JRC(DJJ－105型)鋼筋雷達檢測儀在鋼保測試及結構層分析方面的研究

■萬鑫宇，陸劍云

■1.興化市交通工程質量監督站，江蘇 興化 225700;2.泰州市輝通交通工程檢測有限公司，江蘇 泰州 225300

目前，國家規范、標準對混凝土實體結構質量越來越重視，特別是涉及結構安全性的鋼筋保護層厚度檢測。鋼筋保護層厚度是指鋼筋至混凝土表面的距離。過小的保護層易引起鋼筋銹蝕，從而間接降低結構的承載能力和耐久使用性能。《水運工程質量檢驗標準》規范對主要構件實體鋼筋保護層厚度檢測合格判定標準進行了嚴格規定，目前常規檢測方法采用非破損或局部破損的方法，破損檢測由于對構件外觀影響較大且工效極低，使用較少。當采用非破損方法檢測時，所用的儀器應進行校準，檢測時用局部破損方法進行校準。從上可知，鋼筋保護層的常規判定偏差±5mm，這就要求檢測設備的檢測精度要達到±1mm。

經過多次試驗，常規電磁感應方法鋼筋保護層厚度測試儀存在保護層厚度超過6cm后測試結果偏差較大;鋼筋較密實，對鋼筋保護層測試影響較大的問題;且由于鋼筋保護層厚度測試儀的測試結果復現性較差，不利于破損檢測校準。本公司澆筑一構件，經過國內外數家鋼筋保護層厚度測試儀的比對，全部存在上述問題，

鋼筋雷達掃描檢測儀具有可再現性，利用其可再現性這一特征，對其進行精確修正就具備了可行性，本公司購置了日本JRC公司DJJ－105型手持鋼筋雷達檢測儀，并相應開展了以下研究，取得了一定的進展。

1 在C30混凝土試件的檢測分析

(1)為保證分析結果的可靠性，在做好的水泥混凝土試件上進行波形測試分析，已知其實際厚度150mm。

(2)測試分為兩種狀況:A將試件放置于5cm厚的懸空鋼板上;B將試件擱置懸空，下部不與其他物體接觸;

(3)分別測試其波形和色譜圖見下圖;

(4)波形處理設置

①Sensitivity(感度)設置為+2shallow;便于判斷明顯峰值

②Disp color(色彩模式)Gradation system(顏色分級)設置為color offset3;適量減少干擾色。

③Indication range(深度范圍)設置為Deep;使峰值突出

④BMode editing(處理模式)設置為Fixed surface wave processing(固定的表面處理)。

⑤處理后波形圖見下圖

圖1 試件放置于5cm厚的懸空鋼板上測得的原始波形

圖2 試件擱置懸空，下部不與其他物體接觸測得的原始波形

圖3 A法處理波形圖

圖4 B法處理波形圖

(5)檢測分析

①從上圖看出，圖1因下部為鋼板，鋼板的介電常數遠大于水泥混凝土，因此反射與首波同向;圖2因下部空氣，空氣的介電常數遠小于水泥混凝土，因此反射與首波反向。

②兩種方式下測得的介電常數均為8.7;可以作為厚度檢測分析的依據。采用該儀器檢測厚度具備可行性。

2 在混凝土介質中的檢測分析

(1)本次研究分為四種情況:①測定條件較好狀態:鋼筋間距基本相等，鋼筋間距20cm左右，保護層厚度分別為5cm、6cm兩種情況，測定并修正其標準值。②鋼筋間距復雜狀態，鋼筋保護層不太均勻一致。主要驗證鋼保間距過密對測試的影響;③保護層厚度極度復雜狀態，主要驗證過大保護層對測試效果的影響。

(2)各種檢測狀況下的分析及效果圖見實例附圖

(3)驗證結論。手持鋼筋雷達檢測儀掃描鋼筋保護層厚度，不受深度及鋼筋間距的影響，修正后精度很高，可重復進行檢查判定，瀝青混凝土與水泥混凝土界面清晰。

(4)實例1:某高架橋，橋面鋪裝為4cmAC－13+6cmAC－20共10cm瀝青混凝土，橋面水泥混凝土保護層厚度5cm，雷達掃描得到以下圖譜，因距離較長，為便于識別，此為截取的一段情況，總圖與下圖相同。

從上圖可看出，瀝青混凝土層位清晰，混凝土中鋼筋清晰，經波形處理后識別標示出各層厚度，偶數標示點為瀝青混凝土厚度，計算介電常數6.8，此常數下可得瀝青混凝土厚度。奇數標示點為鋼筋位置，計算介電常數為9.0，經計算后可知對應點位的深度差，即為水泥混凝土面層介質的鋼筋保護層厚度，瀝青混凝土厚度加鋼筋保護層厚度為混凝土鋼筋距路面的實際距離。同時得知混凝土中的鋼筋間距、分布及位置。

3 結構層厚度檢測試驗情況

3.1 檢測概況

本次檢測路段全長2公里，道路寬15米，該工程瀝青混凝土為AC－20C，設計厚度8cm。瀝青為AH－70普通石油瀝青，集料為石灰巖。下層為水泥穩定碎石基層。

3.2 檢測方法

(1)檢測點位采用隨機取樣的方式計算檢測位置，點位覆蓋道路全幅。

(2)在檢測位置進行雷達掃描測試，設置雷達檢測為Time (時間模式)。

(3)檢測完成后鉆取芯樣，實測厚度。本次檢測共12點。考慮瀝青混凝土的離散型，檢測其理論壓實度，驗證壓實度與雷達介電常數的存在關系的可能性。

(4)雷達測試道路橫斷面，驗證連續監測橫斷面的可行性

3.3 波形處理設置

(1)Sensitivity(感度)設置為+2shallow;便于判斷明顯峰值。

(2)Disp color(色彩模式)Gradation system(顏色分級)設置為color offset3;適量減少干擾色。

(3)Indication range(深度范圍)設置為Deep;使峰值突出。

(4)BMode editing(處理模式)設置為Fixed surface wave processing(固定的表面處理)。

3.4 分析結果

(1)根據實測的芯樣厚度結合波形分析確定的點位，推算各點的介電常數;得各點介電常數平均值為6.86，推算得到12個介電常數中值為6.8。設置介電常數為6.8。

(2)計算雷達波檢測的各測點實際厚度。

(3)計算芯樣厚度與雷達測試厚度的偏差。

3.5 結論

(1)芯樣的實際厚度平均值為7.75cm，介電常數6.8時的雷達檢測厚度平均值為7.72cm;結果相差極小。因此可以采用DJJ－105手持鋼筋雷達儀檢測結構層厚度。

(2)兩組數據的相關系數為0.94

(3)根據雷達厚度與壓實度比較，雷達厚度檢測的誤差與壓實度相關性不大，相關系數0.12。

(4)雷達檢測與芯樣實際厚度的偏差可能于檢測中波形采集的各種干擾有關，從3、6號波形圖可看出，波形震蕩明顯，檢測結果相差較大;而 1、2、4、7、8、11、12 號波形完整，結果相近。在現場檢測過程中應及時分析波形情況，適當重復檢測。

(5)瀝青混凝土施工完成后，路面半幅單向橫坡2%，從瀝青面層厚度的變化可以看出，水穩碎石基層表面橫坡差異較大，極不平整，半幅兩側明顯存在水穩基層施工中存在壓實塌肩問題，半幅中間存在表面不平整狀況。由于該項目隔年施工瀝青混凝土面層，車輛通行造成的水穩基層表面破損，使水穩基層表面橫坡出現明顯變化，與實際情況相符。

(6)雷達橫斷面掃描結果可作為評價計算瀝青混凝土結構層實際施工厚度的依據;也可分析下承層(水穩碎石基層)表面高程控制情況，作為評價下承層(水穩碎石基層)橫坡質量控制情況的依據。

4 結語

(1)從上述試驗可看出，手持鋼筋雷達檢測儀可準確測定鋼筋保護層厚度及鋼筋間距，便于查找工程質量缺陷，對構件中的鋼筋位置、數量可作出明確判斷，且其具有可再現性的優勢，其性能及準確性遠高于電磁法鋼筋定位儀。

(2)可采用手持鋼筋雷達檢測儀進行前層結構層厚度的準確分析，作為瀝青面層施工質量隨機檢查的一種極為方便的手段，可明確判定瀝青面層的厚度分布情況和分析下承層橫縱坡的變化情況。

(3)雷達測試中要注意積累檢測經驗，本人通過多項比對試驗驗證。本地區常規石灰巖質瀝青混凝土的介電常數為6.5～7.0，水泥混凝土的介電常數8.5～9.5，測試厚度10cm狀態下獨立測點存在中值±2～±3mm的誤差。誤差的變化主要受混凝土的干燥程度存在一定的差異影響。當采用破損法多點修正后其誤差能達到±1mm的要求。

(4)為了得到良好的測試圖像效果，便于識別區分鋼筋和結構分層的圖像，需根據測試深度的變化和不同的識別要求，注意調整感度、顏色和處理模式。

［1］《水運工程質量檢驗標準》JTS 257－2008.

［2］《公路路基路面現場測試規程》JTG E60－2008.

［3］《混凝土中鋼筋檢測技術規程》JGJ/T 152－2008.