钢筋位置及保护层厚度检测

钢筋位置及保护层厚度检测福建省建筑科学研究院陈松第一节钢筋位置及保护层厚度检测目的及意义钢筋绑扎是混凝土结构工程的“中间工序”、“隐蔽工程”《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)指出“钢筋的混凝土保护层厚度关系到结构的承载力、耐久性、防火等性能”，必须抽取一定数量的梁、板类构件进行钢筋保护层厚度的测试作为结构实体检验的一个内容。结构钢筋扫描技术主要有电磁感应法钢筋保护层厚度测试仪和混凝土雷达仪两大类，且均已收入建设部新标准《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T152-2008。第二节检测原理及仪器一、电磁感应法1、定义：用电磁感应原理检测混凝土中钢筋位置、直径及混凝土保护层厚度的方法。2、检测原理仪器的传感器产生交变电磁场，该电磁场作用于被测结构构件时，当遇到结构构件内部的金属介质，则产生较为强烈的感生电磁场，仪器传感器接收到感生电磁场并转化为电信号，从而可以判断钢筋的位置、保护层厚度和钢筋直径等。电磁感应法检测原理仪器接收信号E的强弱和钢筋直径D、钢筋深度y都有关系，采用公式表达如下：E=F[D,x,y]当传感器位于钢筋正上方时接收信号最强，因此通过传感器在被测钢筋上方移动时接收信号的强弱，可以判断钢筋的位置。从检测技术考虑，信号峰值的判断只能在接收信号越过峰值后出现下降趋势的时候才能判断，所以钢筋位置的自动判定是在传感器越过了钢筋正上方后才能肯定，这种现象称之为“钢筋扫描的滞后效应”。对于同一根钢筋，变换检测模式，可以得到两个强弱不同的信号E1、E2，解此联立方程组：目前仪器实现变换检测模式的方法一般有以下两种：一种是正交测量法，传感器置于被测钢筋上方，在与钢筋平行和垂直的方向上各测量一次，通过所测得的信号强弱差异，经分析得出钢筋直径。该方法因传感器需要改变位置，引入了两次的测量误差。另一种是内部切换法，当传感器置于钢筋正上方时，仪器自动切换传感器的测量状态，进行两次测量，得出钢筋直径。该方法不需要变换传感器位置，减少了人为操作所带来的测量误差，比较快捷方便。检测仪器检测仪器检测仪器二、雷达法定义：通过发射和接收到的毫微秒级电磁波来检测混凝土中钢筋位置、混凝土保护层厚度的方法。检测原理雷达波检测具有如下的技术特点：⑴对混凝土有很强的穿透能力，可测较大深度。⑵可实现非接触探测，可作实时检测，探测速度快。⑶通过减小波长和增大频率宽度，实现高分辨力的探测。国内常见雷达仪技术性能雷达仪第三节检测技术一、一般规定1、不适用于含有铁磁性原材料的混凝土中钢筋的检测。2、根据钢筋设计资料，确定检测区域钢筋的可能分布状况，选择适当的检测面。检测面应清洁、平整，并避开金属预埋件。3、对于具有饰面层的构件，应清除饰面层后在混凝土面上进行检测。4、钻孔、剔凿的时候不得损坏钢筋，实测采用游标卡尺，量测精度为0.1mm。二、仪器性能要求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，钢筋间距检测的允许误差为±3mm。仪器应定期进行校准，正常情况下，仪器校准有效期为一年。发生下列情况之一时，应对仪器进行校准：⑴新仪器启用前；⑵检测数据异常，无法进行调整；⑶经过维修或更换主要零配件（如探头、天线等）。三、电磁感应法1、钢筋位置检测严格意义的“钢筋位置”应该是指由钢筋三维方向的坐标所确定的位置，包含了钢筋排列方式和保护层厚度。但一般意义上的钢筋位置检测仅指从混凝土构件表面经过仪器扫描检测确认钢筋排列方向、轴线位置。不包括保护层厚度，或者说对保护层厚度的精度要求不高。对于一定深度的钢筋，当钢筋轴线与仪器传感器轴线平行且垂直距离最小时，传感器的响应信号最强。对于混凝土结构构件中钢筋位置的检测，最好应具备一定的结构知识，并结合设计图纸等资料判断构件中钢筋的走向，尽可能使仪器传感器以平行于钢筋轴线的方向扫描。扫描中应尽可能避开垂直方向的钢筋以免干扰。当对结构中钢筋排列方向不是很明确的时候，可以采用所谓的“旋转扫描法”：首先沿直线匀速移动传感器，当仪器提示找到一根钢筋时，在附近位置左右旋转传感器，找到信号最大的位置，此时传感器轴线即与钢筋轴线平行；然后保持传感器角度不变，平行移动传感器，找到信号最大的位置，即是钢筋的准确位置。旋转扫描法适用于不能判断钢筋大致布局和走向的特殊构件。2、保护层厚度检测保护层厚度检测应该在钢筋准确定位的基础上进行，即按上述步骤，确定钢筋轴线位置后，将传感器平行放置于钢筋正上方，仪器即可显示保护层厚度值。仪器显示的保护层厚度值是钢筋深度和直径的函数，因此为准确测得保护层厚度，还应该在仪器上准确设置钢筋直径。保护层厚度的测量准确程度还受相邻钢筋、混凝土原材料(主要是骨料)是否含铁磁性物质、钢筋材质等因素影响，其中相邻钢筋的影响最大。3、操作步骤⑴检测前，应对仪器进行预热和调零。检测过程中，应适时核查仪器的零点状态。⑵进行钢筋位置检测前，宜结合设计资料了解钢筋布置状况。检测时，应避开钢筋接头和绑扎丝，钢筋间距应满足仪器的要求。探头在检测面上移动，直到仪器保护层厚度示值最小，此时探头中心线与钢筋轴线应重合，在相应位置做好标记。按上述步骤将相邻的其它钢筋位置逐一标出。保护层厚度检测步骤⑶钢筋位置确定后进行保护层厚度的检测：①设定仪器量程范围及钢筋直径，沿被测钢筋轴线选择相邻钢筋影响较小的位置，并应避开钢筋接头和绑扎丝，读取保护层厚度检测值。在每根钢筋的同一位置重复检测1次，读取数值。②对同一处读取的2个保护层厚度值相差大于1mm时，该组检测数据无效，并应查明原因，在该处重新进行检测，如2个保护层厚度值相差仍大于1mm，则应该更换检测仪器或采用钻孔、剔凿的方法核实。保护层厚度检测步骤注：大多数仪器要求钢筋直径已知方能准确检测保护层厚度，此时仪器必须按照钢筋实际直径对应进行设置。③当实际保护层厚度值小于仪器最小示值时，应采用在探头下附加垫块的方法进行检测。垫块对仪器检测结果不应产生干扰，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C0在计算保护层厚度时应予扣除。保护层厚度检测步骤⑷检测钢筋间距时，应将设计间距相同的连续相邻钢筋一一标出，不得遗漏，并不宜少于7根钢筋，然后量测所有相邻钢筋的间距si，并记录其间隔数。保护层厚度检测步骤⑸遇到下列情况之一时，应选取不少于30％的已测钢筋且不应少于6处（当实际检测数量不到6处时应全部抽取），采用钻孔、剔凿等方法验证：①认为相邻钢筋对检测结果有影响；②钢筋实际直径未知或有异议；③钢筋实际根数、位置与设计有较大偏差；④构件饰面层未清除的情况下检测钢筋保护层厚度；⑤钢筋以及混凝土材质与校准试件有显著差异。四、雷达法检测的时候必须根据被测结构中钢筋的排列特点，使雷达仪天线垂直于被测钢筋移动，仪器天线将接收的信号转换成被测部位的断面图，直观地显示被测钢筋的影像，然后可以将检测结果打印出来或者利用仪器所配置的软件进行分析，可以得到被测部位断面中的钢筋间距、深度等参数。典型的雷达法检测结果雷达法检测的操作步骤⑴根据被测结构或构件中钢筋的排列方向，雷达仪探头或天线沿垂直于被测钢筋轴线方向扫描，仪器采集并记录下被测部位的反射信号，经过适当处理后，仪器可显示被测部位的断面图象，根据钢筋的反射波位置来确定钢筋间距si和保护层厚度值。⑵检测钢筋间距时，应将设计间距相同的连续相邻钢筋一一标出，不得遗漏，并不宜少于7根钢筋，然后量测所有相邻钢筋的间距si，并记录其间隔数。雷达法检测的操作步骤⑶遇到下列情况之一时，应选取不少于30％的已测钢筋且不应少于6处（当实际检测数量不到6处时应全部抽取），采用钻孔、剔凿等方法验证。①认为相邻钢筋对检测结果有影响；②钢筋实际根数、位置与设计有较大偏差或无资料可参考时；③混凝土含水率较高；④饰面层电磁性能与混凝土有较大差异；⑤钢筋以及混凝土材质与校准试件有显著差异。第四节检测数据处理一、钢筋保护层厚度上述检测方法不涉及抽样、结果评判等，均需依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002附录E的规定进行。该附录规定：1、抽样方法：对梁类、板类构件，应各抽取构件数量的2%且不少于5个构件进行检验；当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例均不宜小于50%。结构部位，应由监理(建设)、施工等各方根据结构构件的重要性共同选定。一、钢筋保护层厚度2、检测部位：对于梁类构件，应对全部纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；对于板类构件，应抽取不少于6根纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；对于每根钢筋，应在有代表性的部位测量1点。3、检测方法：可采用非破损或者局部破损的方法，也可采用非破损方法并用局部破损方法进行校准。检测误差不应大于1mm。一、钢筋保护层厚度4、指标要求：纵向受力钢筋的允许偏差，对梁类构件为+10mm，-7mm，对板类构件为+8mm，-5mm。5、结果评定：对梁类、板类构件纵向受力钢筋的保护层厚度应分别进行验收。符合下列要求可按合格验收：⑴全部钢筋保护层厚度检验的合格点率不小于90%时，判定合格；一、钢筋保护层厚度⑵全部钢筋保护层厚度检验的合格点率小于90%但不小于80%时，可再抽取同样数量的构件进行检验，同时两次抽样总和计算的合格点率必须不小于90%，才能判定为合格。⑶每次抽样检验结果中不合格点的最大偏差均不应大于规范允许偏差的1.5倍。对于梁类构件，也就是说不能大于+15mm，-10.5mm，对于板类构件，不能大于+12mm，-7.5mm。二、钢筋位置检测钢筋位置检测主要是为了了解其间距，如楼板中纵向受力钢筋间距是影响其承载能力的重要因素。钢筋间距的计算相对较为简单，可以根据一定长度内有几根钢筋(几个间隔)来计算平均间距，如钢筋分布不均匀，最好将所测部位的钢筋分布以绘图形式记录下来，并记录每根钢筋间距，以便整改。谢谢大家！欢迎交流！