电磁感应法在桥梁墩柱钢筋保护层厚度检测中的应用

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-3734

作者简介：巩林（ 1987—）女，本科，工程师，研究方向为试验检测。

摘  要：为提升钢筋保护层厚度检测结果准确性，依托某高速公路桥梁工程，展开了电磁感应法在桥梁墩柱钢筋保护层厚度检测中的应用研究。首先分析了电磁感应法的检测原理、检测流程，然后归纳总结了混凝土材料的电磁性质、钢筋的直径和分布情况等检测结果影响因素，最后进行了实体工程应用。应用结果表明，3-1墩柱钢筋保护层厚度合格率为100%。

关键词：钢筋保护层  电磁感应法  桥梁墩柱   检测原理

中图分类号：TU753

桥梁墩柱作为桥梁的支撑结构，在长期使用中面临环境侵蚀和荷载作用，其钢筋保护层厚度的准确检测对于评估结构安全性和耐久性至关重要。电磁感应法作为一种非破坏性检测方法，在钢筋混凝土结构中的应用日益引起关注。本文通过对电磁感应法在桥梁工程中的应用进行深入研究，并结合桥梁墩柱结构特点，旨在验证该方法在钢筋保护层厚度检测中的可行性与准确性，为评估桥梁结构安全性提供可靠的技术手段[1-2]。

钢筋保护层厚度检测

检测方法

本文主要采用电磁感应法对桥梁墩柱混凝土钢筋保护层厚度进行检测，该方法是当前常用的一种非破坏性检测方法。

检测原理

电磁感应法检测钢筋保护层厚度主要基于法拉第电磁感应原理。首先，通过在混凝土表面施加交流电磁场，使得电流通过混凝土，同时感应出嵌入其中的钢筋。其次，由于电流在导电体（钢筋）周围形成环形感应电流，涡电流在钢筋与混凝土交界面上产生额外的电磁场。额外的电磁场与交流电源产生的电磁场相互作用，形成一个复杂的电磁响应。再次，通过在混凝土表面设置接收线圈，测量感应电磁场的强度和相位差，得到电磁响应信号。最后，通过分析电磁响应信号，可以获得钢筋与混凝土交界面的特征信息，进而计算出钢筋保护层的厚度[3-4]。

现场检测流程

熟悉桥梁墩柱设计图纸，了解检测区域的钢筋分布情况以及钢筋直径、间距等参数，以便在后续检测环节避开金属预埋件。打开仪器，确保其处于良好工作状态。在仪器进行复位调零时，将探头放置在无金属干扰的地方。确定构件的检测区域，并准备好钢筋探测仪。通过预扫描，初步了解钢筋的轴线方向。接着，沿垂直于轴线的方向移动仪器探头，待显示屏上出现最小值时，即可确定轴线位置，同时在此位置进行标记或记录。对于每个检测部位，重复上述步骤，逐一标记出主筋和箍筋的具体位置。根据以上扫描情况，对仪器进行参数设置，包括钢筋直径、间距、保护层厚度等。在进行实际检测过程中，同一点位应检测两次，取其均值作为钢筋保护层厚度实测值。在得到各测点的保护层厚度实测值后，需对其进行修正，即仪器示值加上修正因子[5]。

检测结果影响因素

1.4.1  混凝土材料的电磁性质

混凝土的电磁性质，如电导率和介电常数，是影响电磁感应法检测准确性的关键因素。电磁性质决定了涡电流在混凝土中的分布和强度，直接影响感应电磁场的形成。不同配比、含水量和强度的混凝土会表现出不同的电磁性质，因此在进行检测时，需要考虑混凝土材料的变异性[6]。

1.4.2  钢筋的直径和分布情况

钢筋直径的大小以及分布情况会显著影响电磁感应法的灵敏度。较小直径的钢筋可能引起较小的涡电流，使得检测信号相对较弱。同时，如果钢筋之间的间距较小，会导致相互干扰，使得检测结果不够精确。

1.4.3  仪器校准和标定

仪器的准确性和稳定性对检测结果的可信度至关重要。定期进行仪器校准和标定，确保系统的稳定性和精准度，对保证检测结果的准确性具有重要作用。

实体工程应用

工程概况

某高速公路桥梁3-1墩柱主筋直径为28 mm，采用HRB400E热轧带肋钢筋，主筋保护层厚度设计值为55 mm。螺旋箍筋设置在主筋外，直径为12 mm，采用双层HPB300光圆钢筋，箍筋保护层厚度设计值为45 mm。

仪器检查

选取不同的直径的HPB300光圆钢筋和HRB400E热轧带肋钢筋，置于环境校准装置。然后通过对承载板的高度进行调整，控制各根钢筋的保护层厚度，接着进行仪器检查，结果见表1。

由表1结果可看出，所有检测数据的差值均在±5 mm范围内，测试精度满足要求。

确定修正因子

依据3-1墩柱的设计图纸，检测人员在环境校准装置上布置好3-1墩柱钢筋的分布形式，然后对承载板的高度进行调整，控制钢筋保护层厚度为55 mm。接着，记录环境校准数据并进行求差（即钢筋保护层厚度设计值与实测值之间的差值），从而计算出3-1墩柱的保护层厚度修正因子Cc，如表2所示。

根据表2数据处理结果，确定钢筋保护层厚度修正因子Cc为-0.6 mm。采用钢尺法进行验证，钢尺法测量值与钢筋探测仪检测值的差等于上述修正因子-0.6 mm。

现场检测结果分析

采用电磁感应法进行钢筋保护层厚度检测时，应根据测区面积≥1.5 m×0.15 m，测点数≥10 个等原则，合理选取3-1墩柱检测部位。本项目在距地面2 m位置处标注出箍筋位置，然后在箍筋之间绕墩柱一圈检测主筋保护层厚度。采用一体式钢筋探测仪以≤5 cm/s的扫描速度进行检测，显示屏上将显示检测部位保护层厚度实测值。每根主筋采集两次数据，同一测区测试 10 个测点，检测结果如表3所示。

根据相关规范规定，墩柱钢筋保护层厚度允许偏差为设计值±10 mm。表3检测结果显示，3个测区共30个检测数据（均值）均在允许偏差内。因此， 3-1墩柱钢筋保护层厚度合格率为100%。

结语

混凝土材料的电磁性质、钢筋的直径和分布情况、仪器校准和标定等因素会影响电磁感应法检测钢筋保护层结果的准确性。

通过环境校准装置模拟现场钢筋的分布形式，最后计算得出3-1墩柱的保护层厚度修正因子Cc为-0.6 mm。

电磁感应法检测结果显示，3-1墩柱钢筋保护层厚度合格率为100%。

参考文献

杨成飞.电磁感应法钢筋保护层厚度检测的研究[J].四川建材，2022，48（7）：73-74.

洪华，徐建红考虑环境影响因子的钢筋混凝土保护层厚度检测[J].上海公路，2021（2）：99-103，168.

李栋臣.桥梁墩柱钢筋混凝土保护层厚度质量控制[J]. 科技创新与应用，2023，13（7）：145-148.

钱辉，邱培凡，金光耀，等.功能自恢复SMA/ECC墩柱抗震性能试验研究[J].工程力学，2023，40（4）：172-183.

李明鸿.双层钢管混凝土组合墩柱爆炸损伤机理和评估方法研究[D].南京：东南大学，2022.

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