試論鋼筋的砼保護(hù)層重要性及控制方法

霍 萍

（奎屯市市政工程公司，新疆 奎屯 833200）

鋼筋砼結(jié)構(gòu)是國內(nèi)外在工程上應(yīng)用最廣的一種結(jié)構(gòu)型式，其主要原因就是因?yàn)殇摻詈晚胚@兩種力學(xué)性能完全不同的建筑材料，如果組合在一起，取長補(bǔ)短，既可充分發(fā)揮砼抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，又可發(fā)揮鋼筋抗拉強(qiáng)度高的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，共同承擔(dān)起作為工程建設(shè)中必不可少的梁、板、柱等承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎矩、剪力、軸向拉力或壓力，為量大面廣的工業(yè)與民用建筑工程，以及道路、橋梁、隧道、地鐵、大壩、電站等建設(shè)工程貢獻(xiàn)力量。在梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，鋼筋的抗拉強(qiáng)度之所以能發(fā)揮出來，全靠它外圍砼對(duì)它的保護(hù)，尤其對(duì)處于構(gòu)件邊緣的受力鋼筋來說，如果沒有足夠厚度的砼保護(hù)它，鋼筋很容易被空氣中的水汽、氧氣和其它有害氣體腐蝕，導(dǎo)致其截面慢慢變小，直至完全喪失抗拉強(qiáng)度。

1 鋼筋的砼保護(hù)層的重要性

所謂鋼筋的砼保護(hù)層是指從受力鋼筋外邊緣到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外邊緣之間的距離，對(duì)鋼筋起保護(hù)作用，使鋼筋不被銹蝕；這層砼對(duì)砼構(gòu)件的承載力、耐久性和防火性關(guān)系極大。現(xiàn)行國家規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）對(duì)鋼筋的砼保護(hù)層厚度按環(huán)境類別、構(gòu)件類型、砼強(qiáng)度等級(jí)分別做出了規(guī)定；一般地講，受力鋼筋的砼保護(hù)層最少厚度應(yīng)符合上述設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，且不應(yīng)小于受力鋼筋直徑；現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB5020—2002）對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋的砼保護(hù)層厚度檢驗(yàn)也做出專門規(guī)定，這也說明了保護(hù)層在砼結(jié)構(gòu)中極為重要。鋼筋砼結(jié)構(gòu)是由普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架來承受拉力或壓力，由砼來承受壓力的組合體；鋼筋的主要成分是鐵，它在常溫下會(huì)氧化，在高溫及潮濕環(huán)境中氧化速度會(huì)更快。通常情況下鋼筋被包裹在砼中，使其不與外界接觸，免受氧化和其它有害氣體對(duì)它的腐蝕；但是，鋼筋的砼保護(hù)層厚度并不是越大越好，過大或過小的砼保護(hù)層厚度都會(huì)對(duì)砼構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如保護(hù)層厚度過小，構(gòu)件稍稍受拉，表面砼保護(hù)層易剝落，使受力鋼筋外露，極易銹蝕，即使表面砼不被拉裂，也會(huì)因砼碳化而失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋截面逐漸減小，承載力降低，尤其是懸臂構(gòu)件，輕則使懸臂構(gòu)件在支座附近出現(xiàn)裂縫、承載力降低，重則在拆模后構(gòu)件立即斷裂垮塌。

2 鋼筋的砼保護(hù)層的質(zhì)量通病

在工程實(shí)踐中常會(huì)見到某些構(gòu)件的受力鋼筋的砼保護(hù)層不是太薄，就是太厚，或者砼不密實(shí)等質(zhì)量通病，它們都將導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力降低，甚至垮塌。現(xiàn)以受彎構(gòu)件為例來作分析。

2.1 砼保護(hù)層過薄，受力鋼筋的砼保護(hù)層過薄對(duì)結(jié)構(gòu)的不良影響表現(xiàn)在以下三個(gè)方面

（1）降低構(gòu)件承載力。因?yàn)闃?gòu)件承載力是靠砼與鋼筋共同工作來實(shí)現(xiàn)的，鋼筋與砼之所以能取長補(bǔ)短、共同工作，是由于砼凝固收縮，對(duì)鋼筋產(chǎn)生較大的粘結(jié)力和握裹力，再加上如果鋼筋表面粗糙、凹凸不平（比如螺紋鋼筋），會(huì)在砼與鋼筋的接觸面上產(chǎn)生較大的咬合力，使它們形成一個(gè)整體，共同受拉（鋼筋）和受壓（砼）；而如果砼保護(hù)層過薄，構(gòu)件稍一受力，保護(hù)層砼就被拉裂砼與鋼筋之間的粘結(jié)力、握裹力和咬合力都將失去承載力必然會(huì)明顯降低。（2）影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性和使用壽命。工程實(shí)踐和試驗(yàn)觀測(cè)表明：當(dāng)空氣中的二氧化碳和水汽逐漸侵入砼中，砼將由表及里逐漸失去其原有弱堿性，這種現(xiàn)象稱為砼的“碳化”，而當(dāng)碳化深度到達(dá)鋼筋表面時(shí)，砼保護(hù)層就不再對(duì)鋼筋有保護(hù)作用了，這會(huì)加快鋼筋的銹蝕，進(jìn)而影響到構(gòu)件的承載力、耐久性和使用壽命。（3）影響構(gòu)件的防火性能。眾所周知，砼是良好的防火材料，而鋼筋遇到高溫會(huì)因“退火”而急劇變軟，喪失抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而使構(gòu)件迅速垮塌，因此，從構(gòu)件防火角度來看，砼保護(hù)層過薄勢(shì)必直接影響到構(gòu)件的防火性，因而必須確保其有足夠的厚度來避免鋼筋在高溫下發(fā)生“退火”現(xiàn)象。

2.2 砼保護(hù)層過厚

由于砼與受力鋼筋之間存在粘結(jié)力、握裹力和咬合力，在作結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，鋼筋砼構(gòu)件通常是作為一個(gè)整體來承受外力的；又因?yàn)轫诺目估瓘?qiáng)度很低，為簡化計(jì)算，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只考慮砼承受壓力，忽略其抗拉強(qiáng)度，構(gòu)件的拉力則全部由鋼筋來承擔(dān)。如果鋼筋的砼保護(hù)層過厚，構(gòu)件受壓區(qū)的有效高度就會(huì)變小，直接導(dǎo)致構(gòu)件承載力降低，特別是像雨篷、陽臺(tái)等懸挑構(gòu)件，當(dāng)受力鋼筋被踩踏下沉，砼保護(hù)層厚度變大，構(gòu)件下部受壓區(qū)有效高度變小，使其承載力降低，拆模后，輕者在支座附近出現(xiàn)通長裂縫，重者會(huì)立即在根部斷裂垮塌。

2.3 砼不密實(shí)

砼是由水泥、砂、石子、水和外加劑等按一定比例攪拌均勻，再經(jīng)澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)，逐漸凝固硬化而成，它的強(qiáng)度不僅取決于原材料的質(zhì)量和配合比，還與它施工質(zhì)量特別是砼密實(shí)度有關(guān)。因?yàn)樗缮⒌捻挪粌H無法與鋼筋產(chǎn)生粘結(jié)力、握裹力和咬合力，而且容易發(fā)生蜂窩、麻面和空洞等缺陷引發(fā)砼開裂、剝落，進(jìn)而加快受力鋼筋的銹蝕和結(jié)構(gòu)破壞。

3 鋼筋的砼保護(hù)層的控制方法

近年來，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)鋼筋砼構(gòu)件砼保護(hù)層的實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)澆鋼筋砼樓（屋）面板四周負(fù)彎矩部位以及懸臂結(jié)構(gòu)構(gòu)件的支座部位，因負(fù)彎矩鋼筋被踩踏下陷而造成通長裂縫的質(zhì)量通病較為普遍，這也是前述受力鋼筋的砼保護(hù)層過厚導(dǎo)致構(gòu)件承載力降低，甚至遭破壞的重要案例之一，很值得施工單位、監(jiān)理單位和質(zhì)監(jiān)部門引起高度關(guān)注，并采取有效措施對(duì)砼保護(hù)層厚度加以嚴(yán)格控制。工程實(shí)踐告訴我們，可以從以下三個(gè)方面去控制受力鋼筋的砼保護(hù)層厚度。

3.1 努力提高施工人員對(duì)砼保護(hù)層重要性的認(rèn)識(shí)，抓好砼澆筑前技術(shù)交底工作

通過辦短訓(xùn)班或崗前培訓(xùn)，提高操作人員特別是剛參加施工操作的農(nóng)民工對(duì)鋼筋的砼保護(hù)層重要性的認(rèn)識(shí)，并教給他們?nèi)绾畏乐共忍へ?fù)彎矩鋼筋的方法，做好施工前的技術(shù)交底工作。

3.2 合理組織好各工種作業(yè)順序，著重抓好工序銜接和預(yù)防鋼筋被踩踏的防護(hù)措施

項(xiàng)目經(jīng)理部技術(shù)負(fù)責(zé)人和現(xiàn)場(chǎng)施工人員在鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工前，應(yīng)合理安排好各工種的作業(yè)順序，盡可能避免交叉作業(yè)，以避免人多慌亂中踩踏負(fù)彎矩鋼筋。比如，在板底鋼筋綁扎完后，各種管線的預(yù)埋和模板工收頭作業(yè)就應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，以免在板面鋼筋綁扎完后再預(yù)埋各種管線，既弄亂了面層鋼筋網(wǎng)，導(dǎo)致鋼筋工還得重新整理、綁扎面層鋼筋，引發(fā)工種間矛盾糾紛，也影響了各種管線的預(yù)埋進(jìn)度和質(zhì)量。再有，鋼筋工綁扎完面層鋼筋后，應(yīng)立即用事先準(zhǔn)備好的砼預(yù)制墊塊和鋼筋馬凳，按規(guī)定間距在底層鋼筋網(wǎng)下和上層鋼筋網(wǎng)下，特別是四周和梁與板交界處的負(fù)彎矩鋼筋下放置預(yù)制砼墊塊和鋼筋馬凳，并用綁扎絲綁扎牢固，以免在澆搗砼時(shí)移位。

3.3 遵守施工操作規(guī)程，認(rèn)真抓好施工過程中每道工序的施工質(zhì)量

為確保在砼澆筑和振搗過程中，鋼筋骨架、鋼筋網(wǎng)特別是上層鋼筋和負(fù)彎矩筋不被踩踏，除了前述支設(shè)墊塊和鋼筋馬凳外，還應(yīng)在現(xiàn)澆板四周和跨中適當(dāng)位置，用長鋼筋馬凳支架和架板搭設(shè)移動(dòng)式走道板，供現(xiàn)場(chǎng)砼工、鋼筋工、水暖電工和木工在澆搗砼過程中正常行走和操作之用，以免踩踏鋼筋。作為項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人和施工人員，應(yīng)責(zé)成有關(guān)班組指派對(duì)澆搗砼認(rèn)真負(fù)責(zé)的熟練砼工來掌握振搗器，鋼筋工負(fù)責(zé)檢查和修整鋼筋骨架，木工負(fù)責(zé)檢查有無脹模等情況，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停工修整，以免影響砼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。在施工全過程中，施工單位質(zhì)檢員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)實(shí)施旁站檢查，隨時(shí)檢測(cè)現(xiàn)澆梁板幾何尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，尤其是板厚和受力鋼筋的砼保護(hù)層厚度，一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)立即叫停，查找原因，并迅速處理好。