CN104535021A - 一种混凝土钢筋保护层厚度检测方法 - Google Patents

一种混凝土钢筋保护层厚度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种混凝土钢筋保护层厚度检测方法,1)配制成型混凝土试件;2)将1)中混凝土试件与待测结构物进行同条件养护;3)采用雷达仪检测混凝土试件保护层厚度,计算得到相应介电常数;4)采用3)的方法测试混凝土试件在不同龄期的介电常数;5)结合待测结构物龄期及混凝土试件的介电常数,确定待测结构物介电常数;6)根据待测结构物介电常数设置雷达仪参数,进行待测结构物保护层厚度检测。本发明中通过对不同龄期混凝土的保护层的测试获得相应的介电常数值,对雷达仪进行相关设置,获得较为准确的保护层厚度值,保护层厚度在20~60mm时可使测试值与实际值偏差不大于2.0%,在61~200mm时测试值与实际值偏差不大于3.5%,检测精确度大幅提高。

Description

一种混凝土钢筋保护层厚度检测方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土的无损检测技术,尤其涉及一种提高混凝土钢筋保护层厚度检测精度的方法。
背景技术
钢筋保护层的无损检测方法主要有电磁感应法和雷达法,而在实际工程中电磁感应法应用较为广泛,雷达法由于仪器设备昂贵则更多的应用于科研教学,近几年来也较多的应用于一些保护层厚度较大、控制要求较高的大型工程,如港珠澳大桥。目前,随着工程建设对钢筋混凝土耐久性的要求越来越高,保护层厚度的检测也显得更为重要了,而雷达法作为一种混凝土无损探测方法,具有探测速度快、资料连续、操作方便灵活、分辨率高、无损等特点,在混凝土质量探测中具有广泛的应用,保护层的无损检测就是其重要的应用之一。但是,由于混凝土结构体的复杂性,特别是混凝土的含水率变化,使混凝土的介电常数在成型初期至养护过程中发生较大变化,而雷达法受混凝土介电常数影响较大,无法获得准确的保护层厚度值,这也一直困扰着工程检测人员。
目前,关于雷达法检测的精度问题,《混凝土中钢筋检测技术规程》仅规定了钢筋探测仪在10-50mm厚度时允许偏差为±1m,对雷达法则无类似规定。《港珠澳大桥耐久性混凝土质量控制技术规程(修订)》规定:保护层厚度大于60mm时应选用雷达探测技术,小于60mm时应选用电磁感应技术;实施检测时,雷达法的允许偏差为±2mm,任何情况下都不得大于±5%。在实际的雷达法检测中,随着保护层厚度的变化,检测结果与实际值的偏差也在±1%至±10%之间波动,检测结果稳定性较差,导致其检测精度不高,无法准确及时掌控保护层施工质量,直接影响着工程的耐久性,尤其是像120年寿命的港珠澳大桥,更需一种方法来提高雷达法检测技术的检测精度。
有鉴于上述现有的混凝土保护层厚度检测存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种新型混凝土钢筋保护层厚度检测方法,使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于,克服现有的混凝土保护层厚度检测存在的缺陷,而提供一种新型混凝土钢筋保护层厚度检测方法,提高检测精度,从而更加适于实用,且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的混凝土钢筋保护层厚度检测方法,该方法包括如下步骤,
1)采用待测结构物使用的原材料及混凝土配合比按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的要求成型混凝土试件,试件的实际保护层厚度可从外露钢筋处直接测量,保护层的厚度范围包含待测结构物的保护层厚度范围;
2)将试件与结构物进行同条件养护;
3)养护7天后,按照JGJ/T 152-2008《混凝土中钢筋检测技术规程》的要求在混凝土试件保护层厚度的测试面进行测试,可以根据雷达波往返的时间计算出雷达波在试件中的传播速度,由下式计算试件的介电常数;也可以根据雷达仪的不同,通过反推法得出试件的介电常数;
ϵ = ( c v ) 2
其中,ε为介电常数,c为光速,v为雷达波在试件中的传播速度;
4)按照步骤3)的方法测试混凝土试件在不同龄期(如:7天、10天、14天、18天、21天、24天、28天、35天、42天、56天)的介电常数;
5)结合待测结构物的龄期以及步骤4)测得的不同龄期的混凝土介电常数,确定结构物的介电常数;
6)再根据此介电常数对雷达仪进行参数设置,即可开始结构物的保护层检测,保护层厚度在20~60mm时可使测试值与实际值偏差不大于2.0%,在61~200mm时可使测试值与实际值偏差不大于3.5%。
更进一步的,前述混凝土钢筋保护层厚度检测方法,所述的待测结构物的保护层厚度范围是20~200mm。
更进一步的,前述混凝土钢筋保护层厚度检测方法,所述的雷达仪包括钢筋混凝土雷达仪、探地雷达、地质雷达等市售或者进口的商业化产品。
本发明采用雷达仪测试钢筋混凝土保护层厚度的方法,其测试原理是:雷达仪将高频电磁波以宽频带脉冲形式,通过发射器经天线被定向送入检测体(此处为混凝土)内,经存在电性差异的目标体(此处为钢筋)反射后返回结构体的表面被接受天线接收,根据雷达主机记录的电磁波往返所需的时间以及在混凝土内的传播速度(通过与混凝土的介电常数换算得到),可计算出目标体的深度,即为保护层的厚度。
借由上述技术方案,本发明混凝土钢筋保护层厚度检测方法至少具有下列优点:
1)本发明中的制作混凝土试件所用的原材料及混凝土配合比与待测结构物使用的一致,可避免因原材料发生改变而使雷达法测试结果发生变化,提高检测精度;
2)本发明中涉及的待测结构物的保护层厚度范围是20~200mm,该范围基本包括了大部分已建及在建工程的保护层厚度,使本发明的方法具有较强的普遍适用性。
3)本发明中通过对不同龄期混凝土的保护层的测试获得相应的介电常数值,再基于此介电常数值和结构物的龄期对雷达仪进行相关设置,可大幅度的消除混凝土介电常数对雷达法的影响,获得较为准确的保护层厚度值,保护层厚度在20~60mm时可使测试值与实际值偏差不大于2.0%,在61~200mm时可使测试值与实际值偏差不大于3.5%,检测精确度大幅提高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的混凝土钢筋保护层厚度检测方法其具体实施方式、特征及其功效,详细说明如后。
实施例1~8分别制备不同保护层厚度、钢筋直径、钢筋间距的混凝土试块,对本发明的检测方法进行了验证,其中的混凝土试件由以下原材料及配合比成型:
(1)胶凝材料:华润水泥(平南)有限公司生产的P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥;唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司生产的S95矿渣粉;镇江华源集团新型材料分公司生产的Ⅰ级粉煤灰;
(2)集料:西江上游出产的中砂;新会大泽永鑫石业有限公司生产的5-20mm碎石(连续级配);
(3)外加剂:江苏苏博特新材料股份有限公司生产的PCA-I聚羧酸高性能减水剂;
(4)水:自来水;
(5)钢筋:广东韶钢松山股份有限公司生产的HRB400热轧带肋钢筋,直径分别为16mm、20mm、25mm、28mm、32mm;各种材料的配合比组成见下表1:
表1 混凝土试件材料用量(Kg/m3)
实施例1~8中成型了3个混凝土试件,试件编号依次为A、B、C,其尺寸及内部钢筋分布情况如表2:
表2 试件尺寸及钢筋分布情况
在此对本发明的操作步骤进行详细的阐述。
1)采用待测结构物使用的原材料及混凝土配合比按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的要求成型混凝土试件,试件尺寸及内部钢筋分布与试件B一致,试件的实际保护层厚度可从外露钢筋处直接测量,用钢直尺量得钢筋的保护层厚度为87mm;
2)将试件与结构物进行同条件养护;
3)养护28天时,按照JGJ/T 152-2008《混凝土中钢筋检测技术规程》的要求,采用日本JRC公司生产的NJJ-95B型钢筋混凝土雷达仪在混凝土试件的测试面对钢筋进行扫描测试时,雷达仪介电常数设置为6.5时,测得的厚度值为92mm,与实际值87mm偏差较大,此时利用反推法,调整仪器的介电常数设置值,当介电常数设置为6.9时,测得的厚度值为87mm,与实际值一致,因此可确定介电常数设置值6.9为试件28天龄期的的介电常数值为6.9,即为结构物28天龄期的的介电常数值;采用美国GSSI公司生产的Handy scan手持地质雷达仪在混凝土试件的测试面对钢筋进行扫描测试时,从扫描的图像可得到雷达波往返传播的时间t为1.52ns,往返的距离D为2倍的保护层厚度,即为0.174m,由v=2D/t可计算出雷达波在试件中的传播速度v为0.1142m/ns,再由下式计算试件的介电常数ε,得到试件28天龄期的介电常数值为6.9,即为结构物28天龄期的介电常数值。
ϵ = ( c v ) 2
其中,ε为介电常数,c为光速,v为雷达波在试件中的传播速度;
4)按照步骤3)的方法测试混凝土试件在不同龄期(如:7天、10天、14天、18天、21天、24天、28天、35天、42天、56天)的介电常数或雷达波在不同龄期(如:7天、10天、14天、18天、21天、24天、28天、35天、42天、56天)混凝土试件里的传播速度;
5)结合待测结构物的龄期以及步骤4)测得的不同龄期的混凝土介电常数,确定结构物的介电常数;
6)再根据5)中的介电常数或4)中的雷达波在不同龄期混凝土试件里的传播速度对雷达仪进行参数设置,即可开始结构物的保护层检测。
本发明的实施例1~8中混凝土试件的实际保护层厚度、钢筋直径及钢筋间距见表3。混凝土试件养护7天后,采用日本JRC公司生产的NJJ-95B型钢筋混凝土雷达仪,按照JGJ/T 152-2008《混凝土中钢筋检测技术规程》的要求,在实施例1~8中的混凝土试件的测试面分别进行测试,测试结果见表3。
表3 测试结果
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种混凝土钢筋保护层厚度检测方法,其特征在于:该方法包括如下步骤,
1)配制成型混凝土试件;
2)将1)中混凝土试件与待测结构物进行同条件养护;
3)采用雷达仪检测混凝土试件保护层厚度,计算得到相应介电常数;
4)采用3)的方法测试混凝土试件在不同龄期的介电常数;
5)结合待测结构物龄期及混凝土试件的介电常数,确定待测结构物介电常数;
6)根据待测结构物介电常数设置雷达仪参数,进行待测结构物保护层厚度检测。
2.根据权利要求1所述的混凝土钢筋保护层厚度检测方法,其特征在于:所述待测结构物保护层厚度为20~200mm。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土钢筋保护层厚度检测方法,其特征在于:所述混凝土试件中的钢筋结构外露,混凝土试件的保护层厚度从外露钢筋处直接测量。
4.根据权利要求1所述的混凝土钢筋保护层厚度检测方法,其特征在于:所述的雷达仪为钢筋混凝土雷达仪、探地雷达仪或地质雷仪。
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