混凝土保护层厚度相关规定及检测方法
混凝土保护层是指混凝土结构构件中,最外层钢筋的外缘至混凝土表面之间的混凝土层,简称保护层。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(2015年版)修订时考虑了混凝土碳化和钢筋锈蚀等耐久性问题,因此,实际上规范修订后保护层厚度是有所加大的。
混凝土结构中,钢筋和混凝土两种材料之间良好的粘结性能是它们共同工作的基础,从钢筋粘结锚固角度对混凝土保护层提出要求,是为了能够更好的保证钢筋与其周围混凝土能共同工作,并使钢筋充分的发挥自身强度。
钢筋在大气或者其他介质中,容易受蚀生锈,使得钢筋的有效截面减少,影响结构受力,因此就需要根据耐久性要求规定不同使用环境的混凝土保护层最小厚度,以保证构件在设计使用年数的限制内钢筋不发生降低结构可靠度的锈蚀。
混凝土保护层可有效延缓高温对钢筋的破坏,保证钢筋在规定的能抗住火焰的极限范围内不会因受到高温影响而导致承载能力急剧丧失,为生命、财产转移提供宝贵时间。
但混凝土保护层也不宜过大,过大的厚度不但不能充分的发挥钢筋的力学性能,反而会降低混凝土结构物件的承载能力。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(2015年版)规定,构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径,且设计年限为50年的混凝土结构,最外层钢筋的保护层厚度应符合下表规定,设计使用年数的限制为100年的混凝土结构,最外层钢筋的保护层厚度不应小于下表中数值的1.4倍。
注:1)混凝土强度等级不大于C25时,表中保护层厚度数值应增加5mm。 2)钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层,基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起,且不应小于40mm。
由于冻融环境、氯化物环境、非物理性腐蚀环境更易造成混凝土腐蚀、钢筋锈蚀,因而其混凝土保护层厚度要大于一般环境。对处于复杂环境中的混凝土结构,更应该关注其混凝土保护层厚度是不是满足规范与设计的基本要求。《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T50476-2019)对复杂环境中的混凝土保护层厚度进行详尽的描述,具体可参考《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T50476-2019)第4-7章部分。
常见的混凝土保护层厚度检验测试方法有电磁感应法、剔凿原位检测法、雷达检测法等,雷达法更适合快速、大面积的扫描检测,因而在工业及民用建筑检验测试中用的更多。
《混凝土结构现场检测技术标准》(GBT 50784-2013)第9.3.1规定,混凝土保护层厚度宜采用钢筋探测仪进行仔细的检测并应通过剔凿原位检测法做验证。在现场实操中,通常根据检验测试目的、项目特点和条件等,可灵活选择电磁感应法、剔凿原位检测法检测钢筋混凝土保护层厚度。
电磁感应法检测钢筋混凝土保护层厚度应按下列步骤进行(以下内容摘自《混凝土中钢筋检验测试技术标准》(JGJ/T 152-2019)第四章):
1、应根据预扫描结果设定仪器量程范围,根据原位实测结果或设计资料设定仪器的钢筋直径参数。沿被测钢筋轴线选择相邻钢筋影响较小的位置,在预扫描的基础上进行扫描探测,确定钢筋的准确位置,将探头放在与钢筋轴线重合的检测面上读取保护层厚度检验测试值。
2、应对同一根钢筋同一处检测2次,读取的2个保护层厚度值相差不大于1mm时,取二次检验测试的数据的平均值为保护层厚度值,精确至1mm;相差大于1mm时,该次检验测试的数据无效,并应查明原因,在该处重新进行2次检测,仍不符合相关规定时,应该更换电磁感应法钢筋探测仪进行仔细的检测或采用直接法进行检测。
3、当实际保护层厚度值小于仪器最小示值时,应采用在探头下附加垫块的办法来进行检测。垫块对仪器检测结果不应产生干扰,表面应光滑平整,其各方向厚度值偏差不应大于0.1mm。垫块应与探头紧密接触,不得有间隙。所加垫块厚度在计算保护层厚度时应予扣除。
遇到以下情况之一时, 应采用直接法做验证:1、认为相邻钢筋对检测结果有影响;2、钢筋公称直径未知或有异议;3、钢筋实际根数、位置与设计有较大偏差;4、钢筋以及混凝土材质与校准试件有显著差异。
当采用直接法验证时,应选取不少于30%的已测钢筋,且不应该少于7根,当实际检验测试数量小于7根时应全部抽取。
混凝土保护层厚度过薄,钢筋将会暴露于不良环境中,继而导致钢筋性能降低,甚至导致构件承载能力降低,结构失稳等,造成不可估量的损失。因此,当发现混凝土结构存在露筋、钢筋锈蚀现象时,应及时委托专业的检测鉴定机构,检测评定混凝土保护层厚度是不是满足现行规范及原设计的基本要求,分析原因,并评估其对结构安全性、使用性、耐久性造成的影响。
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