浅谈钢筋混凝土保护层厚度控制

2010-10-27蔡云安徽淮化集团有限公司建筑安装公司

中国科技信息 2010年14期

关键词：垫块保护层弯矩

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浅谈钢筋混凝土保护层厚度控制

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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的重要因素，本文根据实际施工经验及体会，分析了混凝土结构钢筋保护层厚度的重要性及偏差原因，并提出了实行全程质量控制的原则来控制钢筋保护层厚度，供大家探讨。

钢筋保护层；厚度控制

钢筋混凝土结构是现代建筑中被广泛采用的结构形式。钢筋保护层是一个容易被忽视，然而却是保证混凝土结构耐久性的重要内容。很多的楼板开裂、板底露筋泛锈等就是由于钢筋保护层厚度等原因引起的，据有关资料统计，目前住宅楼开裂原因70%左右是由钢筋保护层不正确引起的。下面笔者试从钢筋与混凝土共同作用的受力机理，结合多年施工所积累的经验和体会，谈谈钢筋保护层的重要性及其在施工中的控制。

一、钢筋保护层厚度控制的重要性分析

1、从国家施工验收标准角度分析

国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）将结构实体钢筋保护层厚度作为混凝土结构实体检验的重要内容之一，标准对验收程序、方法及结构实体钢筋保护层厚度偏差值及合格率做了明确规定，目前各地质量监督站也把对钢筋保护层的检测作为工程主体结构质量验收的重要内容，对保证钢筋混凝土结构质量起到了重大推动作用，因此施工单位必须引起高度重视。

2、从力学角度分析

因此，一般我们在考虑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。而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相吻合，主要取决于钢筋在结构中的位置是否正确，从而保证计算截面的有效高度，过大则会降低单位面积钢筋的承载力，这也正是我们要求控制钢筋保护层厚度的主要原因。

一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力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标发生结构断裂。如现浇板负弯矩筋保护层厚度偏大会导致现浇板沿支座处出现环状裂缝，影响板的安全性和使用功能；悬挑板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度偏大，会影响悬挑板的承载力甚至导致悬挑板断裂垮塌。

3、从钢筋与混凝土的粘结力分析

钢筋的混凝土保护层最小厚度，是保证混凝土与受力钢筋之间可靠和有效粘结锚固的主要因素之一。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。

4、从混凝土结构的耐久性分析

为了保证钢筋在设计规定使用年限内不发生危及结构安全的锈蚀，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）根据混凝土所处的环境条件、强度等级，对于不同结构构件规定了钢筋保护层的最小厚度。在施工中钢筋保护层偏小及混凝土不密实、裂缝、混凝土碳化以及钢筋的电化学反应等因素就会加速大气的侵蚀，而使钢筋氧化锈蚀，从而大大缩短建筑物的使用寿命。

5、从混凝土的防火要求分析

钢筋与混凝土的热膨胀系数是不同的，当发生火灾钢筋温度上升到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。然而，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。

二、钢筋混凝土保护层的施工质量控制措施

1、认真做好图纸会审工作，对于设计图纸中存在的问题，通过图纸会审向设计人员提出进行修正。图纸会审时，施工人员应与设计单位洽商并经同意，尽可能将负弯矩筋统一变更为带肋钢筋，且尽可能直径粗一些。这样，即使经受一些踩踏之后，因其整体刚度较大，相比之下，较之光圆及细钢筋的变形值要小一些，也易于变形后的复验调整。另外在主次梁交接处、梁与柱相交处的钢筋较密集，钢筋直径比较大，节点部位的所有梁钢筋保护层厚度均要达到要求是比较困难的。因此，在图纸会审前要认真熟悉施工图情况，能否通过优化设计，从施工角度向设计单位提出意见，在设计单位同意下实施变更：从设计方面主要从两个方面考虑，一是根据钢筋代换原则，在满足强度和裂度的要求下，调整钢筋配筋规格来减少钢筋层数，层数减少了，保护层厚度得到有效的保障，二是在不影响砼结构的安全和使用功能的前提下，调整梁的标高。

2、在施工方案编制中，要详细制定控制钢筋保护层厚度的有效措施，并履行施工单位内部审核和监理审批程序。在不同的工程中，设计会对保护层的厚度有不同的要求，然而在实际工作中，经常存在钢筋操作工不看结构图纸说明而仅凭经验操作的现象，甚至有时为图省事乱用垫块或少用垫块而导致保护层偏差。因此应重视对施工班组技术交底、加强施工管理。

3、注重钢筋的翻样工作。钢筋施工员应熟悉图纸及规范的要求，保证钢筋加工的尺寸正确，给施工现场钢筋安装、绑扎节点创造条件；特别对一些复杂的梁板结构，以及纵横交错的梁柱交接点应在认真交底的基础上，合理安排主、次梁结构主钢筋的位置，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，从而发生露筋的情况。

4、重视钢筋的绑扎成型工序。绑扎时要按设计图纸、规范操作；板的钢筋绑扎工艺流程：

清理模板 → 模板上画线→ 绑板下受力筋→ 绑板上部筋或负弯矩钢筋；框架梁钢筋绑扎工艺流程：画主次梁箍筋间距→ 放主次梁箍筋→ 穿主梁底层纵筋及弯起筋→ 穿次梁底层纵筋并与箍筋固定→ 穿主梁上层纵向架立筋→ 按箍筋间距绑扎→ 穿次梁上层纵向钢筋→ 按箍筋间距绑扎。保证钢筋骨架各部分尺寸及精度，是避免出现钢筋保护层偏差的前提。

5、制作、安放、使用固定钢筋保护层垫块及钢筋马凳应作为钢筋工程施工中的一个重要环节。不少施工单位不重视这个问题。一般垫块厚度小于2cm的选用水泥砂浆块、大于2cm的宜采用细石混凝土块，且强度不得低于结构砼的设计强度。

5.1 梁钢筋保护层厚度控制措施：梁底钢筋保护层采用细石混凝土垫块控制，梁底面钢筋有二排及以上时，它们之间采用直径25mm的短钢筋，间距按80～100cm设置；当梁的高度小于等于1000mm时，可直接利用梁的箍筋高度来控制梁上部钢筋保护层厚度，当梁的高度大于1000mm时，上部钢筋可以增设支撑件来确保钢筋的保护层厚度(支撑件形状如下图)。支撑件均采用直径20mm的钢筋。钢筋保护层厚度由支撑件的横档的位置来控制。横档的位置根据梁的高度、钢筋直径、保护层厚度来确定。一个支撑件设2～4个档位，使其有较大的适用范围；每处支撑件数量根据梁的断面尺寸来确定，但每处的支撑件不少于2支；支撑件的间距控制在2m内；横向短钢筋根据梁高设置在相应的档位上。靠近节点的支撑件与梁箍筋点焊，不取出；其他的支撑件，当砼浇筑到一定程度，能满足梁上部钢筋不下沉时，可取出相应位置的支撑件(如下图)。

5.2 板钢筋保护层厚度的控制措施：

对板下层钢筋网，可选用市场上现成的保护层垫块或工地现场加工的砂浆垫块来控制。垫块的厚度为保护层的厚度，长宽宜为50mm，垫块从梁边第一排钢筋开始设置，中间一般当钢筋规格小于等于Φ8时，垫块间距宜为600mm，当钢筋规格大于Φ8时，垫块间距宜为800～1000mm，成梅花状布置，用铁丝与钢筋绑扎牢固。

但对于一般工业与民用建筑的现浇混凝土板类构件负弯矩钢筋，尤其悬挑构件的板面负弯矩钢筋，由于多为一级钢筋，一般直径较小，加上材质本身刚度低，施工过程中由于受浇注混凝土的冲击力和施工人员的践踏，楼板负弯矩筋多有变形下沉，仅靠一些点的支撑难以较好地控制钢筋不变形下陷，板面负弯矩筋保护层厚度的控制一直处于薄弱环节。可以采用粗钢筋悬挂负弯矩钢筋的方法：采用Φ20或大于Φ20的粗钢筋作为辅助架立筋，将板的负弯矩钢筋临时悬挂固定于辅助架立筋下，使负弯矩钢筋、辅助架立筋、分布筋和撑脚连成整体，从而构成刚度较大的钢筋网片，能承受一定的冲击力和偶尔的人工踩踏，较可靠地保证负弯矩钢筋的正确位置。负弯矩钢筋固定方法如下图所示：

该工艺流程：

布置钢筋撑脚→ 摆放辅助架立筋→撑脚与辅助架立筋绑扎→ 负弯矩钢筋与辅助架立筋逐点绑扎→ 检查复核撑脚的高度、间距→ 砼摊铺找平→ 平板振动器第一遍振捣→ 拆除辅助架立筋→ 补平粗钢筋位置的凹槽→ 平板振动器第二遍振捣→ 砼表面收浆抹平

对于较厚的板也可以变传统的点状“铁马”撑筋为2～3m长条状“板凳”筋，将板的水平筋置于“板凳”筋上，这种“板凳”筋支撑效果较好。

例如，在淮化环境污染综合治理项目空分装置冷箱基础的施工中，因为马凳的选用合适，使钢筋安装分项工程符合设计及施工验收规范的要求：淮化冷箱基础长25.75m、宽22.85m、厚度达3.95m，属于大体积混凝土，设计为三层钢筋网片，底层钢筋：18@150双向,中间一层钢筋:16@150双向,最上一层钢筋:22@150,在距底板3.35m高度处分散布有10根273*6钢管，该工程的特点是:钢筋规格较大间距较小、自重大(52.57t)、钢筋层数较多、上层钢筋网片架设高,容易失稳倾倒。

根据以上特点,为保证钢筋骨架截面尺寸及整体稳定性,在实际施工中采用钢筋马凳分两层进行支撑固定；而马凳的规格、型式的采用是个重点。

考虑到在钢筋绑扎、混凝土浇筑施工中,马凳不仅要承受钢筋自重,还要承受施工人员的活荷载,为保证钢筋位置稳定,减少马凳受力,通过综合考虑,通气管利用48*3.0钢管脚手架另行架设,马凳规格选用25,因为马凳立筋较长,容易失稳,为避免发生钢筋网片水平推移、失稳事故的发生,在钢筋马凳上需设置斜支撑,见附图1,且马凳长度方向应南北、东西向错开布置.底层钢筋马凳的纵横向布置间距为800mm,上层马凳纵横向间距为1000mm,底层钢筋网片保护层厚度控制采用50mm*50mm、δ=45mm的C30细石混凝土垫块。

采取以上钢筋支撑措施后,在实际施工中,钢筋的整体稳定性很好,未发生骨架变形、位移现象（见附图2、3）。

5.3 对于柱筋保护层厚度的控制：在支模时，可于柱模顶部钉上一柱模板条，伸入柱模内的宽度为钢筋保护层的厚度，在支模时只要严格控制柱网轴线位置及柱模的垂直度。在浇筑完混凝土后，及时对柱模进行二次较正，就能使柱筋保护层厚度偏差在允许范围之内。

6、测量工认真利用水准仪在侧模上投放标高线，钢筋工带线控制钢筋标高。

7、在混凝土浇捣过程中提倡文明施工，注意成品保护。在混凝土浇捣施工中，应做到规范操作，除了对易于偏位的钢筋应作有效的固定外，在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应用钢管、木跳板搭设临时的简易通道，以供必要的施工人员通行；并设专人指挥监督，严禁人员在钢筋上随意行走，倾倒砼时要尽量减少对钢筋的冲击。采用塔吊时，不得把料斗一次全部打开，砼一次性全部倒在梁上或有上部钢筋的板上；采用手推车时，倾倒砼不得撒手，手推车不得压在钢筋上。浇筑混凝土时，应将混凝土浇筑在梁上或板中央，让混凝土自然流入负弯矩钢筋与底板之间，或人工用铁锨铲入负弯矩钢筋与底板之间，防止混凝土倾倒时将负弯矩钢筋压倒。振捣要按操作规范要求认真有序操作，振动捧不得随意触及钢筋骨架。浇筑前和浇筑中，应安排3～4名钢筋工及时进行整修。为避免上层钢筋受到重新踩踏，采取从内向外退行顺序浇筑砼。