鋼筋與混凝土粘結力及其施工措施

毛 慶

1 概述

隨著經濟的快速發展，房屋建筑由過去的低層、多層建筑，發展到今天以多層、高層建筑為主導潮流。建筑結構以混凝土結構占絕大多數來作為建筑物的結構承重體系。其中，鋼筋混凝土結構是由鋼筋與混凝土兩種材料組成，它們之間的粘結力是其共同工作的基礎。混凝土凝結后，能與鋼筋牢固地粘結，由于鋼筋是塑性材料，能發揮抗拉強度高的優勢;混凝土是脆性材料，能發揮抗壓強度較高與相對比較經濟的優勢，且兩者具有相近的溫度線膨脹系數(鋼筋為 1.2×10-5，混凝土為 1.0×10-5～1.5×10-5)，通過粘結力可以互相傳遞應力，共同變形，確保混凝土構件的承載力得到充分的保證和發揮。可見粘結力在混凝土結構中的地位十分重要，除了在設計方面予以高度重視外，其現場施工措施也不容忽視，它同樣決定了混凝土結構體系的安全性、適用性與耐久性。

2 鋼筋與混凝土的粘結力

2.1 粘結力的定義

混凝土構件受力工作時，若鋼筋和混凝土有相對變形(滑移)，就會在鋼筋和混凝土交界面上產生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為鋼筋與混凝土的粘結力。正因為粘結力的存在，使鋼筋與混凝土能夠共同工作。

2.2 粘結力的組成

混凝土構件受力工作時，其實是鋼筋與混凝土共同工作，共同工作的基礎就是粘結力。粘結力由四部分組成:1)混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住而產生的摩擦力。鋼筋與混凝土之間的擠壓力越大、接觸面越粗糙，則摩擦力越大。2)混凝土組成顆粒的化學反應生成的化學膠結力。這種力一般很小，當接觸面發生相對滑移時就消失，僅在局部無滑移區內起作用。3)鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合作用而產生的機械咬合力，其中機械咬合力約占總粘結力一半以上。變形鋼筋的橫肋會產生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結力的主要來源。通常在構件受力較大的梁、樓板支座、柱、剪力墻和基礎中采用帶肋鋼筋。有時鋼筋表面的輕微銹蝕，均可以增加與混凝土的粘結力。4)在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區焊接短鋼筋、短角鋼方法來提供鋼筋端部的錨固力。

2.3 光面鋼筋的粘結力

直段光面鋼筋的粘結力主要來自于化學膠結力和摩擦力。光面鋼筋的主要問題是強度低、滑移大，故其與混凝土的粘結力較低。

2.4 變形鋼筋的粘結力

變形鋼筋的粘結效果比光面鋼筋好得多，化學膠合力和摩擦力仍然存在，機械咬合力是變形鋼筋粘結力的主要來源。鋼筋肋對混凝土的斜向擠壓力形成滑動阻力，滑動的產生使肋的根部混凝土出現局部擠壓變形，粘結剛度較大，粘結強度提高。

2.5 影響粘結強度的因素

鋼筋的粘結強度均隨混凝土強度的提高而提高。混凝土保護層和鋼筋之間凈距離越大，劈裂抗力越大，因而粘結強度越高。混凝土構件中橫向鋼筋限制了縱向裂縫的發展，可使粘結強度提高，因而在鋼筋錨固區和搭接長度范圍內，加強橫向鋼筋(如箍筋加密等)可提高混凝土的粘結強度，如圈梁、構造柱、框架梁與柱的鋼筋在搭接區段范圍內應加密箍筋。一般情況下圈梁、構造柱綁扎接頭長度按受拉鋼筋考慮，當采用Ⅱ級鋼筋，混凝土強度等級為C20，C25時，則搭接長度為 45d，在此長度范圍內的箍筋應當加密(間距為100 m)。鋼筋端部的彎鉤、彎折及附加錨固措施(如焊接鋼筋和鋼板等)同樣可以提高錨固粘結能力，錨固區內側向壓力的約束對粘結強度也有提高作用。

3 保證可靠粘結力的施工措施

3.1 鋼筋間的距離

梁、柱混凝土構件中縱向受力鋼筋分布有單排、雙排等以上形式，以鋼筋外邊緣算起，其上下垂直、左右水平的相互間的凈距符合設計要求，且不小于25 mm。施工中可利用廢料鋼筋來制作固定間距支架，或用直徑25 mm的短鋼筋來間隔2根鋼筋之間的距離，綁扎要牢固，防止混凝土澆筑時受力鋼筋偏位，保證鋼筋間的有效距離，使鋼筋與混凝土的粘結強度得到保障。

3.2 鋼筋的混凝土保護層

混凝土受力構件中，鋼筋的混凝土保護層厚度不能太小，厚度(鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離)不應小于鋼筋的公稱直徑。鋼筋的混凝土保護層厚度要達到設計要求，其中基礎中縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于40 mm，當無墊層時不應小于70 mm。施工中常采取預制帶有鐵絲砂漿墊塊，墊塊規格為20 mm×20 mm，用1∶2的水泥砂漿制作，墊塊厚度應與設計要求一致。墊塊綁扎在受力鋼筋外邊緣上，綁扎要牢固。

3.3 采用變形鋼筋

設計時應考慮在同等鋼筋面積的條件下，宜優先采用小直徑的變形鋼筋。由于光面鋼筋粘結力較差，施工時鋼筋末端設彎鉤措施，增大其錨固粘結能力。如對有抗震要求的，箍筋末端彎折角為135°，彎后平直段長度為10d(d為箍筋直徑)，且不小于75 mm。

3.4 鋼筋的錨固長度

為保證鋼筋伸入支座的粘結力，應使鋼筋伸入支座有足夠的錨固長度。如支座長度不夠時，施工中采取鋼筋彎折措施，彎折長度計入錨固長度內;也可以在鋼筋端部焊接短鋼筋、短角鋼等方法加強鋼筋與混凝土的粘結能力。

4 結語

在房屋建筑工程的混凝土構件施工中，特別要注意鋼筋原材料、加工下料、安裝綁扎位置和混凝土保護層厚度的施工質量控制，保證鋼筋與混凝土的粘結力，從而達到鋼筋混凝土結構使用安全的目標。

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