触宝输入法:浅谈钢筋混凝土保护层施工质量通病及其控制措施

浅谈钢筋混凝土保护层施工质量通病及其控制措施热

(呼和浩特市市政公用工程质量监督站，内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：分析了钢筋保护层质量通病，概括了造成钢筋保 护层质量通病的原因，进而提出施工中保护层厚度的控制措施。
关键词：钢筋混凝土；保护层；控制要素
中图分类号：TU528.33  文献标识码：A  文章编号： 1007—6921(2008)13—0134—02

现代建筑离不开钢筋混凝土构件，无论是单层工业厂房还是高达数百米的摩天大楼或是跨度 不断增加的新型桥梁，若是没有钢筋与混凝土，很难想象将会是一个什么样的景象。我国钢 铁工业尽管起步较早，但真正应用于工程施工时间并不长，混凝土在建筑工程中的应用更是 近100年左右的事。自从人们找到水泥这种新兴建筑原材料，工程施工技术便取得了突飞猛 进的进步。特别是近50年，由于普通钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应 用，更使得建筑领域发生了翻天覆地的革命。摩天大楼拔地而起，几百米跨度的桥梁建造也 由过去的神话变成了现实，这中间都少不了钢筋和混凝土这两种材料的功劳。但钢筋混凝土 的一些质量通病却依然困扰着我们，尤其是钢筋保护层的质量对结构耐久性的影响更是广泛 存在。
1 钢筋混凝土结构

混凝土结构中根据受力性能的要求把钢筋以合理的形式浇筑在混凝土中，形成全新的结构材 料，叫做钢筋混凝土结构。这种全新的结构材料能在各种不同的内力作用下分别发挥钢筋和 混凝土这两种材料的特点，做到物尽其用。
2 钢筋和混凝土的工作原理

从钢筋和混凝土的材料力学性能而言，钢筋是柔性材料，具有较高的抗拉强度，抗压强度较 低；混凝土是刚性材料，抗压强度较高，抗拉强度却非常低。但由于混凝土的凝结作用以及 混凝土与表面粗糙的或表面带肋纹的钢筋之间的机械咬合作用使混凝土在钢筋表面形成了一 定程度的粘结力，使钢筋与混凝土之间的粘结面具有一定的受剪承载力。在受压状态下，这 种粘结作用能保证钢筋和混凝土协调变形、共同工作直到接近破坏。在受拉状态下，这种粘 结作用虽然在拉力较高时会局部失效，但从总体来看依然可以保证这两种材料的协调变形， 并且能使混凝土承受有限的一部分拉力；而且钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数 (钢材为1.2×10^-5/℃；混凝土为1.0×10^-5/℃，适用于温度在0～100℃内)， 所以，即使温度变化时，在这两种材料内不会产生强制应力，也不会产生可能削弱这两种材 料之间的粘结强度的强制剪应力。这样二者结合起来发挥各自的受力性能，取长补短、物尽 其用、协调工作，共同承担结构构件所承受的外部荷载。
3 钢筋混凝土保护层

钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离，对钢筋起保 护作用，使钢筋不被锈蚀。它是根据能同时满足耐久性和钢筋粘结锚固这两方面的要求规定 的。它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。现行《混凝土结构设计规范 》(GB50010－2002)对钢筋保护层厚度按环境类别、构件类型、混凝土强度等级分别做出 了规定。一般来说受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定 ，且不应小于受力钢筋的直径d(d为受力钢筋中最大的钢筋直径)。现行《混凝土结构工程 施工质量验收规范》(GB50204－2002)对结构实体钢筋保护层厚度检验也专门做出规定， 这充分说明保护层在混凝土结构中极其重要的地位。
4 施工中常见质量通病及引起的危害

施工中钢筋混凝土保护层常见质量通病为钢筋保护层厚度过厚、过薄或密实性不够，这几种 情况都将导致钢筋混凝土结构强度降低的后果。
4.1 保护层过厚

由于钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体 来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为简化计算，一般混凝土只考虑承受压应力 ，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件强度设计来讲，钢筋保护层越厚，则钢筋混 凝土构件受压区的有效高度就越小，导致钢筋混凝土构件达不到设计强度；而且钢筋保护层 过厚使结构下部离受力筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降反而易开裂 引起钢筋锈蚀，其结构强度就必然降低，结构存在安全隐患。
4.2 保护层过薄

钢筋保护层过薄，是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下三个 方面：
4.2.1 影响了混凝土与受力纵筋共同作用产生粘结力进而降低承载力。从理论上讲保护层过薄增大了有效高度值，片面地说有利于结构承载力，实际上是削弱了承载能力。因为承载 能力是靠混凝土与钢筋共同作用来保证的，这与钢筋和混凝土之间的粘结力有关，而粘结力 主要由钢筋和混凝土的接触面经化学作用而产生胶着力、混凝土硬化收缩时对钢筋产生的摩 擦力和握裹力以及钢筋表面粗糙不平，在接触面引起的咬合力组成。从粘结力的组成可以看 出，保护层过薄可能使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低，从而削弱承载力。 但因粘结破坏机理复杂，影响因素多，受力情况多样，至今尚未建立较完整的计算理论，只 能通过试验得出基本粘结力。试验证明：保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力 有着明显的影响。
4.2.2 容易使钢筋发生锈蚀，影响结构工程的合理使用寿命。包裹在钢筋外面的混凝土由 于其所具有的碱性性质而起着保护钢筋不生锈的作用。实验观测发现，当空气中的碳酸根侵 入混凝土内部时，混凝土将从表面开始向内逐步失去碱性，这种现象称为混凝土的“碳化” 。一旦碳化深度达到钢筋表面，混凝土保护层就不再对钢筋起保护作用，所以保护层厚度影 响到混凝土的碳化时间和结构的耐久性。
4.2.3 从建筑防火角度说，高温影响下可使构件迅速破坏。众所周知，混凝土是良好的防 火材料，而钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏 。从防火角度来看，也需要保证保护层的厚度，并且满足现行《建筑设计防火规范》(GBJ1 6-1987)的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
4.3 混凝土密实性不够

混凝土是由水泥、普通碎(卵)石、砂和水经合理混合后硬化而成的人造石材。它的强度不 仅取决于组成它的原材料质量，还与其结构密实度有关。结构松散的混凝土无法与钢筋结合 紧密形成必要的粘结锚固力，且容易产生蜂窝麻面引起混凝土开裂、剥落进而结构钢筋锈蚀 ，最终导致结构破坏。由于钢筋保护层的上部是密集的钢筋网，要想达到密实就更不容易。 因此，如果能保证混凝土保护层具有足够的厚度和密实性，就保证了混凝土的碳化深度在相 当长的时间内不会达到钢筋表面，而且能保证与钢筋垂直的裂缝宽度不致过大，这样，混凝 土保护层就可以长期保护钢筋免遭锈蚀。
5 钢筋保护层质量通病原因分析

根据作者在现场多年的经验，造成钢筋保护层质量通病的原因概括地说有人员素质、工程材 料、机械设备、施工方法、环境条件等诸多因素。就实体质量现状而言，现将较为常见的归 纳如下：
5.1 施工技术交底不明确，人员素质不高。施工现场工作人员

对图纸理解错误，把钢筋位置布错或把保护层厚度设错，如把悬挑梁上层的受力负筋错误的 布到下层，构件一拆模即出现开裂甚至断裂。此外钢筋制作时，由于对图纸和施工验收规范 掌握不够，对纵向受力钢筋保护层的概念较为模糊，导致计算箍筋尺寸有较大错误。
5.2 施工操作不规范

钢筋工安装时，钢筋骨架绑扎不牢固，在浇筑混凝土时，震动使钢筋偏位；模板安装时，考 虑到现浇梁、板自重的影响，过度起拱，以及模板在混凝土重力、侧压力、施工荷载等作用 下，安装不牢靠产生位移跑模现象，造成保护层成型尺寸不标准；钢筋保护层上部受力筋布 置较密，浇筑时混凝土和易性不好且振捣不充分，或是粘模、跑浆就易出现蜂窝、麻面甚至 漏筋，造成钢筋保护层密实性不好。
5.3 砂浆强度偏低

制作砂浆垫块时，砂浆强度偏低，根本承受不起钢筋自重，而且砂浆垫块规格、摆放、固定 、数量均不能有效控制钢筋的位置。
5.4 施工组织设计不合理

各工种交叉作业，施工人员行走频繁，无处落脚大量踩踏而护筋又不到位，车压人踩，使受 力钢筋移位、变形。不能切实保证受力钢筋位置的准确。
6 施工中保护层厚度的控制措施

针对以上问题产生的原因，作者认为重点应从抓施工前技术交底和施工过程中要素的控制两 方面着手来控制保护层的厚度。
6.1 明确施工前技术交底

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为1.5cm，而基础的保护层 厚度通常为5cm，有时甚至达到10cm。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。
6.2 在施工过程中，一定要做到规范操作，责任明确

钢筋制作、绑扎、支模、浇筑时严格按照施工技术交底操作。受力筋或箍筋的加工尺寸准确 ，绑扎牢固，支模尺寸符合要求。混凝土保证良好的和易性，选用合适的振捣器和正确的操 作方法，以保证钢筋保护层的质量。
6.3 合理的组织施工设计并合理安排施工进度

进行合理的施工组织设计并合理安排施工进度，尽量减少各工种交叉作业，若必须进行交叉 作业应注意做到以下几点：①尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋 绑扎后，线管预埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以减 少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。②在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设 )临时的简易通道，以供必要的施工人员通行。③加强教育和管理，使全体操作人员重视 保护板面上层负筋的正确位置；必须行走时应自觉沿钢筋支撑点通行，不得随意踩踏中间架 空部位钢筋。④安排足够数量的钢筋工(一般应不少于3～4人或以上)，在砼浇筑前及浇筑 中及时进行整修。⑤混凝土工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，应铺 设临时性活动挑板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
6.4 重视砂浆垫块的制作

砂浆垫块的强度应不低于混凝土构件强度，甚至要高一个标号，并在砂浆垫块中预埋钢丝以 便固定，或采用异型垫块如卡槽式混凝土垫块。
6.5 加强现场管理

禁止无关人员进入现场，并做到混凝土浇筑时随时检查，发现问题及时解决以排除隐患。
只有从思想上重视混凝土保护层，从管理上切实保障措施的实行，才能确保将钢筋保护层不 符合要求带来的隐患消除。诚然，钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但 如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。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。
［参考文献］
［1］ GB50010-2002，混凝土结构设计规范［S］．
［2］ GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.
［3］ GBJ16-1987，建筑设计防火规范(2001版)［S］.
［4］ 吴培明.混凝土结构［M］.武汉：武汉工业大学出版社，2003.
［5］ 龚伟，郭继武.建筑结构(下)［M］.北京：中国建筑工业出版社，1995. 
［6］ 叶锦秋，孙惠镐.混凝土结构与砌体结构［M］.北京：中国建材工业出版社，2 004.