钢筋混凝土保护层的作用及注意事项

田峰

近年来，随着建设工程的大量开展，钢筋混凝土应用已经得到普及。其中，钢筋混凝土保护层质量得到越来越多地重视，安徽省交通建设工程质量监督局连续开展了钢筋保护层的检测能力验证和检测技能竞赛，也从一个方面体现了钢筋混凝土保护层质量在工程结构中的重要作用。本文将从钢筋混凝土保护层结构分析、作用、存在的问题、控制方法等方面进行论述。

一、钢筋混凝土保护层结构分析

钢筋和混凝土在工程结构中是作为一个整体进行研究的。其中钢筋具有较强的抗压及抗拉强度，混凝土具有较高的抗压强度而抗拉强度较低，前者主要承受拉力，后者主要承担压力，并且两者的弹性模量和热膨胀系数比较接近，待混凝土硬化后，两者有效地结合在一起，产生良好的粘结力，牢固地粘结成整体，使钢筋混凝土整体具备了良好的工作性，共同承担结构构件所承受的外部荷载。

根据结构力学，经计算得知，对于受力构件截面设计来讲，受拉钢筋离混凝土受压区越远，其单位而积的钢筋所能承受的弯矩就越大，钢筋发挥的效率也就越高，所以无论是梁板结构还是柱形结构，受拉钢筋的设总是应尽量向外靠近受拉区混凝土边缘。从构件的耐久性方面考虑，钢筋外表面到混凝土截面边缘要有一定的垂直距离，用混凝土填充这个空间，将在钢筋外层形成钝化保护膜，这就是钢筋混凝土保护层，这个垂直距离即为钢筋混凝土保护层厚度。

二、钢筋混凝土保护层的作用

1、提高钢筋混凝土结构的耐久性

混凝土结构的使用寿命的长短和建设投资的综合效益密切相关，耐久性问题已越来越引起建设方和使用方的注意。我国在GB50010-2002混凝土结构设计规范中增加了耐久性设计的内容。规范规定，钢筋混凝土耐久性是指结构在设计要求的使用年限内，组成混凝土的材料在长期的自然环境中抵抗腐蚀、经久耐用的性能，主要指抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化等。严酷的使用环境是造成混凝土结构耐久性降低的主要外因，混凝土本身的性能是影响结构耐久性的内在因素，混凝土结构的耐久性降低现象是由多种因素共同作用的结果，其中混凝土保护层是主要因素之一。所以，适当地增加保护层厚度可以有效提高钢筋混凝土结构的耐久性。

2、对内部钢筋提供防护

在钢筋混凝土结构中，钢筋被包裹结构的内部，混凝土在外面形成钝化保护膜，可以保护钢筋不与外界直接接触，与此同时，混凝土保护层和钢筋之间形成了较强的锚固力。如果钢筋混凝土保护层厚度不够且密实性差，混凝土保護层较易再受力时剥落，或者被碳化并受到氯盐的侵蚀，造成混凝土中的钢筋锈蚀，当锈蚀发展到一定阶段，保护层混凝土就因锈蚀体积膨胀而开裂、剥落，从而使锈蚀加剧，造成钢筋力学性能下降，至此，整个过程形成一个恶性循环，使结构强度和耐久性降低。可见，合格的混凝土保护层可以对内部钢筋提供最大程度的防护，并保证钢筋的粘结锚固性，并能有效抵御火灾、撞击等突发事件对钢筋的直接伤害。

三、存在的问题

1、在设计方面，部分设计单位对钢筋混凝土保护层的理解存在以下问题：往往只重视结构的强度和极限使用状态，而忽视了钢筋混凝土保护层对结构的全寿命周期的影响；对不同结构、不同使用环境的保护层设计厚度引用不当；误认为保护层厚度设计越保守越好；只重视主筋的保护层设计，而忽视了箍筋；当结构的钢筋保护层设计达到一定厚度时，未相应地采取防裂构造措施，存在隐患。

2、在施工方面，对钢筋原材料保管不当，露天或接地摆放，造成钢筋锈蚀；钢筋使用时，未进行必要的除锈除油渍工作；钢筋绑扎后不能及时浇筑混凝土，造成钢筋锈蚀；对保护层垫块不重视，使用石子甚至短钢筋代替；模板支立、钢筋绑扎不规范，造成钢筋移位；浇筑及振捣过程中，施工人员随意踩踏模板及钢筋网，振捣棒直接接触钢筋，造成钢筋变形或被振偏而移位；模板和混凝土之间贴合不细致紧密；大体积钢筋混凝土表面由于气候原因造成干缩裂缝。

3、在使用及维护方面，对发现的破损保护层未能及时处理；在修补保护层时，对已经生锈的钢筋未进行处理就直接覆盖；对火灾等突发性事件，对保护层的破坏程度未能正确判断。

四、控制方法

1、对设计工作予以足够的重视，统筹考虑钢筋混凝土强度和耐久性；兼顾主筋和箍筋的保护层设计；认真分析结构所处的环境差异并正确选择保护层厚度；重视防裂设施对大体积结构保护层的积极作用；在设计阶段最大程度地减少可能造成影响钢筋混凝土保护层质量的因素。

2、在施工阶段，要对以下几个方面加强控制：

（1）认真做好施工前的各项准备工作。施工方在技术交底工作中，对不同结构、不同位置、不同环境、不同混凝土强度的保护层要区别对待，存在疑问要及时和设计单位进行沟通确认，不能想当然地按照自己地理解去施工。

（2）严格控制原材料及原材料的加工质量。

钢筋应集中存放在加工区内，对不同等级、规格及产地的钢筋应分别堆放并设标牌，钢筋下部需用方木支垫并离开地面，防止因受潮发生锈蚀。钢筋加工前应检查其是否洁净无损伤，是否有油漆污染和铁锈等，禁止钢筋带锈带伤使用。钢筋应平直，无局部弯折并符合规范和设计的要求。

钢筋混凝土保护层的厚度与钢筋的下料有直接关系，因此，钢筋下料长度必须严格按图纸尺寸计算加工，对钢筋半成品要分类堆放并挂牌，牌上内容包括钢筋规格、直径、钢筋编号、安装部位、数量等。钢筋安装前应进行放样，安装时应进行必要的支撑并加以保护，安装结束后应立即按照规范及设计图纸要求进行检查。

模板安装前，必须按混凝土结构物的施工详图测量放样，主要结构应多设控制点，以利检查校正。模板安装过程中，必须保持足够的临时固定设施保证稳定。模板的拉筋应保持顺直，并应有适当刚度，不因施工中的冲击而产生变形弯曲。拉筋与垫片必须衔接牢固，必要时带双帽。模板与混凝土的接触必须平整严合，以保证混凝土表面的平整度和密实性。模板安装偏差，不得超过允许值。混凝土浇筑及振捣过程中，避免人员及设备对模板及钢筋造成变形移位，发现问题及时纠正解决。拆模必须在已完全具备条件下进行，不得对混凝土造成损坏。

钢筋混凝土结构在成型后，必须对保护层厚度进行检测，应以无损检测法（电磁法）为主，并在采用局部破损法进行精度校正。

3、使用和维护阶段

要避免偶然事件对结构造成损坏，如事件已发生，应按照规范要求及时处理，防止损失的进一步扩大。我省的危桥改造工程已广泛开展，桥梁管理单位要采取措施防止部分农村地区焚烧秸秆等因素对桥梁钢筋混凝土保护层造成不可挽回的损坏。

五、结语

在《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004中，对公路工程的钢筋混凝土保护层的质量检测做出了明确要求，只有严格按照相关规范标准、技术条款、设计文件进行施工，才能确保钢筋混凝土保护层的质量，从而保证结构物的耐久性，最大限度地发挥工程效益。