淺議混凝土保護層

趙文莉

眾所周知,近幾十年來,由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的廣泛應(yīng)用,使建筑領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的革命。摩天大樓拔地而起,幾百米跨度的橋梁建造也由過去的神話變成現(xiàn)實。其中離不開鋼筋和混凝土這兩種材料的功勞。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題往往與混凝土的保護層厚度有關(guān)。GB 50204-2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范,對結(jié)構(gòu)實體鋼筋保護層厚度檢驗作了詳細(xì)說明。鋼筋的混凝土保護層厚度是指受力鋼筋的外邊緣到混凝土外邊緣的距離。在梁、柱、板中,保護層越大則截面有效高度越小,所能承受荷載越小,故保護層厚度不宜過大;而保護層過小則影響鋼筋與混凝土的粘結(jié)力及構(gòu)件的耐久性和耐火性。所以規(guī)范對受力鋼筋的保護層有嚴(yán)格的要求?；炷帘Ｗo層究竟有什么作用,在施工中如何來控制混凝土的保護層,筆者談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1 混凝土保護層的作用

1)確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能。

鋼筋與混凝土之所以能共同工作,是因混凝土硬化并達(dá)到一定強度后,兩者之間存在足夠的粘結(jié)作用,這種粘結(jié)作用由3部分組成:a.摩擦力?；炷两Y(jié)硬時體積收縮,將鋼筋緊緊握住而產(chǎn)生的摩擦力。b.膠結(jié)力。混凝土顆粒的化學(xué)作用產(chǎn)生與鋼筋之間的膠合力。c.機械咬合力。鋼筋表面凹凸不平與混凝土接觸面產(chǎn)生的一種咬合力。其中,以機械咬合力作用最大,約占總粘結(jié)力的50%,采用螺紋鋼筋或其他變形鋼筋能增加咬合力,提高粘結(jié)作用。正是由于粘結(jié)作用的存在,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各種性能和承載力的發(fā)揮奠定了堅實的基礎(chǔ)。保護層必須具有一定的厚度,才能保證混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)作用。

2)保護鋼筋不銹蝕,確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

影響鋼筋混凝土結(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、裂縫,混凝土碳化,堿—集料反應(yīng)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膨脹2倍～4倍,致使混凝土保護層開裂,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。如果能保證鋼筋表面的混凝土保護層厚度,就相應(yīng)推遲鋼筋銹蝕,增強了結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。

3)保護層有防火功能,防止結(jié)構(gòu)急劇喪失承載力。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高溫條件下或碰上火災(zāi),由于混凝土一般可耐高溫700℃,鋼筋表面有一定混凝土保護層厚度,鋼筋在混凝土保護層的包裹之內(nèi),可以緩解溫度急劇上升,保護層使建筑物有一定的耐火作用。保護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。

2 混凝土保護層的控制

在工程實際中,由于混凝土保護層厚度未按規(guī)范要求所導(dǎo)致的質(zhì)量問題不勝枚舉。比較突出的如現(xiàn)在商品住宅樓工程建設(shè)中樓板負(fù)彎矩鋼筋保護層偏大及現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中主次梁交界處主梁的上部負(fù)彎矩鋼筋保護層偏大的問題。以住宅樓為例,如今的住宅面積越來越大,樓板跨度也越來越大,尤其是客廳樓板。筆者曾見到過某單位建設(shè)的跨度達(dá)5.7 m的樓板,厚度為15 cm,設(shè)計是雙層雙向鋼筋網(wǎng)。從結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算來講,支座處的負(fù)彎矩不比跨中板底正彎矩小多少,但由于施工時施工單位對支座負(fù)彎矩鋼筋未引起足夠重視,結(jié)果工程剛竣工還未使用就發(fā)現(xiàn)樓板上表面四周墻根處出現(xiàn)了許多裂縫。后經(jīng)權(quán)威檢測部門檢查測試后發(fā)現(xiàn),支座處負(fù)筋的保護層普遍超過規(guī)范2 cm～4 cm,最大的甚至超過了7 cm,使樓板上部的負(fù)彎矩鋼筋的作用大大降低,有些甚至完全失去作用,最后在迫不得已的情況下經(jīng)設(shè)計同意采取局部加固補強措施,盡管這樣還是給施工單位本身造成了很大的經(jīng)濟損失。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,目前住宅樓板開裂原因中70%左右是由鋼筋保護層厚度不正確引起的。

那么,鋼筋保護層又該如何控制,筆者認(rèn)為重點應(yīng)從兩方面著手:1)抓施工前技術(shù)交底;2)抓過程中要素控制。在施工前,應(yīng)針對不同的工程部位,根據(jù)設(shè)計圖紙及施工驗收規(guī)范,確定正確的鋼筋保護層。保護層的厚度并非千篇一律,一般來說現(xiàn)澆樓板的保護層厚度1.5 cm,而基礎(chǔ)的保護層厚度通常為5 cm,有時甚至達(dá)到10 cm。因此,在對操作者的技術(shù)交底中必須明確此厚度,否則很容易造成返工。在施工過程中,則重點要做到規(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。往往是鋼筋綁扎時位置都很正確,但一到澆搗時情況就變了樣,不是人踩就是工器具壓在上面,由此造成的結(jié)果是支撐鋼筋的馬凳被踩倒,混凝土上層鋼筋彎曲變形,保護層的厚度也就得不到保證。所以在施工過程中,應(yīng)做到規(guī)范操作,嚴(yán)禁操作人員在鋼筋上隨意行走;對上層鋼筋應(yīng)作有效的固定;澆搗中還應(yīng)經(jīng)常檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

誠然,鋼筋保護層厚度對單項工程質(zhì)量并不是起決定作用的,但如果不重視它,所產(chǎn)生的危害也是不容忽視的。我們要正確理解混凝土保護層的作用,充分認(rèn)識到合理的混凝土保護層厚度對工程結(jié)構(gòu)的重要性。只有防微杜漸,才能使我們的工程施工技術(shù)水平更上一個臺階。

[1]胡興福.建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2007.

[2]王理達(dá).混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究[J].山西建筑,2009,35(35):57-58.