浅谈钢筋混凝土构件保护层的重要性

2012-12-28王虎英

科学之友 2012年1期

王虎英

（太原市小店区综合开发公司，山西太原 030032）

在近年来的建设工程施工中，对钢筋混凝土结构工程实体质量的检验已成为一个重点。由于施工单位在施工过程中对钢筋保护层的重要性不重视，未按相关的规范及规程要求施工，造成钢筋的实际位置与规范要求的位置不符，给工程质量带来了安全隐患，同时也造成很大的经济损失。所以混凝土保护层厚度已成为工程中控制的要点。

1 钢筋混凝土保护层在建筑施工中起着重要的作用

混凝土保护层是指在混凝土构件中，起到保护钢筋直接裸露的那一部分混凝土的作用，其厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离。保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。在梁、柱、板中，保护层越大则截面有效高度越小，所能承受荷截越小，故保护层厚度不宜过大；而保护层过小，则影响钢筋与混凝土之间的黏结力及整个构件的耐久性和耐火性。所以相关规范对受力钢筋的保护层有着严格的要求，对允许偏差值设置了上限，合格率必须达到90%以上，且不超过1.5倍的尺寸偏差才能达到规范要求。另外，控制保护层的垫块、支撑等还具有给钢筋骨架限位、固定的作用。

1.1 对结构承载力的影响

钢筋与混凝土之间存在足够的黏结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的。又由于混凝土的抗拉强度很低，为简化计算，一般混凝土只考虑承受压应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲，受拉的钢筋离受压区越远，其单位面积的钢筋所能承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高。所以一般来讲，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，如挑梁的受力筋应设在构件的上部。如果放置错误或者钢筋保护层过大，轻则降低了梁的实际承载能力，重则会发生重大质量事故。

1.2 从钢筋与混凝土的黏结力分析

由于钢筋与混凝土之间存在着一定的黏结锚固强度而使钢筋与混凝土之间在荷载作用下产生劈裂应力，直接影响到混凝土构件的承载力。而当混凝土保护层厚度与钢筋直径之比超过某个临界值之后，就不会再产生劈裂破坏。因此，根据混凝土结构设计规范产生大量的试验数据分析来看，必须规定钢筋保护层厚度的最小值，以确保工程质量。如果钢筋保护层厚度过小，也就是钢筋过分靠近受拉区一侧，这样容易造成露筋现象，使钢筋与混凝土间失去了足够的黏结力。因此在施工过程中要做到规范操作、经常检查、及时发现并处理问题。

1.3 从构件的耐久性分析

在工程施工中，有很多因素都直接影响到钢筋混凝土结构的耐久性，混凝土在一般施工条件下，除了有特殊的外界因素影响以外，主要考虑大气的侵蚀会使钢筋的表面氧化生锈，从而使裸露在大气或者其他介质中的钢筋容易受蚀生锈，减少钢筋的有效截面并影响到结构受力，因此，需要根据对耐久性要求规定的不同来规定钢筋的保护层的最小厚度，从而用来保证在设计使用年限内结构构件不会发生钢筋锈蚀。再者，钢筋混凝土也很容易在大气中产生碳化，当钢筋表面的碳化深度达到一定的程度时，就会锈蚀到钢筋表面，从而影响钢筋混凝土构件的耐久性。因此，当混凝土具有足够的钢筋保护层厚度时，既能保证与钢筋垂直的裂缝宽度不致过大，又能保证混凝土的碳化深度在相当长的时间不会达到钢筋表面，更进一步保证了钢筋混凝土的保护层厚度，使钢筋免遭锈蚀。

从结构设计角度来讲，要想确保钢筋在设计年限内不发生危及结构安全的锈蚀，除了提高混凝土的强度等级外，适当地提高混凝土保护层厚度也是一种很有效的方法。因此，为确保混凝土构件的承载力和耐久性，必须重视混凝土保护层在工程建设中的重要作用。在结构验收时，必须提供保护层厚度实体检测结果，按照现行的混凝土结构施工质量验收规范和混凝土结构设计规范，进行验收以保证工程质量。

1.4 从混凝土的防火要求分析

由于钢筋与混凝土的热膨胀系数是不同的，保护层对混凝土内部的钢筋还具有一定的防火功能。当混凝土构件的温度不断升高，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，当钢筋温度升高到700℃时，钢筋的屈服强度会大幅度降低，从而失去与混凝土共同受力工作的条件，导致结构破坏。然而，混凝土是热的不良导体，它能在一段时间内保护钢筋不会立即受到高温影响，从而延缓钢筋混凝土结构丧失承载能力的时间，为人员疏散及消防救援赢得更多的时间。所以，对混凝土保护层的耐火性应根据国家现行标准及规范的要求去执行。