淺析電磁感應(yīng)法測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度的主要影響因素

楊金

臺(tái)州市黃巖先科建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司 浙江 臺(tái)州 318020

引言

在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，鋼筋是不可或缺的重要施工材料，若其在材料性能、搭建結(jié)構(gòu)等方面存在缺陷，將嚴(yán)重影響建筑工程的整體質(zhì)量。而鋼筋的保護(hù)層厚度，正是關(guān)聯(lián)鋼筋施工應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。若保護(hù)層的厚度過(guò)小，將很難滿足鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)、固定、防水、防火等性能需求。若保護(hù)層的厚度過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致鋼構(gòu)件出現(xiàn)受力超負(fù)荷的負(fù)面現(xiàn)象。所以，有必要對(duì)運(yùn)用電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)分析探討。

1 電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度的操作要點(diǎn)

為得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，需在整個(gè)的檢測(cè)工作中，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和流程。具體的檢測(cè)操作要點(diǎn)主要包含以下方面：①檢測(cè)準(zhǔn)備。這一工作的開(kāi)展可給后續(xù)的檢測(cè)工作開(kāi)展創(chuàng)造良好的前提條件，需保障準(zhǔn)備工作的完整性和充分性，專業(yè)的檢測(cè)人員需結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙來(lái)進(jìn)行鋼筋直徑、間距等基本情況的了解，及時(shí)將鋼筋表面的凸起物或者浮灰清除干凈，使得被檢測(cè)混凝土表面不存在任何的污垢，其表面平整度可達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，做好相應(yīng)儀器的校準(zhǔn)。②鋼筋位置的確定。房建工程結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)雜，很多部位都存在有待測(cè)鋼筋，并沿梁、柱、板等建筑構(gòu)件走向的垂直方向，勻速、緩慢地移動(dòng)電磁感應(yīng)式掃描儀的檢測(cè)探頭。結(jié)合此移動(dòng)過(guò)程中的信號(hào)強(qiáng)弱變化，來(lái)進(jìn)行橫向鋼筋、縱向鋼筋和箍筋位置的確定，并做好對(duì)應(yīng)的標(biāo)記。③鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)。為保障檢測(cè)規(guī)范性，獲得可靠的檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行儀器參數(shù)的科學(xué)設(shè)定，尤其要保障設(shè)計(jì)鋼筋直徑、保護(hù)層厚度的科學(xué)性，只有當(dāng)這些參數(shù)都設(shè)計(jì)完成以后，方可進(jìn)入正式的檢測(cè)環(huán)節(jié)，具體的檢測(cè)工作進(jìn)行時(shí)，應(yīng)遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：并沿垂直方向，被測(cè)鋼筋軸線的方向移動(dòng)電磁感應(yīng)式掃描儀的檢測(cè)探頭，與被測(cè)鋼筋的距離分析，對(duì)移動(dòng)速度加以有效調(diào)整，當(dāng)與鋼筋越近時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將移動(dòng)速度調(diào)整得小一些；在探頭與測(cè)點(diǎn)鋼筋位置相一致時(shí)，為保障檢測(cè)結(jié)果科學(xué)性，需在該位置處多開(kāi)展幾次的檢測(cè)，以通過(guò)反復(fù)檢測(cè)來(lái)提高檢測(cè)結(jié)果的精度。④結(jié)果分析。針對(duì)所獲得的檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理[1]。

2 電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度的幾個(gè)影響因素

2.1 鋼筋直徑

在利用電磁感應(yīng)法來(lái)進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度的檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果往往會(huì)受到諸多因素的干擾，其中，鋼筋直徑就是其中的一個(gè)關(guān)鍵性因素，為獲得這一因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響程度，可通過(guò)以下方式來(lái)分析。

2.1.1 試驗(yàn)儀器及模擬試件。此試驗(yàn)工作進(jìn)行時(shí)，所配備的是ZBL-R670型號(hào)的混凝土鋼筋檢測(cè)儀、游標(biāo)卡尺，模擬試件的鋼筋選用的是HRB400螺紋鋼，其直徑范圍保持在8～20mm范圍內(nèi)，工程結(jié)構(gòu)為C25混凝土。模擬試件在按照特定的標(biāo)準(zhǔn)成型以后，將鋼筋埋設(shè)于標(biāo)準(zhǔn)試件內(nèi)，且兩端露出試件，露出長(zhǎng)度維持在51mm左右。試件表面平整度應(yīng)達(dá)到要求，且鋼筋軸線應(yīng)與試件表面平行，垂直距離差不得超過(guò)0.5mm。

2.1.2 試驗(yàn)過(guò)程。為獲得鋼筋直徑對(duì)電磁感應(yīng)法檢測(cè)的影響程度，需開(kāi)展以下的三次試驗(yàn)：①第一次試驗(yàn)，利用游標(biāo)卡尺來(lái)檢測(cè)模擬試件，記錄鋼筋外露兩端到混凝土表面的距離，計(jì)算平均值；在鋼筋位置測(cè)定儀中結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)定鋼筋直徑參數(shù)，并根據(jù)鋼筋順序一一開(kāi)展掃描，對(duì)每一種保護(hù)層厚度均開(kāi)展兩次的掃描工作，最終取平均值。②第二次試驗(yàn)，對(duì)鋼筋位置測(cè)定裝置內(nèi)的鋼筋直徑大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，讓其直徑尺寸相較于普通狀況下略大一些，再使用上一階段的試驗(yàn)方式實(shí)行試驗(yàn)并取得相應(yīng)結(jié)果。③第三次試驗(yàn)，鋼筋測(cè)定儀中的鋼筋直徑比正常情況下小一個(gè)規(guī)格，隨后與第一次試驗(yàn)的方法一樣[2]。

2.2 鋼筋位置

結(jié)合鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)中電磁感應(yīng)法的檢測(cè)原理和過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)探頭處于鋼筋正上方的情況下，所接收到的信號(hào)是最強(qiáng)的，因此，具體的檢測(cè)工作開(kāi)展時(shí)，在移動(dòng)電磁感應(yīng)式鋼筋掃描儀探頭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的過(guò)程中，若探頭處于被測(cè)鋼筋的正上方，則此時(shí)兩者間距最短、檢測(cè)信號(hào)最強(qiáng)。在這種情況下，搭載在掃描儀系統(tǒng)中的蜂鳴器會(huì)被觸發(fā)，進(jìn)而通過(guò)鳴響提示人員對(duì)鋼筋準(zhǔn)確位置進(jìn)行感知。然而在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用中，經(jīng)常發(fā)生人員在掃描儀鳴響前后標(biāo)記鋼筋位置的情況，繼而導(dǎo)致相關(guān)檢測(cè)信息出現(xiàn)偏誤。對(duì)此，一方面要做好掃描儀探頭位移速度的控制。通常情況下，探頭移速勻速把控在每秒5cm左右。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)時(shí)，應(yīng)有針對(duì)性地減緩位移速度，具體以每秒2cm為宜。另一方面，部分掃描儀蜂鳴器有著一定的觸發(fā)延時(shí)與鳴響時(shí)長(zhǎng)。所以，在蜂鳴器發(fā)出鳴響后，相關(guān)人員應(yīng)緩慢地控制掃描儀探頭在工作面上做小距離往復(fù)位移，從而精準(zhǔn)地找出檢測(cè)信號(hào)的峰值點(diǎn)，即鋼筋的實(shí)際位置。因此，鋼筋位置自動(dòng)判定往往是當(dāng)探頭經(jīng)過(guò)了鋼筋正上方位之后方可確保判斷結(jié)果的正確性，鋼筋掃描的滯后性使得當(dāng)鋼筋位置與儀器探頭沒(méi)有有效重合的情況下，所得到的距離并不代表鋼筋外表面到混凝土表面的垂直距離，這種情況下，所得到的鋼筋保護(hù)層測(cè)試結(jié)果要比實(shí)際的厚度值大一些。鋼筋位置也會(huì)對(duì)電磁感應(yīng)下鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生或大或小的影響，具體的檢測(cè)工作進(jìn)行中，為減小由于鋼筋位置不準(zhǔn)確而對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成的干擾，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)把檢測(cè)探頭朝著測(cè)試方向?qū)炷帘韺右跃鶆虻乃俣冗M(jìn)行完整的掃描，在設(shè)備發(fā)出了蜂鳴音之后，立即由專業(yè)人員來(lái)標(biāo)記出第一個(gè)位置A，在此工作前提下，將鋼筋位置測(cè)定儀探頭沿著檢測(cè)的反方向來(lái)對(duì)混凝土表面開(kāi)展勻速且全面的掃描，當(dāng)掃描過(guò)程中聽(tīng)到了蜂鳴聲以后，立即標(biāo)記出點(diǎn)B，將A與B點(diǎn)連接起來(lái)，選直線上的中點(diǎn)C，此點(diǎn)就是鋼筋的位置。在每個(gè)鋼筋位置的確定上，都依據(jù)此方式來(lái)得到，當(dāng)每一個(gè)鋼筋位置點(diǎn)被標(biāo)記出來(lái)以后，再安排專人來(lái)負(fù)責(zé)進(jìn)行鋼筋保護(hù)層的厚度檢測(cè)，這種位置確定下可使得鋼筋位置對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的不利影響大大降低。

2.3 鋼筋間距

電磁感應(yīng)法下的鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)中，檢測(cè)結(jié)果受到其他因素的干擾較大，其中，鋼筋間距同樣也是重點(diǎn)性的影響他因素。按照房屋建筑工程項(xiàng)目中鋼筋砼的結(jié)構(gòu)類型，在板類構(gòu)件中設(shè)置的鋼筋間隔距離會(huì)稍微略大，而梁類構(gòu)件中設(shè)置的鋼筋間距則會(huì)略小，為了分析判斷鋼筋間距對(duì)其保護(hù)層厚度檢測(cè)所帶來(lái)的影響，可實(shí)施下述測(cè)試：以某房建工程的三層樓板為例，在此結(jié)構(gòu)中的縱向受力鋼筋選用的是Φ8mm鋼筋，而鋼筋保護(hù)層厚度與間距分別為20mm、150mm，為通過(guò)電磁感應(yīng)法來(lái)得到此結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層厚度，工程企業(yè)配備了ZBL-R670型號(hào)的混凝土鋼筋檢測(cè)儀來(lái)負(fù)責(zé)檢測(cè)工作。以某工程三層框架梁作為研究對(duì)象，在此結(jié)構(gòu)中存在有3根縱向受力鋼筋，這些縱向受力鋼筋的型號(hào)為Φ20mm，箍筋為Φ8mm，截面尺寸和鋼筋保護(hù)層厚度分別為200mm×400mm、25mm，檢測(cè)工作開(kāi)展時(shí)，配備了ZBL-R670型號(hào)的混凝土鋼筋檢測(cè)儀來(lái)進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度的檢測(cè)。依據(jù)從南向北的順序，對(duì)三根鋼筋開(kāi)展了全面的掃描，掃描以后發(fā)現(xiàn)這三根鋼筋保護(hù)層厚度分別為30、26、36mm，當(dāng)全部的檢測(cè)工作完成以后，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果分析得出，在同一檢測(cè)區(qū)域中，若相鄰兩根鋼筋綁扎地過(guò)于接近，便很可能會(huì)出現(xiàn)電磁干擾的情況。并且，同個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的密度越高，即鋼筋之間的距離越短，干擾影響也會(huì)越強(qiáng)，掃描儀顯示的數(shù)值也會(huì)越小[3]。

2.4 鋼筋直徑及保護(hù)層厚度

首先，需要對(duì)鋼筋掃描儀進(jìn)行復(fù)位處理，并根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖、箍筋分布圖等工程資料，將鋼筋直徑、鋼筋保護(hù)層厚度的設(shè)計(jì)值輸入掃描儀。其后，根據(jù)預(yù)先標(biāo)記好的鋼筋位置及走向，手持掃描儀對(duì)工作面上的各個(gè)鋼筋測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)檢測(cè)探頭的移動(dòng)速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，保證探頭移速隨著與鋼筋距離的縮短而減慢。獲得鋼筋檢測(cè)結(jié)果時(shí)，應(yīng)將鋼筋掃描儀的讀數(shù)信息精確到1mm。并且，為了提高檢測(cè)質(zhì)量，保證掃描儀讀數(shù)結(jié)果的可靠性，應(yīng)在相同條件下對(duì)鋼筋測(cè)點(diǎn)實(shí)施多次檢測(cè)，通常以兩次為宜。在此基礎(chǔ)上，若兩次檢測(cè)結(jié)果的讀數(shù)偏差小于1mm，則為有效，并取兩個(gè)讀數(shù)的均值作為最終結(jié)果。反之，若兩次檢測(cè)結(jié)果的讀數(shù)偏差大于1mm，則為無(wú)效，并對(duì)造成過(guò)大偏差的原因進(jìn)行排查解決。然后，再重新實(shí)施基于相同測(cè)點(diǎn)的兩次檢測(cè)行為。最后，對(duì)電磁感應(yīng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，并按照相關(guān)工程規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展分析工作。

2.5 鋼筋掃描儀與被測(cè)鋼筋的空間關(guān)系

鋼筋掃描儀與被測(cè)鋼筋的空間關(guān)系，也是影響現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果精確度的重要因素。所以，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)踐中，應(yīng)做好掃描儀方位的把控與調(diào)整，盡可能地保證信號(hào)傳感線（即探頭軸線）與鋼筋所處平面處于平行狀態(tài)，以達(dá)到最佳的掃描檢測(cè)效果。在此基礎(chǔ)上，若現(xiàn)場(chǎng)條件存在限制，掃描儀的信號(hào)傳感線必然與鋼筋所處平面存在夾角，則需要對(duì)檢測(cè)結(jié)果實(shí)施修正處理。一般來(lái)講，若兩者夾角達(dá)到20°，鋼筋保護(hù)層厚度的實(shí)際值會(huì)低于實(shí)測(cè)值10%以上。若兩者夾角達(dá)到90°，鋼筋保護(hù)層厚度的實(shí)際值會(huì)低于實(shí)測(cè)值20%以上。

3 檢測(cè)精度控制建議

在運(yùn)用電磁感應(yīng)法測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)工作的過(guò)程中，人為因素會(huì)對(duì)技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量、結(jié)果分析質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。若相關(guān)人員在儀器操作、現(xiàn)場(chǎng)施工中缺乏專業(yè)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，將很容易導(dǎo)致檢測(cè)誤差的發(fā)生，繼而降低鋼筋及其構(gòu)件主體的建設(shè)質(zhì)量，甚至對(duì)建筑工程整體效益造成損害。所以，相關(guān)單位在鋼筋檢測(cè)工作開(kāi)展的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)人員管理工作。一方面，要通過(guò)理論教育、原理講解、實(shí)操培訓(xùn)、案例分析等手段，全面提升檢測(cè)崗位人員的工作素養(yǎng)，保證人員做到熟知各類技術(shù)規(guī)程、掌握儀器運(yùn)用方法、明確檢測(cè)注意事項(xiàng)、重視檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)控制。只有這樣，才能從根本上保證電磁感應(yīng)技術(shù)的運(yùn)用質(zhì)量與作用效果。另一方面，要加強(qiáng)制度約束與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管，保證相關(guān)人員在檢測(cè)中規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龅桨垂こ涛募鳂I(yè)、按技術(shù)流程作業(yè)，以防止探頭移動(dòng)過(guò)快、單次實(shí)施檢測(cè)、隨意讀取數(shù)據(jù)等負(fù)面情況出現(xiàn)。除此之外，要保證掃描儀每年至少進(jìn)行專業(yè)檢定一次，并能夠滿足不同的工程檢測(cè)要求。一般來(lái)講，在鋼筋保護(hù)層厚度不超過(guò)40mm的情況下，檢測(cè)偏差應(yīng)小于1mm。若鋼筋保護(hù)層厚度處于40mm至60mm的區(qū)間內(nèi)，檢測(cè)偏差應(yīng)小于2mm。若鋼筋保護(hù)層厚度超過(guò)60mm，則檢測(cè)偏差不應(yīng)超過(guò)厚度的1/10。只有專業(yè)檢定全面合格，電磁感應(yīng)技術(shù)才能運(yùn)用到實(shí)際的檢測(cè)工作中[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，將電磁感應(yīng)法運(yùn)用到鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)中，能夠達(dá)到較為理想的鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)效果。但需要注意的是，電磁感應(yīng)法的運(yùn)用涉及多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)與工作流程，且實(shí)測(cè)結(jié)果的精確度會(huì)受到多種因素影響。所以，相關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)踐中，應(yīng)做好檢測(cè)技術(shù)的全程化、全面化把控，并做好現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、探頭位移速度、鋼筋空間位置等方面影響風(fēng)險(xiǎn)的有效規(guī)避，以提高鋼筋保護(hù)層厚度的最終檢測(cè)質(zhì)量。