浅析钢筋保护层对现浇混凝土结构质量的影响

雷少华　刘国振　裴跃峰

摘 要：随着我国社会主义经济的深入发展，高层住宅、高层建筑物越来越普遍。高层住宅、高层建筑大部分都采用钢筋混凝土的框架结构或剪力墙结构，钢筋混凝土已经基本统治了建筑市场。钢筋混凝土结构的施工质量已成为考量混凝土结构的建筑工程是否优秀的重要指标。钢筋工程在钢筋混凝土结构物中占有很大的比重。钢筋保护层对于混凝土结构质量的稳定以及混凝土结构施工质量有着重要的意义。

关键词：保护层；结构质量；粘结锚固；锈蚀；耐久性；承载力

钢筋保护层过大过小的问题在施工现场绝对不是问题，就施工而言，保护层薄厚都不是太严厉，薄了就薄了，也没什么影响。

1 保护层定义及对结构的作用

定义：钢筋保护层是指受力钢筋外缘至混凝土外表面的混凝土厚度，亦称为混凝土保护层厚度。

钢筋保护层对结构的作用主要体现在三个方面：

1.1 钢筋与混凝土之间的粘接锚固。混凝土结构中钢筋作用体现为钢筋与周围混凝土之间的粘结锚固作用。受力钢筋（尤其是变形钢筋）与混凝土之间的咬合作用是构成粘结锚固的主要成分，这很大程度上取决于混凝土保护层的厚度，混凝土保护层越厚，则粘结锚固作用越大。新规范中受力钢筋的锚固长度即是以混凝土保护层厚度不小于受力钢筋的直径为条件确定的。

1.2 保护钢筋免遭锈蚀。混凝土结构的突出优点是耐久性好。这是由于混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不易锈蚀。但是混凝土的碳化和钢筋的脱钝会影响这种耐久性而使钢筋遭受锈蚀。混凝土的碳化的深度与混凝土的保护层厚度和混凝土存在的环境有关，因此一定的混凝土保护层厚度是保证结构耐久性所必需的条件。调查分析表明，我国混凝土结构的耐久性普遍较差，因此从耐久性和可持续发展的观点，我国混凝土保护层的厚度应适当增加。

1.3 对构件受力有效高度的影响。从锚固和耐久性的角度，钢筋在混凝土中的保护层应该越大越好；然而从受力的角度而言，则正好相反。保护层厚度越大，构件截面有效高度就越小，结构构件的抗力将受到削弱。这正是一个事物的两个方面。因此，确定混凝土保护层厚度应综合考虑锚固、耐久性及有效高度三个因素。在能保证锚固和耐久性的条件下可尽量取较小的保护层厚度。

2 保护层厚度过大的危害

2.1 在构件表面容易出现较大的收缩裂缝和温度裂缝。这部分厚度很大的表层混凝土无法受到钢筋的有效围箍约束，一旦发生裂缝，其宽度往往很大且容易发生混凝土脱落的严重后果。新规范规定，纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施，常用的办法是在构件的表面配置焊接或绑扎的细直径钢筋网片，也称蒙皮钢筋。

2.2 保护层厚度过大将削弱构件的承载能力。保护层厚度过大，轻则会直接削弱构件的承载能力，重则会发生重大质量事故。比较突出的如在商品住宅楼建设中现浇板负弯矩钢筋保护层厚度偏大及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层厚度偏大的问题。

2.3 钢筋保护层过大就说明钢筋应处于的位置与设计不符。如果位置在梁的跨中下部的保护层，或梁支座上部的保护层过大，就使截面的有效高度被减少，就造成钢筋总拉力对混凝土受压区中心构成的力矩变小，就是对抗弯矩的能力被减小。

3 保护层厚度过小的危害

3.1 保护层厚度过小将直接加快钢筋的锈蚀速度。保护层厚度过小，无疑会使钢筋提早开始生锈并加快锈蚀发展速度。钢筋钝化膜遭到破坏的主要原因就是被碳化，而碳化所需要时间是同其厚度成正比的，这时构件的耐久年限主要取决于钢筋保护层完全被碳化所需要的时间。混凝土结构的劣化主要由氯离子侵蚀、混凝土中性化、冻融循环、碱-集料反应和杂散电流等因素引起的钢筋锈蚀所致，而由表及里的有害介质一般需要通过混凝土保护层才能到达钢筋表面。钢筋的混凝土保护层过小将直接加快钢筋的锈蚀速度。保护层太小将容易渗入潮湿气体和水，可能使钢筋锈蚀并膨胀，从而使混凝土遭受破坏，影响使用和结构安全。

3.2 保护层厚度过小将直接影响构件的耐久性。保护层过小，钢筋周围由于粘结滑移所引起的裂缝很容易发展到构件表面，形成沿纵向钢筋的裂缝，使保护层混凝土发生劈裂破坏，导致钢筋的强度无法充分发挥作用，且劈裂裂缝对钢筋的腐蚀构成了严重威胁，这也直接影响了结构的耐久性。

3.3 混凝土的保护层厚度过小将造成混凝土的耐火极限降低。当建筑物遭受火灾时，混凝土内钢筋的温度随保护层厚度的增加而降低，因此当混凝土保护层的厚度达不到设计值时，将会降低混凝土的耐火极限，使结构的耐久性大打折扣。

3.4 钢筋保护层对混凝土结构其他方面的影响。混凝土保护层还对混凝土的粘结力和耐火极限产生很大影响。在混凝土结构中，钢筋和混凝土两种性质不同的材料所以能够共同工作，主要是依靠钢筋和混凝土之间的粘结应力。对于高强度的变形钢筋，在混凝土保护层厚度不足时，外围混凝土可能发生开裂，致使粘结强度降低，进而影响到结构的耐久性。

4 结语

混凝土结构中钢筋的保护层厚度涉及钢筋的粘结锚固及抵抗锈蚀能力两方面的问题，影响结构的承载力及耐久性。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）规定，混凝土工程应对涉及结构安全的重要部位进行实体检验，其中包括钢筋保护层厚度，由于钢筋保护层的厚度属于隐蔽工程，一般情况下保护层厚度的偏差在混凝土浇筑后很难被发现。这就出现了引言中的“薄了就薄了，没什么影响”的言论。大部分施工单位对保护层厚度控制不严，认为只要钢筋不露就可以了，正式这种错误的认识才给建筑工程留下了事故隐患。

钢筋保护层在结构中绝对占有举足轻重的地位，对结构的耐久性和承载能力有着深远的影响，施工中应对钢筋保护层给予足够的重视和检查力度。

参考文献

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