墙、柱类构件混凝土保护层厚度检测的探讨

丁 通，刘 露，曹 康，刘海松，孔淑臻，陶鲁豪

（1.山东省建筑工程质量检验检测中心有限公司，山东 济南 250031；2.山东建科特种建筑工程技术中心有限公司，山东 济南 250031；3.山东科力工程检测鉴定有限公司，山东 济南 250013）

电磁感应法是目前检测混凝土钢筋保护层厚度最常用的一种检测方法。钢筋保护层厚度检测时，容易受到多种外界因素的影响，特别是钢筋接头和绑扎丝的干扰。实际配筋越密集的区域，检测难度越大，检测精准度也越低。

1 钢筋保护层定义

“钢筋保护层”也称“混凝土保护层”。它的定义是结构构件中钢筋外边缘至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土，简称保护层[1]。从构件类型上来分，钢筋保护层可分为梁、柱类构件钢筋保护层和墙、板类构件钢筋保护层；从钢筋类型上来分，钢筋保护层又分为主筋钢筋保护层、箍筋钢筋保护层。

2 钢筋保护层作用

钢筋保护层，顾名思义是对混凝土内部钢筋起到保护作用的混凝土层。钢筋保护层的作用主要有以下3 点：

（1）保证结构的耐久性。耐久性是建筑结构的重要特性，特别是沿海地区的工程，钢筋保护层能阻隔空气中的不利因素，保护钢筋不受水分、盐分的侵蚀，这就要求钢筋保护层必须达到一定的厚度才能使结构构件满足设计使用年限。

（2）保证混凝土对钢筋的握裹力。钢筋混凝土构件中的钢筋和混凝土两种材料需要有足够的粘合度，才能保证两者一起受力、协调工作，这就要求钢筋外侧的保护层不能太薄。

（3）保证结构的承载力。虽然前面讲到的两点都对钢筋保护层厚度提出了要求，但是钢筋保护层也不是越厚越好。因为在构件截面尺寸、混凝土强度、钢筋材料等不变的情况下，保护层厚度越大，构件有效截面尺寸越小 ，承载力越低，对结构承载越不利。

3 钢筋保护层厚度检测

3.1 检测方法

按照现行规范JGJ/T152—2019《混凝土中钢筋检测技术标准》的有关规定，主要采用电磁感应法进行检测并通过直接法（剔凿原位检测法）进行验证[2]。

3.2 检测原理

电磁感应法运用到的基本原理就是检测仪器在混凝土表面向混凝土内部发射电磁场，混凝土内部的配筋接受电磁场之后，产生感应电磁场，而感应电磁场的强度及空间梯度的变化与钢筋的位置分布、钢筋的直径（注释：钢筋直径也是钢筋探测仪使用前需要设置的参数之一，对检测精度有影响）、钢筋保护层厚度等有着密不可分的关系，进而，我们可以通过测量感应电磁场的变化来确定混凝土内部钢筋的位置、直径大小（注释：现有技术理论上是可以检测和分辨出钢筋直径大小的，只是精度不高，实际检测过程中一般不会采用电磁感应法来检测钢筋直径，而是采用直测法去验证）及保护层厚度等参数。

3.3 影响因素

在实际现场检测过程中，经常遇到仪器（钢筋探测仪）检测数据与直测法验证的实际钢筋保护层厚度相差较大的情况，主要有以下几种原因造成的[3]：（1）仪器操作者调试、使用仪器不当；（2）仪器型号陈旧，精度不够，亦或是仪器磨损程度大，设备状态不正常；（3）结构实体内钢筋布置较密，未采取有效方法减小仪器信号干扰；（4）检测环境恶劣，低温或高温，都会对仪器检测效果产生不利影响。

4 提高检测准确度的方式方法

开始检测前一定要查阅图纸资料，掌握检测构件的详细配筋情况（排列形式、钢筋间距、钢筋直径），先在构件表面进行预扫描，简单划出钢筋的分布位置，然后再详细检测，这样可以很大程度上避开钢筋间的相互干扰，提高检测精准度。

笔者根据十几年现场检测工作经验，针对各种不利因素对钢筋保护层检测精准度的影响，总结归纳出8 条提高检准确度的方式方法。

（1）查阅仪器校准证书。这是一个大家都不太注意的一个细节。我们使用到的每台检测仪器都要定期进行校准，校准证书上也会给出相关修正因子，而且是“一机一证书”。我们在使用前一定要做到“心中有数”，使仪器校准工作真正服务于实际检测工作。

（2）开机预热、调零。钢筋探测仪在调零时一定要注意探头远离金属物件，并且要在正式检测前测试探头灵敏度[4]。

（3）查阅设计图纸，调整钢筋直径参数。仪器中对钢筋直径型号的如实设定也是影响保护层厚度检测精准度的一个重要因素。

（4）清理检测面，使探头与检测面紧密贴合。探头与检测面紧密贴合要求做到两点：一是检测面平整无浮浆；二是仪器操作者应平稳拿住探头，使探头整个面对检测充分贴合，严禁一侧贴合一侧翘起[5]。

（5）探头移动一定要“横平竖直”。常规构件配筋时，梁柱构件主筋与箍筋、墙板分布筋都是垂直交叉绑扎的。探头中心线与钢筋在同一条线上，此时仪器检测数值最接近真实值。

（6）利用好探头垫板。当实际钢筋保护层厚度较小，甚至小于仪器所能显示的最小值时，应在探头下方放置垫板进行检测。垫板应采用非金属材质，垫板尺寸应大于探头的尺寸，垫板厚度（一般为10 mm）应均匀且不得翘曲[6]。

（7）注意间歇使用。如果现场工作量比较大需要长时间检测时，钢筋探测仪在使用一段时间后，最好不超过1 h，应将仪器进行“重置”处理，重置时探头务必远离金属物质[7]。

（8）注意仪器电池电量和使用环境温度。钢筋探测仪一般采用内置锂电池或干电池供电，低温天气对电池影响较大，电量消耗很快。而低电量或者低温天气下都会使仪器的反应偏离标准值，造成检测数据精准度降低。

5 案例分析

5.1 案例背景

中国援建的国外某重要性建筑，主体结构设计使用年限100 年，且该地区雨水天气特别多，混凝土保护层厚度施工质量控制要求非常高。该工程室内环境柱的保护层厚度设计值为30 mm，墙的保护层厚度设计值为20 mm。现有国家标准GB 50204—2015《混凝土结构施工质量验收规范》附录E 对结构实体钢筋保护层厚度检验进行了规定，但只对梁、板类构件作了规定，缺少对钢筋混凝土墙、柱类构件实体钢筋保护层厚度检验的相关规定[8]。GB50204 钢筋安装一般项目中规定了保护层偏差，而不是针对实体检测的规定；钢筋安装的验收和实体工程钢筋配置验收是两个概念。现行国家规范GB50204—2015 中对墙、柱类构件在实体检测中的保护层厚度偏差无具体规定，只是在附录中对保护层厚度较为敏感的梁板类构件给出了具体规定。钢筋安装工程和钢筋隐蔽之后实体工程存在较大差别，所以规范中钢筋安装的偏差和实体结构检测中的偏差规定也前后不一致，具体规定见规范表5.5.3“钢筋安装允许偏差和检验方法”和规范表E.0.4“结构实体纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差”。

5.2 检测方案

采用电磁感应法进行检测并通过直接法（剔凿原位检测法）进行验证。结合现场检测条件，每个柱类构件抽取不少于6 根钢筋（主筋）进行混凝土保护层厚度检测。检测数量按照GB/T50344—2019《建筑结构检测技术标准》检测类别B 的要求进行抽样检测[9]。在已测定保护层厚度的钢筋上进行剔凿验证，验证点数不少于GB/T50344—2019《建筑结构检测技术标准》表3.3.10 中B 类且不少于3 点。

5.3 现场检测

5.3.1 电磁感应法检测

柱的主筋保护层厚度为“设计值（30 mm）+箍筋直径（10 mm）”。采用钢筋探测仪进行柱主筋保护层检测，具体检测结果详见表1。（注释：规范中无墙柱类构件实体检测保护层允许偏差的要求，所以三线表中不涉及此项内容）

表1 电磁感应法检测混凝土保护层厚度

5.3.2 直测法验证

采用剔凿原位检测法进行验证，将剔凿原位检测结果与对应位置钢筋探测仪检测结果进行比较，当两者的差异不超过±2 mm 时，判定两个测试结果无明显差异。

对前面采用电磁感应法检测的18 个柱类构件随机选取5 个构件进行直测法验证，每个构件取1 个验证点，共5 个验证点，具体验证结果见表2。

表2 直测法验证混凝土保护层厚度

根据验证结果可知，有明显差异校准点数在GB/T 50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》表3.4.5-2“一般项目的判定”控制范围之内，可直接采用钢筋探测仪检测结果[10]。

表3 保护层厚度综合计算结果

5.3.3 检验批计算

依据GB/T 50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》第9.3.5 条“结构性能检测”的有关规定，计算该检验批主筋混凝土保护层厚度的均值和推定区间，计算结果见表3。

5.4 综合评定

根据上述检测结果，满足GB/T 50784—2013《混凝土结构现场检测技术标准》第9.3.5 条“当均值推定区间上限值与下限值的差值不大于其均值的10%时，该批钢筋混凝土保护层厚度检测值可按推定区间上限值或下限值确定”的规定。

根据检测数据对构件进行“正截面受压承载力计算”的分析，结合委托方委托检测的目的，最终确定把“推定区间上限值或下限值中的不利值”作为一层墙、柱各检验批混凝土保护层厚度检测值，即该工程一层墙、柱钢筋保护层厚度基于结构性能的检测值为42.5 mm。

6 结语

笔者结合十几年实际工作经验，总结归纳了影响钢筋保护层厚度检测的各种因素，给出了提高检测精准度的一些措施方法，结合工程案例对墙柱类构件的钢筋保护厚度的检测与评定进行了阐述，并对现有国家规范一些条文提出了个人不同的观点和看法。

混凝土保护层厚度对建筑结构的重要性不言而喻，特别是针对一些设计使用年限100年的重要性建筑，混凝土保护层厚度施工质量的好坏直接影响到建筑结构的耐久性。如何实现对钢筋保护层的精准测量和综合评定就显得尤为重要。囿于技术性因素的限制，电磁感应法影响因素很多，亟需一种新技术来替代，以实现钢筋保护厚度的精准检测。