盧 松

(阜陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站，安徽阜陽(yáng) 236000)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層厚度，一般是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋外包裹的那部分混凝土層的厚度，鋼筋保護(hù)層具有防止鋼筋銹蝕，粘結(jié)錨固，傳遞荷載，保證結(jié)構(gòu)的耐火性和抗凍性等作用，它的質(zhì)量控制關(guān)系到工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)使用壽命。

1 鋼筋保護(hù)層厚度所起的作用

1)保證混凝土結(jié)構(gòu)受力性能?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋能夠承載受力是因?yàn)?混凝土與鋼筋之間的握裹力和摩擦力相互作用的結(jié)果(即粘結(jié)錨固作用)。這種粘結(jié)錨固作用很大程度上取決于鋼筋表面混凝土的厚薄，即保護(hù)層厚度。試驗(yàn)研究表明，鋼筋在混凝土中的保護(hù)層必須具有一定的厚度，才能保證混凝土與鋼筋之間的握裹力。如果鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)小，鋼筋過(guò)于靠近結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外表面，容易造成露筋或鋼筋受力時(shí)外表面混凝土開(kāi)裂、剝落，致使握裹力減小。另一方面，如果鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)小，表層混凝土將隨著時(shí)間的推移而逐漸碳化，外邊緣鋼筋將失去保護(hù)作用而銹蝕，也會(huì)致使握裹力減小，使粘結(jié)錨固作用降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的破壞、傾覆。因此，鋼筋具有一定厚度的保護(hù)層是其正常受力的基礎(chǔ)。2)保護(hù)鋼筋不銹蝕，確保結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之所以經(jīng)久耐用，這是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能非常好。眾所周知，素混凝土結(jié)構(gòu)抗壓性能與抗腐蝕性能較好，抗拉、折性能較差;而鋼筋抗拉、折性能良好，抗腐蝕性能就遠(yuǎn)不如混凝土了，鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)恰恰就應(yīng)用了這兩類(lèi)材料各自的長(zhǎng)處，混凝土提供了足夠的抗壓能力，同時(shí)混凝土的堿性環(huán)境包裹亦能夠保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋免遭大氣中的CO2和H2O銹蝕，而銹蝕后的鋼筋由于體積膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面疏松，這樣又加速了混凝土的碳化，二者相互作用，則形成一個(gè)惡性循環(huán)鏈條，從而降低了結(jié)構(gòu)中混凝土與鋼筋間的粘結(jié)錨固作用，使得結(jié)構(gòu)承載力降低，而導(dǎo)致混凝土耐久性降低。實(shí)驗(yàn)研究表明，碳化隨時(shí)間的變化快慢與鋼筋外表面混凝土的厚薄(即保護(hù)層厚度)有關(guān)，因此，保證結(jié)構(gòu)中鋼筋具有一定厚度的混凝土保護(hù)層，是結(jié)構(gòu)耐久性的需要。3)保證結(jié)構(gòu)的耐火性和抗凍性。房屋建筑火災(zāi)中結(jié)構(gòu)受損的主要原因是結(jié)構(gòu)中的鋼材受到高溫作用而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)能使結(jié)構(gòu)喪失承載力而倒塌，如“911”事件的世貿(mào)中心雙子樓因高溫致使結(jié)構(gòu)喪失承載力而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)中鋼筋外包裹一定厚度的混凝土保護(hù)層可以延緩鋼筋的升溫過(guò)程，以滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火等級(jí)要求;冰凍或凍融也會(huì)引起表面混凝土凍脹開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)影響混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)錨固。由于它們都是由表及里的破壞模式，所以增大保護(hù)層厚度是有效的防護(hù)措施。

2 保護(hù)層厚度的確定

1)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果我們采用較大的鋼筋保護(hù)層厚度，從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理我們知道，這樣會(huì)造成截面有效高度的變小，可能使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力降低，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的傾覆、破壞。然而從鋼筋混凝土的粘結(jié)錨固和結(jié)構(gòu)的耐久性方面考慮，則應(yīng)加大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層厚度，以得到足夠的錨固承載能力和耐久性。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮粘結(jié)錨固、耐久性、截面有效高度三個(gè)因素。在確保粘結(jié)錨固和耐久性的條件下，盡可能取較小的保護(hù)層厚度，從而達(dá)到節(jié)約鋼材，降低資源能耗及建筑成本的效果。規(guī)范中規(guī)定的最小保護(hù)層厚度的取值，正是依此考慮的。2)最小保護(hù)層厚度取值確定。伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)雖然取得巨大成就，但是也付出了巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞的代價(jià)，現(xiàn)如今我們將面臨的是環(huán)境污染和資源枯竭的巨大挑戰(zhàn)，如酸雨、土地鹽堿化等。因此，為了促使節(jié)能減排，相關(guān)部門(mén)根據(jù)實(shí)際情況一方面嚴(yán)控、淘汰高能耗鋼材生產(chǎn)企業(yè)，推廣高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用;另一方面在新版本的GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及11G101-1混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖圖集中，重新定義了保護(hù)層厚度，適當(dāng)提高了保護(hù)層最小厚度的實(shí)際限值，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)防火性能及抗凍性能，以提高結(jié)構(gòu)耐久性。

3 GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中鋼筋保護(hù)層最小厚度的基本值

1)給定了保護(hù)層厚度最低限度的要求。a.構(gòu)件中受力鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱(chēng)直徑d;b.設(shè)計(jì)使用年限為50年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)符合表1的規(guī)定;設(shè)計(jì)使用年限為100年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于表1中數(shù)值的1.4倍。

表1 混凝土保護(hù)層的最小厚度c mm

2)與GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范比較。a.環(huán)境類(lèi)別的劃分更加詳細(xì)，對(duì)當(dāng)前結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處的惡劣環(huán)境分類(lèi)相對(duì)于原規(guī)范更加詳細(xì)，相應(yīng)的保護(hù)層厚度也有所增大;b.根據(jù)混凝土碳化反應(yīng)的差異，按平面構(gòu)件(板、墻、殼)和桿狀構(gòu)件(梁、柱、桿)分兩類(lèi)確定保護(hù)層厚度，表中不再考慮強(qiáng)度等級(jí)的影響，C30及以上統(tǒng)一取值，C25及以下均增加5 mm;c.從當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際考慮，不再以縱向受力鋼筋外邊緣，而以最外層鋼筋(包括箍筋、構(gòu)造筋、分布筋等)的外邊緣計(jì)算保護(hù)層厚度。因此，修訂后保護(hù)層實(shí)際厚度比原規(guī)范實(shí)際厚度有所加大;d.考慮碳化隨時(shí)間增加的影響，使用年限為100年的結(jié)構(gòu)，保護(hù)層厚度數(shù)值取表1中對(duì)應(yīng)數(shù)值的1.4倍;e.為保證基礎(chǔ)鋼筋的耐久性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)底面要求做墊層，基底保護(hù)層厚度仍取40 mm。

4 鋼筋保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制

混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層的質(zhì)量關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)在質(zhì)量，因此為提升工程質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度質(zhì)量控制，應(yīng)從以下幾方面考慮:

1)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在結(jié)構(gòu)圖中列出本結(jié)構(gòu)構(gòu)件在當(dāng)前各自環(huán)境條件下的鋼筋保護(hù)層厚度取值，施工、監(jiān)理單位亦應(yīng)認(rèn)真做好圖紙會(huì)審及對(duì)各施工班組的技術(shù)交底;2)提高相關(guān)技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平，技術(shù)人員在實(shí)際操作中不能僅憑經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真查看圖紙及查閱相關(guān)資料。施工、監(jiān)理單位應(yīng)開(kāi)展定期培訓(xùn)，以提高相關(guān)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平，提升技術(shù)人員的質(zhì)量意識(shí);3)加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)墊塊的管控及使用工作，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)墊塊、支撐馬墩使用位置、使用數(shù)量的設(shè)計(jì)控制，避免墊塊的亂用、混用，施工、監(jiān)理單位都要認(rèn)真做好鋼筋工程中墊塊的隱蔽驗(yàn)收;4)施工、監(jiān)理單位應(yīng)定時(shí)復(fù)查模板及支撐墊塊質(zhì)量和數(shù)量，避免出現(xiàn)因模板及支撐質(zhì)量偏差引起的鋼筋保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小現(xiàn)象;5)混凝土澆筑過(guò)程應(yīng)派專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，規(guī)范操作，避免在已經(jīng)綁扎驗(yàn)收的鋼筋網(wǎng)上放置設(shè)備及亂踩亂踏。施工單位應(yīng)做好對(duì)成型混凝土的養(yǎng)護(hù)及保護(hù)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層厚度質(zhì)量既關(guān)系到結(jié)構(gòu)耐久性能、耐火性能及抗凍性能，又關(guān)系到人民群眾的人身安全和切身利益。面對(duì)當(dāng)前社會(huì)建設(shè)所帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題，相信人們?cè)谝院蟮脑O(shè)計(jì)和施工過(guò)程中定會(huì)重視鋼筋保護(hù)層厚度的作用。

［1］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］GB/T 50476-2008，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.