【钢筋混凝土保护层厚度分析与控制】钢筋混凝土保护层厚度

时间：2019-04-22 03:19:02　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】钢筋混凝土保护层，是关系到钢筋混凝土结构构件力学性能和建筑物使用寿命及耐久性的重要问题。因此，如何控制钢筋混凝土保护层的厚度，确保保护层厚度与构件承载力的关系，是十分重要的问题。
　　【关键词】钢筋保护层厚度控制；结构性能；建筑物耐久性
　　【中图分类号】 TU528.57 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）03-045-02
　　混凝土结构中的钢筋保护层厚度(混凝土保护层厚度)系指从受力主筋的外边缘到构件混凝土外边缘的距离，即受力主筋外皮到构件表面的尺寸。
　　受力钢筋的混凝土保护层厚度是一个容易被忽视，然而却是非常重要的问题。在笔者接触的用户投诉中，很多的楼板开裂、板底露筋泛锈等就是由于保护层厚度等原因引起。
　　1　钢筋混凝土保护层理论
　　混凝土对钢筋的保护作用，基于混凝土凝固后具有高碱度特性，在钢筋表面形成一层钝化膜，使钢筋锈蚀的电化学反应不可能发生。钢筋表面连续完整的钝化膜一旦破坏，钢筋会受到腐蚀。而造成混凝土中钢筋钝化膜破坏的原因有两种：
　　1.1　混凝土本身具有腐蚀性，如使用了含超标准氯盐的地下水搅拌混凝土，使混凝土的钝化膜处于不稳定状态，pH 值降低，引起钢筋发生电化学腐蚀。
　　1.2　由于周围介质的作用使混凝土失去保护钢筋的能力，如物理作用、化学作用等，物理作用可以直接破坏混凝土的保护层，使钢筋处于裸露状态，失去钝化膜，以致直接与周围介
　　质相接触而腐蚀。
　　2　钢筋混凝土保护层的重要性
　　钢筋混凝土结构构件是由钢筋的抗拉强度与混凝土的抗压强度相互补充，共同承担结构构件所承受的外部荷载所发挥作用的。在设计钢筋混凝土的受力条件时，着重考虑的是混凝土的受压应力和钢筋的受拉应力。
　　2.1　钢筋混凝土中的钢筋位置。基于钢筋混凝土保护层理论我们知道，钢筋混凝土结构构件中钢筋的实际受拉应力是否能与设计计算应力一致，主要取决于钢筋在混凝土结构中的位置是否正确。所以有效的控制钢筋保护层厚度非常重要。
　　一般来说，无论是梁还是板，受拉钢筋应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。挑梁的受力钢筋应设在构件上部受拉区，如果钢筋保护层厚度过大，轻则由于钢筋不能有效发挥其应有的抗拉作用，而使混凝土受拉应力超标产生裂缝，重则由于悬挑结构上部钢筋所受拉力的力矩高度变小，而使钢筋受拉应力超荷载发生结构断裂。大面积的现浇楼板，下排钢筋如果垫得过高，保护层过大，在外加荷载作用下，混凝土下部受拉应力超标，也会造成混凝
　　土板底部产生裂缝。
　　2.２　钢筋与混凝土的相互作用。钢筋与混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的粘结强度，这种相互作用力称为握裹力。钢筋在混凝土中的保护层必须具有一定的厚度，才能保证混凝土与钢筋之间的握裹力。如果钢筋保护层厚度过小，钢筋过分靠近结构构件的边缘，容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，直接导致钢筋握裹力的减小。另外，钢筋保护层过小，表层混凝土将随着时间的推移而逐渐碳化，边缘钢筋失去保护作用而导致钢筋锈蚀，钢筋与混凝土之间也会失去粘结力，从而使构件的承载力降低，严重时还会导致整个结构体系的破坏。
　　2.3　耐久性确保混凝土构件的耐久性。保护层的作用除上所述之外，还起着保护钢筋不被锈蚀的作用，以确保钢筋混凝土结构的耐久性。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，除了特殊的外界因素以外，在一般使用条件下，主要考虑大气的侵蚀而使钢筋氧化生锈。而混凝土不密实、裂缝、钢筋保护层偏小，再加上混凝土碳化以及钢筋的电化学反应等因素就会因此加速这种侵蚀过程。钢筋氧化锈蚀又会导致体积膨胀，致使混凝土保护层开裂造成恶性循环，更加加快钢筋锈蚀进程，从而大大缩短建筑物的使用寿命。
　　2.4　混凝土的防火性能。保护层对混凝土内部的钢筋还具有一定的防火功能：当发生火灾时，环境温度急剧升高，钢筋与混凝土的热膨胀系数是不同的。当钢筋的膨胀值逐渐大于混凝土的膨胀值时，就会损伤和破坏混凝土与钢筋之间的握裹力；此外，当钢筋温度上升到700℃时，钢筋屈服强度大幅度降低，就会失去与混凝土共同工作的条件，而导致结构破坏。混凝土是不良导热体，它能保护钢筋不会立即受到高温影响，从而延缓结构丧失承载能力的时间，为消防救援赢得时间。
　　3　现状分析
　　笔者调查了多家施工单位近年工程的楼板和梁受力钢筋的混凝土保护层厚度检测结果，并绘制饼图统计结果。
　　
　　
　　
　　梁保护层厚度统计图1 板保护层厚度统计图2
　　从图中可以看出，只有约50%的保护层厚度检测结果都在规范允许的范围之内，约20%的结果超出了允许偏差的1.5倍。这离《混凝土结构工程施工质量验收规范》( GB 50204－2002) 规定的纵向受力钢筋保护层厚度的合格点率应达到90%及以上，且不得有超过数值1. 5倍的尺寸偏差的要求相差甚远。可见施工单位对保护层厚度的施工质量存在控制不严的现象，这值得我们在工程实践中引起足够的重视。
　　4　混凝土保护层厚度控制对策
　　4.1　施工前准备。认真领会设计意图，做好图纸会审和技术交底，特别是施工单位对施工班组的交底。在设计图纸中，对保护层的厚度会根据情况有不同的要求。在实际工作中，经常发现钢筋操作工不看结构图纸总说明而仅凭经验操作。不使用相应的标准垫块，有时为图省事乱用垫块或少用垫块而导致保护层厚度偏差过大。这些现象都与施工单位不重视技术交底、施工质量管理不严有关，而这些人为因素是可以完全杜绝的。
　　4.2　重视钢筋下料工作。钢筋下料人员应熟悉图纸及规范要求。对于一些钢筋密集，复杂的梁、柱交接处，主梁与次梁的交接处必须放实样，合理安排各方向的主筋与负筋位置。避免由于交接点处钢筋密集无法安装而造成钢筋挤占保护层位置，从而发生露筋情况。　　4.3　重视钢筋的绑扎成型工序。绑扎时要按图纸、规范操作，保证钢筋骨架各部分尺寸及精度。对一些复杂的梁板结构以及纵横交错的梁柱交接点处，应在认真进行技术交底的基础上，合理安插主、次梁结构主钢筋的位置，并注意施工顺序，避免出现钢筋挤占保护层的情况。
　　4.4　垫块的施工。安放、绑扎固定混凝土保护层垫块应作为钢筋工程施工中的一个重要环节。有些地区几年前就已经推广使用塑料垫块或卡撑式定位件等作为确保保护层厚度的措施，现在在建筑工程上应用已比较广泛，但笔者在工作中还发现不少施工单位不重视这个问题。一个是垫块设置的数量不够，导致钢筋下沉或垫块被压碎、变形的情况屡有发生。一般要求是间距0.8～1.0m 应设置一个垫块，如果钢筋直径较小，则还应适当加密垫块的间距; 再一个比较普遍的问题就是垫块的混用、乱用。梁、板受力钢筋的混凝土保护层，即使是相同强度等级的构件，其保护层厚度要求也不相同。但在施工现场，有的工人将梁的垫块用作板筋的垫块，而将板筋的垫块用作梁的垫块。在笔者的检测中常发现楼板负弯矩钢筋或双层双向钢筋的上排筋保护层偏大，以及悬挑梁上部负弯矩钢筋保护层偏大等问题，应作为钢筋绑扎成型中关注的重点。钢筋工程属于隐蔽工程，是混凝土结构工程施工质量监控的重点。施工单位和监理单位都要认真做好钢筋工程的隐蔽验收。
　　4.5　混凝土浇捣过程应注意成品保护。钢筋绑扎时位置往往都很正确，但一到浇捣时情况就变了样，不是人踩就是工器具压在上面，由此造成的结果是支撑钢筋的支架被踩倒，混凝土上层钢筋弯曲变形或下沉，保护层的厚度得不到保证。因此，在混凝土浇捣施工中，除了对易于偏位的钢筋应作有效的固定外，应有专人指挥监督，严禁人员在钢筋上随意行走，振捣要按操作规范要求认真有序操作，振动棒不得随意触及钢筋骨架。
　　5　结语
　　钢筋保护层厚度超差可以形成工程质量隐患，它所产生的危害是难以修复的。因此，我们要充分认识到合理钢筋保护层厚度对工程结构的重要性。认真对待钢筋保护层厚度的控制，并特别关注负弯矩钢筋的保护层问题，采取必要的措施，确保构件的正常工作状态，提高混凝土工程的质量，使我们的工程施工管理水平有进一步的提升。
　　参考文献
　　1　杨蓉.钢筋保护层厚度质量控制对策分析[J].山西建筑，2009(10)
　　2　陆春华等.金伟良锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型
　　［J］建筑结构学报，2010，31(2) :85~92
　　3　GB 50010-2002.混凝土结构设计规范［S］
　　4　GB 50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范［S］

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