毛顺伟 毛顺乾 王锦良
云南省公路科学技术研究院，云南，昆明，516000
【摘 要】近年来，钢筋保护层厚度施工质量越来越受到工程界的重视与关注。钢筋保护层厚度作为工程质量控制的关键项目，如何控制钢筋保护层厚度的施工质量与提高合格率成为技术人员的难点工作。针对工程中钢筋保护层厚度质量控制、检测等所遇到的问题，探讨钢筋保护层厚度的定义、质量控制、检测方法。
【关键词】钢筋保护层厚度；检测；质量控制
作者简介：毛顺伟，男，1977~， 工程师，主要从事公路工程实验检测相关工作。
引言
在钢筋混凝土结构中，设置钢筋保护层厚度的作用是防止周围环境中的腐蚀介质侵入混凝土结构，对混凝土造成破坏，钢筋锈蚀和其他疾病。另一方面，建立一定厚度的保护层，保证混凝土与钢筋之间的粘结力，充分发挥钢筋混凝土抗压、抗拉的整体性能。如果钢筋保护层厚度过薄，容易产生腐蚀材料。如果保护层厚度过厚，可以保证结构的耐久性，但会改变结构加固的位置，改变结构的受力状况。特别是梁板底部保护层厚度的增加会降低梁板承受外拉荷载的能力，从而影响结构的安全性。可见，钢筋保护层的厚度直接影响钢筋混凝土结构的耐久性和安全性。近年来，加强保护层厚度的施工质量越来越受到人们的重视。公路工程质量检验评价标准规定，钢筋保护层厚度是测量的关键工程，合格率不得低于90%。随着公路建设规范化管理的实施，工程师的质量意识和管理方法不断提高，钢筋保护层厚度的施工质量不断提高。作为一项重点工程和严格的标准控制标准，如何控制钢保护层厚度的施工质量，提高合格率已成为技术人员的一项艰巨任务。
一、钢筋保护层的检测方法（无损检测）
（一）检测方法
钢筋保护层厚度一般采用《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2008）进行检测。
在测试前，仪器应预热并设置为调零，探头在调至零时应远离金属物体。在测试过程中，应检查仪器的零状态。在测试前，应结合设计数据了解钢条布置情况。在测试时，应避免钢条接头和钢丝粘结，钢条间距应符合钢条检测器的检测要求。探头在检测表面移动，直到钢探头的保护层最小。在这一点上，探头的中心线应与钢条轴线重合，并标出相应位置。按照上面的步骤，一个一个地标出相邻钢筋的位置。
检测时，首先应设定仪器量程及钢筋公称直径，沿被测钢筋轴线选择邻钢筋影响较小的位置，并应避开模板接缝、钢筋接头和绑丝，读取第1次检测值。在被测钢筋的同一位置应重复检测1次，读取第2次检测值。当同一处读取的2个检测值相差大于1mm时，该组检测数据应无效，并查明原因，在该处应重新进行检测。仍不满足要求时，应更换钢筋探测仪或采用钻头孔法验证。
当实际钢筋保护层厚度小于钢筋探测仪最小值时，应采用在探头下附加垫块的方法进行检测。垫块对钢筋探测仪检测结果不应该产生干扰，表面应光滑平整，其各方向厚度值偏差不应大于0.1mm。所加垫块厚度在计算时应予扣除。垫块材质的要求：不得对仪器产生电磁干扰，可采用混凝土、木材、塑料、环氧树脂等。
钢筋保护层厚度平均检测值=(Ct1+ Ct2+2CC-2CO)/2
钢筋保护层厚度平均检测值—第ⅰ测点钢筋保护层厚度平均检测值，精确到1mm;
Ct1 、Ct2—第1、2次检测的钢筋保护层厚度检测值，精确至1mm;
CC—钢筋保护层修正值，为同一规格钢筋的保护层厚度实测验证值减去检测值，精确至0.1mm;
CO—探头垫块厚度，精确至0.1mm；不加垫块时CO=0。
（二）影响检测的主要因素
构件本身有磁性、所检测部位有被检测钢筋以外的小磁性物质、选择参数与实际不符、检测方法不正确都会影响检测的精度。
1、仪器本身
以水工混凝土为例，大部分水工混凝土暴露在外界，其体积较大，混凝土钢筋保护层厚度的设计值也较大，因此仪器的测试深度应足够大，否则将直接影响结果。目前，钢筋保护层测定仪可以根据需要选择探头，一般最大可测量18cm。在使用前，应使用不同的探头来确定仪器的极限测量点。
2、操作细节
(1)混凝土表面比较粗糙，如果直接试验，结果可能会有偏差。试验前应清洗试验表面，必要时在试验前用砂轮打磨粗糙表面，以减少误差。
(2)设置不同的钢筋直径值来测量同一条钢筋时，测量结果不同。实际操作中发现，当输入钢筋直径值大于实际钢筋直径时，仪器的厚度值通常大于保护层厚度的实际值。当钢筋直径的值小于钢筋直径的实际值时，仪器指示的厚度值通常小于保护层厚度的实际值。
(3)目前检测仪器的探头大多是矩形的，中间的线是在两端雕刻的。在测试过程中，探头的长轴垂直平行于被测钢条移动。仪器略有滞后显示阅读,当仪器嘀嘀声显示阅读、钢筋的位置有点背后调查的中线的移动方向(一般来说,这种现象越明显,当钢筋保护层是大,移动速度越快)。如果你想精确地确定钢筋的位置，你可以从左到右以同样的速度测量它。两个定位中心通常是加固的位置。当探头靠近受力钢筋时，速度可减慢至小于20mm/s。通过对标准件进行反复试验，结果表明，速度过快会导致钢条位置偏差3～4mm。
(4)在试验过程中，应确定钢条临近钢条的位置。探头平行于两个结构杆中间的测量杆，以避免结构杆的影响。此外，可以避免绑定线的影响，以确保测试数据的真实性和有效性。
(5)测点应均匀合理布置，不限于一定面积，重要部位应布置更多测点。试验数据应代表整个构件钢筋保护层的实际情况。
3、其他影响因素
①新购置的探测仪，仔细阅读仪器说明书并进行相关测试，了解磁场的物理原理。提高钢筋保护层厚度测试的准确性,需要新的购买实验室校准仪校准样品做保护层厚度、设备在使用过程中需要定期校准,项目现场检查等现场条件和校准实验室条件有差异,需要现场检查仪器读取数值的保护层。
②同一台钢筋测定仪一般有两个测量深度量程范围，不同测量范围产生的磁场范围不同。当测量范围增大时，当钢筋间距和行距减小到一定值时，钢筋相互影响，使得仪器保护层厚度读数不准确，甚至钢筋位置不准确。当检测范围足够时，利用检测范围小的模式可以提高检测精度。探头的探测精度和探测范围的选择取决于现场情况。
③钢筋检测仪操作方法不规范会产生一定的误差。研究发现，当配筋高度匹配时，配筋位置难以确定，误差较大。为了保证保护层厚度测试数据的准确性和可靠性，必须在测量过程中准确地找到加固的位置。
因此,在测试,根据测试程序的要求,关键仪器探头的滑动速度等的位置和方向的确定加固,避免干扰的交点和箍筋多层钢筋等等可以确保测试结果的可靠性。无损检测领域现场和运营商的经验和熟练程度的影响较大,由两个相同的组件检验人员做再现性,如果两个测试人员操作水平差异较大,将会有两个大的差异测试结果,所以操作的训练和专业规范的检测,提高检测水平。
④当认为相邻钢筋对检测结果有影响，钢筋公称直径未知或有异议，钢筋的实际根数与位置与设计有较大偏差，钢筋与混凝土材质与标定试件有明显差异，应采用钻孔、剔凿等方法验证修正检测结果。
（三）提高检测精度的几个方法
（1）预设钢筋直径。预设值接近混凝土内钢筋真实值时，测试误差小，测试精度相对较高。
（2）选择合适的档位。一般保护层厚度在60mm以内时，用浅层测试档；超过60mm时用深层测试档。
（3）探头复位。测试过程中，探头上或多或少有一些剩磁存在，影响测试。此时要将探头举到空气中进行复位操作，提高测试精度。
（4）快慢结合。离钢筋较远时，探头移动速度可以快一点；当接近钢筋正上方时，要缓慢移动，并在钢筋正上方附近来回移动，以准确确定钢筋位置和保护层厚度；
（5）避开无关钢筋干扰。测纵向钢筋时，要先扫描横向钢筋，在相邻的两根横向钢筋之间布置测线。扫描梁类构件时还要避开斜向钢筋、拉接筋、分布筋等干扰；
（6）当保护层很小（如小于5mm）时，最好加一些垫块进行检测；检测后把垫块厚度减去即可。
二、保护层厚度的几个基本概念
1.关于钢筋保护层的概念。现行很多资料对钢筋保护层厚度的定义不一致，大部分资料文献中的保护层厚度是主筋外缘至混凝土表面的距离。《公路钢筋混凝土桥涵设计规范》规定：钢筋最小保护层厚度是指钢筋外缘至混凝土表面的距离，也就是说规范中的最小保护层厚度是指净保护层厚度。《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》规定：钢筋保护层厚度是钢筋外缘至混凝土表面的距离，包括主筋、箍筋和分布钢筋。钢筋的锈蚀一般总是从最外侧的分布钢筋或箍筋开始，并能引起混凝土开裂和剥落，对混凝土保护层厚度的要求，首先应保证箍筋和分布钢筋的保护层，而内侧主筋的保护层厚度则往往取决于箍筋或分布钢筋的需要。本人认为《公路钢筋混凝土桥涵设计规范》定义的钢筋保护层准确合理，可理解为最外层钢筋边缘至混凝土表面的距离。
2.设计保护层厚度
设计图纸中钢筋保护层厚度的标注尺寸方式不统一，与钢筋保护层的定义不一至（保护层厚度在主筋中心位置标注）。设计施工图中的保护层厚度尺寸一般有以下几种标注方式：
①标注钢筋（主筋）中心线至混凝土表面的距离。这种标注方式是设计部门强调了结构断面的有效截面系数。导算净保护层厚度时应减去钢筋半径，与钢筋保护层的定义不一致，容易使技术人员理解错误。
②在大样图中某钢筋（主筋）部位标注“净××”。指该同类处净保护层尺寸。这种标注方式是设计部门强调了结构上对主筋的保护层作用，同时也控制了有效的截面系数。
③大样图中没有标注，只在图纸说明中标注净保护层数值。指该幅图纸结构物所有钢筋（无论主筋、箍筋）应有的净保护层厚度，是最外层钢筋边缘至混凝土表面的距离。
④图纸中往往未能全面标注出结构各项表面的保护层尺寸（如斜表面），而需要相关钢筋布局按几何图纸推算导出。不管设计施工图中钢筋保护层厚度采用何种标注方式，施工技术资料与检测资料填写的保护层厚度应是推导计算的净保护层厚度（钢筋外边缘至混凝土表面的距离）。针对设计图纸中钢筋保护层厚度的标注尺寸方式不统一、标注与钢筋保护层的定义不一至、施工图标注不清楚时，施工单位在施工前应及时与设计单位沟通，或要求其出具细部钢筋保护层构造图，避免保护层厚度尺寸交底错误，造成质量事故。
三、提高钢筋保护层厚度质量的施工控制措施
1.提高技术人员的认识，注意加固保护层厚度的控制，做好施工前的技术披露工作。严格按照技术规范，推进标准化施工管理，使钢筋加工和安装真正实现工厂生产。钢筋的加工和安装是影响保护层厚度的最重要因素，特别是冲裁、弯曲、粘结和连接的尺寸。本项目的钢筋加工是通过在钢筋加工现场使用CNC设备完成的。实施工厂生产流程操作流程，不允许人工加工，使钢筋骨架和网板的几何尺寸满足标准要求。
2.加强施工前控制，严格执行混凝土浇筑前的模板检查程序。保护层的构造主要集中在早期控制上。如果在浇筑混凝土之前没有采取控制和预防措施，那么浇筑后的质量问题是无法补救的。
3.使用高强度砂浆作为防护垫,加强块布局密度、块和钢框架绑定,使密切接触模板的块,钢骨架,临时支持网格内部布局,确保钢筋骨架,网格和模板集成作为一个整体,不会产生失真混凝土浇注过程中,骨架逐步消除内部支持的浇注混凝土厚度。准备工程建设期间,建设单位计划使用的塑料块,因为塑料块容易载荷变形和混凝土混合颜色影响整体外观,塑料块不能结合混凝土作为一个整体,装饰在拉伸区域不宜太多的塑料块,因此,必须采用高强度砂浆作为防护垫。
4.模板的刚度和装配支撑也是影响保护层厚度的重要因素。模板的选择应尽量少用木头或不使用木头，最好是用钢。大型模板和支架应进行施工图设计，确保模板和支架具有足够的强度、刚度和稳定性。
5.钢架的运输和吊装应采取措施，确保钢架不变形。大型钢架应采用辅助桁架吊起，钢架运输应采用满足框架尺寸要求的平板车辆进行。
6.在混凝土浇筑过程中，应尽可能合理、科学地安排各种工作的交叉作业时间，防止操作者在钢筋粘结后踩到钢网。临时简易通道应当为有关建筑工人设置(或铺设)。
四、结语
钢筋保护层是一个容易被忽视，然而却非常重要的问题，我们应从设计、施工的每一个环节中，认真对待这个问题。混凝土结构各施工环节紧密衔接，相互影响，前道工序的质量问题会直接传播或间接影响到后续工序的质量，因此做好事前控制，以批复的施工方案、作业指导书的要求规范施工，严格管理，及时检测分析，不断改进，才能保证钢筋保护层的施工质量。
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