蔡云 安徽淮化集團(tuán)有限公司建筑安裝公司

淺談鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制

蔡云 安徽淮化集團(tuán)有限公司建筑安裝公司

鋼筋混凝土保護(hù)層是關(guān)系到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)性能和建筑物使用壽命的重要因素，本文根據(jù)實際施工經(jīng)驗及體會，分析了混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度的重要性及偏差原因，并提出了實行全程質(zhì)量控制的原則來控制鋼筋保護(hù)層厚度，供大家探討。

鋼筋保護(hù)層；厚度控制

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑中被廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式。鋼筋保護(hù)層是一個容易被忽視，然而卻是保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要內(nèi)容。很多的樓板開裂、板底露筋泛銹等就是由于鋼筋保護(hù)層厚度等原因引起的，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前住宅樓開裂原因70%左右是由鋼筋保護(hù)層不正確引起的。下面筆者試從鋼筋與混凝土共同作用的受力機(jī)理，結(jié)合多年施工所積累的經(jīng)驗和體會，談?wù)勪摻畋Ｗo(hù)層的重要性及其在施工中的控制。

一、鋼筋保護(hù)層厚度控制的重要性分析

1、從國家施工驗收標(biāo)準(zhǔn)角度分析

國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）將結(jié)構(gòu)實體鋼筋保護(hù)層厚度作為混凝土結(jié)構(gòu)實體檢驗的重要內(nèi)容之一，標(biāo)準(zhǔn)對驗收程序、方法及結(jié)構(gòu)實體鋼筋保護(hù)層厚度偏差值及合格率做了明確規(guī)定，目前各地質(zhì)量監(jiān)督站也把對鋼筋保護(hù)層的檢測作為工程主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗收的重要內(nèi)容，對保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量起到了重大推動作用，因此施工單位必須引起高度重視。

2、從力學(xué)角度分析

因此，一般我們在考慮鋼筋混凝土的受力條件時，著重考慮的是混凝土的受壓應(yīng)力和鋼筋的受拉應(yīng)力。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋的實際受拉應(yīng)力是否能與設(shè)計計算應(yīng)力相吻合，主要取決于鋼筋在結(jié)構(gòu)中的位置是否正確，從而保證計算截面的有效高度，過大則會降低單位面積鋼筋的承載力，這也正是我們要求控制鋼筋保護(hù)層厚度的主要原因。

一般來講，無論是梁還是板，受拉鋼筋總是應(yīng)盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如挑梁的受力筋應(yīng)設(shè)在構(gòu)件上部受拉區(qū)，如果鋼筋保護(hù)層厚度過大，輕則由于鋼筋不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的抗拉作用，而使混凝土受拉應(yīng)力超標(biāo)產(chǎn)生裂縫，重則由于懸挑結(jié)構(gòu)上部鋼筋所受拉力的力矩高度變小，而使鋼筋受拉應(yīng)力超標(biāo)發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂。如現(xiàn)澆板負(fù)彎矩筋保護(hù)層厚度偏大會導(dǎo)致現(xiàn)澆板沿支座處出現(xiàn)環(huán)狀裂縫，影響板的安全性和使用功能；懸挑板負(fù)彎矩鋼筋混凝土保護(hù)層厚度偏大，會影響懸挑板的承載力甚至導(dǎo)致懸挑板斷裂垮塌。

3、從鋼筋與混凝土的粘結(jié)力分析

鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度，是保證混凝土與受力鋼筋之間可靠和有效粘結(jié)錨固的主要因素之一。如果鋼筋保護(hù)層厚度過小，鋼筋過分靠近結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊緣，容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，直接導(dǎo)致握裹力的減小。另外，鋼筋保護(hù)層過小，表層混凝土將隨著時間的推移而逐漸碳化，邊緣鋼筋失去保護(hù)作用而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，鋼筋與混凝土之間也會失去粘結(jié)力，從而使構(gòu)件的承載力降低，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系的破壞。

4、從混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性分析

為了保證鋼筋在設(shè)計規(guī)定使用年限內(nèi)不發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全的銹蝕，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）根據(jù)混凝土所處的環(huán)境條件、強度等級，對于不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)定了鋼筋保護(hù)層的最小厚度。在施工中鋼筋保護(hù)層偏小及混凝土不密實、裂縫、混凝土碳化以及鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)等因素就會加速大氣的侵蝕，而使鋼筋氧化銹蝕，從而大大縮短建筑物的使用壽命。

5、從混凝土的防火要求分析

鋼筋與混凝土的熱膨脹系數(shù)是不同的，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)鋼筋溫度上升到700℃時，鋼筋屈服強度大幅度降低，就會失去與混凝土共同工作的條件，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。然而，混凝土是不良導(dǎo)熱體，它能保護(hù)鋼筋不會立即受到高溫影響，從而延緩結(jié)構(gòu)喪失承載能力的時間，為消防救援贏得時間。

二、鋼筋混凝土保護(hù)層的施工質(zhì)量控制措施

1、認(rèn)真做好圖紙會審工作，對于設(shè)計圖紙中存在的問題，通過圖紙會審向設(shè)計人員提出進(jìn)行修正。圖紙會審時，施工人員應(yīng)與設(shè)計單位洽商并經(jīng)同意，盡可能將負(fù)彎矩筋統(tǒng)一變更為帶肋鋼筋，且盡可能直徑粗一些。這樣，即使經(jīng)受一些踩踏之后，因其整體剛度較大，相比之下，較之光圓及細(xì)鋼筋的變形值要小一些，也易于變形后的復(fù)驗調(diào)整。另外在主次梁交接處、梁與柱相交處的鋼筋較密集，鋼筋直徑比較大，節(jié)點部位的所有梁鋼筋保護(hù)層厚度均要達(dá)到要求是比較困難的。因此，在圖紙會審前要認(rèn)真熟悉施工圖情況，能否通過優(yōu)化設(shè)計，從施工角度向設(shè)計單位提出意見，在設(shè)計單位同意下實施變更：從設(shè)計方面主要從兩個方面考慮，一是根據(jù)鋼筋代換原則，在滿足強度和裂度的要求下，調(diào)整鋼筋配筋規(guī)格來減少鋼筋層數(shù)，層數(shù)減少了，保護(hù)層厚度得到有效的保障，二是在不影響砼結(jié)構(gòu)的安全和使用功能的前提下，調(diào)整梁的標(biāo)高。

2、在施工方案編制中，要詳細(xì)制定控制鋼筋保護(hù)層厚度的有效措施，并履行施工單位內(nèi)部審核和監(jiān)理審批程序。在不同的工程中，設(shè)計會對保護(hù)層的厚度有不同的要求，然而在實際工作中，經(jīng)常存在鋼筋操作工不看結(jié)構(gòu)圖紙說明而僅憑經(jīng)驗操作的現(xiàn)象，甚至有時為圖省事亂用墊塊或少用墊塊而導(dǎo)致保護(hù)層偏差。因此應(yīng)重視對施工班組技術(shù)交底、加強施工管理。

3、注重鋼筋的翻樣工作。鋼筋施工員應(yīng)熟悉圖紙及規(guī)范的要求，保證鋼筋加工的尺寸正確，給施工現(xiàn)場鋼筋安裝、綁扎節(jié)點創(chuàng)造條件；特別對一些復(fù)雜的梁板結(jié)構(gòu)，以及縱橫交錯的梁柱交接點應(yīng)在認(rèn)真交底的基礎(chǔ)上，合理安排主、次梁結(jié)構(gòu)主鋼筋的位置，避免由于交接點處鋼筋密集無法安裝而造成鋼筋擠占保護(hù)層位置，從而發(fā)生露筋的情況。

4、重視鋼筋的綁扎成型工序。綁扎時要按設(shè)計圖紙、規(guī)范操作；板的鋼筋綁扎工藝流程：

清理模板 → 模板上畫線→ 綁板下受力筋→ 綁板上部筋或負(fù)彎矩鋼筋；框架梁鋼筋綁扎工藝流程：畫主次梁箍筋間距→ 放主次梁箍筋→ 穿主梁底層縱筋及彎起筋→ 穿次梁底層縱筋并與箍筋固定→ 穿主梁上層縱向架立筋→ 按箍筋間距綁扎→ 穿次梁上層縱向鋼筋→ 按箍筋間距綁扎。保證鋼筋骨架各部分尺寸及精度，是避免出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層偏差的前提。

5、制作、安放、使用固定鋼筋保護(hù)層墊塊及鋼筋馬凳應(yīng)作為鋼筋工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)。不少施工單位不重視這個問題。一般墊塊厚度小于2cm的選用水泥砂漿塊、大于2cm的宜采用細(xì)石混凝土塊，且強度不得低于結(jié)構(gòu)砼的設(shè)計強度。

5.1 梁鋼筋保護(hù)層厚度控制措施：梁底鋼筋保護(hù)層采用細(xì)石混凝土墊塊控制，梁底面鋼筋有二排及以上時，它們之間采用直徑25mm的短鋼筋，間距按80～100cm設(shè)置；當(dāng)梁的高度小于等于1000mm時，可直接利用梁的箍筋高度來控制梁上部鋼筋保護(hù)層厚度，當(dāng)梁的高度大于1000mm時，上部鋼筋可以增設(shè)支撐件來確保鋼筋的保護(hù)層厚度(支撐件形狀如下圖)。支撐件均采用直徑20mm的鋼筋。鋼筋保護(hù)層厚度由支撐件的橫檔的位置來控制。橫檔的位置根據(jù)梁的高度、鋼筋直徑、保護(hù)層厚度來確定。一個支撐件設(shè)2～4個檔位，使其有較大的適用范圍；每處支撐件數(shù)量根據(jù)梁的斷面尺寸來確定，但每處的支撐件不少于2支；支撐件的間距控制在2m內(nèi)；橫向短鋼筋根據(jù)梁高設(shè)置在相應(yīng)的檔位上?？拷?jié)點的支撐件與梁箍筋點焊，不取出；其他的支撐件，當(dāng)砼澆筑到一定程度，能滿足梁上部鋼筋不下沉?xí)r，可取出相應(yīng)位置的支撐件(如下圖)。

5.2 板鋼筋保護(hù)層厚度的控制措施：

對板下層鋼筋網(wǎng)，可選用市場上現(xiàn)成的保護(hù)層墊塊或工地現(xiàn)場加工的砂漿墊塊來控制。墊塊的厚度為保護(hù)層的厚度，長寬宜為50mm，墊塊從梁邊第一排鋼筋開始設(shè)置，中間一般當(dāng)鋼筋規(guī)格小于等于Φ8時，墊塊間距宜為600mm，當(dāng)鋼筋規(guī)格大于Φ8時，墊塊間距宜為800～1000mm，成梅花狀布置，用鐵絲與鋼筋綁扎牢固。

但對于一般工業(yè)與民用建筑的現(xiàn)澆混凝土板類構(gòu)件負(fù)彎矩鋼筋，尤其懸挑構(gòu)件的板面負(fù)彎矩鋼筋，由于多為一級鋼筋，一般直徑較小，加上材質(zhì)本身剛度低，施工過程中由于受澆注混凝土的沖擊力和施工人員的踐踏，樓板負(fù)彎矩筋多有變形下沉，僅靠一些點的支撐難以較好地控制鋼筋不變形下陷，板面負(fù)彎矩筋保護(hù)層厚度的控制一直處于薄弱環(huán)節(jié)?？梢圆捎么咒摻顟覓熵?fù)彎矩鋼筋的方法：采用Φ20或大于Φ20的粗鋼筋作為輔助架立筋，將板的負(fù)彎矩鋼筋臨時懸掛固定于輔助架立筋下，使負(fù)彎矩鋼筋、輔助架立筋、分布筋和撐腳連成整體，從而構(gòu)成剛度較大的鋼筋網(wǎng)片，能承受一定的沖擊力和偶爾的人工踩踏，較可靠地保證負(fù)彎矩鋼筋的正確位置。負(fù)彎矩鋼筋固定方法如下圖所示：

該工藝流程：

布置鋼筋撐腳→ 擺放輔助架立筋→撐腳與輔助架立筋綁扎→ 負(fù)彎矩鋼筋與輔助架立筋逐點綁扎→ 檢查復(fù)核撐腳的高度、間距→ 砼攤鋪找平→ 平板振動器第一遍振搗→ 拆除輔助架立筋→ 補平粗鋼筋位置的凹槽→ 平板振動器第二遍振搗→ 砼表面收漿抹平

對于較厚的板也可以變傳統(tǒng)的點狀“鐵馬”撐筋為2～3m長條狀“板凳”筋，將板的水平筋置于“板凳”筋上，這種“板凳”筋支撐效果較好。

例如，在淮化環(huán)境污染綜合治理項目空分裝置冷箱基礎(chǔ)的施工中，因為馬凳的選用合適，使鋼筋安裝分項工程符合設(shè)計及施工驗收規(guī)范的要求：淮化冷箱基礎(chǔ)長25.75m、寬22.85m、厚度達(dá)3.95m，屬于大體積混凝土，設(shè)計為三層鋼筋網(wǎng)片，底層鋼筋：18@150雙向,中間一層鋼筋:16@150雙向,最上一層鋼筋:22@150,在距底板3.35m高度處分散布有10根273*6鋼管，該工程的特點是:鋼筋規(guī)格較大間距較小、自重大(52.57t)、鋼筋層數(shù)較多、上層鋼筋網(wǎng)片架設(shè)高,容易失穩(wěn)傾倒。

根據(jù)以上特點,為保證鋼筋骨架截面尺寸及整體穩(wěn)定性,在實際施工中采用鋼筋馬凳分兩層進(jìn)行支撐固定；而馬凳的規(guī)格、型式的采用是個重點。

考慮到在鋼筋綁扎、混凝土澆筑施工中,馬凳不僅要承受鋼筋自重,還要承受施工人員的活荷載,為保證鋼筋位置穩(wěn)定,減少馬凳受力,通過綜合考慮,通氣管利用48*3.0鋼管腳手架另行架設(shè),馬凳規(guī)格選用25,因為馬凳立筋較長,容易失穩(wěn),為避免發(fā)生鋼筋網(wǎng)片水平推移、失穩(wěn)事故的發(fā)生,在鋼筋馬凳上需設(shè)置斜支撐,見附圖1,且馬凳長度方向應(yīng)南北、東西向錯開布置.底層鋼筋馬凳的縱橫向布置間距為800mm,上層馬凳縱橫向間距為1000mm,底層鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層厚度控制采用50mm*50mm、δ=45mm的C30細(xì)石混凝土墊塊。

采取以上鋼筋支撐措施后,在實際施工中,鋼筋的整體穩(wěn)定性很好,未發(fā)生骨架變形、位移現(xiàn)象（見附圖2、3）。

5.3 對于柱筋保護(hù)層厚度的控制：在支模時，可于柱模頂部釘上一柱模板條，伸入柱模內(nèi)的寬度為鋼筋保護(hù)層的厚度，在支模時只要嚴(yán)格控制柱網(wǎng)軸線位置及柱模的垂直度。在澆筑完混凝土后，及時對柱模進(jìn)行二次較正，就能使柱筋保護(hù)層厚度偏差在允許范圍之內(nèi)。

6、測量工認(rèn)真利用水準(zhǔn)儀在側(cè)模上投放標(biāo)高線，鋼筋工帶線控制鋼筋標(biāo)高。

7、在混凝土澆搗過程中提倡文明施工，注意成品保護(hù)。在混凝土澆搗施工中，應(yīng)做到規(guī)范操作，除了對易于偏位的鋼筋應(yīng)作有效的固定外，在樓梯、通道等頻繁和必須的通行處應(yīng)用鋼管、木跳板搭設(shè)臨時的簡易通道，以供必要的施工人員通行；并設(shè)專人指揮監(jiān)督，嚴(yán)禁人員在鋼筋上隨意行走，傾倒砼時要盡量減少對鋼筋的沖擊。采用塔吊時，不得把料斗一次全部打開，砼一次性全部倒在梁上或有上部鋼筋的板上；采用手推車時，傾倒砼不得撒手，手推車不得壓在鋼筋上。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)將混凝土澆筑在梁上或板中央，讓混凝土自然流入負(fù)彎矩鋼筋與底板之間，或人工用鐵锨鏟入負(fù)彎矩鋼筋與底板之間，防止混凝土傾倒時將負(fù)彎矩鋼筋壓倒。振搗要按操作規(guī)范要求認(rèn)真有序操作，振動捧不得隨意觸及鋼筋骨架。澆筑前和澆筑中，應(yīng)安排3～4名鋼筋工及時進(jìn)行整修。為避免上層鋼筋受到重新踩踏，采取從內(nèi)向外退行順序澆筑砼。

圖1 冷箱基礎(chǔ)鋼筋綁扎完畢照片

圖2 冷箱基礎(chǔ)準(zhǔn)備澆筑混凝土照片

圖3

8、澆筑后強度未達(dá)1.2N/mm2時，不得上人，以免擾動混凝土。

9、控制模板安裝工程的截面尺寸，尺寸要精確，避免發(fā)生縮模現(xiàn)象。

鋼筋保護(hù)層厚度對單項工程質(zhì)量并不是起決定作用的，但如果不重視它，所產(chǎn)生的危害也是不容忽視的。因此，我們要加強對施工人員的教育和管理，使他們充分認(rèn)識到合理的鋼筋保護(hù)層對工程結(jié)構(gòu)的重要性，自覺做到從施工到驗收的全過程全要素控制，以確保構(gòu)件的正常使用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.029