-混凝土钢筋保护层的作用及质量控制

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·················混凝土钢筋保护层的作用及质量控制
焦作市建设工程质量检测站 庞文齐 张 涛
现代建筑已离不开钢筋混凝土构件，要是离开了钢筋混凝土，很难想象将会是什么样的结果。

有钢筋就需有保护层，钢筋保护层究竟有什么作用？保护层多大才合适？钢筋怎样才能发挥出它固有的力学特性？笔者试从钢筋与混凝土共同作用的受力机理，结合多年的施工实践，谈谈钢筋保护层的重要性及其在施工中的控制。

一、严格混凝土保护层控制的重要性
混凝土结构中受力钢筋的位置准确与否，直接关系到混凝土结构的承载力，直接关到混凝土结构的耐久性。

而受力钢筋的混凝土保护层厚度符合国家规范，则是准确控制钢筋设计位置所必须达到的最起码的要求。

混凝土保护层严格控制除了可以保护钢筋不生锈外，还可以确保钢筋混凝土结构的受力性能、耐久性能和防火性能等。

1、确保混凝土结构受力性能
钢筋与混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的黏结强度，这种相互作用力称为握裹力。

握裹力由3种力组成：一是黏结力，二是摩擦力，三是机械咬合力。

其中，以机械咬合力作用最大，约占总黏结力的 50%，采用螺纹钢筋或其他变形钢筋能增加咬合力，提高握裹力。

2、保护钢筋不锈蚀，确保混凝土结构的耐久性和安全性影响混凝土结构耐久性的因素很多，如化学物质、氯离子侵蚀，冻融破坏，混凝土不密实、裂缝，混凝土碳化，碱一集料反映等。

在一定的环境条件下都能造成钢筋锈蚀使结构破坏。

钢筋锈蚀后铁锈体积会膨胀2-4倍，致使混凝土保护层开裂，受到潮气或水分渗入，加快钢筋锈蚀，使钢筋直径由减小到锈断，导致房屋建筑破坏，直至倒塌。

混凝土保护层保护钢筋防止锈蚀作用是在内外条件无有害物质侵蚀下才有效，但混凝土结构表面的碳化对钢筋锈蚀影响很大，关系到混凝土结构的耐久性和安全性。

保证保护层厚度，就相应地延缓了混凝土碳化深度到达钢筋表面的时间，推迟钢筋锈蚀。

如果保护层过小就等于加快了混凝土碳化到钢筋表面的时间，使钢筋早锈蚀，缩短建筑物使用寿命。

梁钢筋的混凝土保护层要求是25mm，如果施工失控减少了10mm，就相当于使钢筋提前10年或20年锈蚀，相应地缩短了工程使用寿命。

如果钢筋没有混凝土保护层，钢筋将会很快锈蚀，其后果不堪设想。

有不少工程受力钢筋外露生锈严重，加固处理费工费时增加成本，使混凝土结构耐久性降低。

3、保护层有防火功能，防止结构急剧丧失承载力
混凝土结构在高温条件下或碰上火灾，因保护层有一定厚度，能保护钢筋不因受到高温影响使结构急剧丧失承载能力而倒塌，混凝土一般可耐高温700℃。

当发生火灾时环境温度急剧升高，钢筋的膨胀值加快、加大，逐渐大于混凝土的膨胀值，就会损伤和破坏混凝土与钢筋之间的握裹力；当钢筋温度从400℃上升到700℃时，钢筋从屈服强度大幅度降低到钢筋晶格的核心突然膨胀，会影响或失去混凝土与钢筋
共同工作的条件，导致结构破坏，直至建筑物倒塌。

钢筋在混凝土保护层的包裹之内，可以缓解温度急剧上升，保护层使建筑物有一定的耐火作用。

近年来为提高结构耐火等级，对有些结构构件增加了混凝土保护层厚度的具体要求。

二、如何控制混凝土保护层厚度应满足新国家标准的强制性要求
根据科学实验成果，国家标准GB50010—2002《混凝土结构设计规范》在强制性条文中明确规定：纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层最小厚度（钢筋外边缘至混凝土表面距离）不应小于钢筋的公称直径，且应符合表2的规定。

特别需要注意的是，新规范规定的混凝土保护层厚度值是最小厚度值，是满足结构的耐久性和对受力钢筋有效锚固的要求。

新规范对保护层厚度值作了加厚规定：如一类环境，对强度等级≤C20的混凝土板和墙、梁和柱，都加厚了5mm。

笔者认为，为确保结构的承载力、耐久性和提高耐火（如柱是关键结构）能力，从严要求受力钢筋混凝土保护层最小厚度十分必要。

钢筋安装工程属于隐蔽工程，是混凝土结构工程施工质量控制和监督的重点。

国家标准GB50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定必须对重要部位进行结构实体检验，主要检验混凝土强度和钢筋保护层厚度。

钢筋保护层厚度检验，需要对重要构件，特别是悬挑梁和板构件，以及易发生钢筋位移、易露筋的部位，采用非破损（用先进的钢筋保护层厚度测定仪）或局部破损的方法检验。

此时，纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差，对梁类构件为-7~+10mm；对板类构件为-5~+8mm。

钢筋保护层厚度检验的合格点率为90%及以上时为合格。

当合格点率小于90%，但不小于80%，可再抽取相同数量的构件检验，当两次抽减总和计算的合格点率为90%及以上时才能判为合格。

钢筋保护层该如何控制呢？重点应从两方面着手，一是抓施工前技术交底；二是抓过程中要素控制。

在施工前，应针对不同的工程部位，根据设计图纸及施工验收规范，确定正确的钢筋保护层。

保护层的厚度并非千篇一律，一般来说现浇楼板的保护层厚度1.5厘米，而基础的保护层厚度通常为5厘米，有时甚至达到10厘米。

因此，在对操作者的技术交底中，必须明确此厚度，否则很容易造成返工。

在施工过程中，则重点要做到规范操作，特别是在混凝土现浇板浇捣过程中，尤其需要重视。

在施工过程中，应做到规范操作，严禁操作人员在钢筋上随意行走；对上层钢筋应作有效的固定；浇捣中还应经常检查，发现问题及时解决。

诚然，我们要在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下，充分认识到合理的钢筋保护层对工程结构的重要性。

只有防微杜渐，才能使我们的工程施工技术水平更上一个档次。