钢筋的混凝土保护层厚度检测技术探讨

钢筋的混凝土保护层厚度检测技术探讨摘要：建国以来，我国建筑业得到了迅速发展，其中钢筋混凝土结构就占有举 足轻重的地位。而钢筋是混凝土结构中的重要组成部分，钢筋在混凝土结构中发 挥着至关重要的作用。钢筋保护层厚度又是关系到结构的承载力、耐久性、防火 等的重要保证。钢筋保护层厚度质量检测是对重要项目的验证性。关键词：钢筋的混凝土保护层；钢筋；保护层；检测；结构探测雷达；电磁 感应钢筋混凝土结构中的钢筋保护层，一般是指包裹在结构构件受力筋外面具有 一定厚度的混凝土层。保护层的厚度，是指从受力主筋的外边缘到构件混凝土外 边缘的距离，也就是受力主筋外皮到构件表面的尺寸。钢筋保护层的厚度及其施 工质量直接关系到钢筋混凝土的承载能力，进而影响工程的质量和使用寿命，因 此必须予以高度重视。对结构实体检验项目，混凝土和钢筋各一项。由于钢筋是工厂化产品，均质 性很好，在原材料阶段进行过的试验检验已有足够的代表性，再从结构中取样检 验的必要性不大。而且这种取样要剔凿混凝土，在结构中截取钢筋试样，然后补 强，不仅操作太麻烦，而且伤害结构，因此不可行。但是，混凝土结构中钢筋的位置很大程度上与施工质量有关，而其又对构件 (尤其是受弯构件)的结构性能造成重大的影响。我国现浇混凝土结构施工时钢 筋移位是常见的通病，由此而此起的质量缺陷不少，甚至发生安全事故。因此 规范规定控制“钢筋移位”作为实体检测的项目本文针对实际检测工作中经常遇到的各种结构实体钢筋的混凝土保护层厚度 检测问题进行了分析，对如何实施检测及出现的检测不合格问题，结合不同情况 提出建议和具体处理措施。强调加大钢筋的混凝土保护层厚度检测力度，能促使 参建房对这项工作的重视，并通过其在施工过程的“事前控制”及“过程控制”，提 高钢筋的混凝土保护层质量，增强构件的耐久性。2010年，国家标准钢筋混凝土结构设计规范(GB50010-2010)对混凝土 结构钢筋保护层提出了新的设计要求，同时钢筋保护层厚度检测的具体操作也应 根据新要求进行调整。国家颁布的钢筋混凝土结构质量验收规范中把钢筋混 凝土保护层厚度检测作为强制验收检测的内容之一，缺少该项检测报告的工程不 能进行工程验收。因此，针对新建项目结构工程验收检测、钢筋的混凝土保护层 厚度检测是对基础、主体结构两大分部工程评估、保证工程质量的又一重要检测 项目。下面就对钢筋的混凝土保护层厚度检测中存在的问题进行了分析，对钢筋 混凝土结构中钢筋保护层的质量通病与控制，提出自己的一些新的观点。一、检测方法及原理1、检测方法：采用电磁无损检测方法卩丁钢筋位置，铺以现场修正确定保护层 厚度，估测钢筋直径，量测值精确至毫米。2、检测原理：仪器探头产生一个电磁场，当每条钢筋或其他金属物体位于这 个电磁场内时，会引起这个电磁场磁力线的改变，造成局部电磁场强度的变化。 电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定的对应关系。如果把特定的 尺寸钢筋和所要调查 的材料进行适当的标定，通过探头测量并有仪表显示出来这 种对应关系，即可估测混凝土中钢筋的位置、深度和尺寸。二、造成钢筋保护层质量通病的原因及危害钢筋保护层，是最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离。最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离（出自目前最新图集16G101，原老图集03G101为：主钢筋或纵筋外边缘至混凝土表面的距离.对于梁柱中箍筋的保护层，现行混凝土结 构设计规范要求不小于15mm。但在实际施工中，人们对箍筋的保护层厚度及 重要性重视不够，经常发现或抽检到现浇混凝土构件的箍筋保护层厚度不足，甚 至在主体验收前就已出现锈蚀（迹）；有的可从构件下部的锈迹处隐约见到箍筋 位置。出现箍筋的混凝土保护层厚度不足，一方面可能是由于该构件没有垫设保护 层或垫设数量过少，同时导致主筋的混凝土保护层厚度也不足；另一方面，也可 能是绑扎不牢固，垫设方法不当，使箍筋分离，箍筋“下移”、“套空”而引起，但 主筋的混凝土保护层厚度有可能是合格的。箍筋保护层厚度不足甚至提前锈蚀， 其锈胀将会使保护层混凝土过早产生裂缝、脱落，继而影响到主筋及构件的耐久 性。检测中抽测到这样的构件，特别是箍筋已有锈蚀（迹）的，应直接对该构件 钢筋的保护层厚度判为不合格。梁构件存在以上问题时，则底部需测的主筋保护 层厚度应全部判为不合格并记录。这对提高箍筋保护层质量，保证构件的耐久性 大有益处。三、主体工程保护层厚度施工控制与检测一般框架、框剪等结构，梁保护层为2.5cm，板为1.5cm，柱保护层为3cm； 在混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002中，明确规定梁柱保护 层误差为-5mm+5mm，板为-3mm+3mm ；对于钢筋保护层厚度有误差要求，主 要有三点： 1、保护钢筋，不易锈蚀； 2、保证钢筋和混凝土能够更好的共同受力；3、确保构件的有效截面，特别是梁，底部受拉钢筋保护层越大，梁的有效截面 就越小，不利于构件受力。混凝土结工程施工质量验收规范 G502042002 （2010 版）（一）钢筋安装中有表5.5.2（钢筋安装位置的允许偏差和检查方法）。其要 检查（不是检测）项目中，有受力钢筋保护层厚度允许偏差基础10mm，柱、梁 5mm，板、墙、壳3mm。其注：2表中梁类、板类构件上部纵向受力钢筋保护 层厚合格点率应达到90%及以上，且不得超过表中数值的 1.5倍尺寸偏差。（二）结构实体钢筋保护层厚度检验。只允许检查梁类构件和板类构件。1、钢筋保护层厚度检验时，纵向受力钢筋保护层厚的允许偏差，对梁类构件+ 10mm，- 7mm，对板类构件 + 8mm，-5mm。2、对梁类、板类构件纵向受力钢筋的保护层厚应分层进行验收。3、结构实体钢筋保护层厚度验收合格应符合下列规定：（1）当全部钢筋保护层厚度检验的合格点率为90%及以上时，钢筋保护层厚 度检验结果应判为合格；（2）当全部钢筋保护层厚度检验的合格点率小于90%但不小于80%，可再抽 取相同构件进行检验；当按两次抽样总和计算的合格点率为90%及以上时，钢 筋保护层厚度检验结果仍应判为合格；（3）每次抽样检验结果中不合格点的最大偏差均不应大于建筑工程施工质 量验收统一标准规定允许偏差的 1.5 倍。是及 4、低于规范要求是否需要报废？我认为应按建筑工程施工质量验收 统一标准GB503002001。第5.0.6条处理。具体处理方法如下表述：（1）经返工重做或更换器具、设备的检验批，应重新进行验收。（2）经有资质的检测单位检测鉴定能够达到设计要求的检验批，应予以验收。（3）经有资质的检测单位检测鉴定达不到设计要求、但经原设计单位核算认 可能够满足结构安全和使用功能的检验批，可予以验收。（4）经返返工或加固处理的分项、分部工程，虽然改变外形尺寸但仍能满足 安全使用要求，可按技术处理方案和协商文件进行验收。四、钢筋混凝土结构中钢筋保护层的质量通病与控制1 、原因 通病只要是钢筋保护层厚度过厚或过薄。造成的原因概括的说有人员的素质 工程材料、机械设备方法，环境条件等众多的因素的影响。（1）钢筋加工与制作没有考虑钢筋保护层厚或者不会计算、计算概念模糊。 钢筋安装时，不安要求绑扎，松扣。漏扎，绑扎不规范，造成浇筑混凝土时钢筋 位移偏位。（2）模板安装时，加固支撑点没有稳定性，在混凝土正道作用下，侧压力， 施工荷载等外力作用，造成跑模，致使钢筋位移，导致钢筋保护层厚度尺寸不标 准。（3）制作的钢筋保护层垫块，强度低，易破碎，经不起钢筋骨架的自重，以 及规格不匹配。摆放数量、位置不均匀，不能有效低控制钢筋的位置。（4）混凝土浇筑时，护筋工作没有做好，车碾、人踩使受力钢筋变位。2 、危害 混凝土保护层是钢筋与混凝土共同作用的基本前提，是防止钢筋受环境的侵 蚀，提高结构耐久性的重要措施。钢筋保护层厚度对结构的耐水性也有重要影响。 如果混凝厚度达不到设计标准和施工质量要求，可能引起的危害有以下几个方面：（1）降低结构的设计承载能力，减少结构的安全储备。（2）引起钢筋的过澡腐蚀造成结构强度、刚度、延性的降低。（3）降低混凝土的粘聚力和混凝土的耐火极限。3 、施工质量控制（1）由于混凝土保护层厚度属于隐蔽工程，除非发生钢筋外露，混凝土孔洞 的产生的质量事故，一般情况下钢筋的偏离或保护层厚度的偏差在混凝土浇筑后 难以判断，事故后采取补救措施。在工程质量评定方面也只能满足功能要求。（2）解决根本问题就在控制造成这一问题的原因；例如施工队伍的素质，施 工管理水平，监理人员的责任心，设计布置的合理性等等。（3）为了提高混凝土保护层厚度的施工精度，结合我国家实际情况近几年广 泛采用定性的砂浆或细石混凝土垫块。由于传统的垫块不能固定在钢筋上，致使 钢筋容易偏位垫块强度较低。（4）现代工艺生产的垫块，在制作上增加凹槽，有一面的有四面的，这样就 可以把垫层卡在钢筋上解决垫块位移保证钢筋不偏位。另一方面在垫块中加入细 钢丝增加其抗剪；抗压强度。先进的方法采用聚乙烯与砂浆的组合夹具等。五、混凝土结构保护层厚度检测测区的布置原则 以上讲的是施工过程混凝土保护层的质量控制，在现场采用仪器设备检测混 凝土保护层厚度时采取的控制措施，现在就测点如何布置、采集数据如何纠偏， 最终如何评定、经验判定进行论述。1 、按单个构建检测时，应根据尺寸大小、在构建上均匀布置测区，每个构件 测区数应不少于 3 个。2 、对于最大尺寸大于 5m 的构件，应适当增加测区数量。3 、测区应均匀分布，相邻两测区的间距不应小于 2m。4 、测区表面应清洁、平整，避开接缝、蜂窝、麻面、预埋件等部位。5 、测区应注明编号，并记录测区位置和外观情况，6 、测点数量和要求：(1) 构件上每一个测区不少于 10 个测点。(2) 测点间距应不小于保护层测试仪传感器的长度。7 、对统一类型的构件的检测，可采取抽样的方法，抽样数不少于构件数的 30%。且不少于3 件，每个构件测区布置按单个构件要求进行。8 、对结构整体的检测，可先按构件类型分类，再按类型进行检测。六、影响测量准确度的因素与纠正1 、影响测量准确度的因素(1) 应避免外加磁场的影响。(2) 混凝土若有磁性，测量值需加以修正(3) 钢筋品种对测量值的影响，主要是高强度钢筋，需加以修正。(4) 布置状况，钢筋间距影响测量值，当D/SV3时需修正测量值。其中，D 为钢筋净间距(mm)、即钢筋边缘至边缘的间距；S为规范规定的钢筋保护层厚 度，即钢筋边缘至保护层表面的最小距离。2、保护层测量值得修正 钢筋保护层的检测必须预先知道钢筋的直径，材质，布筋状况，混凝土的性 质已知时，才能准确测量保护层厚度。但是，实际测量时这些都是未知的。(1)仪器测量直径的选择(a) 两根钢筋横向并在一起，等效直径d=d1+d2(b) 两根钢筋竖相并在一起，等效直径d=3 (d1+d2) /4(2)用标准垫块进行综合修正，这种方法使用与现场检测。标准垫块用硬质五 磁性材料制成。例如塑料、电工用的绝缘板，平面尺寸与一起的传感器的地面相 同，厚度Sb为10mm或20mm。修正系数K计算方法如下：(a) 将传感器直接置于混凝土表面已标号的钢筋位置正上方，读取测量值 Sm1.(b) 将标准垫块置于传感器原混凝土表面位置，并把传感器放于标准垫块之 上，读取数量值Sm2。则修正系数K为 K=Sm2-Sm1/Sb(c) 对于不同钢筋的直径和垫块，应确定各自的修正系数每一修正系数应采 用 3 次平均值求得。(3) 用校准孔进行综合修正，也是现场校准值的有效方法(a) 用6mm的钻头在钢筋位置上方，垂直构件表面打孔，手感碰到钢筋位 置立即停止，用深度卡尺梁测专控深度，即为实际的白虎从的厚度sr表示。则修 正系数 K 为： K=Sm/Sr式中 Sm仪器读数值(b) 对于不同的钢筋种类和直径的试块应打个字的销校准孔。一般比少于2 个。求其平均值。(4) 现场检测的准确度：由于混凝土土表面不平整及各种影响因素的存在仍 会给测量带来误差。(5) 用图示方式注明检测部位和钢筋的测区位置将各个测区的钢筋分布、走 向绘制成图并在图上标注间距、保护层火毒及钢筋直径等数据。七、钢筋分布及保护层厚度的评定(1) 采用数理统计法处理：根据某一检测批测得的混凝土钢筋保护层厚度实 测值，按下式求出保护层厚度的平均值Dn (精确至0，01mm)。n平均值D=Dni n测点数Dmi测点保护层厚度i=1（精确至 0.1mm ）测量部位混凝土部位混凝土保护层厚度的特征值 DncDnc =D -KpSdKP合格判定系数，Sd-标准差Sd = /n-1混凝土保护层厚度合格判定系数（表一）2、结果评定：根据测量部位实测保护层厚度特征值Dnc和设计值Dmi的比值、混凝土 保护层厚度对结构耐久性的影响评判可参考（表二）中经验值。钢筋保护层厚度评定标准（表二）八、结束语在现行混凝土结构设计规范中，将钢筋保护层厚度达到的要求列为强制性条文；现 行混凝土结构工程施工质量验收规范中，较旧规范增加了钢筋保护层厚度的实体检验项 目；工程质量监督导则中，要求工程质量监督机构应进行钢筋保护层高厚度的监督检测； 现行工程质量评价标准中，将钢筋保护层厚度检测结果能否达到规定要求作为工程能否 参与评优的一个“否决项目”。有此可见，钢筋保护层厚度是国家相关建设规范、标准中非常重要的一个指标。钢筋保 护层厚度作为实体检验的一个项目，重要的不是能检查出多少个不合格的问题，而是在于通 过这种手段，来促使参建方对这项工作的重视。目前，这项工作在具体实体检测、结果评定、 不合格问题处理等方面，还存在一些有待完善的地方，但更重要的是，施工、监理方在施工 过程中应加强相关问题的“事前控制”及“过程控制”的能力，切实提高钢筋保护层的质量，增 强构件的耐久性及增加建筑物使用寿命。钢筋保护层厚度检测是结构验收的一项重要内容，其检测精确程度关系到人民生命财产 的安全，必须给与足够重视。从业人员应以高度负责的态度，认真对待检测中出现的问题， 并及时处理，以确保工程质量的安全。参考文献：1 GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范【S】.北京：中国建筑工业出版 2002.2 GB50010-2010，混凝土结构设计规范【S】.北京：中国建筑工业出版社，2002.3 黄小平混凝土结构实体钢筋保护层厚度检测【J】文摘版、工程技术4 林晓斌浅析钢筋混凝土结构中钢筋保护层的质量通病与控制常志红钢筋的混凝土保护层厚度检测技术探讨【J】.工程质量，2008.NO.4 （A）