结构实体钢筋保护层厚度检测的意义和方法

 
时间日期:2008-7-4        已被阅读次:[6610]
 
佛山市禅城区建设工程质量监督站 钟俊
佛山市禅城区建设工程质量监督站 邓力

  [摘 要] 本文主要结合建筑工程现场和检测技术的实际情况,运用一定的理论推导、
表格数据、工程实例,总结检测过程中的经验,大体阐述结构实体钢筋保护
层厚度检测的意义和方法。

  随着建筑业市场化的推进,政府对于工程质量的监控逐渐淡化了工程现场的施工技术、
管理、操作等内容,给予施工企业更大的自主权,而以“强化验收”来保证工程质量,修
订后的《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002即体现了这种趋势。作为施工
企业自检,监督单位抽检,结构实体钢筋保护层厚度和混凝土抗压强度、楼板厚度都是重要
项目。
  一、钢筋保护层厚度检测的意义
  我国传统钢筋分项工程的验收均以隐蔽工程验收作为最后一道检验。然而,在混凝土的
浇筑、振捣过程中,钢筋有可能受到施工干扰而移位。最常见的就是上部负弯矩钢筋由于施
工人员的踩踏而下沉,下部正弯矩钢筋由于垫块不够或分布问题、施工干扰造成移位的现象
也时常出现。
  钢筋保护层厚度偏小时,较薄的混凝土对钢筋的握裹力减弱,会引起锚固受力和应力传
递的不足,影响结构抗力。而且从长远看,保护层厚度过小会因为混凝土碳化、钢筋锈蚀加
快、脱钝,影响结构耐久性及使用年限。
  钢筋保护层厚度偏大时,在一般矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算中,以下部正
弯矩钢筋为例,Mu=α1fcbh2 0ξ(1-0.5ξ),
其中ξ=ρfy/α1fc ,ρ=As/b h0 , h0=h-a , a=c+r
  ξ为相对受压区高度,α1为等效矩形应力图形系数,fc为混凝土轴心抗压强度的设计
值,fy为纵向钢筋的抗拉强度设计值,b为截面宽度,h为截面高度,c为钢筋保护层厚度,r
为钢筋直径,h0为有效高度,ρ为纵向受拉钢筋的配筋率,As为纵向受拉钢筋总截面面积。
  上部负弯矩钢筋的受弯计算示意图则将图1旋转180°即可。
  可见,在其他条件不变的情况下,钢筋保护层厚度c偏大会造成有效高度h0不足,从而
降低受弯承载力Mu、裂缝控制性能及刚度。最常见的是负弯矩钢筋移位引起的板边裂缝。如
果这种现象发生在悬臂构件上,承载力的降低还可能引发倒塌事故,造成人员伤亡。
  可见,对结构实体的钢筋保护层厚度检测具有保证结构安全的重要意义。然而,传统的
隐蔽工程验收作为钢筋检查的最后关口并不严密,而在实体检验中增加对钢筋保护层厚度的
检测就克服了这个缺陷。这对于强化验收,加强施工质量控制,保证结构安全起到了积极的
作用。
  二、钢筋保护层厚度检测的方法
  钢筋保护层厚度的检测方法分破损检测和无损检测两大类。破损检测一般是剔凿混凝土
,然后直接量测。这种方法直观准确,但是工作强度和工作量很大,效率也很低,检测完还
要进行结构的修复,无法满足验收规范按比例较大面积抽查的要求。这里主要介绍无损检测
法。
  1 检测原理
  目前,国内外所使用的钢筋保护层厚度检测仪器多为电磁感应法,即仪器在构件混凝土
表面向内部发射电磁波,形成电磁场,混凝土内部的钢筋切割磁感线产生感应电磁场,由于
感应电磁场的强度及空间梯度变化与钢筋位置、直径、保护层厚度有关,因此,通过测量感
应电磁场的梯度变化,并通过分析处理,就能确定钢筋位置、保护层厚度和钢筋直径等参数

  2 检测前的准备工作
  2.1 技术培训和学习
  现场检测人员除了掌握仪器的操作方法外,还应该熟悉《混凝土结构工程施工质量验收
规范》GB50204-2002中附录E的有关规定,具有建筑结构的基础知识,熟悉结构中柱、梁、
板的配筋方式,能够现场处理相关问题。
  2.2 仪器的检定和自检
  仪器应该妥善保管,在规定的周期内定期送有资质的单位检定。而且应该制作标准试件
,每次检测出发前和回来后都应进行自检,了解把握仪器的状况,做到有问题及时发现,及
早处理。
  2.3 制作相关技术文件和表格
  编制相关的程序文件、作业指导书、检测委托单、原始记录、检测报告、仪器运行维护
保养记录等技术文件和表格。原始记录应该包括工程名称、报监编号、楼层、构件名称、轴
线编号、设计值、实测值等一系列信息,并且要做到能再现检测现场,便于查找处理问题。
原始记录可参考表1。 2.4 现场准备工作
  确定检测构件和部位,了解现场情况,平整场地,查阅有关图纸,找出相关参数。
  3 现场检测
  目前钢筋保护层厚度检测仪器种类品牌很多,但检测原理基本相同,功能相近,本文以
大地华龙钢筋探测仪和HILTI的FS-10型钢筋探测仪为例介绍检测方法。
  3.1 参数设定
  一般的检测仪器均要设定一定的参数,以获得更精确的测量数据。其中最主要的参数是
钢筋直径。一般可查阅结构配筋图得到检测部位的钢筋直径。如果没有可直接查阅的相关资
料,可先利用仪器确定一根钢筋的大概位置,然后用探头在钢筋上方沿垂直于钢筋的方向往
返各测2次,以测得的最小值作为钢筋直径输入参数。
  3.2 现场直读式检测
  该方法适用于检测构件较少,且要求现场获得检测结果的情况。在输入参数后,将探头
沿所检测钢筋的垂直方向移动,在接近钢筋时,仪器的钢筋保护层厚度数据会随探头的运动
而变动,在整个运动过程中,最小的数值即为这根钢筋在该部位的保护层厚度。有的仪器则
在探头完成运动后自动选定该数值。注意,一般检测仪器只检测与探头运动方向垂直的钢筋
,如果在探头的下方有与探头运动方向平行的钢筋(如箍筋),则会影响检测的精确度,所
以应该先大概确定这些钢筋的位置,消除不利影响。
  3.3 影象记录式扫描检测
  该方法适用于不要求现场获得检测结果的情况。可根据仪器的检测范围,在现场确定并
标拄检测部位。
  对于梁类构件,可按照仪器的检测范围制作一块标有坐标的平板,铺在检测部位之上,
这样便于清楚表述检测部位和再现检测现场。检测时按照仪器的提示,用探头在检测范围内
沿相互垂直的两个方向依次扫描,仪器便会自动记录扫描情况,生成扫描图象。
  对于板类构件,则在输入参数后,用探头沿所要检测的钢筋垂直方向直线运动即可,仪
器会根据该扫描路线生成扫描图象。
  然后,将扫描图象输入电脑,运用相关的程序即可得到扫描区域内所有钢筋的保护层厚
度、直径、位置、钢筋数量等参数。
  3.4 影响检测精度的因素
  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,这就需要在检测过程中积累经验,提高检测人员的综
合素质。
  3.5 现场检测实例
  2005年某日,本站接到人员投诉佛山某工程,称该工程某块楼板在施工过程中存在严重
缺陷,要求本站进行处理。本站人员结合投诉者的描述和现场该楼板的裂缝走向,初步推断
该板边没有配上部负弯矩钢筋。为了证实此推断,决定检测该楼板板边的钢筋保护层厚度。
在现场,我们首先查阅结构配筋图,输入板边钢筋直径(图纸显示该板各边的上部、下部钢
筋直径均为Φ8),用影象记录式扫描的方法检测该板各边,生成扫描图象。根据图象,我
们可以粗略看出该板各边的钢筋保护层厚度在80mm左右。然后,我们用现场直读式随机检测
其中三条钢筋,其保护层厚度为78mm、81mm、80mm。并现场剔凿,用钢尺量测这三点的钢筋
保护层厚度,结果与仪器检测结果吻合。把扫描图象带回本站,输入电脑程序,分析得到该
楼板各边的钢筋保护层厚度,均在80mm左右,结合该楼板的厚度(100mm),可以断定该楼
板没有配置上部负弯矩钢筋。
  4. 结束语
  以上是笔者对于钢筋保护层厚度检测的一些心得和体会,由于水平所限,难免存在不足
之处,希望各位同行多多提出批评建议,共同探讨,积极推进检测事业的发展。
     
 
 
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