电磁法检测高配筋率混凝土钢筋保护层厚度

刘雨，汪华文，李承谕

（中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430040）

电磁法检测高配筋率混凝土钢筋保护层厚度

刘雨，汪华文，李承谕

（中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北 武汉 430040）

结合港珠澳大桥岛隧工程混凝土配筋率高、钢筋保护层厚度大、120 a耐久性设计要求的特点和实际经验，通过电磁法检测高配筋率混凝土钢筋保护层厚度和实际保护层厚度的比对，对电磁法检测精度进行了统计分析，为工程快速准确测定保护层厚度提供了可靠的检测方法。

高配筋率；钢筋保护层；电磁法；精度修正；快速检测

0 引言

目前，许多海洋工程钢筋混凝土结构由于内部钢筋锈蚀导致混凝土膨胀、开裂，混凝土开裂后不仅加固难度大，而且需要花费大量的费用，因此钢筋保护层厚度控制已成为海洋工程中重要的环节。钢筋保护层能够减缓海水中氯离子渗透导致钢筋锈蚀，提高工程质量和使用寿命[1]。根据JGJ/T 152—2008《混凝土中钢筋检测技术规程》[2]，为了保证钢筋的承载力与耐久性要求，进行钢筋保护层厚度的准确测定是非常重要的。

港珠澳大桥岛隧工程主体工程混凝土结构具有钢筋密集、保护层厚度较大的特点，其中沉管结构外侧受力主筋的保护层厚度设计值为86mm，内侧受力主筋的保护层厚度设计值为66 mm。受密集钢筋以及保护层厚度较大的因素影响，利用电磁法钢筋探测仪对沉管和暗埋段实体结构钢筋保护层厚度检测时，导致钢筋探测仪直接测得保护层厚度与实际厚度值偏差较大，超出《港珠澳大桥混凝土耐久性质量控制技术规程》[3]（简称《规程》）中±3mm误差范围的要求。

为提高钢筋保护层厚度检测的准确性，并为主体工程混凝土钢筋保护层厚度控制提供准确的依据，本文按照预制沉管配筋设置钢筋混凝土标准试件，对电磁法检测的保护层数据进行统计分析后提出修正公式，其结果能够满足《规程》中“当混凝土保护层厚度≥60 mm时，保护层检测仪器检测误差在±3mm以内”的技术要求。

1 原理及设备

电磁法是目前工程项目中常用的无损钢筋保护层厚度测定方法，基本原理是依靠仪器产生一定频率的交变电磁场，同时对钢筋产生二次交变电磁场，再转化成电信号，被感应装置捕捉记录，以定位钢筋位置、测试钢筋保护层厚度[4]。

本次试验采用精确度较高的2台瑞士PROCEQ公司生产的profometer 5+SCANLONG钢筋保护层厚度检测仪（后文简称仪器A和仪器B）进行试验。

2 校正方案

在满足《规程》要求的前提下，按照沉管结构配筋并使用沉管混凝土配合比成型钢筋保护层厚度校准标准试件，采用仪器A和仪器B对标准试件的保护层厚度按照《混凝土中钢筋检测技术规程》要求进行检测[5]，通过数据回归分析建立电磁法检测钢筋保护层厚度与实际保护层厚度之间的函数关系。利用此函数关系检测沉管小尺寸模型钢筋保护层厚度，通过对沉管小尺寸模型实体钻芯测得实际保护层厚度，校核经修正后的检测精度，并验证此函数关系是否符合要求。

3 数据采集

钢筋保护层厚度校准标准试件长、宽、高分别为1 000mm×1 000 mm×500 mm，并按照沉管节段侧墙不同配筋设置直径为φ40 mm以及φ32mm两种主筋，箍筋均为φ16mm钢筋。标准试件有四个侧面，其中侧面一与侧面三主筋为φ32 mm，侧面二与侧面四主筋为φ40 mm。标准试件的混凝土钢筋保护层厚度分别设置为40mm、60 mm、80 mm、90 mm、100 mm五个区间。标准试件构造及具体的配筋如图1。

图1 标准试件构造及配筋（俯视图）Fig.1 Standard testp iece and reinforcing bars（top-view）

按照上述配筋，采用与沉管相同配合比的混凝土浇筑标准试件2件，经过振捣成型，土工布覆盖表面，洒水养护14 d。所用配合比如表1。

表1 标准试件混凝土配合比Table1 Them ixing ratio of standard testpiece kg·m-3

依照《混凝土中钢筋检测技术规程》的检测方法，分别采用仪器A和仪器B对标准试件的保护层厚度进行检测，检测数据显示2台同一厂家同一型号检测仪检测的结果基本相同，读数值相差≤1mm。采用钢直尺对标准试件实际保护层厚度进行测量。

4 检测结果分析

根据标准试件保护层厚度检测结果，对仪器A和仪器B读数取平均值后，对保护层厚度检测值与实际值进行统计分析，如图2。

图2 标准试件保护层厚度回归曲线（实际值35～110mm范围）Fig.2 The regression curve of the thicknessof p rotection layer for standard test piece (actualvalue range 35～110mm)

由图2可知，在保护层厚度实际值为35～110 mm范围内，检测值与实际值拟合接近二次曲线，拟合方程为：

将仪器A显示值带入公式（1）进行复核，当仪器A显示值为56 mm时，推算值与实际值之差为-5 mm，不满足《规程》的误差要求。经过对数据进行再次分析后，采用两段函数，如图3、4。

图3 标准试件保护层厚度回归曲线（实际值30～80mm范围）Fig.3 The regression curveof the thicknessof protection layer for Standard test piece (actualvalue range30～80mm)

图4 标准试件保护层厚度回归曲线（实际值75～110mm范围）Fig.4 The regression curve of the thicknessof protection layer for Standard test piece (actual value range 75～110mm)

由图3可知，在保护层厚度实际值在35～80 mm范围内，检测值与实际值拟合接近直线，拟合方程为：

由图4可知，在保护层厚度实际值在75～110 mm范围内，检测值与实际值拟合接近直线，拟合方程为：

由公式（2）和公式（3）可知，保护层厚度的实际值为75～110mm以及35～80 mm范围内，均可与检测值建立良好的线性关系，而且相关系数也较高。

5 检测结果复核

在电磁法检测读数为55～60 mm的范围，对公式（2）与公式（3）重叠部分的保护层厚度及其偏差进行复核。复核结果表明，公式（2）计算出的保护层厚度与实测值的最大偏差为-4mm，公式（3）计算出的保护层厚度与实测值最大偏差为-3mm，可见公式（3）准确度更高，且满足《规程》要求，因此，将检测值为55～60 mm范围划归到公式（3）中。以分段函数形式对不同保护层厚度范围的函数表述如下。

采用仪器A和仪器B对沉管小尺寸模型侧墙外部以及内部的受力主筋保护层厚度进行检测，通过公式（4）进行修正计算，并对检测部位进行实体钻芯，测量实体结构保护层厚度实际值，并将修正值与实际值进行比较，确定修正计算精度是否满足要求。

沉管小尺寸模型侧墙内部及外部保护层厚度检测修正如表2所示。可见，利用分段函数对电磁感应法钢筋检测仪检测值进行修正后，与实际保护层厚度的最大偏差为±2mm。

表2 实体保护层厚度检测结果Table 2 Test resultsof the thicknessofentity steelbar protection layer mm

6 结语

利用对高配筋率混凝土标准试件保护层厚度的检测，建立了不同厚度范围的电磁感应法钢筋探测仪保护层厚度检测分段修正函数。通过工程实体钻芯验证，经分段函数修正后的保护层测量精度满足《规程》对混凝土保护层测厚仪检测误差的要求，为电磁法准确快速检测高配筋率钢筋保护层厚度提供了参考。

[1] 李根涛，方从启.海洋环境下混凝土墩柱的耐久性模拟[J].混凝土，2013（7）：11-14. LIGen-tao,FANG Cong-qi.Durability simulation of concrete piers under themarine environment[J].Concrete，2013(7):11-14.

[2]JGJ/T 152—2008，混凝土中钢筋检测技术规程[S]. JGJ/T 152—2008,Technical specification for test of reinforcing steelbar in concrete[S].

[3]港珠澳大桥管理局.港珠澳大桥混凝土耐久性质量控制技术规程[S].修订版.2013. Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Authority.Technical specification for quality control of the concrete durability of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[S].Rev.ed.2013.

[4]常志红.钢筋的混凝土保护层厚度检测技术探讨[J].工程质量，2008（7）：11-14. CHANG Zhi-hong.Discussion on the inspection technical of the depth of coverage in concrete[J].Quality of Civil Engineering and Construction，2008(7):11-14.

[5]陈慕鸿.浅谈钢筋保护层厚度的检测技术[J].中国建筑金属结构，2013（4）：76-77. CHENMu-hong.The detection technology of the thicknessofsteel bar protection layer[J].China Construction Metal Structure,2013 (4):76-77.

图7 珠江口上游泥沙运动卫星遥感图像Fig.7 Satellite imagesof the sedimentmovementat the upper reachesof the Pearl River estuary

5 结语

1）根据多波束监测数据、泥浆密度探测、回淤物容重测量以及人工潜水探摸等多种方法进行综合分析，掌握整个基槽的回淤分布格局、不同泥浆密度层的分布规律和厚度，对科学指导基槽开挖、维护性清淤，对各工序顺利开展尤其是碎石基床铺设和管节沉放具有重要作用。

2）根据基槽所处海域地貌格局、海洋流体动力、泥沙环境和淤积物特征以及卫星遥感图像，结合现场实际考察，不断探索研究回淤物淤积原因及可疑来源，为防淤减淤提供科学依据。

参考文献：

[1]中交广州航道局有限公司.港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道基槽监测方案[R].2013. CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.The monitoring program of the immersed tube foundation trench of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island&tunnelproject[R].2013.

[2] 交通运输部天津水运工程科学研究院.港珠澳大桥沉管基槽泥沙预警报告[R].2014. Tianjin Research Institute forWater Transport Enginnering,M.O. T.The sedimentearlywarning reports of the immersed tube foundation trench of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2014.

[3] 邹志利.海岸动力学[M].北京：人民交通出版社，2009. ZOUZhi-li.The coastal dynamics[M].Beijing:China Communications Press,2009.

[4] 刘良明.卫星海洋遥感导论[M].武汉：武汉大学出版社，2005. LIU Liang-ming.Introduction of satellite ocean remote sensing [M].Wuhan:Wuhan University Press,2005.

Electromagneticm ethod to detect the thickness of protection layer for steel bar of high reinforcem ent ratio concrete

LIUYu,WANGHua-wen,LICheng-yu
（CCCCWuhan Harbour Engineering Design and Research Co.,Ltd.,Wuhan 430040,China）

Based on the island tunnel project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,according to its characteristics of high reinforcement ratio of concrete,big thickness of the steel bar protection layer,and 120 years of durability designed service life and the practical experiences,through the electromagneticmethod to detect concrete protection layer thicknesswhich hashigh reinforcement ratio,then compare to the actual thickness,we carried the statistic analysis on the detection precision of electromagneticmethod,which can provide a reliable accuratemethod to rapidly and accuratelymeasuring steel bar protection layer depth.

high reinforcement ratio;rebar cover;electromagneticmethod;precision correction;rapid detection

TU755.3

B

2095-7874（2015）11-0052-04

10.7640/zggw js201511015

2015-10-19

刘雨（1989— ），男，湖北武汉人，助理工程师，土木工程专业。E-mail：1822072500@qq.com