淺談鋼筋保護層的重要性及控制

姜文波

搞工程的人都知道鋼筋保護層在鋼筋混凝土構(gòu)件中的重要性。但鋼筋保護層究竟有什么作用？保護層多大才合適？鋼筋怎樣才能發(fā)揮出它固有的力學(xué)特性呢？

讓我們試著從鋼筋與混凝土共同作用的受力機理，結(jié)合多年的工程施工實踐，談?wù)勪摻畋Ｗo層的重要性及其在施工中的控制。

眾所周知，現(xiàn)代建筑已離不開鋼筋混凝土構(gòu)件，無論是單層工業(yè)廠房還是高達數(shù)百米的摩天大樓，要是沒有鋼筋與混凝土，很難想象將會是一個什么樣的后果。

鋼鐵工業(yè)盡管起步較早，但真正應(yīng)用于工程施工時間并不長，混凝土在建筑工程中的應(yīng)用更是近100年左右時間的事。自從人們找到水泥這種新興建筑原材料，工程施工技術(shù)得到了突飛猛進的進步。特別是近50年，由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用，更使得建筑領(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了現(xiàn)實。這中間都少不了鋼筋和混凝土這兩種材料的功勞。

那么，鋼筋與混凝土到底是如何工作的呢？它們究竟是什么樣的關(guān)系呢？從材料的物理力學(xué)性能來講，鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度，而混凝土只具有較高的抗壓強度，抗拉強度卻很低，但是兩者的彈性模量較接近，還有較好的粘結(jié)力，這樣既發(fā)揮了各自的受力性能，又能很好地協(xié)調(diào)工作，共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。

因為鋼筋與混凝土之間存在足夠的粘結(jié)力，在結(jié)構(gòu)計算時，鋼筋混凝土構(gòu)件是作為一個整體來承受外力的；又由于混凝土的抗拉強度很低，為簡化計算，一般混凝土只考慮承受壓應(yīng)力，而拉應(yīng)力則全部由鋼筋來承擔(dān)。對于受力構(gòu)件截面設(shè)計來講，受拉的鋼筋離受壓區(qū)越遠，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮的效率也就越高。所以一般來講，無論是梁還是板，受拉鋼筋總是應(yīng)盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如挑梁的受力筋應(yīng)設(shè)在構(gòu)件上部受拉區(qū)。如果放置錯誤或者鋼筋保護層過大，輕則降低了梁的承載能力，重則會發(fā)生重大事故。

那么，受拉的鋼筋是否越靠邊越好呢？答案當(dāng)然是否定的。這是因為鋼筋的主要成分是鐵，鐵在常溫下就很容易氧化，更別說在高溫或潮濕的環(huán)境中。鋼筋被包裹在混凝土構(gòu)件中形成鈍化保護膜，不與外界接觸相對還比較安全，但如果鋼筋保護層厚度過小，也就是鋼筋過分靠近受拉區(qū)一側(cè)，一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，另一方面隨著時間的推移，表面的混凝土將逐漸碳化，用不了多久，鋼筋外混凝土就失去了保護作用，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，斷面減小，強度降低，鋼筋與混凝土之間失去粘結(jié)力，構(gòu)件整體性受到破壞，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系的破壞。通常除基礎(chǔ)外梁的保護層厚度一般為2.5cm。在工程實際中，由于鋼筋保護層厚度未按規(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5.7米的樓板，厚度為15cm，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2-4cm，最大的甚至超過了7cm，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位置不正確引起的。

那么，鋼筋保護層又該如何控制呢？筆者認(rèn)為重點應(yīng)從兩方面著手，一是抓施工前技術(shù)交底；二是抓過程中要素控制。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1.5cm，而基礎(chǔ)的保護層厚度通常為5cm，有時甚至達到10cm.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)果是支撐鋼筋的馬墩被踩倒，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。我們要在正確了解鋼筋及混凝土的受力機理的前提下，充分認(rèn)識到合理的鋼筋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)水平更上一個檔次。 [科]