開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-3734

作者簡(jiǎn)介：鞏林（?1987—）女，本科，工程師，研究方向?yàn)樵囼?yàn)檢測(cè)。

摘??要：為提升鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，依托某高速公路橋梁工程，展開了電磁感應(yīng)法在橋梁墩柱鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)中的應(yīng)用研究。首先分析了電磁感應(yīng)法的檢測(cè)原理、檢測(cè)流程，然后歸納總結(jié)了混凝土材料的電磁性質(zhì)、鋼筋的直徑和分布情況等檢測(cè)結(jié)果影響因素，最后進(jìn)行了實(shí)體工程應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，3-1墩柱鋼筋保護(hù)層厚度合格率為100%。

關(guān)鍵詞：鋼筋保護(hù)層 ?電磁感應(yīng)法 ?橋梁墩柱 ??檢測(cè)原理

中圖分類號(hào)：TU753

橋梁墩柱作為橋梁的支撐結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期使用中面臨環(huán)境侵蝕和荷載作用，其鋼筋保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確檢測(cè)對(duì)于評(píng)估結(jié)構(gòu)安全性和耐久性至關(guān)重要。電磁感應(yīng)法作為一種非破壞性檢測(cè)方法，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益引起關(guān)注。本文通過對(duì)電磁感應(yīng)法在橋梁工程中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，并結(jié)合橋梁墩柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，旨在驗(yàn)證該方法在鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)中的可行性與準(zhǔn)確性，為評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)安全性提供可靠的技術(shù)手段[1-2]。

鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)

檢測(cè)方法

本文主要采用電磁感應(yīng)法對(duì)橋梁墩柱混凝土鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)，該方法是當(dāng)前常用的一種非破壞性檢測(cè)方法。

檢測(cè)原理

電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度主要基于法拉第電磁感應(yīng)原理。首先，通過在混凝土表面施加交流電磁場(chǎng)，使得電流通過混凝土，同時(shí)感應(yīng)出嵌入其中的鋼筋。其次，由于電流在導(dǎo)電體（鋼筋）周圍形成環(huán)形感應(yīng)電流，渦電流在鋼筋與混凝土交界面上產(chǎn)生額外的電磁場(chǎng)。額外的電磁場(chǎng)與交流電源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互作用，形成一個(gè)復(fù)雜的電磁響應(yīng)。再次，通過在混凝土表面設(shè)置接收線圈，測(cè)量感應(yīng)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和相位差，得到電磁響應(yīng)信號(hào)。最后，通過分析電磁響應(yīng)信號(hào)，可以獲得鋼筋與混凝土交界面的特征信息，進(jìn)而計(jì)算出鋼筋保護(hù)層的厚度[3-4]。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)流程

熟悉橋梁墩柱設(shè)計(jì)圖紙，了解檢測(cè)區(qū)域的鋼筋分布情況以及鋼筋直徑、間距等參數(shù)，以便在后續(xù)檢測(cè)環(huán)節(jié)避開金屬預(yù)埋件。打開儀器，確保其處于良好工作狀態(tài)。在儀器進(jìn)行復(fù)位調(diào)零時(shí)，將探頭放置在無金屬干擾的地方。確定構(gòu)件的檢測(cè)區(qū)域，并準(zhǔn)備好鋼筋探測(cè)儀。通過預(yù)掃描，初步了解鋼筋的軸線方向。接著，沿垂直于軸線的方向移動(dòng)儀器探頭，待顯示屏上出現(xiàn)最小值時(shí)，即可確定軸線位置，同時(shí)在此位置進(jìn)行標(biāo)記或記錄。對(duì)于每個(gè)檢測(cè)部位，重復(fù)上述步驟，逐一標(biāo)記出主筋和箍筋的具體位置。根據(jù)以上掃描情況，對(duì)儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括鋼筋直徑、間距、保護(hù)層厚度等。在進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)過程中，同一點(diǎn)位應(yīng)檢測(cè)兩次，取其均值作為鋼筋保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)值。在得到各測(cè)點(diǎn)的保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)值后，需對(duì)其進(jìn)行修正，即儀器示值加上修正因子[5]。

檢測(cè)結(jié)果影響因素

1.4.1 ?混凝土材料的電磁性質(zhì)

混凝土的電磁性質(zhì)，如電導(dǎo)率和介電常數(shù)，是影響電磁感應(yīng)法檢測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。電磁性質(zhì)決定了渦電流在混凝土中的分布和強(qiáng)度，直接影響感應(yīng)電磁場(chǎng)的形成。不同配比、含水量和強(qiáng)度的混凝土?xí)憩F(xiàn)出不同的電磁性質(zhì)，因此在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要考慮混凝土材料的變異性[6]。

1.4.2 ?鋼筋的直徑和分布情況

鋼筋直徑的大小以及分布情況會(huì)顯著影響電磁感應(yīng)法的靈敏度。較小直徑的鋼筋可能引起較小的渦電流，使得檢測(cè)信號(hào)相對(duì)較弱。同時(shí)，如果鋼筋之間的間距較小，會(huì)導(dǎo)致相互干擾，使得檢測(cè)結(jié)果不夠精確。

1.4.3 ?儀器校準(zhǔn)和標(biāo)定

儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)檢測(cè)結(jié)果的可信度至關(guān)重要。定期進(jìn)行儀器校準(zhǔn)和標(biāo)定，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度，對(duì)保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要作用。

實(shí)體工程應(yīng)用

工程概況

某高速公路橋梁3-1墩柱主筋直徑為28 mm，采用HRB400E熱軋帶肋鋼筋，主筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為55 mm。螺旋箍筋設(shè)置在主筋外，直徑為12 mm，采用雙層HPB300光圓鋼筋，箍筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為45 mm。

儀器檢查

選取不同的直徑的HPB300光圓鋼筋和HRB400E熱軋帶肋鋼筋，置于環(huán)境校準(zhǔn)裝置。然后通過對(duì)承載板的高度進(jìn)行調(diào)整，控制各根鋼筋的保護(hù)層厚度，接著進(jìn)行儀器檢查，結(jié)果見表1。

由表1結(jié)果可看出，所有檢測(cè)數(shù)據(jù)的差值均在±5 mm范圍內(nèi)，測(cè)試精度滿足要求。

確定修正因子

依據(jù)3-1墩柱的設(shè)計(jì)圖紙，檢測(cè)人員在環(huán)境校準(zhǔn)裝置上布置好3-1墩柱鋼筋的分布形式，然后對(duì)承載板的高度進(jìn)行調(diào)整，控制鋼筋保護(hù)層厚度為55 mm。接著，記錄環(huán)境校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行求差（即鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值之間的差值），從而計(jì)算出3-1墩柱的保護(hù)層厚度修正因子Cc，如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)處理結(jié)果，確定鋼筋保護(hù)層厚度修正因子Cc為-0.6 mm。采用鋼尺法進(jìn)行驗(yàn)證，鋼尺法測(cè)量值與鋼筋探測(cè)儀檢測(cè)值的差等于上述修正因子-0.6 mm。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果分析

采用電磁感應(yīng)法進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)面積≥1.5 m×0.15 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)≥10 個(gè)等原則，合理選取3-1墩柱檢測(cè)部位。本項(xiàng)目在距地面2 m位置處標(biāo)注出箍筋位置，然后在箍筋之間繞墩柱一圈檢測(cè)主筋保護(hù)層厚度。采用一體式鋼筋探測(cè)儀以≤5 cm/s的掃描速度進(jìn)行檢測(cè)，顯示屏上將顯示檢測(cè)部位保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)值。每根主筋采集兩次數(shù)據(jù)，同一測(cè)區(qū)測(cè)試 10 個(gè)測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，墩柱鋼筋保護(hù)層厚度允許偏差為設(shè)計(jì)值±10 mm。表3檢測(cè)結(jié)果顯示，3個(gè)測(cè)區(qū)共30個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)（均值）均在允許偏差內(nèi)。因此， 3-1墩柱鋼筋保護(hù)層厚度合格率為100%。

結(jié)語

混凝土材料的電磁性質(zhì)、鋼筋的直徑和分布情況、儀器校準(zhǔn)和標(biāo)定等因素會(huì)影響電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋保護(hù)層結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過環(huán)境校準(zhǔn)裝置模擬現(xiàn)場(chǎng)鋼筋的分布形式，最后計(jì)算得出3-1墩柱的保護(hù)層厚度修正因子Cc為-0.6 mm。

電磁感應(yīng)法檢測(cè)結(jié)果顯示，3-1墩柱鋼筋保護(hù)層厚度合格率為100%。

參考文獻(xiàn)

楊成飛.電磁感應(yīng)法鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)的研究[J].四川建材，2022，48（7）：73-74.

洪華，徐建紅考慮環(huán)境影響因子的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)[J].上海公路，2021（2）：99-103，168.

李棟臣.橋梁墩柱鋼筋混凝土保護(hù)層厚度質(zhì)量控制[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2023，13（7）：145-148.

錢輝，邱培凡，金光耀，等.功能自恢復(fù)SMA/ECC墩柱抗震性能試驗(yàn)研究[J].工程力學(xué)，2023，40（4）：172-183.

李明鴻.雙層鋼管混凝土組合墩柱爆炸損傷機(jī)理和評(píng)估方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2022.

郝提.SRPE管-混凝土-圓鋼管復(fù)式雙管結(jié)構(gòu)短柱軸壓力學(xué)性能研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2022.