[摘要] 本文通過對影響板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度測試因素的分析，提出了提高板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度測試精度的若干技術(shù)措施與注意事項。介紹了施工時3種行之有效的控制板負(fù)彎矩筋混凝土保護(hù)層厚度的方法。
[Abstract] Based on analyzing influence diathesis to the negative bending moment reinforcement cover thickness of the floor testing, several technical measure and notice proceeding to improve its test precision is brought forward. Three effective method to control the negative beading moment reinforcement cover of the floor during constructing is introduced..
關(guān)鍵詞：負(fù)彎矩鋼筋；混凝土保護(hù)層厚度
[Key word] Cover thickness ; Negative bending moment reinforcement
1、引言
現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度合格點率偏低是建筑工程質(zhì)量通病之一。現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度偏大會導(dǎo)致現(xiàn)澆板沿支座處出現(xiàn)環(huán)狀裂縫，影響板的安全性和使用功能；懸挑板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度偏大，會影響懸挑板的承載力甚至導(dǎo)致懸挑板斷裂跨塌。工程質(zhì)量管理部門采取對現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測以間接控制和驗證其厚度并確定是否采取處理措施。
《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204－2002）對檢測結(jié)構(gòu)實體鋼筋保護(hù)層厚度所抽取的鋼筋種類、數(shù)量以及檢測結(jié)果的評定作了規(guī)定，但沒有對檢測方法作明確規(guī)定，檢測結(jié)構(gòu)實體中的鋼筋《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)程》（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）正在起草、編制。相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)依據(jù)GB50204－2002的規(guī)定和鋼筋探測儀說明書的要求開展檢測，有經(jīng)驗的檢測人員還通過局部破損的方法對儀器測試值進(jìn)行校準(zhǔn)。通過校準(zhǔn)認(rèn)為儀器讀數(shù)值誤差較大，達(dá)不到儀器說明書注明的精度。校準(zhǔn)雖然準(zhǔn)確，但如果局部破損現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)，費時費力，檢測成本加大，進(jìn)而提出購置（或建議相關(guān)單位研制）精度更高的設(shè)備。本文參考相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合檢測實踐，就保護(hù)層厚度校準(zhǔn)值和電磁法鋼筋探測儀儀器讀數(shù)值間的差異作若干分析，并介紹提高儀器讀數(shù)準(zhǔn)確性的若干技術(shù)措施與注意事項。
對現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測的目的是為了督促施工單位更好地控制保護(hù)層厚度，為此監(jiān)理、施工單位均加強(qiáng)了管理，并采取了一些技術(shù)措施進(jìn)行監(jiān)控，但效果均不理想。本文為此也介紹3種行之有效的控制保護(hù)層厚度的方法。
2、鋼筋保護(hù)層厚度的定義
將混凝土表面與鋼筋表面間的最小距離C1定義為實際保護(hù)層厚度；用鋼筋探測儀檢測時混凝土表面與鋼筋理論表面間的距離Cm定義為指示保護(hù)層厚度。C1、Cm詳見圖1所示。由鋼筋保護(hù)層厚度的定義可知帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋的鋼筋探測儀讀數(shù)值和實際保護(hù)層厚度是有差異的?，F(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋通常使用光圓鋼筋，少量使用帶肋鋼筋，基本上不使用冷軋扭鋼筋，由于光圓鋼筋Cm＝C1，帶肋鋼筋Cm≈C1，測現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度時，在儀器讀數(shù)值精度有保證的前提下，儀器讀數(shù)值基本上就是實際保護(hù)層厚 度值C1；對于冷軋扭等截面嚴(yán)重變形的鋼筋而言，若要測得其實際保護(hù)層厚度值C1，先使用儀器確定鋼筋位置，然后采用鉆孔、剔鑿局部破損法用深度游標(biāo)卡尺量測其實際保護(hù)層厚度。
3、現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋砼保護(hù)層厚度的測試
3.1電磁法鋼筋探測儀
鋼筋探測儀由電磁法鋼筋探測儀和雷達(dá)法鋼筋探測儀兩種，本文中所涉及的鋼筋探測儀均指電磁法鋼筋探測儀而言。電磁法鋼筋探測儀通常由探頭、主機(jī)和連接線組成。探頭接受主機(jī)命令，產(chǎn)生電磁場，探頭與混凝土表面持續(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時，磁力線會變形，鋼筋和其它金屬所產(chǎn)生的干擾導(dǎo)致電磁場強(qiáng)度的分布改變，被探頭探測到并接收輸送回主機(jī)，主機(jī)以模擬方式或數(shù)字方式對金屬物的位置進(jìn)行顯式。如果對儀器所測金屬物和混凝土進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn)，主機(jī)即顯示鋼筋（金屬物）保護(hù)層厚度。
探頭可由單個或多個線圈組成，其產(chǎn)生電磁場的物理原理可以是渦流效應(yīng)或者電磁感應(yīng)。
應(yīng)用渦流效應(yīng)的鋼筋探測儀，探測線圈中的復(fù)線圈電流在鋼筋（或?qū)щ娊饘傥铮┲挟a(chǎn)生渦流，導(dǎo)致探測線圈電阻改變。采用這種工作原理的儀器，其頻率在1kHz以上，并且對于靠近探頭的任何導(dǎo)電金屬都有反映。由于這類儀器對材料的電導(dǎo)率依賴性強(qiáng)，有可能對鋼材種類的變化十分敏感，例如檢測高拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度，需局部破損混凝土進(jìn)行校準(zhǔn)。
應(yīng)用電磁感應(yīng)的鋼筋探測儀，其復(fù)線圈采用低于渦流類儀器的工作頻率（一般低于90Hz）。其工作原理類似于變壓器，由一個或兩個線圈帶有驅(qū)動電流，同時另一個或兩個線圈接收由于探測線圈和混凝土中的鋼筋形成磁通路而改變的電壓。這類儀器對于非鐵磁性材料不如采用渦流效應(yīng)的儀器敏感。由于這類儀器探頭通常安置了對溫度敏感的線圈，導(dǎo)致儀器讀數(shù)隨探頭溫度變化而變化，使用這類儀器檢測時必須經(jīng)常調(diào)零并遵照儀器說明書的建議進(jìn)行操作。
了解了鋼筋探測儀類型，測試人員使用渦流效應(yīng)探測儀測試時需避開水管、電線、金屬電線套管等導(dǎo)電金屬，以準(zhǔn)確確定鋼筋位置；消除和減小導(dǎo)電金屬對測試鋼筋保護(hù)層厚度的影響；在氣溫和體溫相差較大的環(huán)境下進(jìn)行檢測時，手持對溫度敏感的電磁感應(yīng)探測儀探頭進(jìn)行檢測時，如手持時間較長，探頭溫度會升高，造成鋼筋保護(hù)層讀數(shù)誤差增大，手持探頭時間較長時需按規(guī)定的時間間隔對儀器進(jìn)行調(diào)零或遵照儀器說明書的要求消除溫差因素影響。
新購置的探測儀，需仔細(xì)閱讀儀器說明書并做相關(guān)試驗，以了解其產(chǎn)生磁場的物理原理。有的儀器說明書沒有介紹探頭產(chǎn)生磁場的原理，因此需做相關(guān)試驗，可用鋁、銅、不銹鋼等非鐵磁性金屬物與探頭接觸，如主機(jī)中保護(hù)層讀數(shù)由大變小且變化很大，說明探頭產(chǎn)生磁場的原理為渦流效應(yīng)；如主機(jī)中保護(hù)層讀數(shù)變化較小或不變，說明探頭產(chǎn)生磁場的原理為電磁感應(yīng)。英國產(chǎn)CM9智能型鋼筋保護(hù)層測定儀利用渦流效應(yīng)原理，國產(chǎn)GBY－1A型鋼筋保護(hù)層測定儀和英國產(chǎn)MC－1000、PROBAO3D微型保護(hù)層測定儀利用電磁感應(yīng)原理。
同一臺鋼筋探測儀往往配置兩個探頭，不同的探頭因產(chǎn)生磁場的范圍的差異導(dǎo)致其探測范圍不一樣，通常大探頭探測的范圍要比小探頭大，探測范圍增大的同時，當(dāng)鋼筋間距、排距降至某一定值，鋼筋相互之間影響，使得儀器保護(hù)層厚度讀數(shù)不準(zhǔn)，甚至連鋼筋定位也不準(zhǔn)。探測范圍足夠的情況下，使用探測范圍較小的小探頭可提高測試精度。探頭探測精度的高低與其探測范圍的選擇需視現(xiàn)場情況而定。
我國目前用的鋼筋探測儀主要為我國及英國、瑞士三國生產(chǎn)，其主機(jī)中顯示的鋼筋保護(hù)層厚度均為使用生產(chǎn)國鋼筋和混凝土材料校準(zhǔn)得出，且顯示的數(shù)字只對單根鋼筋而言。依據(jù)儀器的探測原理，為提高鋼筋保護(hù)層厚度測試的準(zhǔn)確性，需要對新購儀器進(jìn)行試驗室校準(zhǔn)，儀器在使用過程中還需進(jìn)行周期性校準(zhǔn)，工程現(xiàn)場檢測時如現(xiàn)場情況和試驗室校準(zhǔn)條件有差異，需對儀器讀取的保護(hù)層數(shù)值進(jìn)行現(xiàn)場校驗。
儀器如果使用電池和外接電源供電，必須在兩種電源下分別校準(zhǔn)；同一臺儀器如使用幾種不同的探頭均需分別進(jìn)行校準(zhǔn)。
方法1：使用不具有顯著鐵磁性的砂、石（可用磁鐵漿砂子中的鐵砂吸除），不使用外加劑，普通硅酸鹽水泥的用量在300kg/m3~400kg/m3之間，選一根筆直的光圓鋼筋（φ6～φ10均可），按圖2所示將鋼筋澆注于棱柱狀混凝土試件中，鋼筋偏離試塊中心，其位置為：從各澆筑側(cè)面至鋼筋的實際保護(hù)層厚度應(yīng)覆蓋廠家所標(biāo)明的儀器量程，最小保護(hù)層厚度為8㎜（我國根據(jù)GB50204－2002規(guī)定：允許板筋最小保護(hù)層厚度為8㎜）。圖2所示棱柱體澆筑側(cè)面的平整度應(yīng)不大于0.5㎜；用深度游標(biāo)卡尺從棱柱體澆筑面兩端測量鋼筋的實際保護(hù)層厚度，一個側(cè)面的兩個測量值偏差不大于1㎜，取其平均值為實際保護(hù)層厚度C1。然后按廠家說明書要求，在儀器量程之內(nèi)并使外界電磁場干擾降至最低，用鋼筋探測儀測量所有平行于鋼筋的澆筑側(cè)面至鋼筋的指示保護(hù)層厚度Cm，Cm的誤差應(yīng)當(dāng)在±2㎜之內(nèi)。
方法2：用方法1所用的材料成型1個方形混凝土試件，在方形試件的兩個相對表面鉆取一系列互相垂直的孔，以便讓方法1中所描述的鋼筋以與表面不同距離并保持水平地穿過試件，用深度游標(biāo)卡尺和鋼筋探測儀分別測量C1和Cm并進(jìn)行比較。
通過校準(zhǔn)可以確定儀器讀數(shù)值Cm和實際保護(hù)層厚度C1間關(guān)系，測試時利用Cm與C1間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行修正，提高測試混凝土保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性。
3.2 鋼筋
鋼筋的種類及其截面尺寸對鋼筋保護(hù)層厚度測試值的影響已在保護(hù)層厚度定義一節(jié)中作了闡述。當(dāng)鋼筋產(chǎn)生明顯銹蝕時，其對鋼筋保護(hù)層厚度的測試也將產(chǎn)生影響，銹蝕明顯的鋼筋保護(hù)層厚度的測試需鉆孔剔鑿混凝土直接量取。
鋼筋的間距、排距、方向是影響鋼筋保護(hù)層厚度測試值準(zhǔn)確性的主要因素。對雙排鋼筋而言，使用鋼筋探測儀有可能確定保護(hù)層厚度較小的一排鋼筋位置，兩排鋼筋的保護(hù)層厚度均難以用鋼筋探測儀測出。鋼筋保護(hù)層厚度測試值的準(zhǔn)確性與平行的鋼筋間距和探頭產(chǎn)生的磁場范圍有關(guān)；德國水泥工業(yè)研究所研究表明，用鋼筋探測儀測試平行的鋼筋時，鋼筋間距應(yīng)不小于其保護(hù)層厚度的1.5倍。用鋼筋探測儀測試與探頭軸線（與探頭電纜線平行）平行的鋼筋，與被測鋼筋方向垂直的鋼筋對儀器測試值也有影響，有經(jīng)驗的操作者通常確定垂直向鋼筋位置，在兩垂直向鋼筋中間測試與探頭軸線平行的鋼筋保護(hù)層厚度以提高測試精度。
鋼筋探測儀的讀數(shù)值及其采用前述兩方法的校準(zhǔn)均采用單根鋼筋，而工程現(xiàn)場有雙層（或雙排）雙向鋼筋、鋼筋間距較小、預(yù)埋金屬物以及混凝土中含有鐵磁性骨料等對測試精度有影響的不利因素，要減小和消除這些不利因素的影響，提高測試精度和工作效率，除了要調(diào)查了解現(xiàn)場相關(guān)情況并在檢測時采取一些措施外，還可采取下述兩種措施：其一，模擬工程現(xiàn)場配筋情況制作出試件，通過試驗確定鋼筋探測儀的精度及其對應(yīng)的探測范圍，繪制出探測精度符合要求的儀器讀數(shù)值Cm和實際值C1間的相關(guān)曲線。其二，對于探測精度超出范圍或?qū)x器測出的結(jié)果有懷疑時，采用局部鉆孔、剔鑿保護(hù)層混凝土的校驗方法：校驗時被測鋼筋混凝土面層需磨平，平整度不大于0.5㎜，然后根據(jù)儀器所確定的鋼筋位置選擇有代表性的部位鉆取一系列孔洞至鋼筋，鉆孔時應(yīng)小心切勿損傷鋼筋，用深度游標(biāo)卡尺和保護(hù)層測定儀測量C1和儀器讀數(shù)值Cm，繪制C1和其對應(yīng)的Cm校驗曲線，利用校驗曲線計算其它位置鋼筋保護(hù)層厚度。
4、現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的控制
筆者通過調(diào)查、并進(jìn)行檢測驗證，認(rèn)為以下三種施工方法可有效控制板負(fù)彎矩筋混凝土保護(hù)層厚度。
方法1：按規(guī)范要求將負(fù)彎矩筋和固定負(fù)彎矩筋的分布筋綁扎牢固，在柱上鋼筋間拉線標(biāo)注負(fù)筋保護(hù)層厚度，采用塔式起重機(jī)或混凝土輸送泵輸送混凝土，在剛性較大的梁縱向鋼筋上部設(shè)置承載木板，澆筑混凝土?xí)r工人站于承載木板上。合肥某鋼模租賃公司綜合樓采用此法澆筑梁、板混凝土，筆者實測其15塊板負(fù)筋混凝土保護(hù)層厚度在15㎜～29㎜之間（負(fù)筋保護(hù)層設(shè)計值為15㎜）。
方法2：除按規(guī)范要求對鋼筋進(jìn)行綁扎外，還采用工程塑料限位卡固定板負(fù)筋及板中其它鋼筋，然后采用塔式起重機(jī)或混凝土輸送泵輸送混凝土進(jìn)行澆筑。蕪湖市某銀行辦公樓工程采用江蘇某廠生產(chǎn)的工程塑料固定板負(fù)筋等，筆者隨機(jī)抽測其2塊板負(fù)筋混凝土保護(hù)層厚度在15～25㎜之間（負(fù)筋保護(hù)層厚度設(shè)計值為15㎜）。采用此法控制板負(fù)筋保護(hù)層厚度成效顯著，但工程造價需增加2元/m2。
方法3：按規(guī)范要求綁扎板負(fù)筋及其分布筋，用兀型支撐筋支撐負(fù)筋遠(yuǎn)離梁的一端，在負(fù)筋上部設(shè)置設(shè)計厚度的砂漿予制塊，用塔式起重機(jī)或混凝土輸送泵輸送混凝土進(jìn)行澆筑，省內(nèi)有若干地市采用此法在施工時控制板負(fù)筋混凝土保護(hù)層厚度，筆者抽測其混凝土保護(hù)層厚度在10㎜～40㎜之間。
參考文獻(xiàn)
英國標(biāo)準(zhǔn) BS1881第204章 1988
