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一.概述
      相對(duì)于現(xiàn)階段下的建筑工程中，鋼筋混凝土因具有成本低廉、堅(jiān)固耐用且材料來(lái)源廣泛，混凝土抗壓強(qiáng)度高，鋼筋抗拉性能好等優(yōu)點(diǎn)而被普遍采用。加上鋼筋與混凝土之間具有很好的黏結(jié)力和相近的熱膨脹系數(shù)，混凝土能對(duì)鋼筋起到很好的保護(hù)作用，兩者的結(jié)合具有良好的工作性能和耐久性能，成為現(xiàn)代建筑材料的重要組成部分。然而，不少鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于病害原因，實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)少于設(shè)計(jì)年限，其中又以保護(hù)層厚度偏差引起的病害為常見(jiàn)。
二.混凝土保護(hù)層厚度的定義和作用
      混凝土保護(hù)層厚度是指鋼筋表面與混凝土表面間的小距離。它的作用主要有兩個(gè)：一是使受力鋼筋與握裹層混凝土之間有足夠的黏結(jié)力，以保證混凝土與鋼筋協(xié)調(diào)工作；二是保護(hù)鋼筋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)避免因外界有害介質(zhì)的侵襲而遭到破壞。混凝土保護(hù)層必須達(dá)到一定厚度才能起到應(yīng)有的作用。國(guó)家及行業(yè)技術(shù)規(guī)范都對(duì)不同類(lèi)型鋼筋混凝土保護(hù)層小厚度做了明確規(guī)定。
三.混凝土保護(hù)層厚度對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響
      混凝土保護(hù)層厚度不足，外界有害介質(zhì)容易穿透保護(hù)層到達(dá)鋼筋表面，造成鋼筋銹蝕膨脹，混凝土順筋開(kāi)裂，甚至崩裂脫落,進(jìn)而加速鋼筋銹蝕破壞。沿海地區(qū)因混凝土保護(hù)層厚度不足引起的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞速度比內(nèi)陸地區(qū)快得多。比如我省沿海地區(qū)的水利工程中有相當(dāng)多的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于保護(hù)層厚度不足，往往運(yùn)行不足十年，短的僅兩三年，鋼筋就已全面銹蝕，混凝土保護(hù)層大面積剝落，結(jié)構(gòu)安全受到極大威脅。
      正是由于上述原因，交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTJ275―2000)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2015)對(duì)混凝土保護(hù)層厚度小值提出更高的要求。
      混凝土保護(hù)層越厚，對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性越有利，但在結(jié)構(gòu)截面尺寸不變的條件下，會(huì)使構(gòu)件有效截面尺寸減小，承載力降低。因此施工過(guò)程中要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙要求制作鋼籠架，混凝土保護(hù)層太薄太厚都會(huì)造成重大安全事故。《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2015)對(duì)保護(hù)層厚度允許偏差值做了嚴(yán)格規(guī)定:板類(lèi)的鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差值為(+8 mm， -5 mm)、梁類(lèi)的允許偏差值為(+10mm，-7 mm)。
      根據(jù)多年的檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我省水利工程保護(hù)層厚度全部合格的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)小于30%，其中梁底和板底保護(hù)層厚度80%以上呈現(xiàn)負(fù)偏差；截面高度較大的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)面和頂面保護(hù)層厚度80%以上呈現(xiàn)正偏差。這給工程的安全運(yùn)行留下隱患。
四.混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)
1. 檢測(cè)方法及檢測(cè)設(shè)備
      混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)可采用鋼筋探測(cè)儀普測(cè)(非破損)和局部開(kāi)鑿(微破損)相結(jié)合的方法。鋼筋探測(cè)儀有電磁法鋼筋探測(cè)儀和雷達(dá)法鋼筋探測(cè)儀兩種，前者又分為應(yīng)用電磁感應(yīng)的鋼筋探測(cè)儀和應(yīng)用渦流效應(yīng)的鋼筋探測(cè)儀。
      電磁法鋼筋探測(cè)儀通常由探頭、主機(jī)和連接線(xiàn)組成。探頭接受主機(jī)命令，產(chǎn)生電磁場(chǎng)，與混凝土表面持續(xù)接觸并進(jìn)行掃描。當(dāng)混凝土中的鋼筋和其它金屬物體位于該磁場(chǎng)時(shí)，磁力線(xiàn)變形，鋼筋和其它金屬所產(chǎn)生的干擾導(dǎo)致電磁場(chǎng)強(qiáng)度分布改變，被探頭探測(cè)到并接收輸送回主機(jī)，主機(jī)以模擬方式或數(shù)字方式顯式金屬物位置。適當(dāng)校準(zhǔn)儀器所測(cè)金屬物和混凝土，主機(jī)即顯示鋼筋(金屬物)保護(hù)層厚度。
2. 檢測(cè)精度的影響因素
影響混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)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(hù)層厚度檢測(cè)的精度，當(dāng)鋼筋間距大于1.5倍保護(hù)層厚度時(shí)，相鄰鋼筋對(duì)保護(hù)層厚度檢測(cè)精度沒(méi)有影響。
當(dāng)鋼筋間距小于保護(hù)層厚度時(shí)，鋼筋越密，儀器示值偏小越多。特別是鋼筋直徑較小，在相當(dāng)保護(hù)層厚度范圍內(nèi)多根鋼筋密集排列時(shí)，儀器示值偏小可達(dá)30%以上。但深度方向密集排列鋼筋對(duì)保護(hù)層厚度檢測(cè)精度影響相對(duì)較小。
（2）探頭軸線(xiàn)與鋼筋軸線(xiàn)交角。探頭軸線(xiàn)是否與鋼筋軸線(xiàn)平行對(duì)混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)精度影響也很大。探頭軸線(xiàn)與鋼筋軸線(xiàn)平行時(shí)，儀器示值為真值。探頭軸線(xiàn)與鋼筋軸線(xiàn)45°斜交時(shí)，示值偏大10%以上。探頭軸線(xiàn)與鋼筋軸線(xiàn)垂直時(shí)，示值偏大20%以上。
（3.）儀器參數(shù)設(shè)置。儀器參數(shù)設(shè)置是否準(zhǔn)確對(duì)混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)精度影響較大。儀器鋼筋直徑設(shè)置與實(shí)際尺寸相等時(shí)，儀器示值為真值。設(shè)置值比實(shí)際尺寸大一倍或小一半時(shí)，儀器示值相應(yīng)偏大或偏小10%以上。
（4）與主筋垂直的分布鋼筋。當(dāng)探頭置于分布鋼筋上檢測(cè)主筋保護(hù)層厚度時(shí)，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(dāng)保護(hù)層厚度較大時(shí)，儀器示值不如探頭尺寸大的穩(wěn)定，可檢測(cè)深度小于大探頭。
（6）檢測(cè)面平整度。當(dāng)檢測(cè)面不平時(shí)，儀器示值偏大。
（7）其它金屬材料。當(dāng)檢測(cè)區(qū)域存在水管、電線(xiàn)、金屬電線(xiàn)套管等導(dǎo)電金屬時(shí)，也會(huì)改變儀器的正常讀數(shù)，使儀器示值偏小。
3. 渦流效應(yīng)的鋼筋探測(cè)儀檢測(cè)操作要點(diǎn)
      為保證混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)精度，測(cè)試人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握自己使用儀器的性能及各種因素對(duì)混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)精度的影響程度，規(guī)避部分可以規(guī)避的影響因素，無(wú)法規(guī)避的，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際做好記錄，進(jìn)行模擬試驗(yàn)予以修正。根據(jù)長(zhǎng)期檢測(cè)實(shí)踐，針對(duì)應(yīng)用渦流效應(yīng)的鋼筋探測(cè)儀，在檢測(cè)前與檢測(cè)過(guò)程中可按照下列操作要點(diǎn)進(jìn)行操作：
（1）按照規(guī)范規(guī)定的程序確定檢測(cè)的數(shù)量和位置。
（2）閱讀施工圖，掌握檢測(cè)位置結(jié)構(gòu)斷面尺寸、受力方向、鋼筋直徑、數(shù)量、設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度。
（3）調(diào)查檢測(cè)位置是否存在水管、電線(xiàn)、金屬電線(xiàn)套管等導(dǎo)電金屬,選擇測(cè)試斷面時(shí)需避開(kāi)它們。
（4）檢查檢測(cè)面平整度。當(dāng)凹凸超過(guò)0.5mm時(shí),應(yīng)進(jìn)行磨平處理。
（5）選擇大小合適的探頭。保護(hù)層厚度小于60 mm時(shí)選用小探頭。保護(hù)層厚度大于60 mm時(shí)選用大探頭。
（6）根據(jù)施工圖標(biāo)示鋼筋尺寸設(shè)置參數(shù)，在檢測(cè)位置區(qū)域進(jìn)行粗探，畫(huà)出鋼筋網(wǎng)大致位置。在分布筋間距相對(duì)較大中間分布筋影響小處繪出檢測(cè)線(xiàn)，沿線(xiàn)詳測(cè)。
（7）測(cè)定梁底主筋保護(hù)層厚度時(shí)，高度重視鋼筋密集對(duì)檢測(cè)精度的影響。當(dāng)測(cè)定鋼筋根數(shù)與施工圖不符或無(wú)法確定鋼筋位置時(shí)，除應(yīng)記錄底部、兩側(cè)面儀器顯示讀數(shù)外，還應(yīng)通過(guò)兩側(cè)面鋼筋定位測(cè)量計(jì)算底面保護(hù)層厚度，通過(guò)底面鋼筋定位測(cè)量計(jì)算側(cè)面保護(hù)層厚度，并將探頭底面中心對(duì)準(zhǔn)梁底邊角，通過(guò)測(cè)量梁底邊角至鋼筋表面距離及儀器示值小時(shí)與梁底面夾角對(duì)各測(cè)量值進(jìn)行驗(yàn)證。其中測(cè)量梁底邊角至鋼筋表面距離時(shí)，儀器示值受干擾小。
（8）備好10 mm厚塑料墊板。當(dāng)保護(hù)層厚度小于儀器所能顯示的小數(shù)值時(shí)，加墊板進(jìn)行測(cè)試，所得數(shù)值減去墊板厚度即可。
（9）當(dāng)保護(hù)層厚度負(fù)偏差超標(biāo)可能引起結(jié)構(gòu)耐久性嚴(yán)重降低或保護(hù)層厚度正偏差超標(biāo)可能引起結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重降低及對(duì)測(cè)試結(jié)果有懷疑時(shí)，應(yīng)開(kāi)鑿(微破損)檢查核實(shí)。
（10）儀器使用前后應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)塊上進(jìn)行校驗(yàn)。
總結(jié)
1.混凝土保護(hù)層承擔(dān)著使受力鋼筋與握裹層混凝土之間有足夠的黏結(jié)力、保證混凝土與鋼筋協(xié)調(diào)工作、保護(hù)鋼筋免遭外界有害介質(zhì)侵襲破壞的重要責(zé)任。
2.保護(hù)層厚度檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量缺陷，以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施。
3.混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)精度的影響因素很多，采取規(guī)避和必要的模擬修正，可以為決策者提供較為準(zhǔn)確的保護(hù)層厚度數(shù)據(jù)。
4.對(duì)保護(hù)層厚度負(fù)偏差超標(biāo)可能引起結(jié)構(gòu)耐久性嚴(yán)重降低或保護(hù)層厚度正偏差超標(biāo)可能引起結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重降低及對(duì)測(cè)試結(jié)果有懷疑時(shí)，開(kāi)鑿(微破損)檢查非常必要。
5.保護(hù)層厚度負(fù)偏差引起的結(jié)構(gòu)損害程度不隨結(jié)構(gòu)截面尺寸或外界荷載的變化而改變。保護(hù)層厚度正偏差引起的結(jié)構(gòu)損害程度卻與結(jié)構(gòu)截面尺寸或外界荷載的大小關(guān)系密切。現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保護(hù)層厚度正負(fù)偏差允許值均以數(shù)值表示。當(dāng)截面尺寸不大時(shí)，混凝土保護(hù)層太厚可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。