混凝土结构保护层厚度检测方法浅析

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:杜文龙
[导读] 摘要:钢筋混凝土结构的耐久性较好,它是现代建筑的重要形式。
        徐州淮海建设工程试验研究所有限公司  江苏省徐州市  221000
        摘要:钢筋混凝土结构的耐久性较好,它是现代建筑的重要形式。但是,由于钢筋混凝土结构会出现一定的病害,实际寿命往往无法达到设计年限,因此,一定要重视钢筋混凝土的质量控制,尤其要重视对钢筋保护层厚度进行检测,以确保钢筋混凝土结构运行的稳定性和安全性。本文对钢筋保护层厚度检测精度影响因素及操作要点进行研究分析,以供参考。
        关键词:钢筋保护层;检测精度;厚度
        引言
        钢筋材料与混凝土材料的物理膨胀系数相差较小,二者在形成复合结构时,不会因膨胀系数的差异而产生结构开裂的问题,有效提升了结构的强度。另外,因钢筋材料的抗拉强度较好,可以被作为结构中的柔性材料,而混凝土的抗压强度较大可以被作为结构中的刚性材料,这两种材料的结合应用,在结构特性上可以产生互补的作用。在实际施工中,借助焊接和凝结的双重作用可以使其形成强度和抗拉能力较强的结构整体。而钢筋保护层的厚度可以进一步提升其应用水平,为此我们需要对其厚度检测技术加以重视。
        1混凝土保护层及其厚度
        混凝土保护层是指包裹在钢筋砼结构件受力筋的外的砼层,其厚度和施工质量可对钢筋砼结构的承载力产生至关重要的影响,合理控制保护层厚度,可有效保持建筑的使用寿命。所谓保护层的厚度是指从构件砼外边缘到受力主筋外边缘的直线距离,这里的构件砼外边缘指的是构件表面的尺寸。钢筋砼结构受到钢筋和砼之间的粘结锚固作用,具有很好的刚度、强度和承载力,握裹砼的厚度在对其承载力有重要的影响,因此保证混凝土保护层施工质量具有重要的意义。设计构件保护层厚度时,要综合考虑结构类别和施工环境,根据国标《砼结构设计规范》的要求,选择保护层的最小厚度。因工程的多样性,要根据设计图纸、施工位置、验收要求及相关规范等,综合确定保护层厚度及允许偏差。从耐久性和锚固能力角度来看,混凝土保护层的厚度越厚,其防腐蚀效果越好,但从受力角度看,则越薄越好,因保护层厚度越大,砼结构截面的有效高度越小,其整体抵抗外力的能力变弱。因此,要综合分析锚固耐久性和有效高度的要求,在确定保护层厚度,在满足锚固耐久性的前提下,要尽量减小保护层厚度,但厚度不能低于相关规范中强制性要求的明确值。
        2 各种检测方法论述
        目前国内主流的混凝土结构保护层厚度检测方法主要是无损检测法和开凿验证法。无损检测法根据其检测原理的不同,主要分为感应电磁法和雷达法。
        2.1 电磁感应法
        电磁感应法是由检测仪探头向混凝土内部产生电磁场,当混凝土内部有钢筋存在时,因探头相对钢筋移动,钢筋切割电磁场从而产生二次感应磁场,并由信号接收单元接收到钢筋感应的二次场。由于不同直径和不同保护层厚度的钢筋产生的二次场强度不同,信号处理单元对接收的信号进行处理、运算后,以数值和指示条的形式显示出来,操作员据此确定钢筋平面位置和保护层厚度。
        2.2 雷达法
        2.2.1 手持钢筋雷达
        手持钢筋雷达实质上是一部便携式的探地雷达,是利用高频电磁波(主频为数十兆赫以至千兆赫)以宽频带短脉冲形式,由结构表面通过天线T送入地下,经地下地层或目的体反射后返回地面,为另一天线R接收。其机理主要是基于高频电磁波在介质中传播和在电性突变界面上的反射特性,以及探测目标体与混凝土的介电常数和导电性差异引起的高频电磁反射波的旅行时间、幅值、频率、波形变化等资料,快捷地对地下电性突变界面成像,从而对钢筋位置进行定位和判读。目前手持钢筋雷达仪器的代表之一为日本JRC公司生产的NJJ95、105系列。其最大的特点是轻便、可以直观显示结构内钢筋及管线位置,但价格相对于传统的电磁感应式探测仪昂贵。


        2.2.2 探地雷达
        探地雷达法是一种地球物理方法,是近几十年发展起来的一种探测地下目标的有效手段。与其他常规的地下探测方法相比,探地雷达法具有探测速度快、探测过程连续、分辨率高、操作方便灵活等优点,在工程勘察领域的应用日益广泛。由于探地雷达探测的高精度、高效率及无损的特点,目前主要被用于考古、矿产勘查、灾害地质调查、岩土工程勘察、工程质量检测、建筑结构检测等众多领域。对于结构内钢筋检测,因钢筋的介电常数与混凝土明显不同,因此探地雷达也可以对钢筋进行检测,其检测精度比较高和直观。钢筋保护层厚度检测的实质是检测表层钢筋的位置,因此需要配套使用高频天线。目前国内主流的检测设备多为美国GSSIsir3000/4000探地雷达,搭配使400m、900m及更高频的天线。该法可全面检测结构内部的情况及缺陷,除了钢筋以外,还可全面检测结构内部管线、缺陷及结构厚度等相关信息。
        2.3 开凿验证法
        当无损检测结果难以判断,或者需要验证时,可以结合检测情况,对结构进行开凿验证。开凿验证可以使用水钻取芯,或者用电锤钻开孔,清孔后使用内窥探头观察、游标卡尺直接测量。但此法为破损检测,开凿后需要用高一强度等级的细石混凝土或砂浆补孔,对于预应力结构和构件不宜进行开凿验证。
        3混凝土保护层厚度质量控制措施
        3.1 加强保护层厚度的检测
        经过上述分析,说明了混凝土保护层的厚度的重要性,不能过小也不能太大,在施工是比较难以把握的,但是在实施检测与质量控制的相关检测时,一定要以最严格的标准来衡量和监督施工的结果。根据相关规范要求,对钢筋结构中的主筋、纵筋以及主要的结构构件进行科学的检测,针对各施工参数的指标数值,采用正确的计算方式,检查其厚度设置的可行性,测试其承载能力,加大施压力度,采取反复碾压实验,记录下试验过程中混凝土保护层主体结构的应力情况和数据信息,由于公路工程的跨度较大,为了防止某一路段存在的偶然性对整个质量检测结果造成影响,应该合理布置多个检测路段和区域,综合几个路段内混凝土保护层的实际建造标准情况,来评判保护层厚度的合理区间值,以此就可以确定整个路段中关于混凝土保护层厚度的施工质量情况。
        3.2 钢筋加工、制作必须严格按照设计和规范进行
        钢筋结构因为其要承担保护层的重要承载和强度要求,其结构设计和制造必须要达到规范要求,其主要的构成部件要经过合理的设计和制造,打造成符合施工标准的规格,在对钢筋结构进行施工的过程中,采用绑扎、穿扎的工序时一定要注意其适当数量、所处部位、紧密程度以及结构强度等因素要达到施工的目标,合理制定所在路段保护层所需要的厚度,禁止为了赶工期或者节省施工程序,将钢筋中的各个构件重置调换,与设计方案相背离。在对保护层进行安装施工时,要注意过程中出现的偏差和失误,及时的修正并引以为戒,以高标准和高要求来保证保护层能够全面发挥其作用和性能。
        3.3 混凝土浇注过程控制
        在浇注混凝土的时候,除了需要严格按照要求将操作平台搭建好之外,还必须要避免施工人员直接站在钢筋骨架上进行混凝土施工,这样的做法能够有效防止由于振捣的冲击而对钢筋的保护层垫块造成破坏,不能及时的对模板支垫的具体情况进行跟踪调查,也不能对跑模、涨模等等情况进行及时处理,因此,必须要正确掌握拆模时间,防止过早拆模,碰坏棱角而发生漏筋的情况,从而对钢筋混凝土保护层厚度造成一定的影响。
        结语
        保证钢筋混凝土保护层厚度是确保钢筋结构能有效使用的重要基础,是保证结构件能达到其使用年限,并且保证其质量安全的关键。但是,利用电磁法来检测钢筋混凝土保护层厚度的过程中会受到各种因素的影响。
        参考文献:
        [1]洪嘉伟.关于电磁感应法检测钢筋保护层厚度影响因素的探讨与分析[J].绿色环保建材,2017(4):186-187.
        [2]张静波,陈宝玺.影响钢筋保护层测试精度的因素浅析[J].黑龙江科技信息,2004(7):249.
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