施工過程中混凝土保護層的控制和檢測

徐婷 鄭強 徐菁菁

摘 要：混凝土保護層對鋼筋混凝土結構的機械性能和耐久性至關重要。文章闡述了混凝土保護層的概念及其在工程施工中的重要意義，分析了混凝土保護層留設方法和厚度控制措施。最后，對混凝土保護層實體檢測的方法進行了說明。

關鍵詞：混凝土保護層；厚度；控制；檢測

引言

第二次世界大戰(zhàn)以來，鋼筋混凝土結構被廣泛應用于工程實踐，推動了建筑業(yè)取得長足的發(fā)展。特別是在高層建筑和橋梁領域，鋼筋混凝土的應用與推廣使得摩天大樓和大跨度橋梁真正由設想成為現實。鋼筋混凝土如此優(yōu)越的性能和它的結構密切相關。混凝土保護層對結構的耐久性、承載能力及鋼筋的粘結錨固性能都有重大影響，其厚度直接決定著鋼筋混凝土結構的質量水平。鋼筋受力產生移位，致使內力臂減小而導致構件的承載能力大幅下降，往往會引發(fā)質量事故，輕則板邊或板角開裂，重則構件傾覆、折斷。因此，在工程施工過程中應正確認識鋼筋的混凝土保護層重要作用并準確控制其厚度。

1 鋼筋混凝土構件保護層的概念

所謂鋼筋混凝土保護層是指保護鋼筋避免鋼筋暴露于外的那部分混凝土層。英文叫做concrete cover 或concrete coat。其厚度定義為受力鋼筋的外邊緣到混凝土外邊緣的距離。保護層厚度與鋼筋混凝土構件性能密切相關。保護層厚度越大，構件截面有效高度越小，承受載荷能力降低；保護層厚度越小，鋼筋與混凝土的粘結強度及構件的耐久性越低。所以保護層厚度不能過大也不能過小。國家現行規(guī)范中對混凝土保護層有著明確的規(guī)定，并結合構件耐久性、受力鋼筋與混凝土的粘結強度兩方面要求確定保護層最小厚度。按照鋼筋粘結錨固性能的要求，合適的混凝土保護層厚度要能夠保證鋼筋與其周圍混凝土充分連成一體，使鋼筋強度滿足設計要求。所以規(guī)范規(guī)定受力鋼筋的保護層最小厚度不能小于受力鋼筋直徑，并根據構件的種類、應用環(huán)境有所調整。按照混凝土結構耐久性的要求，混凝土保護層的最小厚度應能保護鋼筋50年內不發(fā)生危及結構安全的銹蝕。為保障構件的受力性能和混凝土的表觀質量，現場施工時要嚴格按照圖紙要求設置鋼筋混凝土保護層厚度，不能擅自增大或減小。許多施工人員對混凝土保護層厚度概念認識不清，認為是受力鋼筋中心至混凝土表面的距離，或者是鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離。另外，環(huán)境不同、構件不同，混凝土保護層的厚度取值也不同。這些情況在實際施工中都要特別注意，以免造成混凝土保護層厚度設置不當。

2 鋼筋混凝土構件保護層的作用

厚度適宜的混凝土保護層應能滿足鋼筋混凝土的耐久性、安全性、防火性要求，并能滿足鋼筋混凝土的粘結錨固性需要，使鋼筋滿足受力要求，發(fā)揮其設計強度，同時可以有效保護鋼筋不受銹蝕，防治構件整體性遭到破壞。

鋼筋和混凝土具有相近的線膨脹系數，可以保證二者在溫度變化時共同工作，充分發(fā)揮各自力學性能，提高構件的承載力。在混凝土中摻入改性聚合物降低輕骨料混凝土的水分含量，可以有效提高混凝土的凝聚力，改善混凝土的力學性能。混凝土和鋼筋之所以能共同工作，是因為混凝土硬化后兩者之間產生了足夠的粘結強度。要滿足粘結強度要求，混凝土保護層厚度必須達到一定標準。混凝土呈堿性，其保護層對鋼筋的包裹，能夠有效防止鋼筋與空氣或酸性介質接觸發(fā)生氧化銹蝕。表層混凝土經過長時間后碳化，或者保護層過薄，鋼筋過分靠近構件外表面，表面混凝土發(fā)生剝落，都會導致露筋現象的發(fā)生。暴露的鋼筋會因為失去保護而發(fā)生銹蝕。鋼筋與混凝土之間也會逐漸失去粘結力，從而影響構件的耐久性。

3 鋼筋混凝土構件保護層的控制

3.1 合理選擇混凝土的保護層厚度

混凝土的耐久性受外界環(huán)境影響巨大。干燥的環(huán)境不僅可以降低混凝土碳化速度，也大幅降低了鋼筋與腐蝕介質間的氧化還原反應速度，使得銹蝕現象很難發(fā)生。我國混凝土結構設計規(guī)范對于不同環(huán)境下、不同結構類別的混凝土保護層厚度有不同的要求，對最小厚度值也做了明確規(guī)定。

3.2 采取技術措施確保混凝土保護層質量

確保混凝土保護層厚度符合設計要求。針對不同構件采取不同措施，切實保證保護層的厚度在規(guī)定范圍之內。對于板類件可用砂漿墊塊和馬凳相結合的方法（參見圖1），禁止用墊石子、上提鋼筋骨架的方法控制保護層厚度。特別要高度重視懸挑類及其他有負筋的構件的保護層控制，如雨篷、現澆板連系梁處、樓梯板等。要保證模板滿足剛度要求并放置穩(wěn)固，防治澆搗混凝土過程中由于振動引起模板變形，導致保護層厚薄不均。通過將塑料環(huán)卡固定在箍筋上保障梁的兩側及底部混凝土保護層厚度（參見圖2）。通過將塑料環(huán)卡卡固在豎向主筋上保障鋼筋混凝土柱的保護層厚度（參見圖3）。由于施工環(huán)境和施工工藝的不同，現澆鋼筋混凝土樁的保護層設置比較特殊，通常采用箍筋穿過圓形水泥試塊中心孔的方法實現（參見圖4）。

3.3 合理組織施工

建筑工程施工中，梁、柱和剪力墻的鋼筋保護層厚度控制難度相對較低，可以通過對鋼筋的加工尺寸、模板的制作安裝及保護層墊塊綁扎情況的約束來實現。鋼筋混凝土板板底混凝土保護層厚度也比較容易控制，按梅花形設置墊塊，墊塊間距不超過800毫米即可保證保護層厚度在要求范圍。目前建筑施工中難以控制的保護層厚度是板頂面筋的保護層厚度。由于施工人員經常在板頂行走，交叉作業(yè)，鋼筋不可避免地被大量踩踏；且板頂面筋直徑相對較細，容易受力變形；再加上有時樓板面層鋼筋網的馬凳設置不合理，間距過大。在這些因素的共同影響下，頂板面筋發(fā)生變形的可能性大幅增加，從而對混凝土工程的結構安全產生重大威脅。為妥善解決這個問題，工程管理者要精心組織施工，科學合理地安排好各工種交叉作業(yè)時間，盡可能減少板面鋼筋綁扎后作業(yè)人員的數量。

4 混凝土保護層厚度的檢測

局部破損檢測和非破損檢測是混凝土保護層厚度常用的兩種檢驗方法。不破壞混凝土內部結構和使用性能，通過聲、光、熱、電、磁和射線等測定構件物理參數的方法統稱為非破損檢測方法。該方法具有對構件無破壞、操作簡便快捷、可連續(xù)檢測和重復測試等優(yōu)點。而局部破損檢測法是在構件上鑿去檢測部位的保護層進行檢測的方法。優(yōu)點是測量準確，缺點是對混凝土構件有所損傷，且檢測后需對混凝土構件進行修補，花費時間較長，操作復雜。在實際工作中，常用非破損法檢測，用局部破損法抽查復核。

5 結束語

鋼筋保護層對鋼筋混凝土構件質量至關重要。鋼筋保護層厚度超差直接威脅著鋼筋混凝土構件力學性能和使用壽命。管理人員和施工人員給予足夠的重視，以審慎的態(tài)度，嚴格按照相關規(guī)范進行施工，落實好工程中的每個環(huán)節(jié)，提高施工水平，推動施工質量不斷升上新的高度。

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作者簡介：徐婷（1978-），工程師，紹興市規(guī)劃管理處審批服務處。