電磁感應(yīng)法檢測混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋位置及保護(hù)層厚度技術(shù)探討

呂會喜

（北京中地遠(yuǎn)大勘測科技有限公司 ）

【摘要】鋼筋保護(hù)層厚度直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和鋼筋的握裹粘結(jié)力,，保護(hù)層不同可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和延性降低。因此,混凝土的鋼筋保護(hù)層直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久性,。通過對本文的電磁感應(yīng)法了解，我們可以進(jìn)一步掌握利用電磁感應(yīng)法檢測鋼筋位置及保護(hù)層厚度科學(xué)性和精度。

1.前言

目前使用的混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋位置測定儀原理基本是采用電磁感應(yīng)法，在混凝土表面向 發(fā)射電磁場,，混凝土內(nèi)部的鋼筋產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，由于感應(yīng)電磁場的強(qiáng)度及空間梯度的變化與鋼筋的位置,、保護(hù)層厚度和直徑等有關(guān),。因?yàn)椋ㄟ^測量電磁場變化并經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)處理,，便可確定鋼筋位置,、保護(hù)層厚度和估測直徑相關(guān)參數(shù)。

2. 工作原理

首先由信號發(fā)射單元向混凝土內(nèi)部發(fā)射脈沖電磁波,，當(dāng)混凝土內(nèi)部有鋼筋存在時,，鋼筋產(chǎn)生二次感應(yīng)磁場，并由信號接收單元接收鋼筋感應(yīng)的二次場,，由于不同直徑和不同保護(hù)層厚度的鋼筋產(chǎn)生二次場強(qiáng)弱度不同,，信號處理單元對接收的信號進(jìn)行處理,，運(yùn)算后,，以數(shù)值和指示條的形式顯示出來，操作員據(jù)此確定鋼筋平面位置和保護(hù)層厚度,。

在交變電磁場中混凝土中的鋼筋可感應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)的二次電磁場,。一次場恒定的情況下，二次場的強(qiáng)度是距離(保護(hù)層厚度)和鋼筋直徑的函數(shù),，即距離越大,，二次場越弱；鋼筋直徑越大,，二次場越強(qiáng),。二次場強(qiáng)度與保護(hù)層厚度和鋼筋直徑為：

        E2=E1d-AφB                  

式中： E1、E2—一次場和二次場強(qiáng)度,；

           d—保護(hù)層厚度,；

          φ—鋼筋直徑；

           A,、B—關(guān)系系數(shù),。

由上式可知,，已知一次場情況下，通過儀器的率定,，確定A,、B系數(shù)，就可通過測量二次場強(qiáng)度計算出保護(hù)層厚度,、位置和鋼筋直徑,。

3. 檢測技術(shù)

3.1基本要求

現(xiàn)場檢測時，應(yīng)對儀器進(jìn)行清零,，清零時探頭應(yīng)遠(yuǎn)離磁性金屬物體即放在空氣中進(jìn)行,；并結(jié)合設(shè)計圖紙資料了解鋼筋布置情況；應(yīng)避開鋼筋接頭和綁絲,，鋼筋間距應(yīng)滿足檢測要求,。

當(dāng)實(shí)際混凝土保護(hù)層厚度小于鋼筋位置測定儀小示值時，應(yīng)采用在探頭下附加墊塊的方法進(jìn)行檢測,。墊塊對鋼筋位置測定儀不應(yīng)產(chǎn)生干擾,，表面應(yīng)光滑平整，其各個方向厚度值偏差不應(yīng)大于0.1mm,。所加墊塊厚度在計算時應(yīng)予扣除,。

3.2鋼筋位置和保護(hù)層厚度測試

當(dāng)進(jìn)行鋼筋位置檢測時，探頭慢速勻速的在檢測面上移動,，等儀器顯示屏接收信號好或保護(hù)層厚度值小時,，此時探頭中心線與鋼筋軸線應(yīng)該重合，在相應(yīng)位置做好標(biāo)記,。也可以在相反的方向重新掃描一次,，兩次掃描結(jié)果相互驗(yàn)證。為了慎重起見,，探頭應(yīng)該放在另外方向兩條鋼筋中間重復(fù)上述測量,，以核實(shí)測量結(jié)果，并且準(zhǔn)確定向鋼筋,。 按上述步驟將相鄰的其它鋼筋逐一標(biāo)出,。

    首先，設(shè)定好儀器的鋼筋公稱直徑,，沿被測鋼筋軸線選擇相鄰鋼筋影響較小的位置,，并應(yīng)避開鋼筋接頭和綁絲，讀取第1次檢測的混凝土保護(hù)層厚度檢測值,。在被測的每根鋼筋的同一位置應(yīng)重復(fù)檢測1次,，讀取第2次檢測的混凝土保護(hù)層厚度檢測值。其次，對同一處讀取的2個保護(hù)層厚度值相差大于1mm時,，該組檢測數(shù)據(jù)應(yīng)無效,，并查明原因，在該處應(yīng)重新進(jìn)行檢測,，則應(yīng)該更換檢測儀器或采用鉆孔,、剔鑿的方法核實(shí)。

注:大多數(shù)儀器要求鋼筋公稱直徑已知方能準(zhǔn)確檢測混凝土保護(hù)程厚度,，此時儀器必須按照鋼筋公稱直徑對應(yīng)進(jìn)行設(shè)置,。

3.3梁柱類測試

對于梁類構(gòu)件，應(yīng)對全部縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度進(jìn)行檢驗(yàn),。梁類構(gòu)件一般分受力筋,、箍筋，而且鋼筋間距較密,，儀器接收的信號值變化相對較小,，其顯示的保護(hù)層厚度值變化更小，甚至幾乎沒有變化,。因此,，如果要進(jìn)行受力筋保護(hù)層和位置測試時，要先定出箍筋位置并予以標(biāo)注（見圖a）,，然后在間距大的箍筋即非加密區(qū)測試受力筋的保護(hù)層厚度和位置（見圖b）,。若探頭移動測試面上有箍筋時，會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響,，造成測定值與實(shí)際值誤差較大,。測試箍筋保護(hù)層反之。

3.4板類測試

對于板類構(gòu)件,，應(yīng)抽取不少于６根縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度進(jìn)行檢驗(yàn),。如單向板，應(yīng)沿兩受力邊檢測負(fù)彎矩鋼筋,。對雙向板,，應(yīng)沿兩長邊檢測負(fù)彎矩鋼筋,；檢測位置盡量靠近鋼筋根部,，并且在兩長邊中間1/2范圍檢測；既每根鋼筋,，應(yīng)在有代表性的部位測量１點(diǎn),。

板類下排受力鋼筋為縱橫交錯的網(wǎng)狀分布結(jié)構(gòu)。檢測時,，應(yīng)先用確定出兩根鋼筋間距,，然后沿其方向進(jìn)行鋼筋測試。正確測試方法見圖1,。

測試保護(hù)層時,，儀器探頭不能沿一根鋼筋順其方向移動或者與鋼筋成角度掃描測試 ,，否側(cè)測試結(jié)果誤差較大。錯誤測試方法見圖2,。

對于特殊情況,，如果某一測點(diǎn)存在問題或?qū)υ擖c(diǎn)測試結(jié)果有疑問，可能是本文第4節(jié)的影響,，此時可在該測點(diǎn)附件重復(fù)測試兩點(diǎn),，以檢驗(yàn)測試結(jié)果。

4 影響測試精度的因素

在混凝土結(jié)構(gòu)中影響測試精度因素較多,，如綁扎絲,、箍筋、預(yù)埋金屬件,、骨料（含鐵量）,、鋼筋材質(zhì)、水泥,、周圍相鄰鋼筋,、參數(shù)設(shè)置（如鋼筋直徑）以及測試方法等諸多因素。下面介紹主要的影響因素：

（1）保護(hù)層厚度的影響

構(gòu)件本身有磁性,；所測部位有除鋼筋以外的小磁性物質(zhì),；選擇參數(shù)與實(shí)際不符；測試方法不正確,。因此,，現(xiàn)場長時間工作時為了提高精度，應(yīng)在一段時間后,，將探頭放在空氣中進(jìn)行清零,，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。

在同等情況下,，一般傳感器截面尺寸越大,，影響越大；在鋼筋直徑與保護(hù)層厚度相同時,，間距越小,，偏差越大；在鋼筋直徑與相鄰間距相同時,，保護(hù)層厚度越大,，影響越大。

（2）鋼筋直徑影響

在周圍磁性物體的影響很小情況下,，單根鋼筋或間距較大時較準(zhǔn),，一般校準(zhǔn)時用單根筋在物理實(shí)驗(yàn)室下進(jìn)行。而實(shí)際混凝土構(gòu)件中，鋼筋都是以受力筋和箍筋交錯或者網(wǎng)狀布置的方式設(shè)計施工,，與物理實(shí)驗(yàn)室情況下差距較大,，因此難免測量誤差較大。

在鋼筋間距較大的情況下,，這種影響很小,，基本可以忽略不計；但是在鋼筋間距較小的情況下,，測量結(jié)果與實(shí)際值存在很大的偏差,。 因此要選取間距較大的部位，并盡可能在相鄰筋中間,；準(zhǔn)確測量鋼筋位置,，保護(hù)層不能越大；實(shí)測值數(shù)據(jù)誤差較小為準(zhǔn),，而且要求在現(xiàn)場至少測試3次并一小值作為鋼筋直徑,，后可以局部剔鑿確認(rèn)。

（3）鋼筋平面位置

鋼筋平面位置測試受干擾小,，一般情況下均可準(zhǔn)確測定,。

5 自校、標(biāo)定和驗(yàn)證方法

    一般采用對儀器不產(chǎn)生電磁干擾的混凝土,、木材,、塑料、玻璃,、樹脂等材料,，制作成標(biāo)準(zhǔn)試件，在試件中預(yù)埋不同直徑鋼筋（鋼筋未經(jīng)拉拔）,，預(yù)留不同保護(hù)層厚度,。如樹脂試件尺寸圖3參考（單位：mm）。

在混凝土結(jié)構(gòu)中,，對重要構(gòu)件的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生懷疑時,，可以采用局部開鑿破損，以檢驗(yàn)其測定結(jié)果,，對問題較多工程要組織進(jìn)行復(fù)測,；也可以通過構(gòu)件邊緣鋼筋位置和保護(hù)層相互關(guān)系，采用非破損驗(yàn)證,。如圖4,此構(gòu)件a1,、a2為保護(hù)層厚度，c1,、c2為測量面到鋼筋中軸線距離，即保護(hù)層a1與c2減鋼筋半徑距離相同。

6 小結(jié)

以上論述是本人在混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋無損檢測技術(shù)工作中的一些體會,，由于水平有限,，不當(dāng)之處在所難免，希望大家諒解,。通過本文的闡述能夠起到拋磚引玉的作用,，請行業(yè)同仁廣開言路，共同探討無損檢測技術(shù),，使得混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋無損檢測方法更趨完善,。

參考文獻(xiàn):

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