水运工程钢筋混凝土结构实体保护层的作用探究分析

沈葳

浙江省海宁市港航管理处

摘要：水运工程钢筋混凝土破损的原因之一为钢筋腐蚀，而混凝土的保护层为重要的保护屏障，在保护混凝土结构上发挥着重要的作用。因此，探究钢筋混凝土结构实体保护层的作用，对于提高水运工程钢筋混凝土机构使用寿命有很大的意义。在本文中，笔者从钢筋混凝土结构实体保护层概念、厚度控制和作用等方面做了探讨分析。

关键词：水运工程；混凝土；结构实体；保护层；作用

在海水环境中，水运工程混凝土结构实体受化学反应、物理力学等因素影响，结构实体易出现腐蚀，而一旦出现腐蚀，则工程钢筋混凝土便会遭到破坏[1]。为了预防钢筋混凝土结构遭到破坏，设置实体保护层，为其提供屏障，对于提高混凝土结构的使用寿命，有着不可替代的作用[2]。笔者从钢筋混凝土保护层的概念入手，探讨了结构实体保护层的作用。

一.钢筋混凝土结构实体保护层简介

（一）钢筋混凝土结构实体保护层定义

水运工程钢筋混凝土结构实体保护层为在钢筋混凝土结构外，具有一定厚度的混凝土层。通常而言，钢筋混凝土结构实体保护层的厚度，为钢筋外边缘与混凝土外边缘之间的最小距离。结构实体保护层详见图1。从图1中可以看出，主钢筋混凝土结构实体保护层的厚度为C1，而箍筋结构实体保护层的厚度为C2，而架立钢筋结构实体保护层厚度为C3。但是需要注意的是，钢筋混凝土结构实体保护层的厚度通常为主钢筋混凝土结构实体保护层的厚度，但是后者一般情况下，不包含基体可能脱开任何抹面层的厚度。

图1 钢筋混凝土结构实体保护层图

（二）钢筋混凝土结构实体保护层的技术特点

钢筋混凝土结构实体保护层的技术特点，体现在以下两个方面：

（1）从钢筋混凝土结构实体保护层材料物理特性角度来看，钢筋的抗拉强度大于钢筋的抗压强度，混凝土的抗拉强度则小于混凝土的抗压强度。而对于普通的梁板构件来说，在多种外力的作用下，各种梁板构件的界面多处于受拉状态，而其余构件的界面则处于受压状态。因此，确定梁板构件截面处于受拉状态后，应在受拉区域内进行钢筋的配置，则混凝土开裂后的拉力，全部由钢筋来承担，可大幅提升钢筋混凝土结构构件荷载侧的承受能力。

（2）钢筋混凝土结构中，有两种不同性质的材料，即钢筋与混凝土。由于两者之间存在着较大的粘结力，因此，两种材料可共同承担外部荷载。而由于混凝土与钢筋这两中材料的膨胀系数相近，在环境温度变化的情况下，两种材料不因热胀冷缩而导致粘结力下降。因此，两种具有相近膨胀系数的材料，可承担外部的荷载。

二、水运工程钢筋混凝土结构实体保护层的厚度

（一）合理确定钢筋混凝土结构实体保护层厚度

水运工程钢筋混凝土结构实体保护层厚度的确定，应综合考虑技术指标、钢筋混凝土所处的环境和两种材料的强度等级等。而工程实践表明，在室内环境中，钢筋混凝土结构实体保护层的厚度确定，主要依据结构实体的使用寿命。在外部环境中，钢筋混凝土结构实体保护层厚度的确定，主要依靠在设计时所确定的钢筋混凝土的碳化深度。

此外，对梁、柱等结构实体来说，由于易沿纵向钢筋产生裂缝，因此，可适当增加保护层的厚度。

水运工程钢筋混凝土结构实体保护层厚度的确定，应考虑受力结构实体的截面设计情况。我们知道，距离钢筋受压区越近，则结构实体承受的外部荷载拉力越小，单位面积上承受的外部弯矩也越小，导致钢筋无法发挥其作用。因此，梁、柱及其它结构实体，为了切实发挥其作用，应将构架设置在受压区域内，并结合技术规范确定结构实体保护层厚度。

但是，需要明确指出的是，结构实体保护层厚度的确定，还应考虑两方面因素：对表面混凝土易脱落，导致露筋的结构实体，应适当增加其厚度；二是由于受到碳化作用的影响，结构实体失去作用，因此，对于容易碳化的结构实体，应适当增加保护层厚度。

（二）钢筋混凝土结构实体保护层厚度控制

保护层的质量是否可靠，对钢筋混凝土结构实体的安全性有着直接影响。因此，对于水运工程钢筋混凝土结构实体保护层，应加强控制。

（1）保护层厚度误差的控制。提高保护层厚度精度，应按照工程实际，将误差控制在允许范围内，这是控制钢筋混凝土结构实体保护层厚度的有效措施之一，也是确保混凝土结构实体保护层与设计要求相符的重要措施。

（2）固定上层钢筋。为防止结构实体失稳，在浇筑混凝土时，应搭设马道，用于作业人员的保护，同时确保上层钢筋的稳定性。

（3）钢筋负弯矩的控制。在钢筋负弯矩处，可加用马凳，长度控制在10cm以上，从而使负弯矩具备良好的稳定性，并做好保护层厚度控制的准备工作。

三、水运工程钢筋混凝土结构实体保护层的作用

（一）提高结构抗力强度

在水运工程中，钢筋与混凝土共同承受外部荷载作用，而其之所以能够承受来自外部的巨大荷载，是由于两种材料之间有着较大的传递应力粘接机制，也就是借助较大强度的粘接力实现[3]。两者之间的这种粘接力，可防止其产生滑移，使其充分发挥其作用。而其中，混凝土结构实体保护层，可确保粘接力等结构的结构抗力强度，降低混凝土结构实体的承受力，使二者共同发挥作用。

（二）可延长混凝土结构实体的使用年限

钢筋混凝土结构实体中的混凝土，在水环境中，呈现的为多碱性状态，在海水环境作用下，受到化学反应、物理力学等各因素影响，对钢筋的破坏性极大，可形成钝化氧化层，最终使钢筋发生腐蚀。而一旦钢筋出现腐蚀，则容易破坏钢筋混凝土结构，使混凝土结构实体的寿命缩短。同时，钢筋腐蚀也是影响结构耐久性与安全性的根本原因[4]。水运工程钢筋混凝土结构中的保护层，可防止钢筋表面氧化层遭到破坏，延长结构实体的使用年限。

（三）预防和控制结构实体表面出现裂缝

在水运工程中，高效减水剂与矿物掺合料有了大量应用，而高性能混凝土技术快速发展，钢筋混凝土结构实体的耐久性得到了很大的提高。但经研究发现，钢筋混凝土实体结构寿命的延长，并不如预期，原因为结构实体表面裂缝[5]。

结构实体表面裂缝的产生，影响了其使用寿命，而控制和预防裂缝的措施，一是适当增加钢筋混凝土结构实体保护层厚度，二是提高保护层处理技术。但同时，还需注意，由于结构实体表面裂缝与保护层厚度存在一定的关系。因此，必须合理确定、严格控制结构实体保护层的厚度，使钢筋混凝土结构实体保护层的作用得以充分发挥，这是控制裂缝的有效措施之一。

结语：

水运工程钢筋混凝土结构实体保护层的作用非常大，可提高结构抗力强度、延长结构实体的使用年限和防止结构实体表面产生裂缝等。因此，这就要求重视混凝土结构实体中保护层的作用探究，严格控制保护层的厚度，这是使其发挥作用的关键所在。本文从结构实体保护层概念、厚度控制与保护层的作用分析三方面做了总结。

参考文献：

[1]高小建， 巴恒静. 混凝土结构耐久性与裂缝控制中值得探讨的几个问题[J]. 混凝土， 2012，9（11）：12-14.

[2]高小建， 巴恒靜. 混凝土结构耐久性与裂缝控制中值得探讨的几个问题[J]. 河海大学学报（自然科学版），2011，12（11）：12-13.

[3]李俊毅.水运工程混凝土结构实体保护层厚度检测的实践[J].商品混凝土，2009，12（08）124-125.

[4]孙希文.水运工程钢筋混凝土结构实体保护层的作用探究分析[J].中国水运，2012.3（12）：230-231.

[5]张勇，卢秀敏，李晓明.对水运工程钢筋混凝土结构实体保护层作用的认识[J].水运工程，2010，4（14）：9-10.