電磁感應法在橋梁墩柱鋼筋保護層厚度檢測中的應用

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-3734

作者簡介：鞏林（?1987—）女，本科，工程師，研究方向為試驗檢測。

摘??要：為提升鋼筋保護層厚度檢測結果準確性，依托某高速公路橋梁工程，展開了電磁感應法在橋梁墩柱鋼筋保護層厚度檢測中的應用研究。首先分析了電磁感應法的檢測原理、檢測流程，然后歸納總結了混凝土材料的電磁性質、鋼筋的直徑和分布情況等檢測結果影響因素，最后進行了實體工程應用。應用結果表明，3-1墩柱鋼筋保護層厚度合格率為100%。

關鍵詞：鋼筋保護層 ?電磁感應法 ?橋梁墩柱 ??檢測原理

中圖分類號：TU753

橋梁墩柱作為橋梁的支撐結構，在長期使用中面臨環(huán)境侵蝕和荷載作用，其鋼筋保護層厚度的準確檢測對于評估結構安全性和耐久性至關重要。電磁感應法作為一種非破壞性檢測方法，在鋼筋混凝土結構中的應用日益引起關注。本文通過對電磁感應法在橋梁工程中的應用進行深入研究，并結合橋梁墩柱結構特點，旨在驗證該方法在鋼筋保護層厚度檢測中的可行性與準確性，為評估橋梁結構安全性提供可靠的技術手段[1-2]。

鋼筋保護層厚度檢測

檢測方法

本文主要采用電磁感應法對橋梁墩柱混凝土鋼筋保護層厚度進行檢測，該方法是當前常用的一種非破壞性檢測方法。

檢測原理

電磁感應法檢測鋼筋保護層厚度主要基于法拉第電磁感應原理。首先，通過在混凝土表面施加交流電磁場，使得電流通過混凝土，同時感應出嵌入其中的鋼筋。其次，由于電流在導電體（鋼筋）周圍形成環(huán)形感應電流，渦電流在鋼筋與混凝土交界面上產(chǎn)生額外的電磁場。額外的電磁場與交流電源產(chǎn)生的電磁場相互作用，形成一個復雜的電磁響應。再次，通過在混凝土表面設置接收線圈，測量感應電磁場的強度和相位差，得到電磁響應信號。最后，通過分析電磁響應信號，可以獲得鋼筋與混凝土交界面的特征信息，進而計算出鋼筋保護層的厚度[3-4]。

現(xiàn)場檢測流程

熟悉橋梁墩柱設計圖紙，了解檢測區(qū)域的鋼筋分布情況以及鋼筋直徑、間距等參數(shù)，以便在后續(xù)檢測環(huán)節(jié)避開金屬預埋件。打開儀器，確保其處于良好工作狀態(tài)。在儀器進行復位調零時，將探頭放置在無金屬干擾的地方。確定構件的檢測區(qū)域，并準備好鋼筋探測儀。通過預掃描，初步了解鋼筋的軸線方向。接著，沿垂直于軸線的方向移動儀器探頭，待顯示屏上出現(xiàn)最小值時，即可確定軸線位置，同時在此位置進行標記或記錄。對于每個檢測部位，重復上述步驟，逐一標記出主筋和箍筋的具體位置。根據(jù)以上掃描情況，對儀器進行參數(shù)設置，包括鋼筋直徑、間距、保護層厚度等。在進行實際檢測過程中，同一點位應檢測兩次，取其均值作為鋼筋保護層厚度實測值。在得到各測點的保護層厚度實測值后，需對其進行修正，即儀器示值加上修正因子[5]。

檢測結果影響因素

1.4.1 ?混凝土材料的電磁性質

混凝土的電磁性質，如電導率和介電常數(shù)，是影響電磁感應法檢測準確性的關鍵因素。電磁性質決定了渦電流在混凝土中的分布和強度，直接影響感應電磁場的形成。不同配比、含水量和強度的混凝土會表現(xiàn)出不同的電磁性質，因此在進行檢測時，需要考慮混凝土材料的變異性[6]。

1.4.2 ?鋼筋的直徑和分布情況

鋼筋直徑的大小以及分布情況會顯著影響電磁感應法的靈敏度。較小直徑的鋼筋可能引起較小的渦電流，使得檢測信號相對較弱。同時，如果鋼筋之間的間距較小，會導致相互干擾，使得檢測結果不夠精確。

1.4.3 ?儀器校準和標定

儀器的準確性和穩(wěn)定性對檢測結果的可信度至關重要。定期進行儀器校準和標定，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準度，對保證檢測結果的準確性具有重要作用。

實體工程應用

工程概況

某高速公路橋梁3-1墩柱主筋直徑為28 mm，采用HRB400E熱軋帶肋鋼筋，主筋保護層厚度設計值為55 mm。螺旋箍筋設置在主筋外，直徑為12 mm，采用雙層HPB300光圓鋼筋，箍筋保護層厚度設計值為45 mm。

儀器檢查

選取不同的直徑的HPB300光圓鋼筋和HRB400E熱軋帶肋鋼筋，置于環(huán)境校準裝置。然后通過對承載板的高度進行調整，控制各根鋼筋的保護層厚度，接著進行儀器檢查，結果見表1。

由表1結果可看出，所有檢測數(shù)據(jù)的差值均在±5 mm范圍內，測試精度滿足要求。

確定修正因子

依據(jù)3-1墩柱的設計圖紙，檢測人員在環(huán)境校準裝置上布置好3-1墩柱鋼筋的分布形式，然后對承載板的高度進行調整，控制鋼筋保護層厚度為55 mm。接著，記錄環(huán)境校準數(shù)據(jù)并進行求差（即鋼筋保護層厚度設計值與實測值之間的差值），從而計算出3-1墩柱的保護層厚度修正因子Cc，如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)處理結果，確定鋼筋保護層厚度修正因子Cc為-0.6 mm。采用鋼尺法進行驗證，鋼尺法測量值與鋼筋探測儀檢測值的差等于上述修正因子-0.6 mm。

現(xiàn)場檢測結果分析

采用電磁感應法進行鋼筋保護層厚度檢測時，應根據(jù)測區(qū)面積≥1.5 m×0.15 m，測點數(shù)≥10 個等原則，合理選取3-1墩柱檢測部位。本項目在距地面2 m位置處標注出箍筋位置，然后在箍筋之間繞墩柱一圈檢測主筋保護層厚度。采用一體式鋼筋探測儀以≤5 cm/s的掃描速度進行檢測，顯示屏上將顯示檢測部位保護層厚度實測值。每根主筋采集兩次數(shù)據(jù)，同一測區(qū)測試 10 個測點，檢測結果如表3所示。

根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定，墩柱鋼筋保護層厚度允許偏差為設計值±10 mm。表3檢測結果顯示，3個測區(qū)共30個檢測數(shù)據(jù)（均值）均在允許偏差內。因此， 3-1墩柱鋼筋保護層厚度合格率為100%。

結語

混凝土材料的電磁性質、鋼筋的直徑和分布情況、儀器校準和標定等因素會影響電磁感應法檢測鋼筋保護層結果的準確性。

通過環(huán)境校準裝置模擬現(xiàn)場鋼筋的分布形式，最后計算得出3-1墩柱的保護層厚度修正因子Cc為-0.6 mm。

電磁感應法檢測結果顯示，3-1墩柱鋼筋保護層厚度合格率為100%。

參考文獻

楊成飛.電磁感應法鋼筋保護層厚度檢測的研究[J].四川建材，2022，48（7）：73-74.

洪華，徐建紅考慮環(huán)境影響因子的鋼筋混凝土保護層厚度檢測[J].上海公路，2021（2）：99-103，168.

李棟臣.橋梁墩柱鋼筋混凝土保護層厚度質量控制[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2023，13（7）：145-148.

錢輝，邱培凡，金光耀，等.功能自恢復SMA/ECC墩柱抗震性能試驗研究[J].工程力學，2023，40（4）：172-183.

李明鴻.雙層鋼管混凝土組合墩柱爆炸損傷機理和評估方法研究[D].南京：東南大學，2022.

郝提.SRPE管-混凝土-圓鋼管復式雙管結構短柱軸壓力學性能研究[D].南昌：華東交通大學，2022.