砂浆垫块尺寸误差对钢筋混凝土构件质量的影响

杨 英 季树凯

（天津市永定河管理处 300131）

在钢筋混凝土构件中，为防止钢筋锈蚀，并保证钢筋和混凝土牢固粘结在一起，钢筋外面必须有足够厚度的混凝土保护层。工程上采用水泥砂浆制作垫块，放置在钢筋骨架与模板间起到控制混凝土保护层厚度的作用。在施工过程中，垫块的制作工程量小，制作质量容易被忽视，致使对构件质量造成影响。为了简明扼要的说明问题，下面以纯弯状态下的钢筋混凝土构件正截面承载力为研究分析对象，说明垫块制作质量对构件承载力的影响程度。

1 保护层尺寸变化对钢筋混凝土受弯构件承载力影响

通常钢筋混凝土构件按照适筋构件设计，应满足下面的两个适用条件：

式中x——混凝土受压区计算高度；

ξb——相对界限受压区高度；

ρ——受拉区纵向钢筋配筋率，ρ=As/bh0；

ρmin——受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋率。钢筋混凝土受弯构件正截面受力计算简图如下图1：

图1

根据计算简图和截面内力平衡条件，可得两个基本设计公式：

式中：M——弯矩设计值，考虑结构重要性系数γ0及设计状况系数ψ在内；

Mu——截面极限受弯承载力；

γd——结构系数；

fy——混凝土轴心抗压强度设计值；

b——矩形截面宽度；

h0——截面有效高度，h0=h-a，h为截面高度，a为纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离；

fy——钢筋抗拉强度设计值；

As——受拉区纵向钢筋截面面积。构件承载能力，即截面极限受弯承载力：

在施工过程中，混凝土保护层厚度是由砂浆垫块控制。若垫块尺寸变化，将影响保护层厚度，进而影响到截面有效高度h0。此时构件截面极限受弯承载力实际值为：

承载能力相对变化率：

截面有效高度相对变化率代入公式（3）得到:

上述分析表明，砂浆垫块厚度尺寸的误差引起截面有效高度的变化，直接导致混凝土构件承载能力的相同趋势的变化，而且具有增大的效果。

2 实例分析

已知某人行道板高h=120mm，宽b=740mm，受压区主筋配置6根直径8mmⅠ级钢筋，混凝土强度等级C20，混凝土保护层厚度c=25mm。

根据已知条件可以得到，fc=10.0N/mm2，fy=210N/mm2，h0=91mm，As=302mm2，ξb=0.614，ρmin=0.15%。

根据公式（1）Mu=5.50kN·m。若垫块实际厚度为30mm，，根据公式（6）求得 RM=5.82%，说明由于垫块尺寸增大5mm，使得该构件的承载能力降低5.82%，对构件的安全使用产生一定隐患。

3 结语

砂浆垫块制作的质量对钢筋混凝土构件质量有一定的影响。砂浆垫块厚度尺寸偏小，造成混凝土保护层厚度不够，使钢筋过早腐蚀，同时减小钢筋与混凝土间的粘结力，影响结构的耐久性。砂浆垫块厚度尺寸偏大，造成构件承载能力降低，影响程度与构件厚度有直接关系。一般，垫块厚度增大5mm，使120mm厚的钢筋混凝土构件承载能力降低5%以上，随着构件厚度的增大，对构件承载能力影响逐渐减小。因此在钢筋混凝土施工过程中，根据构件的重要性和尺寸不同，加强对砂浆垫块制作质量的控制，防止对构件质量造成影响。