混凝土保护层厚度检测精度的影响因素及操作要点

本文主要详细介绍了影响混凝土保护层厚度检测精度的主要因素，并讲解了工程检测时钢筋保护层厚度检测精度的要点，以下内容仅供工程现场检测工作时参考。

一、概述

与目前的建筑工程相比，钢筋混凝土由于成本低、耐久性好、材料来源广泛、混凝土抗压强度高、钢筋抗拉性能好等优点，得到了广泛的应用。再加上钢筋与混凝土具有良好的粘结强度和相近的热膨胀系数，混凝土可以很好地保护钢筋。二者结合具有良好的工作性能和耐久性，已成为现代建筑材料的重要组成部分。然而由于病害的存在，很多钢筋混凝土结构的实际使用寿命远远低于设计寿命，其中又以保护层厚度偏差引起的病害最为常见。

2.混凝土保护层厚度的定义和作用

混凝土保护层厚度是指钢筋表面与混凝土表面之间的最小距离，它主要有两个作用：一是保证受力钢筋与包裹混凝土之间有足够的粘结，保证混凝土与钢筋的协调工作；二是保护钢筋在结构设计使用年限内不因外界有害介质的侵入而遭受破坏。

混凝土保护层必须达到一定的厚度才能发挥其应有的作用，国家和行业技术规范对不同类型的钢筋混凝土保护层的最小厚度都有明确的规定。

3.混凝土保护层对钢筋混凝土结构的影响

如果混凝土保护层厚度不足，外界的有害介质很容易穿透保护层，到达钢筋表面，造成钢筋锈蚀膨胀，混凝土沿钢筋开裂，甚至坍塌脱落，加速钢筋的锈蚀和损坏。沿海地区因混凝土保护层厚度不足而导致钢筋混凝土结构损坏的速度比内陆地区快得多。

正是基于上述原因，交通运输部行业标准《港口工程混凝土结构防腐技术规范》（JTJ275-2000）对混凝土保护层最小厚度提出了比国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）更高的要求。

混凝土保护层越厚，对结构的耐久性越有利。但在结构截面尺寸不变的情况下，构件的有效截面尺寸会减小，承载力会降低。因此，在施工过程中，钢筋笼架必须严格按照设计图的要求制作，混凝土保护层过薄或过厚，都会造成重大安全事故。《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204-2015）对保护层厚度的允许偏差值有严格的规定：板的钢筋保护层厚度允许偏差值为（+8mm，-5mm），梁的钢筋保护层厚度允许偏差值为（+10mm，-7mm）。

4.混凝土保护层厚度检测

1. 测试方法与设备

通过使用钢筋检测仪，结合一般检测（无损）和局部开挖（轻微损坏）可检测混凝土保护层厚度。钢筋检测仪有两种类型：电磁钢筋检测仪和雷达钢筋检测仪。前者又分为利用电磁感应的钢筋检测仪和利用涡流效应的钢筋检测仪。

电磁钢筋检测仪通常由探头、主机、连接线组成。探头接收主机指令，产生电磁场，不断接触并扫描混凝土表面。当混凝土中的钢筋等金属物体处于磁场中时，磁力线发生变形，钢筋等金属产生的干扰使电磁场强度分布发生变化，被探头探测到并接收、传回主机。主机以模拟或数字形式显示金属物体的位置。对仪器测量的金属物体和混凝土进行适当的校准，主机就会显示钢筋（金属物体）保护层的厚度。

2.影响检测精度的因素

影响混凝土保护层厚度检测精度的因素主要有：

（1）钢筋密度原则。钢筋密度决定了保护层厚度检测的精度。当钢筋间距大于1.5倍保护层厚度时，相邻钢筋对保护层厚度检测精度无影响。

当钢筋间距小于保护层厚度时，钢筋越密集，仪器读数越小。特别是当钢筋直径较小，且在保护层厚度范围内多根钢筋密集排列时，仪器读数可能小30%以上。但深度方向钢筋密集排列对保护层厚度检测的准确性影响相对较小。

（2）探头轴线与钢筋轴线的夹角。探头轴线是否平行于钢筋轴线，对混凝土保护层厚度的检测精度影响很大。当探头轴线与钢筋轴线平行时，仪器示值即为真值。当探头轴线与钢筋轴线成45°倾斜时，示值要大10%以上。当探头轴线垂直于钢筋轴线时，示值要大20%以上。

(3)仪器参数设定。仪器参数设定的准确性对混凝土保护层厚度检测精度影响很大。当仪器钢筋直径设定值等于实际尺寸时，仪器示值即为真值。当设定值为实际尺寸的两倍或一半时，仪器示值相应偏大或偏小10%。

（4）分布钢筋垂直于主筋。当探头放在分布钢筋上检测主筋保护层厚度时，仪器读数比主筋小5%以上。

（5）探头尺寸。小探头受相邻钢筋影响较小，精度较高。但当保护层厚度较大时，仪器指示不如大探头稳定，可探测深度也比大探头小。

（6）测试面的平整度。当测试面不平整时，仪器读数会过大。

（7）其它金属材料。当检测范围内有水管、电线、金属线套管等导电金属时，会改变仪器的正常读数，导致仪器显示值变小。

3.涡流效应钢筋检测仪的使用要点

为了保证混凝土保护层厚度检测的准确性，检测人员应熟悉所用仪器的性能和各种因素对混凝土保护层厚度检测准确性的影响程度，对一些可以避免的因素应尽量避免，如无法避免，应根据现场实际情况做好记录，并进行模拟试验进行修正。根据长期的检测实践，对于采用涡流效应的钢筋检测仪，在检测前和检测过程中可遵循以下操作要点：

（1）按照规范规定的程序确定试验的次数和地点。

（2）阅读施工图，了解检查处的结构截面尺寸、受力方向、钢筋直径、数量、设计保护层厚度。

（3）勘察测试地点是否有水管、电线、金属线套管等导电金属，选择测试段时应避开这些物体。

（4）检查试验面的平整度，若不平整度超过0.5mm，应将其磨平。

（5）选择合适尺寸的探头，保护层厚度小于60mm时，应选用小探头，保护层厚度大于60mm时，应选用大探头。

（6）根据施工图上钢筋尺寸设置参数，在检查位置区域进行粗测，画出钢筋网的大致位置。在分布钢筋间距较大，中间分布钢筋影响最小的地方画出检查线，并沿线进行详细测量。

(7)测量梁底部主筋保护层厚度时，要十分注意钢筋密度对检测精度的影响。当测得的钢筋根数与施工图不符或无法确定钢筋位置时，除记录底部和两侧的仪器显示读数外，还应将钢筋定位在两侧计算底面保护层厚度，将钢筋定位在底面计算侧面保护层厚度。探头底面中心应对准梁底角，通过测量梁底角到钢筋表面的距离和仪器示值最小时仪器与梁底面的夹角来验证测量值。测量梁底角到钢筋表面的距离时，仪器示值受干扰最小。

（8）准备10mm厚的塑料垫，当保护层厚度小于仪器能显示的最小值时，应加上一个垫进行测试，并将所得值减去垫的厚度。

（9）当保护层厚度负偏差超过标准可能造成结构耐久性严重降低，或保护层厚度正偏差超过标准可能造成结构承载力严重降低，且对试验结果存在怀疑时，应进行开挖（微小损坏）检查验证。

（10）仪器使用前、后均应在标准块上进行校准。

五、结论

1、混凝土保护层担负着保证受力钢筋与包裹层混凝土之间有足够的粘结强度，保证混凝土与钢筋的协调工作，保护钢筋免受外界有害介质的侵袭和破坏的重要责任。

2、保护层厚度检测可以发现质量缺陷，以便及时采取补救措施。

3、影响混凝土保护层厚度检测精度的因素有很多，通过采取规避措施以及必要的模拟修正，可以为决策者提供更加准确的保护层厚度数据。

4.当保护层厚度负偏差超过标准可能造成结构耐久性严重降低，或保护层厚度正偏差超过标准可能造成结构承载力严重降低，且对试验结果存在怀疑时，十分有必要进行开挖（微小损伤）检测。

5、保护层厚度负偏差引起的结构破坏程度不随结构截面尺寸或外荷载的变化而变化。保护层厚度正偏差引起的结构破坏程度与结构截面尺寸的大小或外荷载的大小密切相关。现行规范标准对保护层厚度正、负偏差的允许值均以绝对值表示。当截面尺寸不大时，过厚的混凝土保护层可能会产生严重的后果。