鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制策略分析

金紅偉

鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制策略分析

金紅偉

一、引言

混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層是保護(hù)鋼筋不受外界環(huán)境破壞的關(guān)鍵，但它同時(shí)也受到彎矩、剪力和軸向力的作用，并且也受到鋼筋變型的影響。因此，不同的構(gòu)件需要有適當(dāng)厚度的保護(hù)層以保證鋼筋混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全性。

二、鋼筋混凝土保護(hù)層的意義及破壞原因

1.保護(hù)層的概念及其存在的意義

鋼筋混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度因國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范的更改而改變，最近的一次建筑行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的更改是在2010年，新版設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層的厚度是由鋼筋的外緣到混凝土外表皮的距離，具體規(guī)范見(jiàn)下表。

鋼筋混凝土構(gòu)件混凝土保護(hù)層最小厚度

混凝土保護(hù)層的厚度和施工工藝的精細(xì)是鋼筋混凝土構(gòu)件耐久性良好的關(guān)鍵。保護(hù)層的存在可以使鋼筋混凝土構(gòu)件在一定程度上抵御外界環(huán)境的腐蝕、沖擊應(yīng)力、風(fēng)載荷等不良影響，保護(hù)鋼筋的結(jié)構(gòu)安全，確保構(gòu)件整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

2、保護(hù)層質(zhì)量問(wèn)題原因

在實(shí)際施工中混凝土保護(hù)層損害主要有以下幾方面原因。設(shè)計(jì)過(guò)程考慮不到位；施工過(guò)程操作不嚴(yán)謹(jǐn)；現(xiàn)場(chǎng)管理不科學(xué)；檢測(cè)工作懈怠缺位等，都是造成混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層損壞的誘因。

三、設(shè)計(jì)中的控制策略

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土保護(hù)層開(kāi)裂究其原因是其力學(xué)性能的不穩(wěn)定和材料耐久性的不合格，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要的控制策略旨在保證混凝土保護(hù)層的力學(xué)性能的合理。

1.鋼筋配置

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的配筋計(jì)算是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的核心，也是鋼筋與混凝土是否能夠完美結(jié)合的關(guān)鍵。配置鋼筋需分別注意鋼筋和混凝土的抗拉和抗壓強(qiáng)度，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范合理選擇鋼筋面積和鋼筋組合形式，避免發(fā)生構(gòu)件的少筋和超筋現(xiàn)象，少筋會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的突然破壞，對(duì)人身安全威脅較大；超筋會(huì)加速混凝土保護(hù)層的開(kāi)裂速率，加速混凝土的崩塌。

構(gòu)件連接點(diǎn)處的鋼筋設(shè)計(jì)需要更加注意，由于連接點(diǎn)處鋼筋會(huì)利用搭接的方式進(jìn)行連接，搭接處的鋼筋直徑會(huì)占用一些混凝土保護(hù)層的厚度尤其是在受力鋼筋一側(cè)的混凝土保護(hù)層，受拉力較大，需要足夠厚度的混凝土保護(hù)層與鋼筋配合以抵抗彎矩。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，須對(duì)連接點(diǎn)處的鋼筋布置設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理，主要的方法有兩種。第一種方法是在保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生超筋現(xiàn)象的條件下，適當(dāng)增加單根鋼筋的截面面積，從而減少鋼筋在同一剖面上布置的行數(shù)，為其他方向的鋼筋提供布置空間；第二種方法是在不影響建筑整體結(jié)構(gòu)和建筑內(nèi)部宜居性的條件下，適當(dāng)?shù)脑黾訕?gòu)件的縱向高度，為其他方向的鋼筋提供搭接空間，但同時(shí)要注意構(gòu)件尺寸增大時(shí)很可能導(dǎo)致少筋混凝土構(gòu)件的產(chǎn)生。

2、誤差預(yù)留

在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到施工過(guò)程中的誤差會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，所以，一般在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)置誤差系數(shù)，預(yù)留一定的施工誤差，在施工過(guò)程中，構(gòu)件鋼筋的布置、鋼筋搭接的長(zhǎng)度、混凝土的澆筑尺寸、構(gòu)件搭接的長(zhǎng)度只要控制在一定的誤差范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)依然可以發(fā)揮設(shè)計(jì)預(yù)期的力學(xué)性能。

四、施工中的控制策略

施工過(guò)程中針對(duì)混凝土厚度的控制策略則主要是為了保證混凝土的質(zhì)量符合耐久性的要求。

1.工藝

（1）墊塊

墊塊的主要作用是在布置鋼筋的過(guò)程中，對(duì)鋼筋骨架進(jìn)行支撐，保證鋼筋在混凝土澆筑前和澆筑過(guò)程中都符合施工圖規(guī)定的坐標(biāo)位置，因此，墊塊的質(zhì)量決定著鋼筋布置的準(zhǔn)確性，鋼筋若在澆筑的過(guò)程中發(fā)生位移，則會(huì)造成鋼筋暴露于混凝土外的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)。墊塊材料和類(lèi)型的選擇應(yīng)根據(jù)構(gòu)件內(nèi)布置鋼筋的重量和體量而決定，對(duì)于體量和重量較大的鋼筋籠，由于現(xiàn)場(chǎng)自制的墊塊在抗壓強(qiáng)度和墊塊工藝精細(xì)度都達(dá)不到足夠的要求，其墊塊需要從專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)廠家進(jìn)行訂購(gòu)，并且全程各環(huán)節(jié)派駐專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。對(duì)于要求較低的構(gòu)件，其墊塊盡量選用砂漿墊塊，塑料墊塊無(wú)論在抗壓強(qiáng)度還是受溫度影響變形方面都比砂漿墊塊的使用效果要差很多。

（2）鋼筋

鋼筋的選材要嚴(yán)格按照施工圖上的要求進(jìn)行，針對(duì)建筑行業(yè)和冶金行業(yè)規(guī)范不同的問(wèn)題，材料采購(gòu)部門(mén)應(yīng)當(dāng)派駐專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，與鋼筋生產(chǎn)商進(jìn)行充分協(xié)商，并嚴(yán)格把控每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保鋼筋質(zhì)量的合格。鋼筋的綁扎和加工要嚴(yán)格按照施工圖的要求進(jìn)行，鋼筋在使用前可以先選擇合適的天氣采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施置于現(xiàn)場(chǎng)生成輕微的銹蝕，以保證鋼筋和混凝土的接觸面更加粗糙，增加混凝土與鋼筋的摩擦力，能夠更好的和混凝土共同工作。在加工鋼筋的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼筋的彎起部分進(jìn)行角度和工藝的檢查，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋工人的工藝水平，有針對(duì)性的開(kāi)展基礎(chǔ)知識(shí)講解，保證工人對(duì)鋼筋功用的基本認(rèn)識(shí)；在綁扎鋼筋的過(guò)程中，工程技術(shù)人員應(yīng)對(duì)綁扎完成的鋼筋進(jìn)行鋼筋籠和墊塊位置的檢查，檢查合格后方可進(jìn)行混凝土的澆筑工作。

（3）模板

我國(guó)的建筑企業(yè)為節(jié)省施工成本，在非特殊工程的施工過(guò)程中，一般采用木制模板。木制模板的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊荷載能力都能達(dá)到施工要求，并且木制模板的安裝和拆卸也很方便，但木制模板較易損壞，施工過(guò)程中操作過(guò)于用力或者存放模板的倉(cāng)庫(kù)潮濕都會(huì)損壞模板，使模板的邊角出現(xiàn)不同程度的破壞，模板拼接若不嚴(yán)密會(huì)對(duì)混凝土的澆筑質(zhì)量帶來(lái)影響，模板的破損處會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，混凝土養(yǎng)護(hù)期過(guò)后，其表面凹凸不平，改變了整個(gè)構(gòu)件的受力情況，并且也會(huì)給模板的拆卸過(guò)程帶來(lái)諸多麻煩。因此，模板的存放處要保持干燥清潔，防止模板受潮，模板安裝和拆卸工作都要按照嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員要實(shí)時(shí)監(jiān)督指導(dǎo)，盡量避免模板收到嚴(yán)重的損壞，不可繼續(xù)使用的模板統(tǒng)一進(jìn)行回收處理，采購(gòu)新模板和回收舊模板均要詳細(xì)記錄在冊(cè)，方便工程的成本核算。

（4）混凝土

施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙標(biāo)準(zhǔn)選擇各個(gè)型號(hào)的混凝土，并嚴(yán)格監(jiān)控混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的水灰比，及時(shí)進(jìn)行每一批次檢查或抽查某一批次，確定合格后簽字?；炷猎诂F(xiàn)場(chǎng)的攪拌和澆筑工作要有專(zhuān)業(yè)的施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，保證混凝土攪拌和振搗的均勻，提高混凝土的施工質(zhì)量。

2.相關(guān)的管理措施

（1）制度管理

施工現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)制定嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)制度，保證所有工人高度服從該制度，并根據(jù)該制度對(duì)工人的表現(xiàn)進(jìn)行獎(jiǎng)懲，激勵(lì)工人標(biāo)準(zhǔn)化施工的意識(shí)。現(xiàn)場(chǎng)管理人員按照現(xiàn)場(chǎng)制度有序管理本部門(mén)工作，并配合其他相關(guān)部門(mén)的工作，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的井然有序。

（2）進(jìn)度管理

現(xiàn)場(chǎng)工程管理人員根據(jù)工人的工作效率和機(jī)械臺(tái)班的使用情況制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃，從而確定整個(gè)鋼筋混凝土工程的施工進(jìn)度，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的人工情況、機(jī)械情況、天氣情況等條件對(duì)施工進(jìn)度表進(jìn)行逐步的完善，并制定季度報(bào)告和年度報(bào)告，以申請(qǐng)追加所需材料和資金，確保鋼筋混凝土工程的順利施工。

五、檢測(cè)與評(píng)價(jià)

駐守生產(chǎn)商的檢測(cè)人員需對(duì)原材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并做出初步評(píng)價(jià)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員對(duì)鋼筋工程和混凝土工程的質(zhì)量進(jìn)行細(xì)致檢查，并對(duì)未達(dá)標(biāo)的部位做出損傷評(píng)估，商討補(bǔ)救措施。

（作者單位：河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司）