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鋼筋保護層厚度分析及檢測要點有哪些?

2016-12-22 13:08:53

一.概述
      相對于現階段下的建筑工程中,鋼筋混凝土因具有成本低廉、堅固耐用且材料來源廣泛,混凝土抗壓強度高,鋼筋抗拉性能好等優點而被普遍采用。加上鋼筋與混凝土之間具有很好的黏結力和相近的熱膨脹系數,混凝土能對鋼筋起到很好的保護作用,兩者的結合具有良好的工作性能和耐久性能,成為現代建筑材料的重要組成部分。然而,不少鋼筋混凝土結構由于病害原因,實際使用壽命遠少于設計年限,其中又以保護層厚度偏差引起的病害最為常見。
二.混凝土保護層厚度的定義和作用
      混凝土保護層厚度是指鋼筋表面與混凝土表面間的最小距離。它的作用主要有兩個:一是使受力鋼筋與握裹層混凝土之間有足夠的黏結力,以保證混凝土與鋼筋協調工作;二是保護鋼筋在結構設計使用年限內避免因外界有害介質的侵襲而遭到破壞?;炷帘Wo層必須達到一定厚度才能起到應有的作用。國家及行業技術規范都對不同類型鋼筋混凝土保護層最小厚度做了明確規定。
三.混凝土保護層厚度對鋼筋混凝土結構的影響 
      混凝土保護層厚度不足,外界有害介質容易穿透保護層到達鋼筋表面,造成鋼筋銹蝕膨脹,混凝土順筋開裂,甚至崩裂脫落,進而加速鋼筋銹蝕破壞。沿海地區因混凝土保護層厚度不足引起的鋼筋混凝土結構破壞速度比內陸地區快得多。比如我省沿海地區的水利工程中有相當多的鋼筋混凝土結構由于保護層厚度不足,往往運行不足十年,最短的僅兩三年,鋼筋就已全面銹蝕,混凝土保護層大面積剝落,結構安全受到極大威脅。
      正是由于上述原因,交通部行業標準《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTJ275―2000)比國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2015)對混凝土保護層厚度最小值提出更高的要求。
      混凝土保護層越厚,對結構耐久性越有利,但在結構截面尺寸不變的條件下,會使構件有效截面尺寸減小,承載力降低。因此施工過程中要嚴格按設計圖紙要求制作鋼籠架,混凝土保護層太薄太厚都會造成重大安全事故?!痘炷两Y構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2015)對保護層厚度允許偏差值做了嚴格規定:板類的鋼筋保護層厚度的允許偏差值為(+8 mm, -5 mm)、梁類的允許偏差值為(+10mm,-7 mm)。
      根據多年的檢測數據統計,我省水利工程保護層厚度全部合格的鋼筋混凝土結構小于30%,其中梁底和板底保護層厚度80%以上呈現負偏差;截面高度較大的鋼筋混凝土結構,側面和頂面保護層厚度80%以上呈現正偏差。這給工程的安全運行留下隱患。
四.混凝土保護層厚度檢測 
1. 檢測方法及檢測設備  
      混凝土保護層厚度檢測可采用鋼筋探測儀普測(非破損)和局部開鑿(微破損)相結合的方法。鋼筋探測儀有電磁法鋼筋探測儀和雷達法鋼筋探測儀兩種,前者又分為應用電磁感應的鋼筋探測儀和應用渦流效應的鋼筋探測儀。
      電磁法鋼筋探測儀通常由探頭、主機和連接線組成。探頭接受主機命令,產生電磁場,與混凝土表面持續接觸并進行掃描。當混凝土中的鋼筋和其它金屬物體位于該磁場時,磁力線變形,鋼筋和其它金屬所產生的干擾導致電磁場強度分布改變,被探頭探測到并接收輸送回主機,主機以模擬方式或數字方式顯式金屬物位置。適當校準儀器所測金屬物和混凝土,主機即顯示鋼筋(金屬物)保護層厚度。
2. 檢測精度的影響因素
影響混凝土保護層厚度檢測精度的因素主要有:  
(1)鋼筋疏密程度原理。鋼筋疏密程度決定保護層厚度檢測的精度,當鋼筋間距大于1.5倍保護層厚度時,相鄰鋼筋對保護層厚度檢測精度沒有影響?! ?/span>
當鋼筋間距小于保護層厚度時,鋼筋越密,儀器示值偏小越多。特別是鋼筋直徑較小,在相當保護層厚度范圍內多根鋼筋密集排列時,儀器示值偏小可達30%以上。但深度方向密集排列鋼筋對保護層厚度檢測精度影響相對較小。
(2)探頭軸線與鋼筋軸線交角。探頭軸線是否與鋼筋軸線平行對混凝土保護層厚度檢測精度影響也很大。探頭軸線與鋼筋軸線平行時,儀器示值為真值。探頭軸線與鋼筋軸線45°斜交時,示值偏大10%以上。探頭軸線與鋼筋軸線垂直時,示值偏大20%以上。
(3.)儀器參數設置。儀器參數設置是否準確對混凝土保護層厚度檢測精度影響較大。儀器鋼筋直徑設置與實際尺寸相等時,儀器示值為真值。設置值比實際尺寸大一倍或小一半時,儀器示值相應偏大或偏小10%以上。
(4)與主筋垂直的分布鋼筋。當探頭置于分布鋼筋上檢測主筋保護層厚度時,儀器示值偏小5%以上。
(5)探頭大小。探頭尺寸小,受相鄰鋼筋影響小,精度高,但當保護層厚度較大時,儀器示值不如探頭尺寸大的穩定,可檢測深度小于大探頭。
(6)檢測面平整度。當檢測面不平時,儀器示值偏大。
(7)其它金屬材料。當檢測區域存在水管、電線、金屬電線套管等導電金屬時,也會改變儀器的正常讀數,使儀器示值偏小。
3. 渦流效應的鋼筋探測儀檢測操作要點
      為保證混凝土保護層厚度檢測精度,測試人員應當熟練掌握自己使用儀器的性能及各種因素對混凝土保護層厚度檢測精度的影響程度,規避部分可以規避的影響因素,無法規避的,應根據現場實際做好記錄,進行模擬試驗予以修正。根據長期檢測實踐,針對應用渦流效應的鋼筋探測儀,在檢測前與檢測過程中可按照下列操作要點進行操作:
(1)按照規范規定的程序確定檢測的數量和位置。
(2)閱讀施工圖,掌握檢測位置結構斷面尺寸、受力方向、鋼筋直徑、數量、設計保護層厚度。
(3)調查檢測位置是否存在水管、電線、金屬電線套管等導電金屬,選擇測試斷面時需避開它們。
(4)檢查檢測面平整度。當凹凸超過0.5mm時,應進行磨平處理。
(5)選擇大小合適的探頭。保護層厚度小于60 mm時選用小探頭。保護層厚度大于60 mm時選用大探頭。
(6)根據施工圖標示鋼筋尺寸設置參數,在檢測位置區域進行粗探,畫出鋼筋網大致位置。在分布筋間距相對較大中間分布筋影響最小處繪出檢測線,沿線詳測。
(7)測定梁底主筋保護層厚度時,高度重視鋼筋密集對檢測精度的影響。當測定鋼筋根數與施工圖不符或無法確定鋼筋位置時,除應記錄底部、兩側面儀器顯示讀數外,還應通過兩側面鋼筋定位測量計算底面保護層厚度,通過底面鋼筋定位測量計算側面保護層厚度,并將探頭底面中心對準梁底邊角,通過測量梁底邊角至鋼筋表面距離及儀器示值最小時與梁底面夾角對各測量值進行驗證。其中測量梁底邊角至鋼筋表面距離時,儀器示值受干擾最小。
(8)備好10 mm厚塑料墊板。當保護層厚度小于儀器所能顯示的最小數值時,加墊板進行測試,所得數值減去墊板厚度即可。
(9)當保護層厚度負偏差超標可能引起結構耐久性嚴重降低或保護層厚度正偏差超標可能引起結構承載力嚴重降低及對測試結果有懷疑時,應開鑿(微破損)檢查核實。
(10)儀器使用前后應在標準塊上進行校驗。
總結
1.混凝土保護層承擔著使受力鋼筋與握裹層混凝土之間有足夠的黏結力、保證混凝土與鋼筋協調工作、保護鋼筋免遭外界有害介質侵襲破壞的重要責任。
2.保護層厚度檢測可以發現其質量缺陷,以便及時采取補救措施。
3.混凝土保護層厚度檢測精度的影響因素很多,采取規避和必要的模擬修正,可以為決策者提供較為準確的保護層厚度數據。
4.對保護層厚度負偏差超標可能引起結構耐久性嚴重降低或保護層厚度正偏差超標可能引起結構承載力嚴重降低及對測試結果有懷疑時,開鑿(微破損)檢查非常必要。
5.保護層厚度負偏差引起的結構損害程度不隨結構截面尺寸或外界荷載的變化而改變。保護層厚度正偏差引起的結構損害程度卻與結構截面尺寸或外界荷載的大小關系密切?,F行規范標準對保護層厚度正負偏差允許值均以絕對數值表示。當截面尺寸不大時,混凝土保護層太厚可能產生嚴重后果。

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