談結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋保護(hù)層厚度

吳海燕

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司建筑工程研究所，山西 太原 030006)

0 引言

GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中考慮到結(jié)構(gòu)的耐久性問題，對混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度進(jìn)行了調(diào)整，不再以縱向受力鋼筋的外側(cè)作為保護(hù)層厚度，而是以最外側(cè)的鋼筋(箍筋和構(gòu)造筋)作為混凝土保護(hù)層。鋼筋保護(hù)層厚度的調(diào)整無疑加大了混凝土對鋼筋的保護(hù)作用，對整個結(jié)構(gòu)是十分有利的。設(shè)計對厚度的調(diào)整的初衷是為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性，但是施工中對這一項的控制不是很嚴(yán)格，尤其是反映到混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測中，根據(jù)保護(hù)層檢測儀檢測到的數(shù)據(jù)多數(shù)是偏薄的，這其中還涉及到規(guī)范調(diào)整之前，檢測儀是檢測縱向受力筋，而調(diào)整之后，用檢測儀去檢測箍筋是否會有數(shù)據(jù)上的誤差，更有甚者這種檢測方法是否還有效。現(xiàn)在由于設(shè)計規(guī)范的調(diào)整，相應(yīng)的驗(yàn)收規(guī)范還是以縱向受力筋去驗(yàn)收，中間存在著脫節(jié)的情況。

1 混凝土保護(hù)層的作用

1)使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結(jié)。鋼筋和混凝土屬于兩種材料，之所以能夠在一起共同的抵抗外界的荷載作用，是由于二者在溫度的變化下能夠產(chǎn)生相似的變形，使其構(gòu)成一個整體共同受力。在混凝土硬化之后，兩者能很好地粘結(jié)在一起?；炷聊虝r收縮，對鋼筋產(chǎn)生垂直于摩擦面的壓應(yīng)力;鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生機(jī)械咬合作用力。兩者的作用相輔相成，缺一不可。

2)防止縱向鋼筋銹蝕。鋼筋在空氣中和酸性環(huán)境中，容易被銹蝕。而混凝土的耐久性比較好?；炷帘Ｗo(hù)層中的Ca(OH)2給鋼筋提供的是堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護(hù)膜，使鋼筋不易腐蝕。保證了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。

3)在火災(zāi)等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢。混凝土材料的耐火性能較好，在火災(zāi)情況下，對鋼筋能起到一定的保護(hù)作用。如果混凝土保護(hù)層過薄，一旦發(fā)生火災(zāi)，混凝土起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，而鋼筋遇到高溫屈服點(diǎn)和極限強(qiáng)度急劇下降，不能保證應(yīng)有的承載力，使建筑物遭到破壞。

2 混凝土保護(hù)層的厚度

1)混凝土保護(hù)層厚度的概念在GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中提到，并且對混凝土保護(hù)層的最小厚度有明確的規(guī)定。鋼筋保護(hù)層厚度是指從最外側(cè)鋼筋的邊緣到構(gòu)件混凝土邊緣的垂直距離。對混凝土保護(hù)層厚度較薄的構(gòu)件而言，混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)，使混凝土的堿性降低，對鋼筋的保護(hù)作用下降，鋼筋容易發(fā)生銹蝕。隨著鋼筋銹蝕物的增多，使鋼筋周圍的混凝土受拉，混凝土的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其壓應(yīng)力，鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)主要是鋼筋來承受拉力，混凝土承擔(dān)壓力。一旦混凝土的拉應(yīng)力達(dá)到極限拉應(yīng)力，就容易引起混凝土的開裂?！兑?guī)范》規(guī)定混凝土的最小保護(hù)層厚度，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正常使用期限內(nèi)，碳化深度達(dá)不到鋼筋的表面。

2)保護(hù)層厚度在施工的過程中既不能太厚也不能過薄，一是影響鋼筋和混凝土之間的錨固，致使兩者粘結(jié)力不足;二是對鋼筋的銹蝕不利，影響構(gòu)件的耐久性。但若保護(hù)層過厚，減小了構(gòu)件設(shè)計計算的有效高度值，由單筋矩形截面受彎構(gòu)件的承載力計算公式:Mu=fyAs(h0－x/2)可知當(dāng)h0減小時，很有可能達(dá)不到構(gòu)件的承載力要求。同時，離鋼筋較遠(yuǎn)的混凝土錨固作用降低，使保護(hù)層混凝土開裂引起鋼筋的銹蝕，從而導(dǎo)致構(gòu)件承載力降低。從另一方面考慮，混凝土保護(hù)層過厚，會增加混凝土的用量，使得結(jié)構(gòu)的自重增加，對結(jié)構(gòu)承載力不利，另外還會使施工成本增加，既不節(jié)約也不經(jīng)濟(jì)。這就正好符合哲學(xué)上把握度的原則，與過猶不及有異曲同工之效。

3)由于混凝土碳化在不同的構(gòu)件反應(yīng)的程度不同，可根據(jù)構(gòu)件的不同確定保護(hù)層的厚度。另外對于使用年限為100年的結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)增加保護(hù)層的厚度。

4)混凝土保護(hù)層的最小厚度依據(jù)環(huán)境類別和構(gòu)件類型的不同而有所不同，不再以混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作為分類依據(jù)。

3 混凝土保護(hù)層厚度的檢測

在工程實(shí)際中，因?yàn)殇摻畋Ｗo(hù)層厚度不達(dá)標(biāo)出現(xiàn)的問題是比較多的，比如露筋。結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋保護(hù)層厚度檢驗(yàn)和同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度檢驗(yàn)一樣作為單位工程質(zhì)量控制資料的一項重要內(nèi)容，已經(jīng)成為檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量的重要指標(biāo)，被大家所重視。鋼筋保護(hù)層檢測占據(jù)著結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測的重要位置，跟回彈檢測混凝土強(qiáng)度以及拉拔一樣，對工程的質(zhì)量監(jiān)督起著很大的作用。

1)鋼筋保護(hù)層厚度檢測所抽取的部位，應(yīng)當(dāng)由甲方和施工方根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性，選取有代表性的部位，并且應(yīng)均勻分開選取，不應(yīng)太集中，以反映整個建筑物的性能。對梁、板類構(gòu)件應(yīng)抽取總數(shù)的2%，當(dāng)抽取的數(shù)量少于5 個時，應(yīng)按5 個構(gòu)件取樣。當(dāng)有懸挑的梁和板時，懸挑部分的抽檢數(shù)量應(yīng)不少于總抽檢數(shù)量的50%。這樣抽樣充分顯示了懸挑構(gòu)件的重要性。懸挑構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度的控制，對整個結(jié)構(gòu)而言是至關(guān)重要的。

2)《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》E.0.2 條中還是以縱向受力鋼筋的外側(cè)作為混凝土保護(hù)層厚度，這與GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的保護(hù)層按最外側(cè)鋼筋計算是不一致的。設(shè)計規(guī)范中有明確的規(guī)定保護(hù)層厚度，但是驗(yàn)收規(guī)范并沒有相應(yīng)的修訂，使得驗(yàn)收規(guī)范和設(shè)計規(guī)范脫節(jié)，給鋼筋保護(hù)層厚的檢測帶來一些問題。究竟是依據(jù)驗(yàn)收規(guī)范還是設(shè)計規(guī)范，這個問題有待于國家標(biāo)準(zhǔn)的完善和統(tǒng)一。

3)檢測梁板結(jié)構(gòu)時，要認(rèn)真分析圖紙，確定合理的檢測部位，避開梁柱節(jié)點(diǎn)等鋼筋密集區(qū)和鋼筋接頭部位。檢測中如遇到等截面、等跨度、等配筋的相交梁，要認(rèn)真分析正確選擇檢測部位。要嚴(yán)格按照GB 50204—2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(2011年版)標(biāo)準(zhǔn)判定合格率。鋼筋保護(hù)層厚度檢驗(yàn)時，縱向受力鋼筋保護(hù)層厚度允許偏差，對梁類構(gòu)件為+10 mm，－7 mm;對板類構(gòu)件為+8 mm，－5 mm。

4 鋼筋保護(hù)層厚度的驗(yàn)收

規(guī)范中對梁類、板類構(gòu)件縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)分別進(jìn)行驗(yàn)收。這里也是有爭議的，是依據(jù)受力鋼筋還是最外側(cè)鋼筋，驗(yàn)收規(guī)范并沒有因?yàn)樵O(shè)計規(guī)范的修改而有所調(diào)整。這也使得在驗(yàn)收時對結(jié)論的判定不是很明確。具體的合格標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)所抽檢的構(gòu)件中合格的點(diǎn)數(shù)超過90%時，可判定為合格;當(dāng)所抽檢的構(gòu)件的合格點(diǎn)數(shù)小于90%但大于80%時應(yīng)加倍抽樣，兩次抽樣的合格率超過90%時，也可判定為合格;但是不合格點(diǎn)的范圍也是有要求的，不應(yīng)大于規(guī)定偏差的1.5 倍。

5 結(jié)語

鋼筋保護(hù)層厚度的概念源于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，這一厚度的要求是從建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性方面考慮的。在施工的過程中，相關(guān)施工人員為了保證鋼筋保護(hù)層的厚度在澆筑梁、板等構(gòu)件時在模板上會墊上墊塊，以滿足鋼筋保護(hù)層的厚度要求。在主體施工后，檢測單位還應(yīng)對鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢測。這一系列的環(huán)節(jié)，都是為了保證混凝土的厚度要求。可見，鋼筋保護(hù)層的厚度對建筑物而言是非常重要的。保護(hù)鋼筋的混凝土厚度既不能過厚也不宜過薄，厚了構(gòu)件的截面加大，增加成本，加大自重，浪費(fèi)而不經(jīng)濟(jì)，并且加大的保護(hù)層有可能導(dǎo)致構(gòu)件達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)的安全;薄了則不能滿足耐久性的要求。鋼筋的保護(hù)層厚度牽扯到結(jié)構(gòu)的安全以及耐久性的問題，所以我們在設(shè)計、施工、檢測的過程中應(yīng)該引起高度的重視，把握度的原則，從最根本上確保結(jié)構(gòu)的安全，嚴(yán)把建筑物的質(zhì)量關(guān)，把人們的生命財產(chǎn)放在第一位。