鋼筋混凝土構件的承載力和耐久性控制應用對策研究

傅戈

【摘 要】鋼筋混凝土結構是房屋建筑、市政工程中被廣泛采用的結構形式。在我們的建設工程質量監(jiān)督的日常工作中，對鋼筋混凝土結構工程實體質量的檢查監(jiān)督無疑是一個重點。由于鋼筋混凝土工程量大面廣，一些施工單位在施工過程中對混凝土結構中的鋼筋保護層厚度控制不嚴，造成鋼筋位置不準。再加上模板尺寸偏差較大等因素造成鋼筋保護層超標，并且在混凝土澆筑后，又不能直觀的看到其內部結構，因而給工程質量帶來隱患，直接影響著構件的承載力和耐久性，所以必須從設計和施工兩個方面嚴格控制保護層的厚度。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；保護層；控制措施

鋼筋混凝土結構構件是由鋼筋和混凝土組成。從原材料的力學性能而言，鋼筋具有較強的抗拉強度；混凝土則具有較高的抗壓強度，而其抗拉強度卻很低。這種組合發(fā)揮了它們各自的優(yōu)勢性能，共同承擔結構構件所承受的外部荷載。因此，在建筑工程設計施工中，一般我們在考慮鋼筋混凝土的受力條件時，著重考慮的是混凝土的受壓應力和鋼筋的受拉應力。而鋼筋混凝土結構構件中鋼筋的實際受拉應力是否能與設計計算應力相吻合，主要取決于鋼筋在結構中的位置是否正確。這也正是我們要求控制鋼筋保護層厚度的主要原因。

1.影響鋼筋保護層厚度若干因素

1.1從力學角度分析

一般來講，無論是梁還是板，受拉鋼筋總是應盡量靠近受拉一側混凝土構件的邊緣。如挑梁的受力筋應設在構件上部受拉區(qū)，如果鋼筋保護層厚度過大，輕則由于鋼筋不能有效發(fā)揮其應有的抗拉作用，而使混凝土受拉應力超標產生裂縫，重則由于懸挑結構上部鋼筋所受拉力的力矩高度（h0）變小，而使鋼筋受拉應力超標發(fā)生結構斷裂。此類事故在建設史上并不少見。再比如，大面積的現(xiàn)澆樓板，下排鋼筋如果墊得過高，保護層過大，在外加荷載作用下，混凝土下部受拉應力超標，也會產生板底裂縫。

1.2 從鋼筋與混凝土的粘結力分析

鋼筋與混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并達到一定強度后，兩者之間建立了足夠的粘結強度，這種相互作用力稱為握裹力。鋼筋在混凝土中的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握裹力。如果鋼筋保護層厚度過小，鋼筋過分靠近結構構件的邊緣，容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，直接導致握裹力的減小。另外，鋼筋保護層過小，表層混凝土將隨著時間的推移而逐漸碳化，邊緣鋼筋失去保護作用而導致鋼筋銹蝕，鋼筋與混凝土之間也會失去粘結力，從而使構件的承載力降低，嚴重時還會導致整個結構體系的破壞。

1.3 從構件的耐久性分析

保護層的作用除上所述之外，顧名思義還起著保護鋼筋不被銹蝕的作用，以確保鋼筋混凝土結構的耐久性。影響鋼筋混凝土結構耐久性的因素很多，除了特殊的外界因素以外，在一般使用條件下，主要考慮大氣的侵蝕而使鋼筋氧化生銹。而混凝土不密實、裂縫、鋼筋保護層偏小，再加上混凝土碳化以及鋼筋的電化學反應等因素就會因此加速這種侵蝕過程。鋼筋氧化銹蝕又會導致體積膨脹，致使混凝土保護層開裂造成惡性循環(huán)，更加加快鋼筋銹蝕進程，從而大大縮短建筑物的使用壽命。因此，保證保護層厚度在設計及規(guī)范規(guī)定范圍之內，就能最大程度的保護鋼筋免受銹蝕，延緩混凝土碳化深度到達鋼筋表面的時間，確保結構的使用年限。

對一些特殊環(huán)境下的建筑物，如處于腐蝕氣體環(huán)境下的建筑結構，設計上對混凝土結構的鋼筋保護層還要作一些專門的規(guī)定，以確保建筑結構的耐久性。

1.4 從混凝土的防火要求分析

保護層對混凝土內部的鋼筋還具有一定的防火功能。

當建筑結構發(fā)生火災時，環(huán)境溫度急劇升高，鋼筋與混凝土的熱膨脹系數(shù)是不同的。當鋼筋的膨脹值逐漸大于混凝土的膨脹值時，就會損傷和破壞混凝土與鋼筋之間的握裹力；此外，當鋼筋溫度上升到700℃時，鋼筋屈服強度大幅度降低，就會失去與混凝土共同工作的條件，而導致結構破壞。然而，混凝土是不良導熱體，它能保護鋼筋不會立即受到高溫影響，從而延緩結構喪失承載能力的時間，為消防救援贏得時間。

由于以上諸多原因，國家規(guī)范對鋼筋混凝土保護層厚度的提出強制性要求：

國標GB50010-2002《混凝土結構設計規(guī)范》在強制性條文中明確規(guī)定：縱向受力的普通鋼筋及預應力鋼筋，其混凝土保護層最小厚度（鋼筋外邊緣至混凝土表面距離）不應小于鋼筋的公稱直徑。國標GB50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》特別提出了對鋼筋保護層厚度的檢驗，對檢驗的結構部位和構件數(shù)量及驗收方法，都做了明確的說明，并對檢驗的允許偏差范圍做了規(guī)定：鋼筋保護層厚度檢驗時，縱向受力鋼筋保護層厚度的允許偏差，對梁類構件為+10mm，-7mm；對板類構件為+8mm，-5mm。

2.保證混凝土保護層的厚度主要控制措施

在我們建筑施工中尤其要注意保證鋼筋保護層的厚度。在日常施工中，主要采取下列措施來保證混凝土保護層的厚度：

2.1明確各部位混凝土保護層的厚度

認真做好圖紙會審，技術交底，特別是施工單位對施工班組的交底。在有的設計圖紙中，對保護層的厚度會根據(jù)情況有不同的要求。比如現(xiàn)澆樓板和梁的保護層厚度，當混凝土強度不同時，其要求的厚度是不一樣的。而基礎的迎水面保護層厚度通常為5cm，有時甚至要求達到10cm。

2.2控制鋼筋骨架尺寸

注重鋼筋的翻樣工作。施工單位的翻樣人員應熟悉圖紙及規(guī)范的要求。翻樣時箍筋的翻樣尺寸要正確。對一些鋼筋密集，復雜的梁、柱交接處，主梁與次梁的交接處必須放實樣，合理安排各方向的主筋與副筋位置。同時確保鋼筋在制作時的尺寸正確，給施工現(xiàn)場鋼筋安裝、綁扎節(jié)點創(chuàng)造條件。避免由于交接點處鋼筋密集無法安裝而造成鋼筋擠占保護層位置，從而發(fā)生露筋的情況。重視鋼筋的綁扎成型工序。綁扎時要按圖紙、規(guī)范操作。保證鋼筋骨架各部分尺寸及精度，確保主筋位置的安放準確，是避免出現(xiàn)鋼筋保護層偏差的前提。

2.3模板制作的尺寸偏差也會導致保護層的超標，所以還要注意模板工程的制作和安裝

制作要規(guī)范、尺寸要精確，特別是縮模現(xiàn)象很容易導致鋼筋保護層偏小甚至發(fā)生露筋現(xiàn)象。

2.4做好鋼筋限位措施

在實際施工中，對鋼筋、模板的限位主要做了一下措施：

墻柱控制：在放線后，綁扎好鋼筋后，早鋼筋骨架上根據(jù)控制線焊定位鋼筋，并在鋼筋骨架上安放水泥撐棍，間距0.6m并與鋼筋骨架綁扎在一起，防止支設模板和澆注混凝土時造成水泥撐棍滑落。

梁板的控制：①梁下部和板下層筋下墊同保護層厚度相同的與混凝土強度相等或高于混凝土強度的墊塊，用的為大理石墊塊，密度為0.8-1m間距。②梁側同樣架設墊塊，防止梁鋼筋移位；③鋼筋上層筋用鋼筋馬凳墊設，保證上層鋼筋位置，滿足鋼筋骨架要求。

綜上所述，鋼筋保護層是一個容易被忽視，然而卻非常重要的問題。保護層的厚度的不當會引起構件表面露筋或截面有效高度降低，這直接影響著構件的承載力和耐久性，所以必須從設計和施工兩個方面嚴格控制保護層的厚度：依據(jù)規(guī)范要求，綜合考慮耐久性、截面有效高度等因素，嚴格按照設計使用年限、環(huán)境類別、構件類型、混凝土強度等確定混凝土保護層厚度的設計值；并且在施工中模板牢固，鋼筋尺寸準確；墊塊、馬凳等選材得當、布置合理，嚴禁錯放、漏放；各工種穿插有序，嚴格隱蔽驗收，確保保護層厚度的準確。

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