陳建敏

（福州市晉安區(qū)建設(shè)工程材料監(jiān)督檢測(cè)中心）

關(guān)于結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)的分析

陳建敏

（福州市晉安區(qū)建設(shè)工程材料監(jiān)督檢測(cè)中心）

我們都知道，鋼筋保護(hù)層在鋼筋混凝土構(gòu)件當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的作用，但是鋼筋保護(hù)層到底有什么租用，選擇多大的保護(hù)層才適合，鋼筋怎么樣才能充分發(fā)揮它原有的力學(xué)特性呢，筆者從鋼筋與混凝土相互作用的受力原理，根據(jù)多年的工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，探討了鋼筋保護(hù)層的重要性以及檢測(cè)方法。

鋼筋保護(hù)層厚度；檢測(cè)與分析；粘結(jié)錨固性；耐久性

現(xiàn)代建筑離不開(kāi)鋼筋混凝土，要使鋼筋和混凝土能夠更好地工作，提高鋼筋混凝土的強(qiáng)度和耐久性，那么保護(hù)層的作用是顯而易見(jiàn)的，本文通過(guò)對(duì)于鋼筋保護(hù)層厚度的作用、相應(yīng)的規(guī)范要求作了相關(guān)闡述，通過(guò)板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層厚度的檢測(cè)為例，結(jié)合工程中的實(shí)測(cè)結(jié)果與驗(yàn)收評(píng)定過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題作了相關(guān)的研究與探討。

1　鋼筋保護(hù)層厚度的作用

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層厚度的作用主要有兩個(gè)方面：

1.1粘結(jié)錨固性能要求

鋼筋和混凝土之間存在著非常強(qiáng)的粘結(jié)力。在計(jì)算的時(shí)候，鋼筋混凝土構(gòu)件通常是被看作一個(gè)整體來(lái)承受外荷載。與此同時(shí)，因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度比較低，所以只需要考慮混凝土所承擔(dān)的受壓應(yīng)力，而拉應(yīng)力全部通過(guò)鋼筋承擔(dān)。對(duì)于受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，受拉鋼筋距離受壓區(qū)越遠(yuǎn)，它單位面積的鋼筋所能夠承擔(dān)的外部彎矩也會(huì)越大，這樣鋼筋也會(huì)發(fā)揮出更高的效率，確保鋼筋能夠與混凝土一同受力，充分發(fā)揮出設(shè)計(jì)所需要的強(qiáng)度。為了使得受力鋼筋跟握裹層的混凝土之間有一定的粘結(jié)力，混凝土應(yīng)該具有一定的相對(duì)厚度。所以，錨固設(shè)計(jì)當(dāng)中的粘結(jié)強(qiáng)度與錨固長(zhǎng)度，均是以保護(hù)層厚度大于等于受力筋直徑為前提的。

1.2耐久性要求

鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土炭化（或稱中性化）和氯粒子侵蝕在銹蝕的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，鋼筋的位置及保護(hù)層的厚度直接影響著鋼筋的起始銹蝕時(shí)間和銹蝕程度，為了確保鋼筋在設(shè)計(jì)期限內(nèi)不產(chǎn)生威脅到結(jié)構(gòu)安全的銹蝕，混凝土的強(qiáng)堿性環(huán)境可以使得鋼筋表面形成比較穩(wěn)定的保護(hù)膜，使鋼筋免于銹蝕。鋼筋如果發(fā)生銹蝕，說(shuō)明其保護(hù)膜發(fā)生了破壞，也就是混凝土的碳化。因?yàn)榛炷恋奶蓟沟脡A度降低，失去了其保護(hù)的作用，當(dāng)碳化到達(dá)鋼筋表面的時(shí)候，在潮濕的環(huán)境當(dāng)中極易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的年限可以參考下面的公式：

式中：t——鋼筋混凝土構(gòu)件的剩余年限（年）；

t0——在檢測(cè)碳化深度的時(shí)候，結(jié)構(gòu)的齡期（年）；

D——受力鋼筋的保護(hù)層厚度（cm）；

X——檢測(cè)時(shí)候的碳化深度（cm）。

2　規(guī)范要求

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第8.2.1條，縱向受力的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1　混凝土保護(hù)層的最小厚度（單位：mm）

結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）附錄E，在進(jìn)行鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)的時(shí)候，縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度所要求的偏差，在梁類構(gòu)件當(dāng)中為+10mm，-7mm；在板類構(gòu)件中為+8mm，-5mm。對(duì)梁類與板類構(gòu)件縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)該分別進(jìn)行驗(yàn)收工作：如果全部檢測(cè)的合格點(diǎn)率在90%或者以上的時(shí)候，應(yīng)該定為合格；如果合格點(diǎn)率小于90%但是大于等于80%的時(shí)候，需要再抽取同樣數(shù)量的構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)兩次綜合計(jì)算合格點(diǎn)率為90%或者以上的時(shí)候，仍為合格。每次抽檢結(jié)果當(dāng)中不合格點(diǎn)的最大偏差都不應(yīng)該大于以上規(guī)定允許偏差的1.5倍。

3　鋼筋保護(hù)層厚度的檢測(cè)

3.1檢測(cè)位置及數(shù)量

鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)的結(jié)構(gòu)位置，應(yīng)該通過(guò)監(jiān)理（建設(shè)）、施工等各個(gè)方面結(jié)合構(gòu)件的重要程度共同決定；對(duì)于梁類、板類構(gòu)件，應(yīng)該抽取構(gòu)件數(shù)量的2%并且大于等于5個(gè)構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果存在懸挑構(gòu)件，所抽取的構(gòu)件當(dāng)中懸挑類構(gòu)件所占據(jù)的比例不應(yīng)該小于50%，板類構(gòu)件的測(cè)試點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)該少于6個(gè)，梁類構(gòu)件測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)該由實(shí)際的配筋數(shù)來(lái)決定。

3.2檢測(cè)儀器及操作方法

鋼筋保護(hù)層厚度的檢驗(yàn)可以選用鋼筋掃描儀普測(cè)與局部開(kāi)槽相互融合的方式。在實(shí)際的操作過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到儀器讀數(shù)跟實(shí)際存在較大偏差的現(xiàn)象，主要原因是：①儀器自身的精準(zhǔn)度；②檢驗(yàn)人員的操作方式；③結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋配置比較密的時(shí)候，相互之間產(chǎn)生了干擾。

現(xiàn)如今經(jīng)常使用的鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)儀器有大北京大地華龍的鋼筋位置測(cè)定儀DJGW-2A掃描型、北京智博聯(lián)科技有限公司的R620混凝土鋼筋檢測(cè)儀等。結(jié)合筆者的使用情況，在實(shí)際的操作過(guò)程中應(yīng)該注意參數(shù)的設(shè)置，特別是限值（測(cè)量值比該設(shè)置值小的時(shí)候，儀器會(huì)發(fā)出提示聲音）的設(shè)置非常重要，在測(cè)試的時(shí)候應(yīng)該先取中間值（40mm）掃描，對(duì)于沒(méi)有檢測(cè)到的地方，在按照限值去小值（30mm）或者大值（70mm）進(jìn)行針對(duì)性的測(cè)試。

3.3檢測(cè)時(shí)遇到下列情況之一時(shí)，應(yīng)采用鉆孔、剔鑿等方法驗(yàn)證

（1）鋼筋布置數(shù)量、位置跟設(shè)計(jì)存在比較大的偏差或沒(méi)有資料可參考的時(shí)候；

（2）選用具有鐵磁性原材料配置的混凝土；

（3）混凝土的含水率比較高或者混凝土的材質(zhì)跟校準(zhǔn)試件的偏差較大；

（4）飾面層的電磁性能跟混凝土有較大的差距；

（5）鋼筋和混凝土的材質(zhì)跟校準(zhǔn)試件存在明顯的差異。

3.4實(shí)測(cè)結(jié)果匯總

近幾年來(lái)，我在實(shí)際工程檢測(cè)中，對(duì)板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層厚度的大量實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行匯總，統(tǒng)計(jì)如表2。

表2　板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)結(jié)果匯總

4　分析

（1）從錨固與耐久性這兩個(gè)方面來(lái)看，保護(hù)層的厚度越大越好，但是從受力這一方面來(lái)看恰恰相反。鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中的抗力大多體現(xiàn)為抗彎承載力，在截面高度已經(jīng)確定的前提下，保護(hù)層厚度增大，截面的有效高度就會(huì)減小，鋼筋的抗彎承載力也會(huì)降低，導(dǎo)致構(gòu)件的抗性受到一定的影響。所以，應(yīng)該滿足保護(hù)層厚度的最低限制要求。在確定混凝土保護(hù)層厚度的時(shí)候，應(yīng)該區(qū)別結(jié)構(gòu)所在的環(huán)境（室內(nèi)正常的環(huán)境還是露天環(huán)境或者是高濕度的環(huán)境）、構(gòu)件的種類，并且要考慮到混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究調(diào)查與統(tǒng)計(jì)可以得出，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C20的時(shí)候，50年的平均碳化深度為25mm，該數(shù)值可以用作混凝土厚度的基本取值，并且以此數(shù)值為基礎(chǔ)，得出各種情況之下保護(hù)層的最小厚度。這些數(shù)值的確定，還需要取決于建筑工程長(zhǎng)期效果調(diào)查的結(jié)果。

（2）在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，圖紙的結(jié)構(gòu)說(shuō)明通常只是簡(jiǎn)單標(biāo)明板類構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層厚度取值為15mm，這將會(huì)給工程的驗(yàn)收帶來(lái)一定的問(wèn)題。以C25混凝土在一類環(huán)境當(dāng)中為例，板厚取15mm，即板的允許保護(hù)層厚度范圍為10～23mm，最大偏差不應(yīng)大于規(guī)定允許偏差的1.5倍，即+12mm，-7.5mm，那么最大允許的范圍就是7.5～27mm。結(jié)合上述實(shí)際工程檢驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，板類構(gòu)件的負(fù)彎矩區(qū)域鋼筋保護(hù)層厚度值通常分布在31～40mm的范圍內(nèi)。

（3）結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）中的規(guī)定，混凝土實(shí)心板的粗骨料粒徑的最大值不應(yīng)該超過(guò)板厚的1/3，而且不可以超過(guò)40mm。在實(shí)際的施工過(guò)程中，以自拌的混凝土來(lái)說(shuō)，其粗骨料的粒徑通常為20～40mm，假如控制板面的負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層厚度以15mm為基礎(chǔ)，那么就意味著負(fù)筋上面的混凝土是以浮漿為主，其級(jí)配就會(huì)變差，極易使得板面出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致保護(hù)層的失去其作用。綜合多年來(lái)混凝土現(xiàn)澆板裂縫檢驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，如果當(dāng)板面負(fù)筋保護(hù)層的厚度小于等于40mm的時(shí)候，板頂區(qū)的工作效果比較好，當(dāng)保護(hù)層厚度超過(guò)40mm而且普遍比較大的時(shí)候，頂板的負(fù)彎矩區(qū)會(huì)容易出現(xiàn)裂縫。

5　結(jié)語(yǔ)

在對(duì)鋼筋的保護(hù)層厚度進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)該選用儀器與開(kāi)鑿相互結(jié)合的方式，要驗(yàn)證好儀器的檢測(cè)精度。為了使得《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）能夠真正的落實(shí)到實(shí)際的驗(yàn)收工作當(dāng)中（特別是評(píng)優(yōu)工程），使得質(zhì)量驗(yàn)收部門做到有據(jù)可依，方便操作，針對(duì)板類構(gòu)件的負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護(hù)層的厚度值，設(shè)計(jì)部門應(yīng)該在圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明當(dāng)中單獨(dú)提供出其合理的取值范圍。

[1]張福生.鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)問(wèn)題的探討[J].工程質(zhì)量，2008（06）.

[2]國(guó)振喜，張樹(shù)義.實(shí)用建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009（1）.

[3]張會(huì)武，喬紅艷.結(jié)構(gòu)實(shí)體鋼筋保護(hù)層厚度超標(biāo)的危害和預(yù)防[J].建筑工人，2007（11）.

TU755.3+2

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1673-0038（2015）39-0016-02

2015-9-9