談結構實體鋼筋保護層厚度

吳海燕

(山西建筑工程(集團)總公司建筑工程研究所，山西 太原 030006)

0 引言

GB 50010—2010 混凝土結構設計規范中考慮到結構的耐久性問題，對混凝土結構的保護層厚度進行了調整，不再以縱向受力鋼筋的外側作為保護層厚度，而是以最外側的鋼筋(箍筋和構造筋)作為混凝土保護層。鋼筋保護層厚度的調整無疑加大了混凝土對鋼筋的保護作用，對整個結構是十分有利的。設計對厚度的調整的初衷是為了保證結構的耐久性，但是施工中對這一項的控制不是很嚴格，尤其是反映到混凝土結構實體檢測中，根據保護層檢測儀檢測到的數據多數是偏薄的，這其中還涉及到規范調整之前，檢測儀是檢測縱向受力筋，而調整之后，用檢測儀去檢測箍筋是否會有數據上的誤差，更有甚者這種檢測方法是否還有效。現在由于設計規范的調整，相應的驗收規范還是以縱向受力筋去驗收，中間存在著脫節的情況。

1 混凝土保護層的作用

1)使縱向鋼筋與混凝土有較好的粘結。鋼筋和混凝土屬于兩種材料，之所以能夠在一起共同的抵抗外界的荷載作用，是由于二者在溫度的變化下能夠產生相似的變形，使其構成一個整體共同受力。在混凝土硬化之后，兩者能很好地粘結在一起。混凝土凝固時收縮，對鋼筋產生垂直于摩擦面的壓應力;鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生機械咬合作用力。兩者的作用相輔相成，缺一不可。

2)防止縱向鋼筋銹蝕。鋼筋在空氣中和酸性環境中，容易被銹蝕。而混凝土的耐久性比較好。混凝土保護層中的Ca(OH)2給鋼筋提供的是堿性環境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護膜，使鋼筋不易腐蝕。保證了鋼筋混凝土結構的耐久性能。

3)在火災等情況下，使鋼筋的溫度上升緩慢。混凝土材料的耐火性能較好，在火災情況下，對鋼筋能起到一定的保護作用。如果混凝土保護層過薄，一旦發生火災，混凝土起不到應有的保護作用，而鋼筋遇到高溫屈服點和極限強度急劇下降，不能保證應有的承載力，使建筑物遭到破壞。

2 混凝土保護層的厚度

1)混凝土保護層厚度的概念在GB 50010—2010 混凝土結構設計規范中提到，并且對混凝土保護層的最小厚度有明確的規定。鋼筋保護層厚度是指從最外側鋼筋的邊緣到構件混凝土邊緣的垂直距離。對混凝土保護層厚度較薄的構件而言，混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的CO2發生反應，使混凝土的堿性降低，對鋼筋的保護作用下降，鋼筋容易發生銹蝕。隨著鋼筋銹蝕物的增多，使鋼筋周圍的混凝土受拉，混凝土的拉應力遠遠小于其壓應力，鋼筋和混凝土結構主要是鋼筋來承受拉力，混凝土承擔壓力。一旦混凝土的拉應力達到極限拉應力，就容易引起混凝土的開裂。《規范》規定混凝土的最小保護層厚度，使結構構件在正常使用期限內，碳化深度達不到鋼筋的表面。

2)保護層厚度在施工的過程中既不能太厚也不能過薄，一是影響鋼筋和混凝土之間的錨固，致使兩者粘結力不足;二是對鋼筋的銹蝕不利，影響構件的耐久性。但若保護層過厚，減小了構件設計計算的有效高度值，由單筋矩形截面受彎構件的承載力計算公式:Mu=fyAs(h0－x/2)可知當h0減小時，很有可能達不到構件的承載力要求。同時，離鋼筋較遠的混凝土錨固作用降低，使保護層混凝土開裂引起鋼筋的銹蝕，從而導致構件承載力降低。從另一方面考慮，混凝土保護層過厚，會增加混凝土的用量，使得結構的自重增加，對結構承載力不利，另外還會使施工成本增加，既不節約也不經濟。這就正好符合哲學上把握度的原則，與過猶不及有異曲同工之效。

3)由于混凝土碳化在不同的構件反應的程度不同，可根據構件的不同確定保護層的厚度。另外對于使用年限為100年的結構，應適當增加保護層的厚度。

4)混凝土保護層的最小厚度依據環境類別和構件類型的不同而有所不同，不再以混凝土結構強度作為分類依據。

3 混凝土保護層厚度的檢測

在工程實際中，因為鋼筋保護層厚度不達標出現的問題是比較多的，比如露筋。結構實體鋼筋保護層厚度檢驗和同條件養護試塊強度檢驗一樣作為單位工程質量控制資料的一項重要內容，已經成為檢驗結構實體質量的重要指標，被大家所重視。鋼筋保護層檢測占據著結構實體檢測的重要位置，跟回彈檢測混凝土強度以及拉拔一樣，對工程的質量監督起著很大的作用。

1)鋼筋保護層厚度檢測所抽取的部位，應當由甲方和施工方根據結構的重要性，選取有代表性的部位，并且應均勻分開選取，不應太集中，以反映整個建筑物的性能。對梁、板類構件應抽取總數的2%，當抽取的數量少于5 個時，應按5 個構件取樣。當有懸挑的梁和板時，懸挑部分的抽檢數量應不少于總抽檢數量的50%。這樣抽樣充分顯示了懸挑構件的重要性。懸挑構件鋼筋保護層厚度的控制，對整個結構而言是至關重要的。

2)《混凝土結構施工質量驗收規范》E.0.2 條中還是以縱向受力鋼筋的外側作為混凝土保護層厚度，這與GB 50010—2010 混凝土結構設計規范中規定的保護層按最外側鋼筋計算是不一致的。設計規范中有明確的規定保護層厚度，但是驗收規范并沒有相應的修訂，使得驗收規范和設計規范脫節，給鋼筋保護層厚的檢測帶來一些問題。究竟是依據驗收規范還是設計規范，這個問題有待于國家標準的完善和統一。

3)檢測梁板結構時，要認真分析圖紙，確定合理的檢測部位，避開梁柱節點等鋼筋密集區和鋼筋接頭部位。檢測中如遇到等截面、等跨度、等配筋的相交梁，要認真分析正確選擇檢測部位。要嚴格按照GB 50204—2002 混凝土結構工程施工質量驗收規范(2011年版)標準判定合格率。鋼筋保護層厚度檢驗時，縱向受力鋼筋保護層厚度允許偏差，對梁類構件為+10 mm，－7 mm;對板類構件為+8 mm，－5 mm。

4 鋼筋保護層厚度的驗收

規范中對梁類、板類構件縱向受力鋼筋的保護層厚度應分別進行驗收。這里也是有爭議的，是依據受力鋼筋還是最外側鋼筋，驗收規范并沒有因為設計規范的修改而有所調整。這也使得在驗收時對結論的判定不是很明確。具體的合格標準為:當所抽檢的構件中合格的點數超過90%時，可判定為合格;當所抽檢的構件的合格點數小于90%但大于80%時應加倍抽樣，兩次抽樣的合格率超過90%時，也可判定為合格;但是不合格點的范圍也是有要求的，不應大于規定偏差的1.5 倍。

5 結語

鋼筋保護層厚度的概念源于混凝土結構設計規范，這一厚度的要求是從建筑物結構的耐久性方面考慮的。在施工的過程中，相關施工人員為了保證鋼筋保護層的厚度在澆筑梁、板等構件時在模板上會墊上墊塊，以滿足鋼筋保護層的厚度要求。在主體施工后，檢測單位還應對鋼筋保護層厚度進行現場抽樣檢測。這一系列的環節，都是為了保證混凝土的厚度要求。可見，鋼筋保護層的厚度對建筑物而言是非常重要的。保護鋼筋的混凝土厚度既不能過厚也不宜過薄，厚了構件的截面加大，增加成本，加大自重，浪費而不經濟，并且加大的保護層有可能導致構件達不到設計強度，影響結構的安全;薄了則不能滿足耐久性的要求。鋼筋的保護層厚度牽扯到結構的安全以及耐久性的問題，所以我們在設計、施工、檢測的過程中應該引起高度的重視，把握度的原則，從最根本上確保結構的安全，嚴把建筑物的質量關，把人們的生命財產放在第一位。