浅谈公路工程钢筋保护层厚度的检测与质量控制
【摘要】近年来，钢筋保护层厚度施工质量越来越受到工程界的重视与关注。钢筋保护层厚度作为工程质量控制的关键项目，如何控制钢筋保护层厚度的施工质量与提高合格率成为技术人员的难点工作。针对工程中钢筋保护层厚度质量控制、检测等所遇到的问题，探讨钢筋保护层厚度的定义、质量控制、检测方法。
【关键词】钢筋保护层厚度；检测；质量控制
在钢筋混凝土结构中，设置钢筋保护层厚度的作用是阻止周围环境中的腐蚀介质侵入混凝土结构中，造成混凝土的破坏、钢筋的锈蚀等病害；另一方面，设置一定厚度的保护层是保证混凝土与钢筋之间的握裹力，充分发挥钢筋混凝土的抗压与抗拉整体性能。钢筋的保护层厚度若是太薄，容易产生腐蚀物质的侵蚀；钢筋的保护层厚度若是太厚，虽然保证了结构的耐久性，但是改变了结构的配筋位置，使结构的受力情况发生变化，特别是梁板底面保护层厚度的增大，会降低梁板承受外部拉力荷载的能力，从而影响到结构的安全性。由此可见，钢筋的保护层厚度直接影响到钢筋混凝土结构的耐久性与安全性。
近年来，钢筋保护层厚度施工质量越来越受到工程界的重视与关注。《公路工程质量检验评定标准》规定：钢筋保护层厚度为实测关键项目，其合格率不得低于90%。随着高速公路施工标准化管理的推进实施，工程人员质量意识与管理方式的提高，钢筋保护层厚度的施工质量稳固提高。作为关键项目与之严格的规范控制标准，如何控制钢筋保护层厚度的施工质量与提高合格率成为技术人员的难点工作。
一、钢筋保护层施工质量的控制措施
1.本试验室所负责的工程项目为某高速公路桥涵结构物工程，主要结构物为一座特大互通立交桥，桥梁结构形式多样，施工难度大。本项目钢筋保护层厚度的控制采用浇筑混凝土前用钢尺量测钢筋保护层厚度与浇筑混凝土后用无损电磁法仪器检测工程实体保护层厚度的方法控制。桥涵结构物所有构件进行混凝土浇筑前，由试验室检测，每构件检测8处主筋保护层厚度。钢筋网片、骨架的保护层厚度必须用高强砂浆垫块支撑，且保证钢筋网片、骨架刚度较大，稳定不变型。试验室除用钢尺量测保护层厚度外，必须重点检查钢筋骨架的保护层垫块、整体刚度与稳定性，骨架安装牢固，钢筋保护层厚度检测合格后方可浇筑混凝土。
2.已浇筑的混凝土构件脱模后，试验室及时用无损电磁法钢筋检测仪检测钢筋保护层厚度，计算合格率，与浇筑前钢尺量测的保护层合格率比对分析，将检测结果与发现的问题及时反馈给监理与施工人员，对后续施工的构件及时采取措施，保证了钢筋保护层厚度合格率的逐步提高、施工水平的稳定。
3.钢筋保护层厚度检测结果的分析与应用。本项目试验室采用ZBL-R620型钢筋检测仪检测浇筑后的钢筋保护层厚度，通过对大量检测数据的统计分析发
现，多数构件在混凝土浇筑前用钢尺量测与仪器检测的保护层数据有较大偏差，但偏差值随施工工艺的改进、管理手段的提高逐渐变小，说明保护层的施工质量不断在提高。两种检测方法所产生的偏差值并不是由测试方法或误差造成的，而是混凝土后续工序的施工质量问题引起的，如模板刚度不够、钢筋骨架在浇筑过程中上浮、偏位等。混凝土的浇筑是一项复杂的工艺，影响混凝土质量的因素较多，包括多个施工环节，原材料、钢筋的加工、模板、混凝土的浇筑等环节控制不好都会影响到混凝土的施工质量与保护层厚度。由此可见，浇筑前保护层厚度检测合格，但对模板支撑、混凝土浇筑等质量不重视控制，拆模后的保护层厚度并不一定就合格，甚至前期所做的控制措施起不到作用。混凝土浇筑前检测保护层厚度的目的是施工前控制，排除潜在质量隐患。实体保护层厚度的检测是验证施工工艺、管理程序与检验工程质量。
二、钢筋保护层的检测方法（无损检测）
1.钢筋保护层无损检测所使用的仪器与测试原理。
在实际的检测过程中，从对结构的耐久来考虑，应提倡首选非破损法对其进行检测，当采用非破损法检测过程中出现疑问时用破损法去修正或验证。目前非破损法主要用到的仪器是钢筋探测仪，钢筋探测仪有电磁法钢筋探测仪和雷达法钢筋探测仪两类。目前用的钢筋探测仪主要为国产与进口电磁法钢筋检测仪。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示。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。
2.钢筋保护层厚度检测应注意的几点事项。
①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。为提高钢筋保护层厚度测试的准确性，需要对新购仪器制作保护层厚度标定试件进行试验室校准，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。
②同一台钢筋测定仪一般有两个测量深度量程范围，不同的测量范围产生磁场的范围不一样，量程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，甚至连钢筋定位也找不准。探测范围足够的情况下，使用探测范围量程较小的模式可提高测试精度。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
③钢筋检测仪操作方法不规范会产生一定的误差。在参加多次试验室间钢筋保护层厚度比对试验发现：配筋比较密的部位，钢筋的位置确定难度大，出现的误差较大。要保证保护层厚度检测数据的准确可靠，在测量过程中必须准确找到
钢筋的位置。因此，在检测时，严格按照检测规程的要求，掌握好仪器探头的滑行速度、钢筋位置与走向的确定、避开多层钢筋交叉点与箍筋干扰等要点，才能保证检测结果的可靠。无损检测受现场的场地及操作人员的经验和熟练程度的影响较大，对同一构件由两名检测人员做复现性检测，如果两名检测人员的操作水平相差较大，会出现两种相差较大的检测结果，故检测时由经过培训的专业人员规范操作，以提高检测水平。④当认为相邻钢筋对检测结果有影响，钢筋公称直径未知或有异议，钢筋的实际根数与位置与设计有较大偏差，钢筋与混凝土材质与标定试件有明显差异，应采用钻孔、剔凿等方法验证修正检测结果。
⑤检测位置与检测数量的确定。原《公路桥梁承载力检测评定规程（报批稿）》附录九规定：按单个构件检测时，应根据尺寸大小，在构件上均匀布置测区，测区数不应少于3个，相邻两测区间距不宜小于2m，每一测区检测点数不少于10个，检测主筋的保护层厚度。《公路桥梁承载力检测评定规程》正式颁布后取消了附录内容，与报批稿有较大变化。《公路工程质量检验评定标准》规定：每构件沿模板周边检测8处，其主要针对混凝土浇筑前的检测，不适用于实体的检测。
《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定：对选定的梁类构件，应对全部纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；对选定的板类构件，应抽取不少于6根纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验。对每根钢筋，应在有代表性的部位测量一点。
由于公路工程与工业民用建筑工程有不同的施工特点，本项目钢筋保护层厚度的检测位置与数量按照不少于3个测区、各测区不少于10测点、检测主筋的保护层厚度的方法执行，检测规程执行《混凝土中的钢筋检测技术规程程》要求。
三、保护层厚度控制技术交底时应注意的几个问题
1.关于钢筋保护层的概念。现行很多资料对钢筋保护层厚度的定义不一至，大部分资料文献中的保护层厚度是主筋外缘至混凝土表面的距离。《公路钢筋混凝土桥涵设计规范》规定：钢筋最小保护层厚度是指钢筋外缘至混凝土表面的距离，也就是说规范中的最小保护层厚度是指净保护层厚度。《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》规定：钢筋保护层厚度是钢筋外缘至混凝土表面的距离，包括主筋、箍筋和分布钢筋。钢筋的锈蚀一般总是从最外侧的分布钢筋或箍筋开始，并能引起混凝土开裂和剥落，对混凝土保护层厚度的要求，首先应保证箍筋和分布钢筋的保护层，而内侧主筋的保护层厚度则往往取决于箍筋或分布钢筋的需要。本人认为《公路钢筋混凝土桥涵设计规范》定义的钢筋保护层准确合理，可理解为最外层钢筋边缘至混凝土表面的距离。
2.设计保护层厚度。设计图纸中钢筋保护层厚度的标注尺寸方式不统一，与钢筋保护层的定义不一至（保护层厚度在主筋中心位置标注）。设计施工图中的保护层厚度尺寸一般有以下几种标注方式：
①标注钢筋（主筋）中心线至混凝土表面的距离。这种标注方式是设计部门强调了结构断面的有效截面系数。导算净保护层厚度时应减去钢筋半径，与钢筋保护层的定义不一致，容易使技术人员理解错误。
②在大样图中某钢筋（主筋）部位标注“净××”。指该同类处净保护层尺寸。这种标注方式是设计部门强调了结构上对主筋的保护层作用，同时也控制了有效的截面系数。
③大样图中没有标注，只在图纸说明中标注净保护层数值。指该幅图纸结构物所有钢筋（无论主筋、箍筋）应有的净保护层厚度，是最外层钢筋边缘至混凝土表面的距离。
④图纸中往往未能全面标注出结构各项表面的保护层尺寸（如斜表面），而需要相关钢筋布局按几何图纸推算导出。
不管设计施工图中钢筋保护层厚度采用何种标注方式，施工技术资料与检测资料填写的保护层厚度应是推导计算的净保护层厚度（钢筋外边缘至混凝土表面的距离）。针对设计图纸中钢筋保护层厚度的标注尺寸方式不统一、标注与钢筋保护层的定义不一至、施工图标注不清楚时，施工单位在施工前应及时与设计单位沟通，或要求其出具细部钢筋保护层构造图，避免保护层厚度尺寸交底错误，造成质量事故。
四、影响钢筋保护层厚度的因素与控制措施
1.提高技术人员的思想认识，重视钢筋保护层厚度的控制，做好施工前技术交底工作。严格按照技术规范要求，推进标准化施工管理，使钢筋的加工与安装真正实现工厂化生产。钢筋的加工与安装是影响保护层厚度的最关键因素，特别是下料尺寸、弯折加工、绑扎、连接最为关键。本项目的钢筋加工全部在钢筋加工场内使用数控设备完成，实行工厂化生产，流水作业程序，不允许人工加工，使钢筋骨架、网片的几何尺寸符合规范要求。
2.加强施工前期控制，严格落实混凝土浇筑前的模板报验程序。保护层的施工重点在于前期控制，若在混凝土浇筑前不采用控制预防措施，浇筑后出现质量问题时无法补救。
3.使用高强砂浆作为保护层垫块，加强垫块的布置密度，垫块与钢筋骨架牢固绑扎，使垫块侧面与模板紧密接触，钢筋骨架、网片内部布置临时支撑，保证钢筋骨架、网片与模板融合为一整体，在混凝土浇筑过程中不产生变形，骨架内部支撑随混凝土的浇筑厚度逐渐取出。本项目开工准备期间，施工单位计划采用塑料垫块，由于塑料垫块在荷载作用下容易变形，与混凝土色泽不一至而影响整体外观，塑料垫块不能与混凝土结合成整体，在受拉区不宜布置过多的塑料垫块，因此，必须采用高强砂浆作为保护层垫块。
4.模板的刚度与拼装支撑也是影响保护层厚度的重要因素。模板的选用应尽量不用或少用木材，优先采用钢材。大型模板和支架均应进行施工图设计，保证模板与支架具有足够的强度、刚度和稳定。
5.钢筋骨架的运输与吊装需采取措施，保证钢筋骨架不变形。大型钢筋骨架应采用辅助桁架整体平稳吊装，钢筋骨架的运输采用满足骨架尺寸要求的平板车运输。
6.在混凝土浇筑过程中，尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业的时间，防止钢筋绑扎后作业人员踩踏钢筋网片，应搭设（或铺设）临时的简易通道，以供相关的施工人员施工作业。
五、结语
钢筋保护层是一个容易被忽视，然而却非常重要的问题，我们应从设计、施工的每一个环节中，认真对待这个问题。混凝土结构各施工环节紧密衔接，相互影响，前道工序的质量问题会直接传播或间接影响到后续工序的质量，因此做好事前控制，以批复的施工方案、作业指导书的要求规范施工，严格管理，及时检测分析，不断改进，才能保证钢筋保护层的施工质量。
参考文献：
[1]《公路工程质量检验评定标准》
[2]《公路桥梁承载能力评定规程》
[3]《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》
[4]《公路钢筋混凝土桥涵设计规范》
[5]《公路桥涵施工技术规范》
[6]《混凝土结构工程施工质量验收规范》
[7]《混凝土中的钢筋检测技术过程》
[8]《公路工程竣（交）工验收办法与实施细则》
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