混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護層厚度的控制及作用

鄭延偉

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護層厚度的控制及作用

鄭延偉

混凝土結(jié)構(gòu)作為建筑物中的主體結(jié)構(gòu)，對其穩(wěn)定性和強度的要求較高，只有確?；炷两Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能才能保證建筑的整體質(zhì)量和使用性能?，F(xiàn)階段，鋼筋混凝土構(gòu)件已將是建筑工程中不可或缺的一部分，只要有鋼筋結(jié)構(gòu)存在就有混凝土保護層的存在，將混凝土保護層的厚度控制在多少才能充分發(fā)揮出其保護作用是施工中的一大難點，需要對承力性能、強度、耐久性等使用性能進行多方考慮之后方可確定最終的保護層厚度，文中就結(jié)合工程實際，研究鋼筋保護層厚度的控制以及其在工程中發(fā)揮的具體作用。

混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋 保護層

現(xiàn)階段的建筑工程，多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，單層建筑、多層建筑和高層建筑無一例外，由此可見，鋼筋混凝土施工技術(shù)在建筑工程中的重要作用。鋼筋結(jié)構(gòu)離不開混凝土保護層，但是在建筑工程中將混凝土保護層控制在多厚才能發(fā)揮出最佳的保護作用成為專家和學者一直以來研究的問題。文中就從相關(guān)規(guī)范中的內(nèi)容和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能方面進行分析，研究混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護層厚度的控制辦法和作用。

一、現(xiàn)有規(guī)范中保護層最小厚度的規(guī)定

1.保護層最小厚度的基本值。新規(guī)范規(guī)定:縱向受力鋼筋的保護層厚度應不小于受力鋼筋的公稱直徑(d)且不小于規(guī)范中所規(guī)定的數(shù)值(具體可參見《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010-2002)。除表格以外，新規(guī)范還對預制構(gòu)件，構(gòu)造鋼筋等具體情況作出了規(guī)定。

2.現(xiàn)有規(guī)范與原規(guī)范的比較。考慮環(huán)境類別的影響:除原規(guī)范的室內(nèi)正常環(huán)境(一類)和室內(nèi)潮濕環(huán)境、露天環(huán)境及無侵蝕性水或土壤環(huán)境(二類)外，新規(guī)范增加了環(huán)境類別為二b類(嚴寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境及無侵蝕性水或土壤直接接觸的環(huán)境)和三類(使用除冰鹽環(huán)境，嚴寒及寒冷地區(qū)冬季水位變動環(huán)境、濱海室外環(huán)境)環(huán)境中鋼筋保護層厚度的規(guī)定。

考慮混凝土強度的影響:混凝土質(zhì)量對耐久性有很大的影響，因而也是確定保護層厚度的重要因素。新的規(guī)范按混凝土強度作了適度調(diào)整:C20及其以下為低強混凝土，按耐久性要求只規(guī)定了環(huán)境類別為一級的數(shù)值；C50及其以上為高強混凝土，保護層厚度可適當減少；介于兩者之間的為一般混凝土。

二、鋼筋保護層厚度在工程中的控制

雖然鋼筋和混凝土屬于兩種不同種類的建筑材料，但是在實際建筑工程中鋼筋和混凝土卻是共同作為建筑物的主體結(jié)構(gòu)而存在，因混凝土抗拉能力低的特性，在結(jié)構(gòu)中主要承擔著著保護鋼筋結(jié)構(gòu)和承載外來的作用，而鋼筋則承擔全部拉應力。為此，在布置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時應該充分考慮壓力和拉力的作用，在梁、板的拉力區(qū)應該將讓鋼筋盡量靠近混凝土的邊緣，來承擔全部拉力，這就代表著這一部分的混凝土保護層不易過厚，如果此時的混凝土保護層過厚，內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)就無法發(fā)揮出應用的抗拉力作用，在拉力過大的情況下還可能造成重大事故。因此，在實際工程中需要注意分析各個施工區(qū)域的受力情況，合理分配重力和拉力，讓混凝土和鋼結(jié)構(gòu)都能發(fā)揮出應有的作用，以此提升建筑的穩(wěn)定性能。

另外，除在拉力較大區(qū)域鋼筋需要靠近混凝土邊緣之外，在其他位置需要將混凝土的保護層厚度控制在一定范圍，確保內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)不會與空氣產(chǎn)生接觸。主要是因為鋼結(jié)構(gòu)中含有鐵成分，在接觸空氣之后很容易纏身銹蝕，特別是在雨水天氣鋼結(jié)構(gòu)受氧化的情況會加劇，如果不及時進行處理會導致鋼結(jié)構(gòu)失去原有的作用。鑒于以上問題，需要采用混凝土對鋼結(jié)構(gòu)進行全面包裹，降低其與空氣和雨水接觸的幾率，確保鋼結(jié)構(gòu)的使用性能。而拉力較大的區(qū)域鋼筋需要盡量靠近混凝土邊緣才能承擔全部拉力，此時的混凝土保護層就會變薄，在拉力較大的情況下會產(chǎn)生鋼材外漏或者脫落的現(xiàn)象。

在以往的建筑工程中，因鋼筋保護層的厚度設計不合理或者鋼筋結(jié)構(gòu)安裝不合理導致的質(zhì)量問題有很多，尤其是商品房建設時，樓板負彎矩鋼筋保護層厚度過大和梁、柱的交接位置現(xiàn)澆的保護層過大的問題，樓板的跨度會隨著房屋的面積大小而改變，房間面積越大樓板的跨度也就越大，此時，鋼筋保護層的厚度過大，就會導致鋼筋的力矩不堪重負，如果在實際的建筑工程中沒有將鋼筋保護層的厚度控制加以重視，就可能導致建筑還未投入使用便出現(xiàn)裂縫的質(zhì)量問題。這不僅會為施工單位帶來后續(xù)的維修的經(jīng)濟損失還會對施工單位的信譽程度帶來一定影響。

三、保護層的作用

1.受力鋼筋粘結(jié)錨固?；炷两Y(jié)構(gòu)中的鋼筋之所以具有承受外力的作用，主要是因為鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)錨固關(guān)系，而粘結(jié)錨固在承力方面的作用能力主要表現(xiàn)在鋼筋結(jié)構(gòu)的混凝土保護層的厚度情況。事實證明，受力鋼筋的粘結(jié)錨固狀況和混凝土保護層的厚度具有直接聯(lián)系。在相關(guān)設計規(guī)范中鋼筋的粘結(jié)錨固長度就是依據(jù)保護層的厚度和科學的算法得出的，為此，將混凝土保護層的厚度控制在有效范圍是保證鋼筋受力能力的重要因素。

2.保護鋼筋免遭銹蝕?；炷两Y(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點是耐久性好。這是由于混凝土的堿性環(huán)境使包裹在其中的鋼筋表面形成鈍化膜而不易銹蝕。但是碳化和脫鈍會影響這種耐久性而使鋼筋遭受銹蝕。碳化的時間與保護層厚度有關(guān)，因此一定的保護層厚度是保證結(jié)構(gòu)耐久性所必需的條件。調(diào)查分析表明，我國混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性普遍較差，因此從耐久性和可持續(xù)發(fā)展的觀點，我國混凝土結(jié)構(gòu)保護層的厚度應適當增加。

3.對確定截面有效高度的影響。從粘結(jié)錨固和耐久性角度而言，鋼筋在混凝土中的保護層厚度應該越大越好；然而從受力的角度而言，則正好相反。保護層厚度越大，構(gòu)件截面有效高度越小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力將受到削弱。因此，確定混凝土保護層厚度應綜合考慮錨固、耐久性及有效高度三個因素。在能保證錨固和耐久性的條件下可盡量取較小的保護層厚度。而規(guī)范給出的保護層最小厚度正是保護層厚度的最低限度取值。

[1]王佳燕.混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護層厚度偏差控制及檢測[J].混凝土與水泥制品,2014(3);

[2]劉品秀.砼結(jié)構(gòu)實體中鋼筋保護層厚度施工質(zhì)量控制要點淺析[J].建筑建材裝飾,2014(22).

鄭延偉（1981.4-），男，漢族，河南洛陽人，大專學歷，助理工程師職稱，研究方向：建筑混凝土，身份證號碼： 410311198104251014。