冬季施工砼保護層最小厚度

林建軍

寒冷地區(qū)進入冬季一些工程仍需繼續(xù)施工。在鋼筋砼工程的施工中,遇到配置較粗鋼筋的現(xiàn)澆梁柱時,若按規(guī)定摻入防凍劑的砼,在養(yǎng)護一定齡期內(nèi)沒有達到抗凍臨界強度時,鋼筋砼便進入低于防漿劑所能允許的養(yǎng)護溫度,拆模后便會發(fā)現(xiàn)梁柱表面沿鋼筋方向出現(xiàn)寬度大小不等的垂直裂縫。為預(yù)防這種裂縫的出現(xiàn),在鋼筋砼梁柱的冬季施工中,應(yīng)認真綜合考慮防凍劑品種的選擇、鋼筋保護層厚度的最小值及冬季施工的措施等因素。

一、防凍劑的選擇

防凍液(劑)品種繁多,對防凍劑的選擇應(yīng)根據(jù)試驗來確定摻量,否則將會造成事故。

當北方進入11月份,晝夜平均氣溫在凍結(jié)狀態(tài),在這樣的環(huán)境中施工,所選用砼防凍劑應(yīng)考慮其允許的養(yǎng)護溫度與鋼筋溫度相平衡問題。若平衡問題出現(xiàn)溫度梯度時,必然會造成沿鋼筋方向的縱向裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的幾率與選用防凍劑的品種及摻量有關(guān),也與砼保護層的厚度相關(guān),如保護層過薄,澆后降溫速度快,所形成的溫度梯度差大,裂縫出現(xiàn)的幾率也大;如保護層加厚,則砼降溫速度慢,所形成的溫差梯度要小,裂縫出現(xiàn)的幾率也小。

二、砼保護層厚度的確定

由于規(guī)范的制定需要較長的調(diào)研時間,我國地域廣大,一本規(guī)范不可能解決所有問題,目前對冬季施工砼保護層厚度的規(guī)定尚無明確規(guī)定,在具體應(yīng)用時無章可循,施工及設(shè)計人員一般按常的規(guī)定執(zhí)行。

現(xiàn)行的有關(guān)鋼筋砼設(shè)計和施工的一些標準和規(guī)范,對砼保護層厚度的規(guī)定,主要是從鋼筋砼耐久性、抗碳化和大氣有害氣體的府蝕等因素等在寒冷情況下鋼筋的安全性而設(shè)置的。而較少考慮在寒冷情況下鋼筋與砼之間的溫度差所造成的構(gòu)件外部沿鋼筋方向保護層開裂的這一現(xiàn)象。因此,設(shè)計人員僅按規(guī)范所規(guī)定的值選用,可以說是正確的,但未考慮到寒冷地氣候特點造成的裂縫。

表1是《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對受力筋砼保護層最小厚度的取值規(guī)定,其厚度是鋼筋的邊緣計算的,且不應(yīng)小于受力筋的邊緣計算的,且不應(yīng)小于受力筋的直徑。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:當基礎(chǔ)底板受力筋有墊層時,砼保護層的厚度不宜小于35mm,無墊層時不宜小于70mm。上述兩個現(xiàn)行規(guī)范保護層厚度的取值,僅考慮砼水化后的正常使用條件,而沒有考慮到在負溫下施工鋼筋砼凍結(jié)的應(yīng)力分布。

三、負溫下砼保護層凍結(jié)裂縫出現(xiàn)的情況

為確定冬季施工鋼筋保護層厚度的可靠性,某試驗室采用小試件做了模擬試驗,其保護層厚度從15mm～75mm,采用兩種防凍劑,即早強型和防凍型防凍劑,凍結(jié)溫度為-15℃,砼C30級,普通硅酸鹽水泥425#,用量350kg/m3,坍落度50mm。摻5%早強型防凍劑。該防凍劑凍點為-2℃,砼界定溫度為-7℃,在恒-10℃條件下養(yǎng)護,其強度發(fā)展緩慢,幾乎停止狀態(tài);在恒-5℃養(yǎng)護時,強度逐漸增長,但速度較慢,抗壓強度在3.5Mpa左右;對不同保護層試塊成型后即放入-15℃凍結(jié),7d后拆模的外觀是:保護層厚度為15mm、30mm和45mm時,保護層有裂縫,而厚度大于55mm以上時不裂。摻9%的防凍型防凍劑。該防凍劑凍點為-4.6℃,負溫砼界定溫度為恒-15℃,在恒-15℃條件下砼強度可以提高,抗壓強度在7.2MPa左右。不同保護層所做試塊成型后,移放-15℃環(huán)境養(yǎng)護,7d拆模觀察,其保護層厚度為15mm時開裂,大于30mm時均不開裂。從以上的結(jié)果看出,施工中梁柱出現(xiàn)裂縫一般有以下原因:防凍劑的適用品種,砼保護層的厚度選擇和最低凍結(jié)溫度與環(huán)境溫度相接近,則保護層最小厚度不應(yīng)小于30mm;若選用防凍型劑的抗凍溫度不能同環(huán)境相接近,則保護層厚度不小于60mm。

四、幾點建議

在北方地區(qū)冬季施工鋼筋砼,氣溫低于-10℃時應(yīng)采用早強型防凍劑,低于-15℃時可采用防凍型防凍劑,低于-20℃以上時建議停止施工,以保證結(jié)構(gòu)安全;梁和柱主筋保護層厚度應(yīng)大于30mm。

外加劑的摻量比例,應(yīng)通過試驗室試驗提供,不能依說明書的要求配比,同時更注意不要用經(jīng)驗摻入,防止出現(xiàn)失敗。

在施工現(xiàn)場一旦發(fā)現(xiàn)防凍劑選用不當,不應(yīng)繼續(xù)施工,應(yīng)立即采取措施,保溫防護和加大保護層厚度,把砼的養(yǎng)護溫度控制在防凍劑的界定溫度以上,確保負溫鋼筋砼的施工質(zhì)量,避免沿筋方向裂縫的出現(xiàn),使其安全可靠。

(編輯/丹桔)