淺析鋼筋保護層對現澆混凝土結構質量的影響

雷少華　劉國振　裴躍峰

摘 要：隨著我國社會主義經濟的深入發展，高層住宅、高層建筑物越來越普遍。高層住宅、高層建筑大部分都采用鋼筋混凝土的框架結構或剪力墻結構，鋼筋混凝土已經基本統治了建筑市場。鋼筋混凝土結構的施工質量已成為考量混凝土結構的建筑工程是否優秀的重要指標。鋼筋工程在鋼筋混凝土結構物中占有很大的比重。鋼筋保護層對于混凝土結構質量的穩定以及混凝土結構施工質量有著重要的意義。

關鍵詞：保護層；結構質量；粘結錨固；銹蝕；耐久性；承載力

鋼筋保護層過大過小的問題在施工現場絕對不是問題，就施工而言，保護層薄厚都不是太嚴厲，薄了就薄了，也沒什么影響。

1 保護層定義及對結構的作用

定義：鋼筋保護層是指受力鋼筋外緣至混凝土外表面的混凝土厚度，亦稱為混凝土保護層厚度。

鋼筋保護層對結構的作用主要體現在三個方面：

1.1 鋼筋與混凝土之間的粘接錨固。混凝土結構中鋼筋作用體現為鋼筋與周圍混凝土之間的粘結錨固作用。受力鋼筋（尤其是變形鋼筋）與混凝土之間的咬合作用是構成粘結錨固的主要成分，這很大程度上取決于混凝土保護層的厚度，混凝土保護層越厚，則粘結錨固作用越大。新規范中受力鋼筋的錨固長度即是以混凝土保護層厚度不小于受力鋼筋的直徑為條件確定的。

1.2 保護鋼筋免遭銹蝕。混凝土結構的突出優點是耐久性好。這是由于混凝土的堿性環境使包裹在其中的鋼筋表面形成鈍化膜而不易銹蝕。但是混凝土的碳化和鋼筋的脫鈍會影響這種耐久性而使鋼筋遭受銹蝕。混凝土的碳化的深度與混凝土的保護層厚度和混凝土存在的環境有關，因此一定的混凝土保護層厚度是保證結構耐久性所必需的條件。調查分析表明，我國混凝土結構的耐久性普遍較差，因此從耐久性和可持續發展的觀點，我國混凝土保護層的厚度應適當增加。

1.3 對構件受力有效高度的影響。從錨固和耐久性的角度，鋼筋在混凝土中的保護層應該越大越好；然而從受力的角度而言，則正好相反。保護層厚度越大，構件截面有效高度就越小，結構構件的抗力將受到削弱。這正是一個事物的兩個方面。因此，確定混凝土保護層厚度應綜合考慮錨固、耐久性及有效高度三個因素。在能保證錨固和耐久性的條件下可盡量取較小的保護層厚度。

2 保護層厚度過大的危害

2.1 在構件表面容易出現較大的收縮裂縫和溫度裂縫。這部分厚度很大的表層混凝土無法受到鋼筋的有效圍箍約束，一旦發生裂縫，其寬度往往很大且容易發生混凝土脫落的嚴重后果。新規范規定，縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度大于40mm時，應對保護層采取有效的防裂構造措施，常用的辦法是在構件的表面配置焊接或綁扎的細直徑鋼筋網片，也稱蒙皮鋼筋。

2.2 保護層厚度過大將削弱構件的承載能力。保護層厚度過大，輕則會直接削弱構件的承載能力，重則會發生重大質量事故。比較突出的如在商品住宅樓建設中現澆板負彎矩鋼筋保護層厚度偏大及現澆框架結構中主次梁交界處主梁的上部負彎矩鋼筋保護層厚度偏大的問題。

2.3 鋼筋保護層過大就說明鋼筋應處于的位置與設計不符。如果位置在梁的跨中下部的保護層，或梁支座上部的保護層過大，就使截面的有效高度被減少，就造成鋼筋總拉力對混凝土受壓區中心構成的力矩變小，就是對抗彎矩的能力被減小。

3 保護層厚度過小的危害

3.1 保護層厚度過小將直接加快鋼筋的銹蝕速度。保護層厚度過小，無疑會使鋼筋提早開始生銹并加快銹蝕發展速度。鋼筋鈍化膜遭到破壞的主要原因就是被碳化，而碳化所需要時間是同其厚度成正比的，這時構件的耐久年限主要取決于鋼筋保護層完全被碳化所需要的時間。混凝土結構的劣化主要由氯離子侵蝕、混凝土中性化、凍融循環、堿-集料反應和雜散電流等因素引起的鋼筋銹蝕所致，而由表及里的有害介質一般需要通過混凝土保護層才能到達鋼筋表面。鋼筋的混凝土保護層過小將直接加快鋼筋的銹蝕速度。保護層太小將容易滲入潮濕氣體和水，可能使鋼筋銹蝕并膨脹，從而使混凝土遭受破壞，影響使用和結構安全。

3.2 保護層厚度過小將直接影響構件的耐久性。保護層過小，鋼筋周圍由于粘結滑移所引起的裂縫很容易發展到構件表面，形成沿縱向鋼筋的裂縫，使保護層混凝土發生劈裂破壞，導致鋼筋的強度無法充分發揮作用，且劈裂裂縫對鋼筋的腐蝕構成了嚴重威脅，這也直接影響了結構的耐久性。

3.3 混凝土的保護層厚度過小將造成混凝土的耐火極限降低。當建筑物遭受火災時，混凝土內鋼筋的溫度隨保護層厚度的增加而降低，因此當混凝土保護層的厚度達不到設計值時，將會降低混凝土的耐火極限，使結構的耐久性大打折扣。

3.4 鋼筋保護層對混凝土結構其他方面的影響。混凝土保護層還對混凝土的粘結力和耐火極限產生很大影響。在混凝土結構中，鋼筋和混凝土兩種性質不同的材料所以能夠共同工作，主要是依靠鋼筋和混凝土之間的粘結應力。對于高強度的變形鋼筋，在混凝土保護層厚度不足時，外圍混凝土可能發生開裂，致使粘結強度降低，進而影響到結構的耐久性。

4 結語

混凝土結構中鋼筋的保護層厚度涉及鋼筋的粘結錨固及抵抗銹蝕能力兩方面的問題，影響結構的承載力及耐久性。根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2011）規定，混凝土工程應對涉及結構安全的重要部位進行實體檢驗，其中包括鋼筋保護層厚度，由于鋼筋保護層的厚度屬于隱蔽工程，一般情況下保護層厚度的偏差在混凝土澆筑后很難被發現。這就出現了引言中的“薄了就薄了，沒什么影響”的言論。大部分施工單位對保護層厚度控制不嚴，認為只要鋼筋不露就可以了，正式這種錯誤的認識才給建筑工程留下了事故隱患。

鋼筋保護層在結構中絕對占有舉足輕重的地位，對結構的耐久性和承載能力有著深遠的影響，施工中應對鋼筋保護層給予足夠的重視和檢查力度。

參考文獻

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