鋼筋保護層施工質量分析與控制

許晨輝

福州市鼓樓建筑工程集團公司（350002）

鋼筋保護層施工質量分析與控制

許晨輝

福州市鼓樓建筑工程集團公司（350002）

這里分析了鋼筋混凝土保護層的作用，列舉了目前國內施工主要存在的問題，提出了新的施工技術和構造措施以確保施工質量。

保護層；施工；質量

0 引言

鋼筋混凝土結構是現代工程建設中應用最廣泛的結構之一，而決定鋼筋混凝土結構和構件耐久性的主要因素是保護層的厚度和質量。因此鋼筋保護層的質量控制是鋼筋混凝土工程質量中的重要一環。2002年的《混凝土結構工程施工質量驗收規范》規定對涉及結構安全的重要部位應進行實體檢驗，其中鋼筋保護層厚度就作為實體檢驗內容之一。然而在工程實踐中，因保護層質量失控造成的質量通病實有發生。因此，只有全面分析保護層施工質量，并掌握其控制方法，才能保證保護層發揮其應有的作用。

1 鋼筋保護層的作用

1.1 粘結錨固性能要求

混凝土保護層能保證鋼筋與混凝土共同受力，發揮設計所需要的強度。鋼筋混凝土是由非勻質材料－混凝土與勻質材料－鋼筋組成，在荷載作用下共同受力，鋼筋和混凝土之間的粘結力起主要作用。如果鋼筋與混凝土之間失去握裹力，就會喪失其共同工作的基礎。因此為了保證鋼筋與混凝土共同工作，鋼筋必須有一定厚度的混凝土保護層，在設計中要求保護層的最小尺寸應大于或等于受力主筋的直徑。

1.2 維護結構的耐久性

鋼筋混凝土保護層能保護鋼筋在設計年限內不發生危及結構安全的銹蝕，保證結構的耐久性。國內的一份研究資料表明，保護層厚度減小1/4，構件的抗碳化年限就減少約1/2。混凝土材料的堿性可以在鋼筋表面生成一種能阻止鋼筋銹蝕的鈍化膜。隨著它與空氣的接觸，逐漸發生化學反應而碳化導致堿性削弱或消失。致使空氣中的水分和侵蝕氣體滲透到混凝土保護層中去，使其喪失保護作用，形成鋼筋銹蝕。因此，保證保護層厚度，延緩碳化層到達鋼筋表面的時間對確保工程的合理使用壽命具有重要意義。

1.3 防火

鋼筋保護層具有一定的隔熱作用，遇到火災時能對耐火性較差的鋼筋進行保護。如果保護層過薄，在高溫環境下易開裂，會使鋼筋因過熱而降低強度，導致結構破壞。用混凝土保護層包裹鋼筋，可以延緩結構倒塌的時間，為人員疏散和物質轉移提供更多的緩沖時間。從鋼筋與混凝土共同工作的角度看，在一定的范圍內，鋼筋與混凝土的線膨脹系數相近。而當環境溫度急劇增高時，兩者的膨脹系數的差異將迅速擴大，鋼筋膨脹加大，兩者失去共同工作的基礎，加劇了結構的破壞。

2 目前國內施工主要存在的問題

2.1 所采用的墊塊形式五花八門

目前我國在施工中主要采用放置水泥砂漿墊塊或在主鋼筋上焊接短鋼筋的方法。這些墊塊和短鋼筋一般都是在工地現場制作的或是采用工地上的廢鋼筋，對墊塊的強度、厚度等沒有具體的檢驗指標，在施工過程中砂漿墊塊很容易破碎、移位。如果采用焊接鋼筋來確定保護層厚度，這種方法對確保保護層厚度比較有效，但是卻忽視了作為墊塊的短鋼筋拆膜后直接外露的問題。這樣一來鋼筋更容易在環境介質的作用下銹蝕，其生銹膨脹所產生的壓力會加速保護層混凝土的開裂，使受力鋼筋的銹蝕提前開始并加快發展。

2.2 施工操作中隨意性大

墊塊擺放的位置比較隨意,造成有的區域多，有的區域少。墊塊的間距小時400~500 mm放置一個，間距大時1 500~1 800 mm才放置一個，起不到應有的作用。同時在澆注混凝土時由于工人的操作的不小心使墊塊受到損壞或移位的現象也時有發生，例如由于振搗器的碰撞或者在整改鋼筋時使墊塊受到損壞或移位。

2.3 質量管理不嚴格

質量責任不明確或者不落實，檢查驗收時不合格或者相關工種互不檢查。如有些工人不了解墊塊的厚度和擺放方法；專業檢查和隱蔽工程驗收時常忽略墊塊及其安裝質量；混凝土工種只管澆注，不管墊塊是否合格。這些在混凝土澆注后便很難發現，但會直接影響到工程的施工質量。

3 質量的改進方法

針對以上混凝土保護層施工中存在的問題，除了在設計和施工中加強管理外，更重要的是采用新的施工技術和構造措施，確保混凝土結構中鋼筋的定位穩固可靠，提高施工精度。

3.1 采用塑料墊塊

目前國內一些較發達地區已經開始采用聚乙烯等高分子材料制作塑料墊塊，與傳統的砂漿墊塊相比，塑料墊塊生產過程中模具定型，尺寸統一，減少了人為因素造成的厚薄不均的現象。在施工中，采取卡、套等方式直接固定在鋼筋上，不需要綁扎，提高了工作效率。而且塑料墊塊通過卡口與鋼筋相連，不易發生移位，施工質量較好。但是鋼筋混凝土結構中，塑料墊塊的強度較低，而且與混凝土的粘結性能較弱。筆者曾做過一組對比試驗，對截面高度為90 mm和110 mm厚的板，分別使用砂漿墊塊與塑料墊塊控制其保護層厚度。發現采用塑料墊塊的板出現第一條裂縫時的荷載比采用砂漿墊塊的板出現第一條裂縫時的荷載低。說明由于塑料墊塊與混凝土的粘結性較差，對裂縫的控制作用較小。

3.2 采用混凝土的覆蓋層

在混凝土表面加敷一層適當的聚合物改型涂層也是較為可行的一種方法。在一些歐美國家的公路和海洋結構中均有成功的跟蹤記錄。聚合物覆蓋曾有水劑和溶劑兩種，wood工程有限公司曾對其中Flexcrete水泥覆蓋層851的擴散阻力進行評估，尚未檢測到氯離子的流出。在0.1MP的壓力下，它的抗水性相當于70 mm厚的混凝土。Flexcrete 851也曾用于斯堪的那維亞、香港以及英國等一些主要的橋梁工程中。采用聚合物的覆蓋層可以抵抗氯化物的入侵提供了對碳酸鹽的防御性能，確保達到結構設計的使用年限，但是該覆蓋層的價格較高，而且主要是用于對保護層的修復。同時還必須保證于混凝土表面及其鄰近區域是相容的。目前國內還較少采用。

3.3 采用間隔件

鋼筋間隔件是一種替代傳統砂漿或混凝土墊塊，區別于馬凳、鋼支架的工廠化生產的系列產品，用于在混凝土結構施工過程中,作為鋼筋的支撐件，同時起到控制保護層厚度以及方便鋼筋布置的作用。這種產品在日本及歐美一些國家的工程中得到普遍應用，間隔件這個名稱也是由日本傳來的，日文中稱為“スペーサー”。

與傳統墊塊相比，鋼筋間隔件安裝簡便，易于定位，鋼筋間隔件的使用，大大少于采用傳統墊塊的數量，上下層鋼筋兼用，在確保下層鋼筋保護層符合要求的同時，也能保證板的厚度及上保護層的要求，還有效的控制了上下層鋼筋的間距。這樣還能減小施工人員勞動強度,通過實際使用情況測算，平均提高現場鋼筋施工效率20%左右，在加快了鋼筋混凝土施工進度的同時降低了施工成本。

目前的間隔件有如下幾種形式:

1）單層鋼筋間隔件:用于控制板中單層鋼筋的保護層厚度，同時作為單層鋼筋的架力墊塊。

圖1 －1單層鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖1 －2用于控制下層鋼筋保護層

圖1 －3用于控制上層鋼筋保護層

2）雙層鋼筋間隔件:可用于布置雙層鋼筋的板結構，能同時控制頂面和底面的保護層厚度。

圖2 －1雙層鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖2 －2雙層鋼筋間隔件的架設

3）高支架類鋼筋間隔件:適用于地下建筑、基礎、深梁、轉換層等厚大混凝土結構施工，特別適用板或梁的厚（高）度大，所配置的鋼筋直徑大、數量多的結構工程。

筆者對3類鋼筋間隔件進行了各種條件下的12組試驗，試驗結果表明:所有的鋼筋間隔件產品本身具有足夠的承載能力，滿足鋼筋工程施工階段的施工荷載以及支承鋼筋自重的承載要求。采用鋼筋間隔件產品澆筑的混凝土構件的力學性能和使用性能能滿足設計要求，并無不良的影響。

圖3 －1各種高支架類鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖3 －2高支架鋼筋間隔件在工程中的應用

4 總結

目前關于鋼筋混凝土結構耐久性的研究已經成為全球土木工程界所關注的一個問題，國外的研究表明，腐蝕介質滲入混凝土的速度與保護層厚度的平方成正比，故保護層厚度是混凝土結構耐久性的最主要的影響因素。但是目前在施工中仍普遍存在一些問題，如檢測方法落后，對保護層的施工質量較難判斷，多數工程無從檢驗等，都會對結構安全造成隱患。

因此可以在施工中采用標準化間隔件來保證保護層的施工質量。標準化間隔件都是工廠化制作，制作規范，質量可靠，在使用中不易移位、破碎，能有效保證保護層的高度，提高結構的耐久性。同時，由于標準化間隔件，避免了在現場分散、臨時作坊式制作，便于管理、節約了作業時間，而且在放置過程中，操作方便，提高了施工的工作效率。

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