論鋼筋保護層的作用及控制

文/趙麗蕓

論鋼筋保護層的作用及控制

文/趙麗蕓

現(xiàn)代建筑已離不開鋼筋混凝土構(gòu)件，無論是單層工業(yè)廠房還是一般民用建筑或高達數(shù)百米的摩天大樓，要是離開了鋼筋混凝土，很難想象將會是什么樣的結(jié)果。有鋼筋就需有保護層，鋼筋保護層究竟有什么作用？保護層多大才合適？鋼筋怎樣才能發(fā)揮出它固有的力學特性？筆者試從鋼筋與混凝土共同作用的受力機理，結(jié)合多年的施工實踐，談談鋼筋保護層的重要性及其在施工中的控制。

鋼筋和混凝土在建筑工程中已經(jīng)成了不可分割的孿生兄弟，從材料的物理力學性能來分析，鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度，而混凝土只具有較高的抗壓強度，抗拉強度很低。但兩者的彈性模量較接近，還有較好的粘結(jié)力，這樣既發(fā)揮了各自的受力性能，又能很好地協(xié)調(diào)工作，共同承擔結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。

鋼筋與混凝土之間存在著很強的粘結(jié)力。在計算時，鋼筋混凝土構(gòu)件是作為一個整體承受著外力。同時，由于混凝土的抗拉強度很低，故只考慮混凝土所承受的受壓應力，而拉應力則全部由鋼筋來承擔。對于受力構(gòu)件截面設計來講，受拉的鋼筋離受壓區(qū)越遠，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮效率也就越高。所以一般來講，無論是梁還是板，受拉鋼筋總是應盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如挑梁的受力筋應設在構(gòu)件上部受拉區(qū)。如果放置錯誤或者鋼筋保護層過大，輕者降低了梁的承載能力，重者會發(fā)生重大事故。

那么，受拉的鋼筋是否越靠邊越好呢？答案是否定的。這是因為鋼筋的主要成份是鐵，鐵在常溫下很容易氧化，更別說在高溫或潮濕的環(huán)境中。鋼筋被包裹在混凝土構(gòu)件中形成鈍化保護膜，不與外界接觸相對還比較安全，但如果鋼筋保護層厚度過小，也就是鋼筋過分靠近受拉區(qū)一側(cè)，一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，另一方面隨著時間的推移，表面的混凝土將逐漸碳化。用不了多久，鋼筋外混凝土就失去保護作用，從而導致鋼筋銹蝕，斷面減小，強度降低，鋼筋與混凝土之間失去粘結(jié)力，構(gòu)件整體性受到破壞，嚴重時還會導致整個結(jié)構(gòu)體系破壞。通常除基礎外梁的保護層厚度一般為2.5cm。

在工程實際中，由于鋼筋保護層厚度未按規(guī)范要求所導致的質(zhì)量問題不勝枚舉。比較突出的如商品住宅樓工程建設中，樓板負彎矩鋼筋保護層偏大及現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中主次梁交界處主梁的上部負彎矩鋼筋保護層偏大的問題。以住宅樓為例，如今的住宅面積越來越大，尤其是客廳樓板。筆者曾見到過某單位建設的跨度達5.7米的樓板，厚度為15cm，設計是雙層雙向鋼筋網(wǎng)。從結(jié)構(gòu)的力學計算來講，支座處的負彎矩不比跨中板底正彎矩小多少，但由于施工時施工單位對支座負彎矩鋼筋未引起足夠重視，結(jié)果工程剛竣工還未使用就發(fā)現(xiàn)樓板上表面四周墻根處出現(xiàn)了許多裂縫。后經(jīng)權(quán)威檢測部門檢查測試后發(fā)現(xiàn)，支座處負筋的保護層普遍超過規(guī)范2-4cm，最大的甚至超過了7cm，使樓板上部的負彎矩鋼筋的作用大大降低，有些甚至完全失去作用，最后在迫不得已的情況下經(jīng)設計同意采取局部加固補強措施，盡管這樣還是給施工單位本身造成很大的經(jīng)濟損失。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前住宅樓開裂原因70%左右是由鋼筋保護層位置不正確引起的。

那么，鋼筋保護層又該如何控制呢？筆者認為重點應從兩方面著手，一是抓施工前技術(shù)交底；二是抓過程中要素控制。在施工前，應針對不同的工程部位，根據(jù)設計圖紙及施工驗收規(guī)范，確定正確的保護層。保護層的厚度并非千篇一律，一般來說，現(xiàn)澆樓板的保護層厚度1.5cm，而基礎的保護層厚度通常為5cm，有時甚至達到10cm。因此，在對操作者的技術(shù)交底中必須明確此厚度，否則很容易造成返工。施工過程中，重點要做到規(guī)范操作，特別是在混凝土現(xiàn)澆板澆搗過程中，尤其需要重視。往往鋼筋綁扎時位置很正確，但一到澆搗時情況就變了樣，不是人踩就是工器具壓在上面，由此造成的結(jié)果是支撐鋼筋的馬墩被踩倒，混凝土上層鋼筋彎曲變型，保護層的厚度也就得不到保證。所以在施工過程中，應做到規(guī)范操作，嚴禁操作人員在鋼筋上隨意行走；對上層鋼筋應作有效的固定；澆搗中還應經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

誠然，鋼筋保護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。我們要在正確了解鋼筋及混凝土的受力機理的前提下，充分認識到合理的鋼筋保護層對工程結(jié)構(gòu)的重要性。只有防微杜漸，才能使我們的工程施工技術(shù)水平更上一個檔次。▲

趙麗蕓，寧晉縣規(guī)劃局