控制鋼筋保護(hù)層的原理及措施

鄧承葵

【摘 要】通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋與混凝土共同作用受力原理的分析，結(jié)合施工中常見(jiàn)的問(wèn)題而提出控制混凝土中鋼筋保護(hù)層厚度的措施，以便在設(shè)計(jì)與施工中能夠正確使用。

【關(guān)鍵詞】混凝土；鋼筋；保護(hù)層

在國(guó)內(nèi)的諸多建筑中。尤其是在民用建筑中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)均采用以鋼筋混凝土為主材的結(jié)構(gòu)體系，那么混凝土中鋼筋的保護(hù)層厚度成為了不容忽視的問(wèn)題，現(xiàn)就依據(jù)規(guī)范中的要求、鋼筋與混凝土共同作用的受力原理以及設(shè)計(jì)施工中得到的經(jīng)驗(yàn)談一些自己的看法。

從材料的力學(xué)性能分析，鋼筋具有較強(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度，而混凝土只具有較高的抗壓強(qiáng)度，鋼筋與混凝土之所以能夠共同工作，是因?yàn)榛炷两Y(jié)硬并達(dá)到一定的強(qiáng)度以后，兩者之間建立了足夠的黏結(jié)強(qiáng)度，能夠承受由于鋼筋與混凝土的相對(duì)變形在兩者界面上所產(chǎn)生的相互作用力。對(duì)于受力構(gòu)件截面設(shè)計(jì)來(lái)講，鋼筋幾乎承擔(dān)著所有的拉應(yīng)力，所以受拉鋼筋離受壓區(qū)越遠(yuǎn)就越能發(fā)揮較高的效率，所以一般來(lái)說(shuō)。無(wú)論是梁或板的受拉鋼筋，都應(yīng)盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣，這樣如何控制混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度就顯得尤為重要。如懸挑構(gòu)件的受力鋼筋應(yīng)設(shè)在構(gòu)件上部的受拉區(qū)，如果保護(hù)層過(guò)大，那么實(shí)際是減小了構(gòu)件的有效截面高度或厚度，從而很大程度上降低了構(gòu)件的承載能力，但如果鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)小，則容易造成鋼筋外露，或鋼筋受力時(shí)表面混凝土剝落，從而使鋼筋失去了混凝土的保護(hù)，也影響了鋼筋與混凝土的相對(duì)變形而產(chǎn)生的作用力，這樣構(gòu)件整體性受到破壞。

在設(shè)計(jì)中，要求按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）第9.2節(jié)的規(guī)定執(zhí)行，另外，還有幾個(gè)地方的鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層厚度要求特殊注意：①防水混凝土的迎水面保護(hù)層厚度為50mm（保護(hù)層厚度大于40時(shí)可在混凝土保護(hù)層中離構(gòu)件表面一定距離（一般可設(shè)置在保護(hù)層厚度的中部）加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，一般可采用由4@150的雙向鋼筋網(wǎng)）；②對(duì)有覆土的地下結(jié)構(gòu)，其頂板上部鋼筋的保護(hù)層為25mm（梁為35mm）；③與土壤接觸的非防水混凝土墻的保護(hù)層為25mm④梁板中預(yù)埋管的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm；⑤處于露天環(huán)境中的懸挑板，由于受力鋼筋因混凝土開(kāi)裂更容易受到腐蝕，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)提出明確的保護(hù)措施，有條件時(shí)應(yīng)增大受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。并采用相應(yīng)的防裂構(gòu)造措施，當(dāng)不具備加厚保護(hù)層厚度時(shí)。應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)建筑的防水層提出明確的要求，并應(yīng)定期更換確保防水的效果。而且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還應(yīng)該考慮施工工藝特點(diǎn)，比如井字梁節(jié)點(diǎn)處粱的縱橫交叉鋼筋產(chǎn)生的“疊合”現(xiàn)象，部分鋼筋的保護(hù)層厚度值會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，這種情況只能是保證滿足主要受力構(gòu)件的保護(hù)層要求；通常情況下磚混結(jié)構(gòu)中陽(yáng)臺(tái)挑梁較構(gòu)造圈梁優(yōu)先考慮，框架結(jié)構(gòu)中框架柱優(yōu)于框架梁。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻及其連梁、暗柱要優(yōu)于樓板等等。

在工程實(shí)例中，由于鋼筋保護(hù)層厚度不到位引起的質(zhì)量問(wèn)題可謂是數(shù)不勝數(shù)。例如現(xiàn)在的樓板跨度越來(lái)越大，由計(jì)算結(jié)果可以看出，支座處的負(fù)彎矩比跨中的正彎矩要大得多，但是施工時(shí)施工單位對(duì)支座負(fù)彎矩鋼筋又不是很重視，結(jié)果在新建樓盤(pán)還未投入使用或剛投入使用時(shí)就發(fā)現(xiàn)樓板上支座部分出現(xiàn)裂縫，而引起這種問(wèn)題的大多數(shù)原因都是保護(hù)層厚度過(guò)大，導(dǎo)致樓板的負(fù)彎矩鋼筋發(fā)揮不出自身的作用。保護(hù)層厚度過(guò)大主要原因是施工時(shí)支撐鋼筋的馬墩間距太大。更有些施工單位根本就不設(shè)置（僅依靠樓面粱上部鋼筋擱置和分離式配筋的拐腳支撐），再加上各工種交叉作業(yè)，施工人員行走頻繁，這樣上層鋼筋就會(huì)彎曲變形，而在混凝土澆搗時(shí)又沒(méi)有及時(shí)更正，所以鋼筋的保護(hù)層厚度就遠(yuǎn)達(dá)不到剛綁扎好時(shí)的位置了。到最后只能采取局部加固補(bǔ)強(qiáng)措施，這樣除了影響工程質(zhì)量外還增加了工程造價(jià)。

在工程中常用來(lái)檢測(cè)鋼筋保護(hù)層的儀器有鋼筋雷達(dá)測(cè)定儀和磁性鋼筋保護(hù)層測(cè)定儀等，基于自身設(shè)計(jì)原理的特點(diǎn)，其各自應(yīng)用特點(diǎn)也不相同。如法向投影重疊的兩根以上鋼筋聲學(xué)原理設(shè)備不宜采用；如含磁性骨料的混凝土，不宜采用無(wú)消磁能力的電磁測(cè)定設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。此外，對(duì)于建筑物中的特殊構(gòu)件，如基礎(chǔ)、殼體等，或者是受土方填挖、水位、測(cè)試角度等因素影響，到達(dá)后期工序不能完全提供規(guī)范要求的檢測(cè)條件，應(yīng)考慮其他方法對(duì)目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行控制，如局部開(kāi)槽鉆孔測(cè)定，但應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。由于該方法對(duì)結(jié)構(gòu)本身?yè)p壞較大，所以在實(shí)際工程中除特殊情況應(yīng)盡量避免采用。另外。在確定應(yīng)用設(shè)備時(shí)還必須對(duì)檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生的破損、檢測(cè)所達(dá)到的深度、不確定程度等因素進(jìn)行充分考慮，提出科學(xué)、合理的檢測(cè)方案。

對(duì)鋼筋保護(hù)層的控制措施提出以下建議：①對(duì)墻柱等豎向構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層一般比較容易控制，如控制鋼筋的加工尺寸要準(zhǔn)確；模板施工時(shí)切忌破壞墻柱保護(hù)層；多采用一些新工藝、新產(chǎn)品，如采用墊塊或使用卡撐式定位件等。②對(duì)樓板的鋼筋保護(hù)層在施工中就比較難控制了，所以建議采用卡槽式混凝土墊塊，要求其縱橫向間距不要太大，特別是對(duì)于比較細(xì)的鋼筋間距應(yīng)更小一些。除此之外，施工時(shí)應(yīng)盡可能合理地安排好各工種交叉作業(yè)時(shí)間以減少板面鋼筋綁好后作業(yè)人員的踩踏；混凝土澆筑前或澆筑中應(yīng)有鋼筋工作人員進(jìn)行及時(shí)的修整；在澆筑時(shí)應(yīng)在裂縫易發(fā)生部位或負(fù)彎矩筋受力較大的區(qū)域鋪設(shè)臨時(shí)性活動(dòng)挑板，擴(kuò)大接觸面、分散應(yīng)力，避免上層鋼筋受到重新踩踏變形；而樓板的板底受力鋼筋的保護(hù)層厚度可以采用不低于混凝土構(gòu)件強(qiáng)度等級(jí)的素混凝土墊塊來(lái)控制。

綜上所述，如果對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度不夠重視，其產(chǎn)生的危害是不容忽視的，所以我們要在了解鋼筋及混凝土的受力機(jī)理的前提下，充分認(rèn)識(shí)到合理的鋼筋保護(hù)層對(duì)工程結(jié)構(gòu)的重要性并進(jìn)行有效的控制，使質(zhì)量控制工作進(jìn)入自我改良的良性循環(huán)中。