无损检测技术在混凝土钢筋检测中的应用.pdf

682023年4月江西建材质量控制与检测无损检测技术在混凝土钢筋检测中的应用赵海峰宜昌广厦建设工程检测有限公司，湖北宜都443300摘要：文中主要介绍了两种混凝土钢筋无损检测方法，并对无损检测技术在混凝土钢筋检测中的应用进行分析。实践证明，无损检测技术在混凝土钢筋检测中检测精准度较高，能够全面判定混凝土钢筋品质，进而确保建筑施工的材料安全。关键词：无损检测技术；混凝土钢筋检测；应用研究中图分类号：TU74文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 0 6 8-0 3Application of Nondestructive Testing Technology in ConcreteReinforcement DetectionZhao HaifengYichang Guangxia Construction Engineering Testing Co.Ltd.,Yidu,Hubei 443300Abstract:The articlemainly introduces two non-destructive testing methods for concrete reinforcement,and analyzes the applicationof non-destructive testingtechnology in concrete reinforcement testing.Practice has proventhat non-destructive testingtechnology has highdetectionaccuracy inconcrete reinforcement testing,and can comprehensively determine the qualityof concrete reinforcement,thereby ensuring thematerial safetyof buildingconstructionKey words:Model test;Ground collage;Land subsidence0引言近年来，钢筋混凝土因稳定性好、使用寿命长、强度高等优点，在工程中得到了广泛应用。但是，由于钢筋在整个服役期面临着锈蚀、位置移动等系列耐久性问题，易引发结构强度受损。利用无损检测技术，可在混凝土钢筋结构尚未失效前识别相关问题，为最大化控制结构失效提供依据，因此，探究混凝土钢筋无损检测技术具有非常重要的意义。无损检测方法1.1电阻率层析检测法电阻率层析法主要是将一定的安全电压（或电流）施加于混凝土钢筋，使钢筋在电压激励下出现电阻率变化，进而应用计算机程序处理测量数据，完成钢筋混凝土电阻率分布的反演。当混凝土钢筋内部存在缺陷时，在同一激励下，结构表面电压数值会发生改变，结合反演结果可以直观识别混凝土钢筋健康状况。1.2地层透视雷达法地层透视雷达法是一种广谱电磁技术，其主要是利用发射天线以宽频带短脉冲形式将10 2 0 0 0 MHz的高频电磁波送人介质内部，经目标体反射到表面。此时，由接收天线接收回波信号，根据介质内电磁波传播路径、波形、电磁场强度随介质电性变化而变化的规律，收集反射回波幅度、双程走时、相位，确定混凝土钢筋内部结构情况-2 。作者简介：赵海峰（19 7 9-），男，湖北宜都人，本科，工程师，主要研究方向为工程检测。2无损检测技术在混凝土钢筋检测中的应用2.1高密度配筋检测在配筋密度较小的混凝土钢筋检测时，可选择电阻率层析法。2.1.1电阻率层析检测系统组成电阻率层析检测系统由激励源、激励测量电极阵列模块、多路复用切换开关模块、计算机投影控制模块、投影数据采集模块、图像显示模块、图像重建模块以及数据存储模块组成。根据检测系统实际分辨率要求、设计处理能力、检测速度，可以合理设计电极数量。混凝土钢筋电阻率层析检测电极数量通常需超过4个，但少于32 个。同时，以激励信号下测量电极响应信号顺利从激励电极感兴趣区到达测量电极为依据布置电极。一般选择等间距连续编号布置方法（或多次电极布置法），若混凝土钢筋结构为方形截面，将电极均匀布置在各边；若混凝土钢筋结构截面为圆形，则电极均匀布置在圆周。从投影方式来看，高密度配筋结构下的钢筋混凝土检测适宜选择单面电极布置、部分区域的投影方式，即2排列，保证A、M、N、B的间距一定，根据初始设置MN电极间距数，设置相等的AM电极间距和NB电极间距，具体见图1。AMNBAMNBAMNB图1电阻率层析检测中的2排列方式692023年4月质量控制与检测江西建材2.1.2电阻率层析检测案例以某工程混凝土钢筋检测为例。工程主体为7 层，翼缘为5层，呈现中部高翼缘低的特点，中间为1个半圆球顶形成构图中心，底部大厅为八角形顶，内部墙面厚度为2 m，表面镶嵌有精美壁面。现准备对工程进行维护加固。（1）准备阶段。在维护加固前，需详细了解混凝土结构中钢筋健康状态，所选的检测方法为电阻率层析法 3-5。根据检测规范要求，检测人员应在电极探针与混凝土钢筋之间建立电阻小于1Q的电路连接，牢固连接电极并控制相邻电极之间的距离，使每一个电极均经传导电解液与混凝土表面接触。若混凝土表面较为干燥，检测人员应在检测期间持续湿润海绵（或者湿润木棒垫），但应防止混凝土表面形成水膜，确保混凝土钢筋电阻率检测精确度。同时，考虑到混凝土内含有氯离子扩散干扰混凝土钢筋电阻率，检测人员可同时将混凝土内部氯离子屏蔽环埋人氯离子扩散范围内，降低氯离子干扰，保证混凝土钢筋电阻率层析检测准确度。（2）操作阶段。依据规范将电极布置在混凝土墙结构钢筋表面后，检测人员需根据混凝土钢筋结构特点，选择适宜的激励信号。因混凝土钢筋电阻率变化范围较大，电流激励易导致检测信号过大，因此，混凝土钢筋电阻率层析检测过程中所选的激励信号为电压激励。施加电压激励后，测量人员可以先向右逐点移动A、B、M、N，获得1个剖面。随后维持MN电极间距一定，在同一时刻增大AM、NB电极间距，重新开始向右移动A、B、M、N，获得下一个面，持续扫描测量其他相邻两电极上电压，各个测量电压可反应对应测量电极等势线区域间电阻。（3）结果分析。根据电阻反演推算混凝土钢筋健康状况。如电阻率下降，可以判断是否为混凝土钢筋含水量高、混凝土孔隙率高、温度上升、碳化深度下降等因素，在摒除上述因素后，分析混凝土钢筋锈蚀情况，为混凝土钢筋维护处理提供依据 6 2.2低密度配筋检测在对配筋密度较小的混凝土钢筋进行检测时，可选择GPR（G r o u n d-Pe n e t r a t i n g Ra d a r，地层透视雷达法），对混凝土钢筋配置、钢筋保护层进行高精度检测，确定混凝土钢筋精度。在操作前，技术人员应开启天线电源键、WLAN键，选择对应的天线WiFi密码，将天线紧密贴合混凝土钢筋上，箭头指向运动方向，开启前期安装完毕的软件显示网络连接成功，进行下一步设置。根据检测要求设置操作参数，具体见表1。表1低密度配筋下混凝土钢筋GPR检测参数编号技术指标参数1脉冲重复频率/kHz1002叠加次数/次1327683信号稳定性/ps1004采样频率/GHz0.41005样点数/道12881926孔中天线/MHz100,2507工作模式DMI（连接测距轮）/连续/点测8测量时窗/ns309介电常数6810数据间隔/cm1（默认）参数设置完毕后，手动点击“采集”，移动雷达天线，均匀移动，促使天线、待测混凝土钢筋面充分耦合。在采集阶段，若需打标记，则暂停操作打标记。完成检测后，点击“停止”，保存全部数据。以A地下室混凝土钢筋检测为例，墙体厚约0.2 m，全部底板混凝土一次性铺设面积达7 8 0 0 m，因混凝土固结环节温度异变引发局部微裂缝，为辨明混凝土钢筋微裂缝在混凝土内部延伸变化规律，使用EKKO-1000型透视雷达，设定天线中心频率为12 0 0 MHz，天线分离距为0.2 m、0.3m、0.4m，在混凝土结构背面布设网格测线，相邻检测点之间距离为0.0 1m。在参数设定完毕后，开展若干次叠加去噪声操作，分析双程反射时间随测线方向与距离变化，以及目标体深度随测线方向与距离变化。3检测结果分析3.1高密度配筋检测结果高密度配筋下，电阻率层析检测法在B工程混凝土钢筋中的检测结果见表2。表2高密度配筋下B工程混凝土钢筋电阻率层析检测结果编号混凝土电阻率/Qm钢筋锈蚀概率180高275高390高根据混凝土钢筋锈蚀过程中的电化学特征，混凝土电阻率、钢筋脱去钝化后锈蚀率存在一定关系，任何情况下，给定混凝土钢筋结构钝化失去后，在低电阻率部位的锈蚀率均超出高电阻率部位的锈蚀率 7-9 。由表2 可知，B工程混凝土钢筋锈蚀概率较高，需及时处理，抑制混凝土中钢筋脱去钝化后的锈蚀速率。上述现象的出现可能与混凝土本身化学性质作用下，高密度配筋在碱性环境内形成钝化膜被破坏，逐渐丧失对钢筋保护作用，致使钢筋支撑作用受损，并伴随混凝土承载力下降，威胁整体建筑安全。基于此，建议混凝土钢筋维护人员应加强结构日常维护，定期检测其结构耐久性，积累足够的检测资料并全面分析，及时处理结构出现的早期劣化现象，阻断混凝土钢筋受环境有害物质侵蚀，延长混凝土钢筋结构使用寿命。3.2低密度配筋检测结果低密度配筋下，A地下室混凝土钢筋的GPR检测结果如表3。表3低密度配筋下混凝土钢筋GPR检测结果测线方向与距离/m00.40.81.21.6双程反射时间/ns32312目标体深度/m0.080.080.150.080.2根据表3，混凝土钢筋中，设定混凝土体为媒介介质，钢筋为混凝土内异常体，媒介介质、异常体之间介电性质差异较大，电磁波可在钢筋、混凝土交界位置出现强烈反射，表现为低密度配筋下混凝土钢筋GPR检测剖面双曲线特征异常。在墙体厚度为0.2 m、钢筋保护层厚度为0.0 8 m的情况下，分析水平测线双程反射时间随测线方向与距离变化，以及目标体深度随测线方向与距离变化，得出墙体内纵向分布钢筋间距为0.12 m，垂向墙体横向分布钢筋间距为0.15m。据此，对比设计配筋间距，可以判定混凝土钢筋是否移位，为工程处理提供依据。混凝土钢筋移位可能与测量误差、插筋后未及时加固、超厚基础底板混凝土流消压力推动等因素有关，为避免混凝土钢筋移位，建（下转第7 2 页）72上接第6 9 页）江西建材2023年4月质量控制与检测10.0土压力9.59.08.5e/8.07.57.06.56.0050100 150200250300350400450 500550时间/10 s图210mm破损尺寸下土压力变化图4.315mm管道裂缝尺寸试验结果此试验设计管道破损口直径大小为15mm，同样控制地下水位保持在土层顶部以下0.2 m，并连续记录和观察试验现象。在36 34 时，管道上方已经形成了面积约为2 8 cm的椭圆形空洞，随后空洞不断拓展，在512 7 形成面积约为117 cm的空洞区域。在7 6 55 时，土层下方10 cm处形成了跨度为13cm的土拱，并慢慢开始产生塌陷。在8 7 2 1 时，土层顶部发生了2.5cm的最大沉降。由本次试验可知，管道开孔直径为15mm的试验结论如下。（1）土体的流失量明显多于10 mm和5mm的孔径，最后的塌陷现象也更加明显。在不需增加外力的情况下，土层已经在其自重作用下发生了2.5cm的沉降。根据15倍的相似比，无荷载的真实路面已经发生了约为40 cm的沉降，若有外力作用，如车辆荷载，则会导致更大的路面塌陷。（2）随着时间的增加，土体的流失速度即土压力的减少速度不断加快，与前面的试验结果一致。议相关方从测量方向着手，准确放线。在精准放线的基础上，借助水平通筋加固首次墙柱插筋根部，增设2 道及以上加固箍筋，并将定位卡牢固绑扎在上部，同时利用2 台泵车由两个方向向中间位置浇筑，额外加固基础上层钢筋网片，降低混凝土向后推移压力，确保工程混凝土钢筋位置与设计位置一致。4结语综上所述，合理掌握无损检测技术，在客观层面评判钢筋混凝土品质，是钢筋混凝土合规使用的关键。因此，检测人员应根据混凝土钢筋检测需求，合理利用地层透视雷达法等无损检测技术，准确、全面判定混凝土钢筋品质，及时发现混凝土钢筋问题并给出针对性建议，为混凝土钢筋工程高质量开展提供依据。参考文献【1】李勇升.混凝土钢筋锈蚀检测技术在路桥施工中的应用分析J.运输经理世界，2 0 2 0（8）：8 4-8 5.（3）本试验的塌陷原因也是在形成土拱之后，由于土体的自重效应而发生了最终的塌陷，与10 mm孔径的试验结果一致。（4）除了土层的沉降之外，还产生了两条0.5cm宽的裂缝，裂缝形成原因如下：管道破裂处上部水土流失产生空洞，从而导致土层顶部发生沉降，沉降两旁土体失去围压从而向中间发生位移形成裂缝。这也比较接近实际道路塌陷的情况。5结语本文设计的模型试验能够合理地模拟实际道路塌陷情况，清晰地观察到试验中空洞和土拱的形成，并能及时观察到土层顶部的沉降。当管道发生渗漏时，随着时间的延长以及土体结构性的破坏，土体流失的速度和地下空洞的发展也会随之加快，随着土体的自重增加，最后形成地面沉降或者塌陷。当破损口直径为5mm时，管道上方以形成裂缝为主，观察不到明显的塌陷现象，土压力的降低并不多；当直径为10 mm时，管道上方的土体流失明显增加，土体的承压能力明显降低；当直径为15mm时，在形成土拱后便逐渐开始产生沉降，且此时无外力作用。因此，管道裂缝尺寸不断增加时，土层的沉降和塌陷现象也越来越明显。参考文献【1周建，张映钱，方亿刚，等.水位变动及降雨人渗联合作用对岩溶地面塌陷的影响分析J】.水利与建筑工程学报，2 0 16，14（1）：218-222.2李孟。“塌塌不休”，脚底下的安全如何保障？城市路面塌陷情况调查J】.中华建设，2 0 16（11）：14-16.3胡聿涵，白玉川，徐海珏.近10 年中国城市道路塌陷原因及防治对策分析J】.公路，2 0 16，6 1（9）：130-135.4侯超群，董满生，逢焕平.松散土体型地面塌陷成因分析及机理研究【J】.合肥工业大学学报（自然科学版），2 0 13，36（1）：63-67.5张成平，张顶立，王梦恕，等.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制J.岩土力学，2 0 10，31（S1）：30 3-30 9.6李波，李浩.地质雷达在路面塌陷探测中的管理应用【J】.公路交通科技（应用技术版），2 0 15，11（11）：38-40.2 高嘉宝.混凝土结构常见的无损检测方法对比研究【J】.低碳世界，2 0 2 2（9):9 49 6.3孙世栋，秦磊，任宏伟，等，基于电阻层析成像的混凝土钢筋锈蚀无损检测【J】.无损检测，2 0 2 0（1）：37-40.4李常见，混凝土检测技术以及其应用【佳木斯职业学院学报，2019(12):212,214.5朱锐昇.建筑工程混凝土检测方法及措施分析【.广东建材，2022,38（8):45-46.6梁红.房屋建筑钢筋混凝土结构施工技术研究【J】.中国建筑装饰装修，2 0 2 2（2 0）：6 5-6 7.7 康伟.高层建筑钢筋绑扎施工技术浅析J】.四川水泥，2 0 2 2（8）：143-145,148.8徐忠茂.钢筋混凝土结构检测与加固技术【J.江西建材，2 0 2 2(12):64-65,68.9 享郭欢，肖青战，张艳，等.无损检测技术在混凝土钢筋检测中的应用J.黑龙江科学，2 0 2 2，13（8）：6 7-6 9.