淺析鋼筋保護(hù)層對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響

雷少華　劉國振　裴躍峰

摘 要：隨著我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)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(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土已經(jīng)基本統(tǒng)治了建筑市場。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量已成為考量混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程是否優(yōu)秀的重要指標(biāo)。鋼筋工程在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中占有很大的比重。鋼筋保護(hù)層對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的穩(wěn)定以及混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：保護(hù)層；結(jié)構(gòu)質(zhì)量；粘結(jié)錨固；銹蝕；耐久性；承載力

鋼筋保護(hù)層過大過小的問題在施工現(xiàn)場絕對(duì)不是問題，就施工而言，保護(hù)層薄厚都不是太嚴(yán)厲，薄了就薄了，也沒什么影響。

1 保護(hù)層定義及對(duì)結(jié)構(gòu)的作用

定義：鋼筋保護(hù)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(hù)層厚度。

鋼筋保護(hù)層對(duì)結(jié)構(gòu)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1.1 鋼筋與混凝土之間的粘接錨固?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋作用體現(xiàn)為鋼筋與周圍混凝土之間的粘結(jié)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(gòu)成粘結(jié)錨固的主要成分，這很大程度上取決于混凝土保護(hù)層的厚度，混凝土保護(hù)層越厚，則粘結(jié)錨固作用越大。新規(guī)范中受力鋼筋的錨固長度即是以混凝土保護(hù)層厚度不小于受力鋼筋的直徑為條件確定的。

1.2 保護(hù)鋼筋免遭銹蝕。混凝土結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是耐久性好。這是由于混凝土的堿性環(huán)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(huì)影響這種耐久性而使鋼筋遭受銹蝕?；炷恋奶蓟纳疃扰c混凝土的保護(hù)層厚度和混凝土存在的環(huán)境有關(guān)，因此一定的混凝土保護(hù)層厚度是保證結(jié)構(gòu)耐久性所必需的條件。調(diào)查分析表明，我國混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性普遍較差，因此從耐久性和可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)，我國混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)適當(dāng)增加。

1.3 對(duì)構(gòu)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(hù)層應(yīng)該越大越好；然而從受力的角度而言，則正好相反。保護(hù)層厚度越大，構(gòu)件截面有效高度就越小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力將受到削弱。這正是一個(gè)事物的兩個(gè)方面。因此，確定混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)綜合考慮錨固、耐久性及有效高度三個(gè)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(hù)層厚度。

2 保護(hù)層厚度過大的危害

2.1 在構(gòu)件表面容易出現(xiàn)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(fā)生裂縫，其寬度往往很大且容易發(fā)生混凝土脫落的嚴(yán)重后果。新規(guī)范規(guī)定，縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度大于40mm時(shí)，應(yīng)對(duì)保護(hù)層采取有效的防裂構(gòu)造措施，常用的辦法是在構(gòu)件的表面配置焊接或綁扎的細(xì)直徑鋼筋網(wǎng)片，也稱蒙皮鋼筋。

2.2 保護(hù)層厚度過大將削弱構(gòu)件的承載能力。保護(hù)層厚度過大，輕則會(huì)直接削弱構(gòu)件的承載能力，重則會(huì)發(fā)生重大質(zhì)量事故。比較突出的如在商品住宅樓建設(shè)中現(xiàn)澆板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度偏大及現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中主次梁交界處主梁的上部負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度偏大的問題。

2.3 鋼筋保護(hù)層過大就說明鋼筋應(yīng)處于的位置與設(shè)計(jì)不符。如果位置在梁的跨中下部的保護(hù)層，或梁支座上部的保護(hù)層過大，就使截面的有效高度被減少，就造成鋼筋總拉力對(duì)混凝土受壓區(qū)中心構(gòu)成的力矩變小，就是對(duì)抗彎矩的能力被減小。

3 保護(hù)層厚度過小的危害

3.1 保護(hù)層厚度過小將直接加快鋼筋的銹蝕速度。保護(hù)層厚度過小，無疑會(huì)使鋼筋提早開始生銹并加快銹蝕發(fā)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(shí)間是同其厚度成正比的，這時(shí)構(gòu)件的耐久年限主要取決于鋼筋保護(hù)層完全被碳化所需要的時(shí)間?；炷两Y(jié)構(gòu)的劣化主要由氯離子侵蝕、混凝土中性化、凍融循環(huán)、堿-集料反應(yīng)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(zhì)一般需要通過混凝土保護(hù)層才能到達(dá)鋼筋表面。鋼筋的混凝土保護(hù)層過小將直接加快鋼筋的銹蝕速度。保護(hù)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(jié)構(gòu)安全。

3.2 保護(hù)層厚度過小將直接影響構(gòu)件的耐久性。保護(hù)層過小，鋼筋周圍由于粘結(jié)滑移所引起的裂縫很容易發(fā)展到構(gòu)件表面，形成沿縱向鋼筋的裂縫，使保護(hù)層混凝土發(fā)生劈裂破壞，導(dǎo)致鋼筋的強(qiáng)度無法充分發(fā)揮作用，且劈裂裂縫對(duì)鋼筋的腐蝕構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，這也直接影響了結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.3 混凝土的保護(hù)層厚度過小將造成混凝土的耐火極限降低。當(dāng)建筑物遭受火災(zāi)時(shí)，混凝土內(nèi)鋼筋的溫度隨保護(hù)層厚度的增加而降低，因此當(dāng)混凝土保護(hù)層的厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)值時(shí)，將會(huì)降低混凝土的耐火極限，使結(jié)構(gòu)的耐久性大打折扣。

3.4 鋼筋保護(hù)層對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)其他方面的影響。混凝土保護(hù)層還對(duì)混凝土的粘結(jié)力和耐火極限產(chǎn)生很大影響。在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土兩種性質(zhì)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(jié)應(yīng)力。對(duì)于高強(qiáng)度的變形鋼筋，在混凝土保護(hù)層厚度不足時(shí)，外圍混凝土可能發(fā)生開裂，致使粘結(jié)強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。

4 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的保護(hù)層厚度涉及鋼筋的粘結(jié)錨固及抵抗銹蝕能力兩方面的問題，影響結(jié)構(gòu)的承載力及耐久性。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2011）規(guī)定，混凝土工程應(yīng)對(duì)涉及結(jié)構(gòu)安全的重要部位進(jìn)行實(shí)體檢驗(yàn)，其中包括鋼筋保護(hù)層厚度，由于鋼筋保護(hù)層的厚度屬于隱蔽工程，一般情況下保護(hù)層厚度的偏差在混凝土澆筑后很難被發(fā)現(xiàn)。這就出現(xiàn)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(duì)保護(hù)層厚度控制不嚴(yán)，認(rèn)為只要鋼筋不露就可以了，正式這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)才給建筑工程留下了事故隱患。

鋼筋保護(hù)層在結(jié)構(gòu)中絕對(duì)占有舉足輕重的地位，對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力有著深遠(yuǎn)的影響，施工中應(yīng)對(duì)鋼筋保護(hù)層給予足夠的重視和檢查力度。

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