施工過程中混凝土保護(hù)層的控制和檢測(cè)

徐婷 鄭強(qiáng) 徐菁菁

摘 要：混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能和耐久性至關(guān)重要。文章闡述了混凝土保護(hù)層的概念及其在工程施工中的重要意義，分析了混凝土保護(hù)層留設(shè)方法和厚度控制措施。最后，對(duì)混凝土保護(hù)層實(shí)體檢測(cè)的方法進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：混凝土保護(hù)層；厚度；控制；檢測(cè)

引言

第二次世界大戰(zhàn)以來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐，推動(dòng)了建筑業(yè)取得長(zhǎng)足的發(fā)展。特別是在高層建筑和橋梁領(lǐng)域，鋼筋混凝土的應(yīng)用與推廣使得摩天大樓和大跨度橋梁真正由設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。鋼筋混凝土如此優(yōu)越的性能和它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。混凝土保護(hù)層對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性、承載能力及鋼筋的粘結(jié)錨固性能都有重大影響，其厚度直接決定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量水平。鋼筋受力產(chǎn)生移位，致使內(nèi)力臂減小而導(dǎo)致構(gòu)件的承載能力大幅下降，往往會(huì)引發(fā)質(zhì)量事故，輕則板邊或板角開裂，重則構(gòu)件傾覆、折斷。因此，在工程施工過程中應(yīng)正確認(rèn)識(shí)鋼筋的混凝土保護(hù)層重要作用并準(zhǔn)確控制其厚度。

1 鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層的概念

所謂鋼筋混凝土保護(hù)層是指保護(hù)鋼筋避免鋼筋暴露于外的那部分混凝土層。英文叫做concrete cover 或concrete coat。其厚度定義為受力鋼筋的外邊緣到混凝土外邊緣的距離。保護(hù)層厚度與鋼筋混凝土構(gòu)件性能密切相關(guān)。保護(hù)層厚度越大，構(gòu)件截面有效高度越小，承受載荷能力降低；保護(hù)層厚度越小，鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度及構(gòu)件的耐久性越低。所以保護(hù)層厚度不能過大也不能過小。國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)混凝土保護(hù)層有著明確的規(guī)定，并結(jié)合構(gòu)件耐久性、受力鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度兩方面要求確定保護(hù)層最小厚度。按照鋼筋粘結(jié)錨固性能的要求，合適的混凝土保護(hù)層厚度要能夠保證鋼筋與其周圍混凝土充分連成一體，使鋼筋強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。所以規(guī)范規(guī)定受力鋼筋的保護(hù)層最小厚度不能小于受力鋼筋直徑，并根據(jù)構(gòu)件的種類、應(yīng)用環(huán)境有所調(diào)整。按照混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要求，混凝土保護(hù)層的最小厚度應(yīng)能保護(hù)鋼筋50年內(nèi)不發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全的銹蝕。為保障構(gòu)件的受力性能和混凝土的表觀質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求設(shè)置鋼筋混凝土保護(hù)層厚度，不能擅自增大或減小。許多施工人員對(duì)混凝土保護(hù)層厚度概念認(rèn)識(shí)不清，認(rèn)為是受力鋼筋中心至混凝土表面的距離，或者是鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離。另外，環(huán)境不同、構(gòu)件不同，混凝土保護(hù)層的厚度取值也不同。這些情況在實(shí)際施工中都要特別注意，以免造成混凝土保護(hù)層厚度設(shè)置不當(dāng)。

2 鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層的作用

厚度適宜的混凝土保護(hù)層應(yīng)能滿足鋼筋混凝土的耐久性、安全性、防火性要求，并能滿足鋼筋混凝土的粘結(jié)錨固性需要，使鋼筋滿足受力要求，發(fā)揮其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，同時(shí)可以有效保護(hù)鋼筋不受銹蝕，防治構(gòu)件整體性遭到破壞。

鋼筋和混凝土具有相近的線膨脹系數(shù)，可以保證二者在溫度變化時(shí)共同工作，充分發(fā)揮各自力學(xué)性能，提高構(gòu)件的承載力。在混凝土中摻入改性聚合物降低輕骨料混凝土的水分含量，可以有效提高混凝土的凝聚力，改善混凝土的力學(xué)性能?；炷梁弯摻钪阅芄餐ぷ?，是因?yàn)榛炷劣不髢烧咧g產(chǎn)生了足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。要滿足粘結(jié)強(qiáng)度要求，混凝土保護(hù)層厚度必須達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)?；炷脸蕢A性，其保護(hù)層對(duì)鋼筋的包裹，能夠有效防止鋼筋與空氣或酸性介質(zhì)接觸發(fā)生氧化銹蝕。表層混凝土經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間后碳化，或者保護(hù)層過薄，鋼筋過分靠近構(gòu)件外表面，表面混凝土發(fā)生剝落，都會(huì)導(dǎo)致露筋現(xiàn)象的發(fā)生。暴露的鋼筋會(huì)因?yàn)槭ケＷo(hù)而發(fā)生銹蝕。鋼筋與混凝土之間也會(huì)逐漸失去粘結(jié)力，從而影響構(gòu)件的耐久性。

3 鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層的控制

3.1 合理選擇混凝土的保護(hù)層厚度

混凝土的耐久性受外界環(huán)境影響巨大。干燥的環(huán)境不僅可以降低混凝土碳化速度，也大幅降低了鋼筋與腐蝕介質(zhì)間的氧化還原反應(yīng)速度，使得銹蝕現(xiàn)象很難發(fā)生。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于不同環(huán)境下、不同結(jié)構(gòu)類別的混凝土保護(hù)層厚度有不同的要求，對(duì)最小厚度值也做了明確規(guī)定。

3.2 采取技術(shù)措施確?；炷帘Ｗo(hù)層質(zhì)量

確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。針對(duì)不同構(gòu)件采取不同措施，切實(shí)保證保護(hù)層的厚度在規(guī)定范圍之內(nèi)。對(duì)于板類件可用砂漿墊塊和馬凳相結(jié)合的方法（參見圖1），禁止用墊石子、上提鋼筋骨架的方法控制保護(hù)層厚度。特別要高度重視懸挑類及其他有負(fù)筋的構(gòu)件的保護(hù)層控制，如雨篷、現(xiàn)澆板連系梁處、樓梯板等。要保證模板滿足剛度要求并放置穩(wěn)固，防治澆搗混凝土過程中由于振動(dòng)引起模板變形，導(dǎo)致保護(hù)層厚薄不均。通過將塑料環(huán)卡固定在箍筋上保障梁的兩側(cè)及底部混凝土保護(hù)層厚度（參見圖2）。通過將塑料環(huán)卡卡固在豎向主筋上保障鋼筋混凝土柱的保護(hù)層厚度（參見圖3）。由于施工環(huán)境和施工工藝的不同，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁的保護(hù)層設(shè)置比較特殊，通常采用箍筋穿過圓形水泥試塊中心孔的方法實(shí)現(xiàn)（參見圖4）。

3.3 合理組織施工

建筑工程施工中，梁、柱和剪力墻的鋼筋保護(hù)層厚度控制難度相對(duì)較低，可以通過對(duì)鋼筋的加工尺寸、模板的制作安裝及保護(hù)層墊塊綁扎情況的約束來實(shí)現(xiàn)。鋼筋混凝土板板底混凝土保護(hù)層厚度也比較容易控制，按梅花形設(shè)置墊塊，墊塊間距不超過800毫米即可保證保護(hù)層厚度在要求范圍。目前建筑施工中難以控制的保護(hù)層厚度是板頂面筋的保護(hù)層厚度。由于施工人員經(jīng)常在板頂行走，交叉作業(yè)，鋼筋不可避免地被大量踩踏；且板頂面筋直徑相對(duì)較細(xì)，容易受力變形；再加上有時(shí)樓板面層鋼筋網(wǎng)的馬凳設(shè)置不合理，間距過大。在這些因素的共同影響下，頂板面筋發(fā)生變形的可能性大幅增加，從而對(duì)混凝土工程的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生重大威脅。為妥善解決這個(gè)問題，工程管理者要精心組織施工，科學(xué)合理地安排好各工種交叉作業(yè)時(shí)間，盡可能減少板面鋼筋綁扎后作業(yè)人員的數(shù)量。

4 混凝土保護(hù)層厚度的檢測(cè)

局部破損檢測(cè)和非破損檢測(cè)是混凝土保護(hù)層厚度常用的兩種檢驗(yàn)方法。不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能，通過聲、光、熱、電、磁和射線等測(cè)定構(gòu)件物理參數(shù)的方法統(tǒng)稱為非破損檢測(cè)方法。該方法具有對(duì)構(gòu)件無破壞、操作簡(jiǎn)便快捷、可連續(xù)檢測(cè)和重復(fù)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。而局部破損檢測(cè)法是在構(gòu)件上鑿去檢測(cè)部位的保護(hù)層進(jìn)行檢測(cè)的方法。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是對(duì)混凝土構(gòu)件有所損傷，且檢測(cè)后需對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，操作復(fù)雜。在實(shí)際工作中，常用非破損法檢測(cè)，用局部破損法抽查復(fù)核。

5 結(jié)束語

鋼筋保護(hù)層對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件質(zhì)量至關(guān)重要。鋼筋保護(hù)層厚度超差直接威脅著鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能和使用壽命。管理人員和施工人員給予足夠的重視，以審慎的態(tài)度，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，落實(shí)好工程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，提高施工水平，推動(dòng)施工質(zhì)量不斷升上新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]Wei Wang，Zhijian Shu，Qiang Zheng，et al. Predicting method for time-dependent concrete carbonation depth （ii）： improved empirical simulating formula. Electron. J. Geotech. Eng.，2013，18： 2309-2321.

[2]房敏成，陳 .對(duì)鋼筋的混凝土保護(hù)層的認(rèn)識(shí)及控制[J].江蘇建材，2009（2）：34-36.

[3]李興懷.談鋼筋混凝土保護(hù)層對(duì)工程質(zhì)量的影響[J].四川建材，2009，35（5）：41-42.

[4]周其春.淺析混凝土保護(hù)層厚度控制對(duì)策[J].施工技術(shù)，2007（6）：48-49.

[5]黃偉.鋼筋混凝土保護(hù)層厚度及其施工方法[J].南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，14（6）：98-99.

[6]金恩平.混凝土保護(hù)層厚度的確定與施工質(zhì)量控制問題的探討[J].混凝土，2007，210（4）：98-100.

作者簡(jiǎn)介：徐婷（1978-），工程師，紹興市規(guī)劃管理處審批服務(wù)處。