電磁感應法在混凝土鋼筋保護層厚度檢測中的應用

張錦滿,李倍安,周 玉

(1.廣西交投科技有限公司,廣西 南寧 530025;2.廣西高速公路養護工程技術研究中心,廣西 南寧 530025;3.廣西新祥高速公路有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

近年來,品質工程理念已經逐步深入人心,推進“平安百年品質工程”建設已經成為交通行業的共同愿景。對于橋梁混凝土工程而言,應該使用質量穩定可靠的合格原材料,并運用先進的工藝、設備來提高鋼筋混凝土保護層厚度合格率,降低離散性,做到內實外美,確保結構構件的外觀質量和耐久性。采用電磁感應法檢測工程構件鋼筋保護層厚度時,檢測前一般使用鋼筋探測儀校準裝置對其進行校驗。由于工程構件中鋼筋密集,校準裝置與工程構件工況存在較大差異,儀器電磁信號強弱對檢測結果的影響是實際檢測工作中必須解決的問題,因此如何保證檢測結果的準確可靠,真實反映工程質量,是每一位檢測人員首要思考的問題。

1 電磁感應法檢測原理

電磁感應法檢測鋼筋保護層厚度的原理是利用信號發射單元向混凝土發射電磁信號,產生電磁場,當金屬物體位于電磁場內時,會改變電磁場的磁力線,造成局部電磁場強度的變化。不同尺寸的金屬物體到探頭的距離與電磁場強度的變化存在一定的對應關系。信號處理單元對接收到的信號進行處理和運算,以數值和指示條的形式顯示出來,檢測技術人員以此確定混凝土構件中鋼筋保護層厚度[1]。

2 儀器的校準

檢測之前在標準試件上進行自校。自校是指使用儀器和尺子分別對標準試件(一般采用對儀器不產生電磁干擾的環氧樹脂、玻璃、木材、混凝土等材料作為隔離材料,內部放置未經拉拔等力學試驗,且表面未受化學侵蝕的鋼筋制作而成)的測量結果進行比對,當兩者之差滿足±1 mm 的誤差要求時,校準合格。

3 電磁感應法檢測流程

(1)使用標準試件對儀器進行自校。

(2)根據構件類型、受力筋直徑、箍筋間距、保護層厚度等信息,設置儀器參數并選擇合適量程。

(3)進行預熱與調零,調零過程中需遠離金屬物體。

(4)選定檢測區域,使用儀器確定上下兩條箍筋位置并做出標記。

(5)將儀器檢測區域放置在兩條箍筋之間,并沿垂直于受力筋的方向移動儀器進行檢測。

(6)當聽到儀器發出“蜂鳴”聲時,記錄檢測結果。

(7)當認為相鄰鋼筋對檢測結果產生影響、不確定鋼筋直徑或有異議、實際檢測值與設計值相差較大、鋼筋和混凝土材質與標準試件存在較大差異時可采用直接法進行驗證。

4 檢測結果影響因素分析

在使用電磁感應法檢測工程構件鋼筋保護層厚度過程中,人員、儀器、操作方法、環境等都可能對檢測結果產生影響,因此必須嚴格按操作規程開展檢測工作,確保檢測結果準確性。本文依托實體工程試驗墩,分析探測儀校準及電磁信號強弱對檢測結果的影響。工程試驗墩見下頁圖1。

圖1 工程試驗墩示例圖

4.1 探測儀校準對檢測結果的影響

在使用鋼筋探測儀之前,應按照規范要求先使用校準裝置進行校準,校準裝置內框設置3根鋼筋標準樣,鋼筋標準樣可在多個預留孔內靈活擺放,簡單模擬工程實際構件工況(見下頁圖2)。使用鋼筋探測儀在校準裝置基準面上設3個測點,然后用尺子分別在3個測點測量基準面至鋼筋表面的距離,檢測結果見下頁表1。

表1 鋼筋探測儀校準結果表

圖2 鋼筋探測儀校準裝置示例圖

由表1可知,鋼筋探測儀的校準結果與尺量結果的偏差最大為 1 mm,校準結果符合試驗規程的要求,儀器性能良好。

校準完成后使用鋼筋探測儀檢測工程試驗墩的保護層厚度,共檢測了20個測點,并使用尺子直接測量了試驗墩頂部相同編號主筋的保護層厚度,檢測結果見表2。試驗墩按照工程設計圖紙的墩柱直徑1∶1制作,直徑約 150 cm,墩高約 200 cm;主筋為直徑 28 mm的熱軋帶肋鋼筋,間距為 129 mm;箍筋為直徑 10 mm 熱軋光圓鋼筋,間距為 100 mm,橫向盤繞在受力主筋的外側。

表2 不同方法檢測試驗墩鋼筋保護層厚度結果分析表

從表2試驗結果顯示,尺量結果與鋼筋探測儀檢測結果差值最大為6.3 mm,最小為1.7 mm,鋼筋探測儀結果整體偏小,依據《混凝土中鋼筋檢測技術標準》(JGJ/T 152-2019)中的4.7.1公式對鋼筋探測儀的檢測結果進行修正[2]:

(1)

式中:CC——混凝土保護層厚度修正量(mm),精確至0.1 mm;

n——鉆孔、剔鑿驗證實測點數。

依據表2試驗數據計算混凝土保護層厚度的修正量CC=4.3 mm。

修正后試驗數據見表3。

表3 修正后的試驗結果表

經過修正后,尺量結果與探測儀結果的偏差值最大為2.6 mm,最小為0 mm,偏差明顯減少,大大提高了測量的準確性。

由此可見,校準裝置布置的鋼筋較少,沒有橫向箍筋,工況相對簡單,而試驗墩布置的鋼筋比較多,配有橫向箍筋,且檢測基準面為曲面,工況相對復雜,密集配筋容易造成電磁信號干擾,影響檢測結果。所以在實際工程檢測中,需開孔驗證或使用試驗墩檢測校準,以確保檢測結果真實可靠。

4.2 電磁信號強弱對檢測結果的影響

按照《混凝土中鋼筋檢測技術標準》(JGJ/T 152-2019)的要求,采用鋼筋探測儀檢測工程實體墩柱的鋼筋保護層厚度。實體墩柱的尺寸和鋼筋的布置與試驗墩基本相同,共檢測20個點,檢測數據見表4。然后選擇3個測點進行開孔破檢,尺子測量保護層厚度的結果見表5。通過對比探測儀和尺量結果,發現兩者偏差較大,原因為鋼筋布置較密,對電磁信號產生了干擾。根據破檢結果調整鋼筋探測儀電磁信號強度后,對該墩柱相同測點位置進行復測,共復測20個點。復測結果見表6。

表4 工程實體墩柱鋼筋保護層厚度檢測結果表

表5 破檢(直接法)保護層檢測結果表

表6 墩柱保護層厚度復測結果表

經過表6復測數據分析,調整儀器電磁信號強弱對檢測結果影響比較大。在實際工作中,檢測前應在工程試驗墩對儀器進行校準,或進行實體構件開孔驗證,以復核儀器的電磁信號強度是否一致,確保檢測結果準確可靠。

5 結語

電磁感應法廣泛應用于混凝土結構無損檢測中,通過該方法檢測混凝土結構的保護層厚度對評價混凝土結構的穩定性和耐久性起到了關鍵作用,因此保證數據的準確性十分必要的?，F有校準裝置可模擬較為簡單的工況,校準完成后雖符合規程要求,但在檢測工況復雜的構件時仍存在偏差。同時,調整儀器電磁信號強弱會顯著影響檢測結果。因此,在開展檢測工作前,采用工程試驗墩對儀器進行校驗很有必要,以保證檢測結果的準確性。檢測人員需要規范操作儀器,遵守管理制度,不能隨意調整鋼筋探測儀電磁信號強弱,以免影響檢測結果的真實性。