让我们来谈谈混凝土上涂层厚度的测量

简介

混凝土常被涂覆涂层材料，以使其与可能导致其劣化的使用环境隔离开来，也可能是为了便于去污或提升美观度。与金属基材类似，所涂覆的涂层厚度可以在湿态和干态下进行测量。然而，混凝土表面干态涂层的无损测量原理与金属基材表面涂层的无损测量原理截然不同。

本文介绍了混凝土表面涂层的无损厚度测量方法，以及行业标准中规定的、判定涂层干膜厚度是否符合要求的流程（即测量频率和符合性判定标准）。

行业标准

有两项行业标准专注于采用无损方法测量混凝土等非金属基材上的涂层厚度，分别是：

ASTM D6132 《使用超声波涂层测厚仪对涂覆的有机涂层干膜厚度进行无损测量的标准试验方法》

AMPP SSPC-PA 9 《使用超声波测厚仪测量干膜涂层厚度》

ASTM D6132主要关注量规的使用，而AMPP SSPC-PA 9则侧重于根据ASTM D6132获得的测量结果的频率和符合性。也就是说，这些标准并非相互竞争，而是相辅相成的，旨在相互结合使用。请注意，本文所述的测量仪器也可用于测量木材、塑料和其他非金属表面的涂层厚度，但本文不涉及这些应用场景。

测量原理

图片由Defelsko公司提供

用于金属基材涂层厚度无损测量的常见仪器是基于磁感应或涡流原理，但这些仪器在混凝土上无法使用。我们在测量混凝土上的涂层厚度时，需要使用基于超声波原理的仪器。测量时，需在待测量的涂层表面滴上几滴耦合剂或凝胶（这是必需的），然后将配备超声波探头的无损涂层测厚仪通过凝胶放置在涂层表面以获取测量值。对于光滑的水平表面上的涂层，水是理想的耦合剂；对于粗糙表面上的涂层（或在垂直表面上测量时），丙二醇凝胶是最佳的选择，前提是它与待测量的涂层相兼容（不会对涂层产生侵蚀作用）。大多数测厚仪制造商都会为测厚仪探头配备凝胶。需要注意的是，测量完成后，应清除表面上的所有耦合剂，这可能包括用水湿擦。

当探头接触到涂层表面时，超声波信号（声振动）会以给定的速度穿透涂层薄膜（通过耦合剂），直到振动从不同的表面（例如，混凝土/涂层界面，因为这些界面具有不同的密度）反射回来，并返回到探头（即“回声”）。仪器会自动将总信号（发送和接收的信号）除以2，然后以密耳、毫米或微米为单位显示涂层厚度。该方法可测量的涂层厚度最高可达300密耳（7.5毫米）。

涂层界面。图片由Defelsko公司提供

涂层界面（具有不同密度）、涂层中的气孔（或含气涂层）、高度填充的涂层（如砂浆）或涂层中的片状颜料（如玻璃鳞片）都可能导致测量值偏低且不准确。超声波信号会感知到这些界面的密度差异，并在到达涂层与混凝土界面之前就反射回探头。若遇到此类问题，可能需要依靠湿膜厚度、覆盖率计算或破坏性显微测试（托克尔测厚仪、油漆检测仪，或取样进行实验室测量）。

校准、精度验证和调整

校准、精度验证和调整的流程（步骤）与磁感应或涡流测厚仪有所不同。

第一步，校准：由测厚仪制造商或经认可的校准实验室进行，所使用的标准可溯源至国家计量机构（如美国国家标准与技术研究院，NIST）。测厚仪制造商通常建议每年进行一次校准，校准实验室出具的校准证书应存档，且需留存一份副本与测厚仪一同保管。通常，测厚仪或探头上会贴有“校准到期日的标签”，标明下次校准的时间。可使用经ISO/IEC 17025认证的校准实验室，前提是此类测量仪器在其认证范围内。

第二步，精度验证：由测厚仪操作人员在每次使用前后，使用可溯源的、经认证的标准件进行精度验证。对于超声波涂层测厚仪，这些标准通常是一组四块聚苯乙烯块（需单独购买），厚度范围为15至125密耳，可放置在与聚苯乙烯不同的任何光滑表面上。执行此步骤时需要使用耦合剂。

第三步，调整：根据ASTM D6132标准，测量精度与声波在被测涂层中的传播速度直接相关。由于超声波仪器测量的是超声波脉冲的总传播时间，因此可能需要用户根据被测涂层材料的类型进行调整。要确定是否需要调整，必须通过破坏性的横截面方法（ASTM D4138）、取下涂层并用千分尺测量、横截面切片后在显微镜下测量或通过计算机图像分析来确定涂层的实际厚度。显然，后一种方法的“调整”必须在实验室中进行。如果通过上述某种方法测得的涂层厚度与超声波测厚仪的无损测量结果不同，则需要对测厚仪进行调整。测厚仪制造商提供了正确调整测厚仪的说明。这一“调整”步骤使得混凝土表面涂层的测量难度大大增加。

虽然不属于ASTM D6132标准的内容，但可以将涂层的控制样品（即不同厚度的涂层压膜）涂覆在聚酯薄膜®等不粘表面，然后在干燥后移除，使用千分尺测量以确定实际厚度，然后在调整过程中使用。

测量涂层厚度

Positector 200

完成上述步骤后，即可对所涂覆涂层的厚度进行测量。虽然ASTM D6132提供了一些与涂层厚度数据采集过程相关的信息，但SSPC-PA 9提供了更详细的说明，其要点概述如下：

SSPC-PA 9中描述的测量频率与SSPC-PA 2中针对金属基材的的测量频率相似，不同之处在于：点测量被定义为在直径6英寸的区域内至少3次测量读数的平均值（而SSPC-PA 2中为直径1.5英寸的区域）。区域测量的数量取决于涂层的面积大小，这一点与SSPC-PA 2中的规定一致。

与SSPC-PA 2一样，SSPC-PA 9也包含了一个涂层厚度限制等级表。不过，该表仅分为4个等级（而SSPC-PA 2中有5个等级）。1级限制最严格，不允许点测量值或面测量值的结果与规定的涂层厚度范围有任何偏差。限制最宽松的是4级，允许点测量值得结果比规定的最小厚度低25%。面测量值的最小值必须符合规定的最小厚度。点测量值和面测量值均无最大厚度限制。若未指定等级，则默认采用3级（点测量值的结果允许比规定的范围偏高或偏低25%；面测量值的结果则必须符合规定的厚度范围）。

以下表格以规定的涂层厚度范围为20-30密耳为例，显示了这四个等级的具体要求。

Level 等级	Spot Measurements 点测量值	Area Measurements 面测量值
1	20-30 mils（密耳）	20-30 mils（密耳）
2	20-38 mils（密耳）	20-30 mils（密耳）
3	15-38 mils（密耳）	20-30 mils（密耳）
4	Minimum 15 mils, no maximum 最低15 密耳，没有最大值限制	Minimum 20 mils, no maximum 最低20密耳，没有最大值限制

如果点测量值或面测量值的结果超出规定范围（依据项目规范所采用的涂层厚度限制等级，未指定时则依据等级3），确定不合格区域范围的流程与SSPC-PA 2中的规定一致。

总结

本文介绍了依据ASTM D6132标准对混凝土表面涂层进行无损厚度测量的方法，以及确定是否符合SSPC-PA 9中所述干涂层厚度要求的程序。

混凝土表面涂层的无损厚度测量相比金属基材表面涂层的测量更具挑战性，因为其测量原理是基于超声波（而非磁感应或涡流）。即使是单一涂层内部的均匀性以及涂层类型，都可能影响测量结果，甚至可能产生虚假的偏低厚度值。此时可能需要通过破坏性测量方法来确认无损测量结果是否能代表涂层的实际厚度。