電磁感應(yīng)法檢測鋼筋保護(hù)層厚度相關(guān)問題探討

宋利堂

（寧夏交通科學(xué)研究所有限公司，寧夏 銀川 75000）

鋼筋保護(hù)層檢測十分必要，可確保施工項目質(zhì)量提升，改善施工作業(yè)能力。傳統(tǒng)檢測工作主要是人工檢測，工作人員通過增加或減少墊塊的方式，配合使用測量儀完成厚度值測量。該方法容易出現(xiàn)誤差，影響檢測結(jié)果真實性。為改善這一問題，本文提出將電磁感應(yīng)法應(yīng)用在鋼筋保護(hù)層檢測中，實現(xiàn)對檢測工作效率和誤差值有效控制。為確保檢測技術(shù)應(yīng)用可靠性，相關(guān)人員應(yīng)明確電磁感應(yīng)法應(yīng)用原理、把握相關(guān)影響因素，使檢測數(shù)據(jù)真實、具有參考價值。

1 檢測原理

對保護(hù)層厚度進(jìn)行增加，可使構(gòu)件所表現(xiàn)出耐久性、錨固性以及防火性更接近預(yù)期，但要注意一點，如果保護(hù)層厚度過大，將使構(gòu)件所承載壓力大幅增大，進(jìn)而引起裂縫等問題，導(dǎo)致構(gòu)件無法發(fā)揮出應(yīng)有性能。針對上述情況，有關(guān)部門出臺了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范，根據(jù)建筑計劃使用年限，對保護(hù)層最佳厚度加以說明，具體數(shù)據(jù)見表1[1]。若工程所用混凝土未達(dá)到C25及以上強(qiáng)度，則要酌情增加保護(hù)層厚度。

表1 鋼筋保護(hù)層最佳厚度

結(jié)合電磁學(xué)相關(guān)理論可知，磁場及電場的產(chǎn)生方式為交替產(chǎn)生，傳播方向為由近及遠(yuǎn)，這也為電磁波的形成提供了條件。電磁波所涉及參數(shù)主要有波長、波速還有頻率，正常情況下，波速為固定數(shù)值。若利用電磁波對距離進(jìn)行測量，通過要借助相關(guān)儀器的探頭，對電磁波進(jìn)行發(fā)射與接收，有關(guān)人員可根據(jù)電磁波往返所花費(fèi)時間，對待測距離進(jìn)行計算。而儀器對鋼筋分布情況、保護(hù)層厚度進(jìn)行揭示所依托參數(shù)，主要有振幅、波形和波谷與波峰的位置，測量原理如圖所示：

圖1 無磁性介質(zhì)磁場形狀

圖2 形成磁性介質(zhì)的磁場形狀

在開展相關(guān)工作時，檢測人員需要手持能夠發(fā)射、接收電磁波的探頭，對保護(hù)層進(jìn)行勻速掃描，經(jīng)由探頭所發(fā)出電磁波與鋼筋相遇，通常會形成能夠被探頭感應(yīng)并接收的磁場，再借助相關(guān)儀器對感應(yīng)磁場進(jìn)行分析，便可明確保護(hù)層實際厚度。另外，這樣做還能夠了解鋼筋分布情況還有其具體直徑。

2 檢測結(jié)果影響因素

2.1 人為因素

無論是電磁感應(yīng)法，還是其他檢測方法，要想發(fā)揮出應(yīng)有作用，前提都是有專業(yè)人員對其進(jìn)行操作，確保檢測可得到有效執(zhí)行?，F(xiàn)階段，從事技術(shù)檢測相關(guān)工作的人員，普遍存在上崗前未接受系統(tǒng)培訓(xùn)的情況，由此而帶來的問題，便是檢測人員無法做到以實際情況為依據(jù)，對操作方法做適當(dāng)調(diào)整，人為失誤難以避免，這必然會給檢測結(jié)果帶來影響[2]。

2.2 鋼筋間距

采用鋼筋結(jié)構(gòu)的板類構(gòu)件，通常會酌情增加鋼筋間距，梁類構(gòu)件強(qiáng)調(diào)以截面尺寸為依據(jù)，均勻布置鋼筋，相鄰鋼筋的距離普遍較小。對于鋼筋間距給檢測結(jié)果所帶來影響，可由以下實驗進(jìn)行說明。

某五層樓板建筑，縱向鋼筋規(guī)格是φ10mm，設(shè)計方案對保護(hù)層厚度所給定數(shù)據(jù)為25mm，相鄰鋼筋的間距是160mm。檢測人員利用測定儀檢測保護(hù)層厚度，自北向南對五根鋼筋進(jìn)行掃描，保護(hù)層的厚度分別是24mm，24mm，25mm，24mm，23mm。隨后，檢測人員基于破損法對檢測區(qū)域進(jìn)行驗證，最終結(jié)果和檢測結(jié)果一致。

某五層框架梁，三根受力鋼筋的規(guī)格為φ18mm，工程所用箍筋的規(guī)格是φ8mm，要求施工人員對20mm保護(hù)層進(jìn)行建設(shè)。由檢測人員手持測定儀檢測框架梁保護(hù)層，自北向南對三根鋼筋進(jìn)行掃描，得出結(jié)果為30mm，20mm，23mm。待檢測環(huán)節(jié)告一段落，通過破損驗證的方式，對保護(hù)層厚度加以確定，僅有一根鋼筋的檢測結(jié)果和驗證結(jié)果一致，電磁感應(yīng)所取得數(shù)據(jù)不具備參考價值。經(jīng)技術(shù)人員分析，導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因主要是鋼筋綁扎過近，這說明如果相鄰鋼筋存在干擾，電磁感應(yīng)所取得檢測結(jié)果，將有較大幾率出現(xiàn)偏差。

2.3 鋼筋位置

通過實驗可知，當(dāng)探頭到達(dá)鋼筋正上方時，其所接收信號強(qiáng)度最強(qiáng)，基于此，檢測人員可根據(jù)探頭對信號進(jìn)行接收的強(qiáng)弱力度，對鋼筋位置進(jìn)行判斷。在開展相關(guān)工作時，檢測人員手持儀器探頭對混凝土表面進(jìn)行掃描，根據(jù)儀器所發(fā)出蜂鳴聲，對保護(hù)層厚度進(jìn)行記錄。但要注意一點，通常只有在信號達(dá)到峰值并出現(xiàn)明顯下降趨勢時，才能對信號峰值做出相應(yīng)判斷，簡單來說，就是在探頭經(jīng)過鋼筋上方后，方可對鋼筋位置進(jìn)行判定，在鋼筋位置沒有和探頭完全重合的情況下，檢測結(jié)果并不代表混凝土和鋼筋間的直線距離，若將檢測結(jié)果作為最終結(jié)果，將出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)較實際厚度略大的情況。

要想減弱鋼筋掃描固有滯后效應(yīng)所帶來影響，關(guān)鍵是要對檢測方法進(jìn)行調(diào)整。第一步，沿測試方向用探頭對混凝土表面進(jìn)行掃描，待儀器發(fā)出蜂鳴后，將探頭所在位置標(biāo)記為A點。第二步，沿測試反方向?qū)炷吝M(jìn)行勻速掃描，在儀器發(fā)出蜂鳴后，將探頭所在位置標(biāo)記為B點。第三步，連接兩點，該直線的中點便是鋼筋所在位置。逐一標(biāo)記處鋼筋位置后，方可對保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測。事實證明，這樣做能夠有效解決滯后效應(yīng)導(dǎo)致檢測結(jié)果不具備參考價值的問題，但要保證在檢測過程中探頭始終沿直線勻速前進(jìn)[3]。

2.4 鋼筋直徑

對保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測前，檢測人員先要結(jié)合工程圖紙，對施工區(qū)域配筋位置加以確定，根據(jù)鋼筋直徑調(diào)整測定儀參數(shù)設(shè)置。關(guān)于錯誤設(shè)置鋼筋直徑給檢測結(jié)果所帶來影響，可經(jīng)由以下實驗加以說明：實驗所用儀器為測定儀、游標(biāo)卡尺和模擬試件。模擬試件所用鋼筋為直徑16mm的螺紋鋼，混凝土規(guī)格為C25。待模擬試件制作完成，便可對鋼筋進(jìn)行埋置，保證鋼筋兩端均位于試件外。鋼筋軸向和試件表面的位置關(guān)系為平行，外露軸線與試件表面的距離誤差不超過0.5mm。

實驗流程如下：首先，基于游標(biāo)卡尺對鋼筋外露端點和試件表面的最短距離進(jìn)行測量，計算平均值。將鋼筋直徑輸入測定儀，按照預(yù)先設(shè)定的順序?qū)︿摻钸M(jìn)行掃描，通常需要掃描兩次或兩次以上，計算平均值。其次，在測定儀中輸入較實際鋼筋直徑更大的數(shù)值，重復(fù)上述步驟，計算平均值。最后，輸入較實際鋼筋直徑更小的數(shù)值，重復(fù)上述步驟，對比三次實驗所得結(jié)果。通過實驗可知，若設(shè)定直徑與真實直徑不符，檢測結(jié)果就會出現(xiàn)較為明顯的偏差。

3 如何提高檢測有效性

保護(hù)層厚度會給材料握裹粘結(jié)力、承受力帶來巨大影響，不同厚度的保護(hù)層，通常會賦予材料不同的剛度、強(qiáng)度還有延展性，要想使材料質(zhì)量達(dá)到工程要求，關(guān)鍵是對保護(hù)層進(jìn)行檢測?？墒箼z測有效性得到提升的方法如下：

3.1 定期組織培訓(xùn)

作為主導(dǎo)檢測工作開展的主體，檢測人員如果存在操作誤差，必然會使檢測結(jié)果受到影響。通過研究可知，導(dǎo)致操作誤差出現(xiàn)的原因，主要是檢測人員未能做到熟練使用相關(guān)設(shè)備或存在人為失誤，這并不利于后續(xù)工作的開展，對人員能力進(jìn)行提升很有必要。例如，有關(guān)單位可定期組織培訓(xùn)，在幫助檢測人員掌握檢測方法與技巧的基礎(chǔ)上，使其職業(yè)素養(yǎng)還有思想認(rèn)知得到強(qiáng)化，真正做到全身心投入到檢測工作中，從根本上杜絕人為失誤使檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差的情況發(fā)生。

3.2 改善使用環(huán)境

鋼筋保護(hù)層的作用是為鋼筋提供保護(hù)。關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)，由于此類結(jié)構(gòu)往往會對復(fù)合材料加以應(yīng)用，建造鋼筋保護(hù)層可確保復(fù)合材料性能達(dá)到預(yù)期，鋼筋強(qiáng)度可得到充分發(fā)揮。由此可見，對建筑工程而言，鋼筋保護(hù)層具有無法被替代的作用，對其厚度進(jìn)行檢測的目的，主要是判斷保護(hù)層能否發(fā)揮出應(yīng)有作用。本文所討論方法的檢測原理是基于電磁脈波強(qiáng)度對保護(hù)層厚度進(jìn)行分析，如果檢測現(xiàn)場有干擾磁場或其他干擾因素存在，將會給檢測結(jié)果帶來影響，進(jìn)而出現(xiàn)最終結(jié)果和實際厚度不符的情況[4]。要想使檢測精確度及有效性達(dá)到預(yù)期，關(guān)鍵是借助適宜措施對干擾因素進(jìn)行屏蔽，為檢測工作提供理想的開展環(huán)境。

3.3 引入先進(jìn)設(shè)備

現(xiàn)階段，制約檢測工作獲得更進(jìn)一步發(fā)展的原因，主要是資金投入較少，多數(shù)單位均無法做到及時更新檢測設(shè)備，而利用舊設(shè)備對保護(hù)層進(jìn)行檢測，不僅無法使檢測需求得到滿足，還會增加檢測結(jié)果存在誤差的可能性。由此可見，要想使檢測結(jié)果具備參考價值，當(dāng)務(wù)之急便是增加資金投入，通過購入或研發(fā)新型檢測設(shè)備的方式，使相關(guān)工作所具有科技水平得到顯著提升。

通過調(diào)研可知，可被用來對鋼筋保護(hù)層進(jìn)行檢測的設(shè)備以測定儀為主，該設(shè)備既能夠自動檢測，又可以存儲并輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，屬于無損檢測設(shè)備。檢測人員可借助該設(shè)備，對鋼筋所處位置和分布情況加以了解，結(jié)合鋼筋直徑對保護(hù)層厚度做出判斷。另外，該設(shè)備還可被用來檢測導(dǎo)電體、磁性體所處位置，例如，工程所建設(shè)水暖以及電纜管道。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段，基于電磁感應(yīng)法對保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測已成為大勢所趨，該方法有助于施工人員了解材料質(zhì)量并確定適用范圍，以此來達(dá)到對施工質(zhì)量進(jìn)行提高的目的，為群眾安全提供保障。但也要注意一點，就是檢測過程較易被儀器精確度、磁場或人員能力所影響，進(jìn)而出現(xiàn)檢測結(jié)果與實際不符的情況，未來研究的重點應(yīng)放在對該方法精確度進(jìn)行提升上，確保其價值得到最大程度發(fā)揮。