混凝土保護(hù)層的作用與控制

王彬彬

摘要:本文通過鋼筋與混凝土兩種材料共同受力原理的分析,簡要介紹了混凝土保護(hù)層在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的作用,也提出了幾項(xiàng)控制混凝土保護(hù)層的技術(shù)措施。

Abstract: The thesis analyzes the common force principles of steel and concrete, and the function of the concrete cover in the reinforced concrete construction is introduced. Some technological measures are also given to control the concrete cover.

關(guān)鍵詞:混凝土保護(hù)層;作用;控制

Key words: concrete cover; function; control

中圖分類號:TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0232-01

0引言

目前,國內(nèi)外的建筑,無論是工業(yè)建筑還是民用建筑大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),因?yàn)殇摻钍潜话诨炷羶?nèi)與混凝土共同受力,協(xié)調(diào)工作的,所以就會(huì)涉及鋼筋的混凝土保護(hù)層問題。

1鋼筋混凝土構(gòu)件的受力分析

鋼筋和混凝土是兩種力學(xué)性能迥然不同的材料,為什么能夠組合成鋼筋混凝土構(gòu)件共同受力呢?從材料的物理力學(xué)性能來講,鋼筋具有較強(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度,而混凝土具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度,抗拉強(qiáng)度卻很低,但是它們的彈性模量比較接近,熱膨脹系數(shù)基本相同,還有混凝土硬化后,鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)力,這樣既發(fā)揮了各自的受力性能,又能很好的協(xié)調(diào)工作,可以共同來承擔(dān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。

由于鋼筋與混凝土兩種材料之間具有良好的粘結(jié)力,,所以我們在結(jié)構(gòu)計(jì)算中是把鋼筋混凝土構(gòu)件作為一個(gè)整體來研究的。因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度很低,為簡化計(jì)算只考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度,而拉力完全由鋼筋來承擔(dān)。對于受力構(gòu)件截面設(shè)計(jì)來講,受拉鋼筋離混凝土受壓區(qū)越遠(yuǎn),其單位面積的鋼筋所能承受的彎矩就越大,鋼筋發(fā)揮的效率也就越高,所以無論是梁還是板,受拉鋼筋總是應(yīng)盡量靠近受拉區(qū)混凝土邊緣。雨篷、懸挑梁等構(gòu)件受力鋼筋布置在上部受拉區(qū);普通梁、板等構(gòu)件布置在下部受拉區(qū)。但是縱向受力鋼筋也不是越靠邊越好,從構(gòu)件的耐久性方面考慮,鋼筋外表面到截面邊緣要有一定的垂直距離,稱為混凝土保護(hù)層厚度。

2混凝土保護(hù)層的作用

(1)保護(hù)縱向鋼筋不被銹蝕,確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多,如化學(xué)物質(zhì)、氯離子侵蝕,凍融破壞,混凝土不密實(shí)、裂縫,混凝土碳化,堿一集料反映等。在一定的環(huán)境條件下都能造成鋼筋銹蝕使結(jié)構(gòu)破壞。鋼筋銹蝕后鐵銹體積會(huì)膨脹2~4倍,致使混凝土保護(hù)層開裂,受到潮氣或水分滲入,加快鋼筋銹蝕,使鋼筋直徑由減小到銹斷,導(dǎo)致房屋建筑破壞,直至倒塌?；炷帘Ｗo(hù)層保護(hù)鋼筋防止銹蝕作用是在內(nèi)外條件無有害物質(zhì)侵蝕下才有效,但混凝土結(jié)構(gòu)表面的碳化對鋼筋銹蝕影響很大,關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。梁鋼筋的混凝土保護(hù)層要求是25mm,如果施工失控減少了10mm,就相當(dāng)于使鋼筋提前10年或20年銹蝕,相應(yīng)地縮短了工程使用壽命。如果鋼筋沒有混凝土保護(hù)層,鋼筋將會(huì)很快銹蝕,其后果不堪設(shè)想。有不少工程受力鋼筋外露生銹嚴(yán)重,加固處理費(fèi)工費(fèi)時(shí)增加成本,使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。

(2)在火災(zāi)等情況下,使鋼筋的溫度上升緩慢,防止結(jié)構(gòu)急劇喪失承載力。混凝土結(jié)構(gòu)在高溫條件下或碰上火災(zāi),因保護(hù)層有一定厚度,能保護(hù)鋼筋不因受到高溫影響使結(jié)構(gòu)急劇喪失承載能力而倒塌,混凝土一般可耐高溫700℃。當(dāng)鋼筋溫度從400℃上升到700℃時(shí),鋼筋從屈服強(qiáng)度大幅度降低到鋼筋晶格的核心突然膨脹,會(huì)影響或失去混凝土與鋼筋共同工作的條件,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,直至建筑物倒塌。鋼筋在混凝土保護(hù)層的包裹之內(nèi),可以緩解溫度急劇上升,保護(hù)層使建筑物有一定的耐火作用。近年來為提高結(jié)構(gòu)耐火等級,對有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加了混凝土保護(hù)層厚度的具體要求。

(3)使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。鋼筋與混凝土之所以能共同工作,是因混凝土硬化并達(dá)到一定強(qiáng)度后,兩者之間建立了足夠的黏結(jié)強(qiáng)度,這種相互作用力稱為握裹力。握裹力由3種力組成:一是黏結(jié)力,二是摩擦力,三是機(jī)械咬合力。保護(hù)層必須具有一定的厚度,才能保證混凝土與鋼筋之間的握裹力。

3混凝土保護(hù)層厚度的控制方法

在混凝土結(jié)構(gòu)施工中,為了保證混凝土保護(hù)層厚度的施工質(zhì)量,一般可以采取下列方法來加以控制:一是認(rèn)真做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作;二是抓好施工過程中的要素控制;三是及時(shí)做好施工后的檢測驗(yàn)收工作。

(1)認(rèn)真做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。在施工前做好技術(shù)交底工作是十分關(guān)鍵的。因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件,保護(hù)層的厚度并非千篇一律,應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)中各種構(gòu)件的類型及其環(huán)境條件確定其環(huán)境類別;再根據(jù)其環(huán)境類別、混凝土強(qiáng)度等級確定混凝土保護(hù)層的厚度。(2)抓好施工過程中的要素控制。在施工過程中,往往是鋼筋綁扎時(shí)位置都很正確,一到混凝土澆搗時(shí)情況就變了樣,不是人踩踏,就是機(jī)具壓放,由此造成鋼筋彎曲變形,保護(hù)層的厚度也就得不到保證。所以在施工過程中,重點(diǎn)是做到按規(guī)范操作,特別是在混凝土現(xiàn)澆板澆搗過程中,尤其需要重視;要認(rèn)真執(zhí)行“三檢”制度,加強(qiáng)過程控制,經(jīng)常檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。(3)做好施工后的檢測驗(yàn)收工作。施工結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)GB 50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定,對涉及結(jié)構(gòu)安全的重要部位進(jìn)行實(shí)體檢驗(yàn)?；炷帘Ｗo(hù)層厚度檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)部位,應(yīng)由監(jiān)理(建設(shè))、施工等各方根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性共同審定。鋼筋保護(hù)層厚度的檢驗(yàn)方法有局部破損檢測和非破損檢測兩種。目前在結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)中,可采用兩者相結(jié)合的方法,用非破損檢測方法檢驗(yàn),并用局部破損檢測方法進(jìn)行校核,這樣可以較好地保證檢測工作的抽樣率和測試精度。

4結(jié)語

混凝土保護(hù)層厚度對單項(xiàng)工程質(zhì)量并不是起決定作用的,但如果不重視它,所產(chǎn)生的危害卻是不容忽視的。加強(qiáng)對鋼筋保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制需要設(shè)計(jì)與施工兩方面的相互合作,但是在具體工程項(xiàng)目實(shí)施中往往會(huì)出現(xiàn)兩難問題。例如,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,有些局部鋼筋及樓板中線管累計(jì)厚度超過板厚,梁柱節(jié)點(diǎn)處主次梁鋼筋直徑較大,縱橫向鋼筋相互交叉,造成鋼筋保護(hù)層厚度超差;板的負(fù)彎矩筋多采用直徑細(xì)、剛度小的l級鋼筋,施工時(shí)容易被踩彎。在施工時(shí),根據(jù)GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定,混凝土實(shí)心板粗骨料粒經(jīng)的最大粒經(jīng)不宜超過板厚的1/3,且不得超過40mm,但在實(shí)際施工中,自拌混凝土的粗骨料粒經(jīng)大多為20-40mm,如果嚴(yán)格控制板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層厚度以15mm為基準(zhǔn),則意味著負(fù)筋上部的混凝土以浮漿為主,級配變差,很難保證保護(hù)層的有效作用。上述諸多問題,是我們在日常工作中經(jīng)常遇到的,希望與廣大同行共同探討,找出最好的解決方案。

參考文獻(xiàn):

[1]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50204-2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].