[摘要] 本文通过对影响板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度测试因素的分析，提出了提高板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度测试精度的若干技术措施与注意事项。介绍了施工时3种行之有效的控制板负弯矩筋混凝土保护层厚度的方法。
[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..
关键词：负弯矩钢筋；混凝土保护层厚度
[Key word] Cover thickness ; Negative bending moment reinforcement
1、引言
现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度合格点率偏低是建筑工程质量通病之一。现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度偏大会导致现浇板沿支座处出现环状裂缝，影响板的安全性和使用功能；悬挑板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度偏大，会影响悬挑板的承载力甚至导致悬挑板断裂跨塌。工程质量管理部门采取对现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度进行检测以间接控制和验证其厚度并确定是否采取处理措施。
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204－2002）对检测结构实体钢筋保护层厚度所抽取的钢筋种类、数量以及检测结果的评定作了规定，但没有对检测方法作明确规定，检测结构实体中的钢筋《混凝土中钢筋检测技术规程》（行业标准）正在起草、编制。相关检测机构依据GB50204－2002的规定和钢筋探测仪说明书的要求开展检测，有经验的检测人员还通过局部破损的方法对仪器测试值进行校准。通过校准认为仪器读数值误差较大，达不到仪器说明书注明的精度。校准虽然准确，但如果局部破损现浇板结构，费时费力，检测成本加大，进而提出购置（或建议相关单位研制）精度更高的设备。本文参考相关文献并结合检测实践，就保护层厚度校准值和电磁法钢筋探测仪仪器读数值间的差异作若干分析，并介绍提高仪器读数准确性的若干技术措施与注意事项。
对现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度进行检测的目的是为了督促施工单位更好地控制保护层厚度，为此监理、施工单位均加强了管理，并采取了一些技术措施进行监控，但效果均不理想。本文为此也介绍3种行之有效的控制保护层厚度的方法。
2、钢筋保护层厚度的定义
将混凝土表面与钢筋表面间的最小距离C1定义为实际保护层厚度；用钢筋探测仪检测时混凝土表面与钢筋理论表面间的距离Cm定义为指示保护层厚度。C1、Cm详见图1所示。由钢筋保护层厚度的定义可知带肋钢筋和冷轧扭钢筋的钢筋探测仪读数值和实际保护层厚度是有差异的。现浇板负弯矩钢筋通常使用光圆钢筋，少量使用带肋钢筋，基本上不使用冷轧扭钢筋，由于光圆钢筋Cm＝C1，带肋钢筋Cm≈C1，测现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度时，在仪器读数值精度有保证的前提下，仪器读数值基本上就是实际保护层厚 度值C1；对于冷轧扭等截面严重变形的钢筋而言，若要测得其实际保护层厚度值C1，先使用仪器确定钢筋位置，然后采用钻孔、剔凿局部破损法用深度游标卡尺量测其实际保护层厚度。
3、现浇板负弯矩钢筋砼保护层厚度的测试
3.1电磁法钢筋探测仪
钢筋探测仪由电磁法钢筋探测仪和雷达法钢筋探测仪两种，本文中所涉及的钢筋探测仪均指电磁法钢筋探测仪而言。电磁法钢筋探测仪通常由探头、主机和连接线组成。探头接受主机命令，产生电磁场，探头与混凝土表面持续接触并进行扫描，当混凝土中的钢筋和其它金属物体位于该磁场时，磁力线会变形，钢筋和其它金属所产生的干扰导致电磁场强度的分布改变，被探头探测到并接收输送回主机，主机以模拟方式或数字方式对金属物的位置进行显式。如果对仪器所测金属物和混凝土进行适当校准，主机即显示钢筋（金属物）保护层厚度。
探头可由单个或多个线圈组成，其产生电磁场的物理原理可以是涡流效应或者电磁感应。
应用涡流效应的钢筋探测仪，探测线圈中的复线圈电流在钢筋（或导电金属物）中产生涡流，导致探测线圈电阻改变。采用这种工作原理的仪器，其频率在1kHz以上，并且对于靠近探头的任何导电金属都有反映。由于这类仪器对材料的电导率依赖性强，有可能对钢材种类的变化十分敏感，例如检测高拉应力预应力钢筋保护层厚度，需局部破损混凝土进行校准。
应用电磁感应的钢筋探测仪，其复线圈采用低于涡流类仪器的工作频率（一般低于90Hz）。其工作原理类似于变压器，由一个或两个线圈带有驱动电流，同时另一个或两个线圈接收由于探测线圈和混凝土中的钢筋形成磁通路而改变的电压。这类仪器对于非铁磁性材料不如采用涡流效应的仪器敏感。由于这类仪器探头通常安置了对温度敏感的线圈，导致仪器读数随探头温度变化而变化，使用这类仪器检测时必须经常调零并遵照仪器说明书的建议进行操作。
了解了钢筋探测仪类型，测试人员使用涡流效应探测仪测试时需避开水管、电线、金属电线套管等导电金属，以准确确定钢筋位置；消除和减小导电金属对测试钢筋保护层厚度的影响；在气温和体温相差较大的环境下进行检测时，手持对温度敏感的电磁感应探测仪探头进行检测时，如手持时间较长，探头温度会升高，造成钢筋保护层读数误差增大，手持探头时间较长时需按规定的时间间隔对仪器进行调零或遵照仪器说明书的要求消除温差因素影响。
新购置的探测仪，需仔细阅读仪器说明书并做相关试验，以了解其产生磁场的物理原理。有的仪器说明书没有介绍探头产生磁场的原理，因此需做相关试验，可用铝、铜、不锈钢等非铁磁性金属物与探头接触，如主机中保护层读数由大变小且变化很大，说明探头产生磁场的原理为涡流效应；如主机中保护层读数变化较小或不变，说明探头产生磁场的原理为电磁感应。英国产CM9智能型钢筋保护层测定仪利用涡流效应原理，国产GBY－1A型钢筋保护层测定仪和英国产MC－1000、PROBAO3D微型保护层测定仪利用电磁感应原理。
同一台钢筋探测仪往往配置两个探头，不同的探头因产生磁场的范围的差异导致其探测范围不一样，通常大探头探测的范围要比小探头大，探测范围增大的同时，当钢筋间距、排距降至某一定值，钢筋相互之间影响，使得仪器保护层厚度读数不准，甚至连钢筋定位也不准。探测范围足够的情况下，使用探测范围较小的小探头可提高测试精度。探头探测精度的高低与其探测范围的选择需视现场情况而定。
我国目前用的钢筋探测仪主要为我国及英国、瑞士三国生产，其主机中显示的钢筋保护层厚度均为使用生产国钢筋和混凝土材料校准得出，且显示的数字只对单根钢筋而言。依据仪器的探测原理，为提高钢筋保护层厚度测试的准确性，需要对新购仪器进行试验室校准，仪器在使用过程中还需进行周期性校准，工程现场检测时如现场情况和试验室校准条件有差异，需对仪器读取的保护层数值进行现场校验。
仪器如果使用电池和外接电源供电，必须在两种电源下分别校准；同一台仪器如使用几种不同的探头均需分别进行校准。
方法1：使用不具有显著铁磁性的砂、石（可用磁铁浆砂子中的铁砂吸除），不使用外加剂，普通硅酸盐水泥的用量在300kg/m3~400kg/m3之间，选一根笔直的光圆钢筋（φ6～φ10均可），按图2所示将钢筋浇注于棱柱状混凝土试件中，钢筋偏离试块中心，其位置为：从各浇筑侧面至钢筋的实际保护层厚度应覆盖厂家所标明的仪器量程，最小保护层厚度为8㎜（我国根据GB50204－2002规定：允许板筋最小保护层厚度为8㎜）。图2所示棱柱体浇筑侧面的平整度应不大于0.5㎜；用深度游标卡尺从棱柱体浇筑面两端测量钢筋的实际保护层厚度，一个侧面的两个测量值偏差不大于1㎜，取其平均值为实际保护层厚度C1。然后按厂家说明书要求，在仪器量程之内并使外界电磁场干扰降至最低，用钢筋探测仪测量所有平行于钢筋的浇筑侧面至钢筋的指示保护层厚度Cm，Cm的误差应当在±2㎜之内。
方法2：用方法1所用的材料成型1个方形混凝土试件，在方形试件的两个相对表面钻取一系列互相垂直的孔，以便让方法1中所描述的钢筋以与表面不同距离并保持水平地穿过试件，用深度游标卡尺和钢筋探测仪分别测量C1和Cm并进行比较。
通过校准可以确定仪器读数值Cm和实际保护层厚度C1间关系，测试时利用Cm与C1间的相关关系进行修正，提高测试混凝土保护层厚度的准确性。
3.2 钢筋
钢筋的种类及其截面尺寸对钢筋保护层厚度测试值的影响已在保护层厚度定义一节中作了阐述。当钢筋产生明显锈蚀时，其对钢筋保护层厚度的测试也将产生影响，锈蚀明显的钢筋保护层厚度的测试需钻孔剔凿混凝土直接量取。
钢筋的间距、排距、方向是影响钢筋保护层厚度测试值准确性的主要因素。对双排钢筋而言，使用钢筋探测仪有可能确定保护层厚度较小的一排钢筋位置，两排钢筋的保护层厚度均难以用钢筋探测仪测出。钢筋保护层厚度测试值的准确性与平行的钢筋间距和探头产生的磁场范围有关；德国水泥工业研究所研究表明，用钢筋探测仪测试平行的钢筋时，钢筋间距应不小于其保护层厚度的1.5倍。用钢筋探测仪测试与探头轴线（与探头电缆线平行）平行的钢筋，与被测钢筋方向垂直的钢筋对仪器测试值也有影响，有经验的操作者通常确定垂直向钢筋位置，在两垂直向钢筋中间测试与探头轴线平行的钢筋保护层厚度以提高测试精度。
钢筋探测仪的读数值及其采用前述两方法的校准均采用单根钢筋，而工程现场有双层（或双排）双向钢筋、钢筋间距较小、预埋金属物以及混凝土中含有铁磁性骨料等对测试精度有影响的不利因素，要减小和消除这些不利因素的影响，提高测试精度和工作效率，除了要调查了解现场相关情况并在检测时采取一些措施外，还可采取下述两种措施：其一，模拟工程现场配筋情况制作出试件，通过试验确定钢筋探测仪的精度及其对应的探测范围，绘制出探测精度符合要求的仪器读数值Cm和实际值C1间的相关曲线。其二，对于探测精度超出范围或对仪器测出的结果有怀疑时，采用局部钻孔、剔凿保护层混凝土的校验方法：校验时被测钢筋混凝土面层需磨平，平整度不大于0.5㎜，然后根据仪器所确定的钢筋位置选择有代表性的部位钻取一系列孔洞至钢筋，钻孔时应小心切勿损伤钢筋，用深度游标卡尺和保护层测定仪测量C1和仪器读数值Cm，绘制C1和其对应的Cm校验曲线，利用校验曲线计算其它位置钢筋保护层厚度。
4、现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度的控制
笔者通过调查、并进行检测验证，认为以下三种施工方法可有效控制板负弯矩筋混凝土保护层厚度。
方法1：按规范要求将负弯矩筋和固定负弯矩筋的分布筋绑扎牢固，在柱上钢筋间拉线标注负筋保护层厚度，采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土，在刚性较大的梁纵向钢筋上部设置承载木板，浇筑混凝土时工人站于承载木板上。合肥某钢模租赁公司综合楼采用此法浇筑梁、板混凝土，笔者实测其15块板负筋混凝土保护层厚度在15㎜～29㎜之间（负筋保护层设计值为15㎜）。
方法2：除按规范要求对钢筋进行绑扎外，还采用工程塑料限位卡固定板负筋及板中其它钢筋，然后采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。芜湖市某银行办公楼工程采用江苏某厂生产的工程塑料固定板负筋等，笔者随机抽测其2块板负筋混凝土保护层厚度在15～25㎜之间（负筋保护层厚度设计值为15㎜）。采用此法控制板负筋保护层厚度成效显著，但工程造价需增加2元/m2。
方法3：按规范要求绑扎板负筋及其分布筋，用兀型支撑筋支撑负筋远离梁的一端，在负筋上部设置设计厚度的砂浆予制块，用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑，省内有若干地市采用此法在施工时控制板负筋混凝土保护层厚度，笔者抽测其混凝土保护层厚度在10㎜～40㎜之间。
参考文献
英国标准 BS1881第204章 1988
