钢筋混凝土定位无损检测方法分析

许 艳

桃源县建筑工程质量检测站（415700）

钢筋混凝土定位无损检测方法分析

许 艳

桃源县建筑工程质量检测站（415700）

这里分析电磁感应法检测精度的影响因素，并提出了提高电磁感应法检测精度的措施，结合工程实例分析了电磁感应法实际应用，可为相关工作者提供参考。

电磁感应法；钢筋定位；无损检测

钢筋是混凝土结构中的重要组成部分，它直接决定了结构的抗压、抗剪、抗震、抗冲击性能，影响结构的安全性和耐久性。目前，破损法是检测混凝土结构中钢筋直径的常用方法，但是该方法会造成一定结构损伤，且费时费力。因此，如何采用无损检测方法检测混凝土结构中的钢筋直径是一个值得研究的课题。钢筋定位无损检测技术中，电磁感应检测法以其高准确性地给出保护层厚度、可估算钢筋直径、图像简单易懂等诸多优点而得到了广泛的应用。文章则以此检测技术为研究对象，对其在钢筋定位无损检测中的应用进行研究。

1 影响电磁感应法检测精度的因素

由电磁感应钢筋定位仪原理及工作过程可知，钢筋位置、直径及混凝土保护层的厚土是通过对钢筋被激发而产生的交变电磁场强度的测量来计算和判定的。所以检测精度将会受到以下客观因素的影响。

1）仪器本身存在的误差。即便是目前已经使用了较高精准度的仪器，但是微小的误差仍旧存在。

2）钢筋本身具有的电磁特性、几何形态等特征。钢筋定位仪是对线圈感生电动势进行测量，而感生电动势由线圈的形状、大小、匝数等几何形态及本身具有的电磁特性来决定，不管自感互感都如此。结构物中钢筋的电磁特性因含杂质或锈蚀情况的不同存在区别，对测试精度产生影响。而形态差异也决定了测试精度的差别，比如螺纹筋与光圆筋、弯筋与直筋，在测试中就发现后者精度较高。

混凝土的电磁特性。混凝土中来回传播的电磁波，在测量时能量会逐渐衰减。而电磁波的反射、散射现象也会在有缺陷的混凝土中出现，电磁波能量进一步下降。介质的介电常数ε和电阻率ρ决定了电磁波在介质中传播的衰减大小。电磁波的衰减和ε成正比而和ρ成反比。电磁波的衰减程度因为混凝土电磁性质不稳定的原因而不一样，混凝土的相对介电常数ε会在8～18之间波动,而电阻率ρ也是4 000～8 000 Ω·m不等，这对于测试精度显然是有影响的。

3）相邻钢筋之间的作用。附近的钢筋在钢筋定位仪进行测量的过程中,也有电磁感应的产生，所以此时测量的是综合信号。所以，检测精度会受到同层钢筋的间距以及第一、二层钢筋的排距及相对位置的影响。像T梁底的主筋这种靠很近的钢筋，其直径和数量确定均无法做到。平行位置的钢筋在对其进行测试时，间距最小值应该是1.5倍的保护层厚度，这是德国水泥工业研究所经过研究得出的数据，而他们还指出，钢筋直径的测量要求间距要大于保护层厚度的2.5倍。

4）环境磁场对其的干扰作用。钢筋定位仪对电磁场有很灵敏的反映，而在测试中也会受到环境磁场还有附近磁性物质的影响。目前对于影响检测的主要因素第三条及第四条都无法定量化，任何计算都无法有效消除，对此还要进行更深地探讨和研究。另外，检测精度也会受到检测时人为因素的影响。

2 提高电磁感应法检测精度的措施

针对以上影响精度的各个因素，在实际检测工作中检测精度可以通过以下措施提高。

1）钢筋直径需提前设置。预设值和混凝土内真实值相比，较为接近时误差小，测试精度也较高。

2）档位选择需准确。保护层厚度小于60 mm时，测试档用浅层，反之用深层测试档。

3）清除环境磁场的干扰。为了不影响探头清零,提高测试准确性，手机、钥匙以及附近的铁磁性物质需要在测试前移走。

4）将探头进行复位处理。探头上存在的一些剩磁对于测试有一定的影响。所以提高精度就需要进行复位操作，具体方法是将探头高举至空中。复位的重要性，很多厂家在销售和演示时常不主动说明，但是这一操作非常重要。基于电磁原理，这类问题在任何钢筋仪中都存在,即便厂家不加说明，我们也要在检测时多加重视。

5）钢筋走向的判定。假如根据相关资料或经验无法确定钢筋的位置，就应该在两个正交的方向进行多点扫描。

6）快慢相互结合。探头在离钢筋远的时候，移动速度快一点，而在接近正上方就需要放慢移动速度，并且需要在附近来回的移动，这样钢筋位置及混凝土保护层厚度的确定才会更加准确。

7）检测位置保持干燥。混凝土的含水量影响它的ε和ρ，ε和含水量呈正比，而和ρ呈反比，信号的衰减也和混凝土含水量呈正比关系，而经度随着含水量的增加而变差。

相邻钢筋影响需避开。为规避相邻钢筋的影响，检测竖向钢筋还需对横向钢筋进行扫描，且尽量将侧向布置与相邻横向钢筋的正中间；而弯筋、箍筋、拉接筋、腰筋等在扫描梁类构件过程中需要避开其干扰的。100 mm是被测钢筋与其相邻的钢筋间最小间距,钢筋的接头及绑丝在检测时需避开。

9）保护层如果小于5 mm,使用一些光滑平整的非磁性材料作为垫块有利于检测的进行，不过检测后需要减去垫块厚度。

10）测试钢筋直径。探头务必先放在钢筋的正上方以准确定位钢筋，不然测试结果与实际值相比会偏大，所以钢筋直径的获得需要在现场至少测量三次并取最小值。

11）混凝土保护层厚度的测试。测试之前钢筋的位置和直径应该先行查阅设计资料来确定，在无资料可查的情况下，先行检测钢筋布置和直径一颗减少测试混凝土厚度的误差。

12）钻孔、剔凿等方式可以在必要时对其进行验证。

3 应用案例

在深入理解影响检测精度因素及提高检测精度方法后，在此通过实际工程的应用来进一步深入说明。

3.1 工程概况

某一服役十年的钢筋混凝土厂房，是单层双跨的，跨度15 m、柱距4.8 m，单台吊车10 t，从结构安全性方面考虑，需要对混凝土屋面进行改造，为了将其改造成轻钢结构，需要检测此厂房混凝土屋面和屋架的配筋，而且还需检测钢筋的锈蚀情况。

3.2 检测设备

型号为SW-180S的钢筋位置探测仪,其组成部分主要有主机、探头、信号线、扫描小车等。检测钢筋间距、直径、位置和保护层厚度是它的主要功能；能对钢筋分布进行平面和剖面扫描。

主要技术指标:钢筋直径适应范围6～50 mm；最大探测深度190 mm；混凝土保护层厚度检测误差± 1 mm；钢筋直径检侧误差±2 mm。

3.3 现场检测

钢筋位置使用钢筋定位仪来确定，定位线准确标出。

3.4 检测数据及结果

检测三种情况下屋面板所配钢筋的直径及混凝土保护层厚度，得出如表1所示数据。

表1 混凝土屋面板钢筋直径D和混凝土保护层厚度c的检测数据

从表1看出,屋面板钢筋直径假设D=10 mm的情况下，平均钢筋保护层厚度c=17.8 mm；D假设均未知，得出平均c=15.5 mrn，D=6 m；假如设测得的D=6 mm是已知，得出c=14.5 mm。

混凝土露出钢筋实施破除，钢筋锈蚀层使用酸洗法去除，剩余钢筋直径使用游标卡尺测得是3.69 mm，12.5 mm是混凝土保护层厚度。

3.5 试验结果分析

分析以上试验结果可以得到以下结论:

1）假设的钢筋直径与真实值越接近，钢筋保护层厚度的测量误差越小。

2）保护层厚度测量和钢筋假设误差之间类似于线性关系，比如△D=10-6=4 mm,△c=17.8-14.5= 3.3 mm；△D=6-3.69=2.31 mm，△c=14.5-12.5=2.0 mm。

3）电磁干扰在相邻钢筋间较大，如表1所示，假设D未知时测得钢筋2D=8 mm,而正常检测值是6 mm。

4）钢筋直径小于6 mm时，使用本钢筋检测仪测量存在一定的误差，因为本检测仪的直径最小只有6 mm。

5）先确定钢筋位置再检测保护层厚度的方式更能够提高检测精度，钢筋直径先在D未知的条件下检测,而检测C值的时候将检测值设定为已知,对于检测精度的提高有较大效果。

4 结语

文章对实例的分析具有一定的参考价值，通过分析，可以看出电磁感应法在钢筋定位无损检测中可以采取相关措施提高检测精度，减少误差。电磁感应法探测深度需增加，25 mm以上直径的钢筋是目前设备的探测对象，这是因为其最大探测深度是170 mm。而对于约60～100 mn探测深度的直径较小的钢筋，检测需求就无法满足了，而对于混凝土表面有较厚灰层的老建筑工程,很难进行钢筋探测。

[1]中华人民共和国行业标准.JGJ/T 152-2008,混凝土中钢筋检测技术规程[S].

[2]张福生.结构实体钢筋保护层厚度检测工作的探讨[J].工程质量,2006(3).

[3]张恒,王聪慧,邵宏伟.基于电磁学原理的钢筋保护层厚度测量法不确定度分析方法研究[J].计量学报,2009(10).