浅谈钢筋混凝土保护层的控制

2013-04-18关兴春

科技致富向导 2013年5期

关键词：保护层钢筋混凝土控制措施

关兴春

【摘要】钢筋混凝土保护层的控制，决定着钢筋混凝土构件的力学性能，进而决定着钢筋混凝土结构的耐久性和使用寿命，本文分析了钢筋保护层的意义和作用，概括施工中保护层厚度的控制的问题和措施。

【关键词】钢筋混凝土；保护层；控制措施

由于普通钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应用13益普遍，钢筋混凝土构件的力学性能决定着建筑物的耐久性和使用寿命，而钢筋混凝土构件的力学性能好坏及寿命长短的决定因素除原材料外，很重要的一方面就是构件的保护层。

1.钢筋和混凝土的工作原理

从钢筋和混凝土的材料力学催能而言，钢筋是柔性材料，具有较高的抗拉强度，抗压强度较低；混凝土是刚性材料，抗压强度较高，抗拉强度却非常低。但由于混凝土的凝结作用以及混凝土与表面粗糙的或表面带肋纹的钢筋之间的机械咬合作用使混凝土在钢筋表面形成了一定程度的粘结力，使钢筋与混凝土之间的粘结面具有一定的受剪承载力。在受压状态下，这种粘结作用能保证钢筋和混凝土协调变形、共同工作直到接近破坏。在受拉状态下，这种粘结作用虽然在拉力较高时会局部失效，但从总体来看依然可以保证这两种材料的协调变形，并且能使混凝土承受有限的一部分拉力；而且钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5/℃；混凝土为1.0×10-5/℃，适用于温度在0～100℃内），所以，即使温度变化时，在这两种材料内不会产生强制应力，也不会产生可能削弱这两种材料之间的粘结强度的强制剪应力。因此，钢筋和混凝土可以形成有机的整体，共同承担结构构件所承受的外部荷载。

2.钢筋混凝土保护层

2.1钢筋保护层的意义

钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离，对钢筋起保护作用，使钢筋不被锈蚀。它是根据能同时满足耐久性和钢筋粘结锚固这两方面的要求规定的。它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）对钢筋保护层厚度按环境类别、构件类型、混凝土强度等级分别做出了规定。一般来说受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定，且不应小于受力钢筋的直径d（d为受力钢筋中最大的钢筋直径）。现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）对结构实体钢筋保护层厚度检验也专门做出规定，这充分说明保护层在混凝土结构中极其重要的地位。

2.2钢筋保护层施工中存在的问题

对于受力钢筋混凝土构件截面设计来讲，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，这样钢筋发挥的力学效能也就越高。所以一般来讲钢筋混凝土构件受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。在实际施工过程中，经常会发生保护层厚度不合理的问题。

2.2.1保护层过厚

由于钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，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。对于受力构件强度设计来讲，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效高度就越小，导致钢筋混凝土构件达不到设计强度；而且钢筋保护层过厚使结构下部离受力筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降反而易开裂引起钢筋锈蚀，其结构强度就必然降低，结构存在安全隐患。

2.2.2保护层过薄

钢筋保护层过薄，是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下三个方面：

第一，影响了混凝土与受力纵筋共同作用产生粘结力进而降低承载力。从理论上讲保护层过薄增大了有效高度值，片面地说有利于结构承载力，实际上是削弱了承载能力。因为承载能力是靠混凝土与钢筋共同作用来保证的，这与钢筋和混凝土之间的粘结力有关，而粘结力主要由钢筋和混凝土的接触面经化学作用而产生胶着力、混凝土硬化收缩时对钢筋产生的摩擦力和握裹力以及钢筋表面粗糙不平，在接触面引起的咬合力组成。从粘结力的组成可以看出。保护层过薄可能使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低，从而削弱承载力。但因粘结破坏机理复杂，影响因素多，受力情况多样，至今尚未建立较完整的计算理论，只能通过试验得出基本粘结力。试验证明：保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力有着明显的影响。

第二，容易使钢筋发生锈蚀，影响结构工程的合理使用寿命。包裹在钢筋外面的混凝土由于其所具有的碱性性质而起着保护钢筋不生锈的作用。实验观测发现，当空气中的碳酸根侵入混凝土内部时，混凝土将从表面开始向内逐步失去碱性，这种现象称为混凝土的“碳化”。一旦碳化深度达到钢筋表面，混凝土保护层就不再对钢筋起保护作用，所以保护层厚度影响到混凝土的碳化时间和结构的耐久性。

第三，从建筑防火角度说，高温影响下可使构件迅速破坏。众所周知，混凝土是良好的防火材料，而钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。从防火角度来看，也需要保证保护层的厚度，并且满足现行《建筑设计防火规范》（GBJl6-1987）的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。

3.楼板及墙柱保护层控制措施

3.1楼板保护层控制措施

钢筋在楼面混凝土板中主要起抗拉受力作用用来抵抗荷载所产生的弯矩和防止混凝土板面收缩和温差裂缝的发生，而这一作用均需钢筋在上下设置合理的保护层前提下才能发挥。在实际施工中，楼板底筋的保护层比较容易正确控制。但当楼板底筋的保护层间距放大到1.0米以上时，局部楼板底筋的保护层厚度就无法得到保障，所以纵横向的保护层间距控制在1米左右为宜。

楼板面层钢筋的保护层一直是施工中的一大难题。分析其原因为：板的上层钢筋一般较细较软，受到人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠；钢筋离楼层模板的高度较大，无法受到模板的依托保护；各工种交叉作业，造成施工人员众多、行走十分频繁，无处落脚后难免被大量踩踏；上层钢筋网的钢筋支撑设置间距过大，甚至不设（仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑）。

3.2墙、柱保护层控制措施

墙柱保护层一般比较容易控制，主要有以下几个方面控制措施：

a、墙柱保护层纵横向间距一般控制在lm左右（且不少于2列），切忌数量太少。

b、墙、柱拉钩的加工尺寸准确。

c、墙、柱水平筋或箍筋的加工尺寸准确。

d、尽量采用新工艺、新产品如采用塑料垫块或使用卡撑式定位件等。

e、模板施工时切忌将墙柱保护层破坏。

4.结束语

综上所述，在钢筋混凝土结构中，钢筋保护层厚度的控制是非常重要的，而且在施工中是最容易被忽视而产生较大质量和安全隐患的。我们在实际工程中，必须时刻注意对保护层厚度的控制，以保证钢筋混凝土的材料可靠性和结构安全性。 [科]

【参考文献】

[1]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].