混凝土钢筋保护层厚度检测试验分析

混凝土钢筋保护层厚度检测试验分析

作者：范飞

（国家工业建构筑物质量安全监督检验中心）中冶建筑研究总院有限公司北京100088

【摘要】：本文从我国混凝土结构的现状出发，主要介绍了主体结构验收中钢筋保护层厚度检测项目，包括检测意义、检测设备及原理、检测方案、检测技术及检测过程的注意事项，明确了检测区域和测点示意图，以期提高检测工作质量，并引起各方对该项检测验收的重视。

【关键词】：混凝土结构；钢筋保护层厚度；测点示意图.

引言

钢筋的混凝土保护层厚度是指从混凝土表面到最外层钢筋(包括纵向钢筋、箍筋和分布钢筋)公称直径外边缘之间的最小距离；对后张法预应力筋，为套管或孔道外径边缘到混凝土表面的距离[1]。保护层的作用主要有：①保证钢筋在混凝土中的粘结锚固性能；②增加钢筋在火灾作用下的耐火能力和冻融环境下的抗冻性；③对钢筋与外部环境进行物理隔离，同时提供高碱度的内部化学环境，防止钢筋锈蚀或延缓钢筋锈蚀进程，保证结构有足够的耐久性。

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011年版）[2]（以下简称规范）淡化了施工技术、管理、方法等内容而强调验收，保护层厚度已“强化验收”，它对保证结构安全性、适用性和耐久性均具有重要意义，而笔者从对实际工程中检测数据的分析，我国混凝土结构中钢筋保护层厚度控制存在较多问题，并从现场验收检测的角度，结合《混凝土结构工程施工质量验收规程》DBJ01-82-2005[3]（以下简称规程）对其进行了初步分析，并对提高钢筋保护层厚度检测合理性、准确性、具体部位等问题进行了探讨，以期引起设计、建设、施工、监理、检测等各方的重视。

1保护层厚度检测意义[4]

1.1钢筋实体检测项目的选择

对结构实体检验项目，混凝土和钢筋各一项。由于钢筋是工厂化产品，均质性很好，在原材料阶段进行过的试验检验已有足够的代表性，再从结构中取样检验的必要性不大。而且这种取样要剔凿混凝土，在结构中截取钢筋试样，然后补强，不仅操作太麻烦，而且伤害结构，因此不可行。

但是混凝土结构中钢筋的位置很大程度上与施工质量有关，而其又对构件(尤其是受弯构件)的结构性能造成重大的影响。我国混凝土结构施工时钢筋移位是常见的通病，由此而引起的质量缺陷不少，甚至发生安全事故。因此《规范》规定控制“钢筋移位”作为实体检验的项目。

1.2隐蔽工程验收的缺陷

我国传统钢筋分项工程的验收均以隐蔽工程验收作为综合性的最后一道检验。因为在浇筑混凝土、全部钢筋被掩蔽后，对钢筋的检查已不可能了。

这种做法存在缺陷，因为在混凝土浇筑、振捣过程中，钢筋有可能受施工干扰而移位。在我国最常见的就是上部负弯矩钢筋因踩踏而下沉，造成有效高度(h0)不足，从而降低抗弯承载力及裂缝控制性能及刚度。并且在实际工程中这种现象屡屡发生，已成为通病。因此，以隐蔽工程验收作为钢筋施工验收的最后一道关口是不严密的。

1.3钢筋移位引起的质量问题

钢筋移位的直接反映是混凝土保护层厚度的变化。保护层变小时，较薄的混凝土层对钢筋的握裹力减弱，会引起锚固受力和预应力传递性能的不足，影响结构抗力。从长远看，保护层过小会引起混凝土碳化、脱钝、钢筋锈蚀进程加快，影响结构耐久性及使用年限。

混凝土保护层过大，则意味着截面有效高度的减小，对受弯构件的承载力、刚度和裂缝控制性能影响极大。最常见的是负弯矩钢筋移位引起的板边裂缝。如果这种现象发生在悬臂构件上，则承载力的降低还可能引发倒塌事故，造成人员伤亡，在我国这类事故并不少见。因此对结构中钢筋移位进行实体检验，具有保证结构安全的重要意义。

1.4钢筋保护层厚度检测的意义

传统的隐蔽工程验收作为钢筋检查的最后关口并不严密，而在实体检验中增加对钢筋移位的检测就克服了这个缺陷。这对于强化验收，加强施工质量控制，保证结构安全起到了积极作用。

钢筋移位通常是以量测混凝土保护层的厚度来实现的。在原规范GB50204-92及GBJ321-90中，保护层厚度只是作为尺寸偏差项目中的一项，与其它尺寸偏差的检查结果混合计算合格点率而进行验收。鉴于其对于结构性能的重大影响，本次规范修订已将其提升为实体检验的项目之一，并从检验方案上作出了更为严格的规定。

2.保护层检测原理和设备

目前国内市场上，常见的钢筋保护层厚度检测仪器主要有三种：①国产钢筋检测仪；②进口钢筋检测扫描仪；③结构探测雷达。这几种仪器都是利用电磁原理进行钢筋检测。即利用信号发射装置产生一定频率的交变电磁场，激发混凝土内钢筋产生感生电流，钢筋内的感生电流又激发出二次交变电磁场，被接收装置接收和识别，根据接收到的二次交变电磁场的强弱，确定钢筋的位置、深度和直径。

上世纪九十年代，进口设备占市场的主导地位，常见的有瑞士Profometer系列的钢筋扫描仪，英国CM9系列的钢筋扫描仪，喜利得PS系列钢筋检测仪等等[5]。这些仪器价格昂贵，测试范围比较小，一般只有50mm左右，严重制约了检测技术的普及应用。2000年左右，北京等地的科研机构及研究单位，纷纷推出了国产化钢筋检测仪，经过十多年的更新换代发展，测试范围和测试精度已经大大提高，设备价格也有所下降。现在市场上主流的设备测试深度为180mm左右，小量程（80mm 以内）的钢筋保护层厚度测试精度达到±1mm，钢筋直径测试精度±2mm。完全满足工程检测和规范的要求。目前，国产钢筋仪已经在市场上占有绝大份额，在检测领域应用普及，已经成为检测单位必备的工具之一。

混凝土结构探测雷达近几年已开始在结构钢筋检测中应用，国内不少单位在研究和开发更加先进的设备。但是由于检测方法、结构雷达的测试精度较低，限制了雷达在钢筋保护层厚度检测领域的应用，而在结构混凝土缺陷检测等领域得到了广泛应用。

3．保护层厚度检测方案

3.1构件类型及抽检数量

由于在钢筋(或预应力)分项工程的工艺检验和隐蔽工程验收中，已对钢筋保护层厚度进行过抽样检验。实体检验只是复核性的抽查，决不是重新检查一遍。因此抽检数量较少，对此必须严格控制，尽量不给工地造成负担。

对于单位工程，如何科学合理的确定抽检对象和数量，是检测人员面临的棘手问题。《规范》附录第E.0.1、E.0.2条规定：只对受弯构件梁、板进行检验，且抽检数量比例很小：为构件总数的2％且不少于5个；当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占的比例不宜小于50％。而《规程》中对悬挑构件要求更严格，要求对悬挑梁、板类构件应各抽取构件数量的10%且不少于10个构件进行检验。因此，检验为保证结构安全的目的性很明确。

对于梁类构件，检查全部纵向受力钢筋(箍筋、构造筋不查)；对于板类构件，

抽查6根纵向受力钢筋(不查分布筋)。具体抽查的结构部位，由监理(建设)、施工单位等各方根据结构构件的重要性共同协商确定。应尽量选择重要、有代表性、容易发生问题的部位，使检查能够起到监督施工质量，保证结构安全的作用。

对于既有工程的质量检测和评估检测，对钢筋保护层厚度的检测数量没有明确的规定，我们可以参考《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）[6]中关于样本容量的相关规定。

3.2检查方法

《规范》附录第E.0.3条规定：钢筋保护层厚度可采用非破损或局部破损的方法进行；也可采用非破损方法，并用局部破损的方法进行校准。要求的检测误差不应大于lmm。

(1)局部破损方法剔凿混凝土保护层直至露出钢筋，然后直接量测混凝土表面到钢筋外边缘的距离。这种方法是最直接、最准确的，而且也能满足《规范》要求的精确度。当有争议时，应作为最终裁决的手段。

(2)非破损方法采用钢筋保护层厚度测定仪量测。其原理是检测仪器发射电磁波，利用钢筋的电磁感应确定钢筋的位置。这种方法的优点是方便、快捷，但仪器的价格昂贵，不易普及。非破损方法的最大弱点是量测不准确。倒不是仪器本身的精确度不够，单筋试验时可以达到很高的精确度。问题在于实际结构中很少单筋配置，箍筋、分布筋以及纵向受力钢筋密集配置时，由于电磁场干扰，量测精度大受影响，甚至发生很大的偏差。《规范》要求，当采用此种方法时，还必须用更准确的局部破损方法加以校准，即用对比量测的结果，对仪表的量测加以修正。

4．保护层厚度现场检测技术

4.1测试前的准备

设备的计量和检查：把设备检定周期内的设备在标准块上进行检查，确定设备工作状态是否正常；

钢筋检测时应避开多层、网格状钢筋交叉点及钢筋接头位置，且应避开混凝土中预埋铁件、金属管等铁磁性物质，还应避开强交变电磁场（如电机、电焊机等）以及测点周边较大金属结构对检测结果的影响；

检测面应为混凝土表面，并应清洁、平整，当混凝土表面粗糙不平影响测量精度时，应使混凝土表面达到混凝土验收标准的要求后进行测量；

资料的收集：钢筋保护层厚度设计值、钢筋直径、钢筋间距及分布、预埋件的

位置等等。

4.2检测区域

各类标准中均提到，检测部位应由监理（建设）、施工等各方根据结构构件的重要性选定，很多情况下，这些单位根本不指定检测部位，检测单位的工作就不太好开展。

一般情况下悬挑构件查根部的负弯矩钢筋；梁、板支座处查负弯矩钢筋；跨中查正弯矩钢筋。这些部位都是钢筋受力最大的部位。此外，应选择在承载受力时比较关键和重要的构件部位(如主梁等)；或万一失效可能引起严重后果(如折断、倒塌)的构件和部位。对于施工中质量控制不良而可能引起安全隐患的构件和部位，也应作为重点检查对象。

顶板检测区域选择顶板面靠近顶板中心的区域，梁体检测区域要选择梁底跨中区域或者四分之一至四分之三跨区域内，悬挑阳台板检测上表面靠近板根部的，如图1所示。

图1钢筋保护层厚度检测区域

检验构件的选择应有随机性和代表性，不可集中在某层结构中。在整个施工过程中，应合理布置检查点，尽量从开工到竣工检查遍及结构的各个部位，保证检验的代表性。

4.3钢筋位置确定

4.3.1初步确定主筋位置

将探头放置在被检测部位表面，沿被测钢筋走向的垂直方向匀速缓慢移动探头，根据信号提示判定钢筋位置，在对应钢筋位置的混凝土表面处做出标记，每根钢筋应至少用3个标记初步确定其位置。

4.3.2确定箍筋或横向钢筋位置

避开被测钢筋，在中间部位沿与被测钢筋垂直方向用4.3.1的方法检测与被测钢筋垂直的箍筋或横向钢筋，并标记处其位置。

4.3.3确定被测钢筋的检测部位

在相邻箍筋或横向钢筋的中间部位，沿被测钢筋的垂直方向进行检测。

4.4钢筋保护层厚度测定[7]

在确定钢筋位置后，检测钢筋保护层厚度。

如果钢筋直径已知，应预设钢筋直径后再检测钢筋保护层厚度；如果钢筋直径未知，可同时检测钢筋直径和钢筋保护层厚度，这样才能确保数据准备可靠。

对每根钢筋测点应选取钢筋保护层厚度有代表性的部位，且宜选在结构构件受力不利部位。多根钢筋保护层厚度测定时，应在被测构件的同一断面上进行。每一测点应重复测试3次，取最小值为该测点的钢筋保护层厚度。

4.5测点位置示意图

《电磁感应法检测钢筋保护层厚度和钢筋直径技术规程》DB11/T365-2006中要求：给出检测构件平面布置布局示意图，并在平面布局示意图中表明被测构件的位置和编号，必要的图片、图表、测点位置及测点编号。笔者根据长期现场检测工作，给出梁、板测点位置示意图，以期更加简单定位检测钢筋位置，以便监督机构复检。如图2、3所示。

图2板测点位置示意图

（a为受力筋到2轴梁边的距离，b为分布筋到A轴梁边的距离）

图3梁测点位置示意图

（a为箍筋到2轴柱边的距离、b为梁的净距）

5.检测中注意问题

5.1检测部位应由监理（建设）、施工等各方根据结构构件的重要性选定，很多情况下，这些单位根本不指定检测部位，应该引起足够重视。

5.2预设钢筋直径。预设值接近混凝土内钢筋真实值，可以降低测试误差，提高测试精度。但是，这一环节在实际中往往被忽视。

5.3每个测点应在同一断面上进行，且应重复测试3次，取最小值为该测点的钢筋保护层厚度。但是实际检测中，是否达到这个要求；且其原始记录中是否完整记录这3个测试值，都应是检测方应该注意的。

5.4选择合适的量程，保护层厚度在60mm以内时，应该用小量程测试。

5.5当钢筋保护层厚度在60mm以内时，同一位置三次测定值的最大值与最小值的偏差应小于2mm。

5.6当钢筋保护层厚度小于10mm时，应该加垫非铁磁性垫块进行检查。

5.7探头复位：测试过程中，探头上或多或少有些剩磁空间，影响测试。此时要将探头举到空气中进行复位操作，提高测试精度。

5.8快慢结合。离钢筋较远时，探头移动速度可以快一点；当接近钢筋正上方时，要缓慢移动，并在钢筋正上方附近来回移动，以准确确定钢筋位置和保护层厚度。

5.9抽检批次，笔者建议根据项目现场实际验收批次来确定每次抽检比例。

6．结论

钢筋保护层厚度检测已成为我国混凝土结构施工质量控制中最薄弱的环节之一，根据笔者长期检测工作，现有多数工程中的钢筋保护层厚度偏差达不到验收规范要求，梁、柱纵向筋及板面钢筋的保护层厚度明显偏大，而箍筋及部分工程的板底钢筋保护层厚度明显偏小。所以，钢筋保护层厚度控制更应引起特别重视，要从设计、施工过程等全过程监控、监督，而不仅仅是验收阶段的问题。

总之，钢筋保护层厚度检测是结构验收的一项重要内容，关系到人民生命财产的安全，应该引起建设、设计、监理、检测等各方的足够重视。对于检测中发现的问题要认真对待，积极处理，才能确保实际工程的安全性与耐久性。

参考文献

1.GB/T50476-2008混凝土结构耐久性设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2008.

2.GB50204-2002（2011年版）.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国

建筑工业出版社，2002.

3.DBJ01-82-2005.混凝土结构工程施工质量验收规程[S].北京:中国市场出版社，2005.

4.徐有邻，刘刚，程志军，王晓锋.混凝土结构中钢筋保护层厚度的检验[J].施工技术.2005，(4)：78-80.

5.常志红.钢筋保护层厚度检测技术探讨[J].工程质量.2008，(4A)：1-4.

6.GB/T50344-2004.建筑结构检测技术标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2004.

7.DB11/T365-2006.电磁感应法检测钢筋保护层厚度和钢筋直径技术规程[S].北京:北京城建科技促进会，

2006.

作者简介：范飞，男，工程师，硕士，主要从事建工材料与结构安全检测鉴定方面的工作.

联系地址：北京市海淀区西土城路33号检验中心（100088）.

E-mail：fanfei123@https://www.360docs.net/doc/0610655401.html,.Tel：158********.

TestAnalysisofThicknessDetection

ofTheDepthofCoverageofReinforcingBars

FANFei1，LIZhanjun1，ZHANGHuan1，TIANLiang1

CentralResearchInstituteofBuilding&Construction，MCCGroup，BeiJing，100088 【Abstract】:Inthisarticle,authorsaccordingtothesituationofconcretestructure，introducestructureofreinforcementinacceptancetestitemscoveringthickness，includingdetectionsignificance、testingequipmentandprinciple、detectionscheme、detectingtechniquesandannouncements.Clearthetestingareaandpointschemes，inordertoimprovethequalityofdetectionwork，andattractedattention.

【Keywords】：concretestructure；thedepthofcoverageofreinforcingbars；diagramoftestingpoint.