建筑工程鋼筋混凝土構件保護層的作用及施工質量控制

劉為民

（成都農業科技職業學院城鄉建設分院 成都 611130）

1 鋼筋混凝土保護層的作用

隨著各種建筑物的不斷興起，鋼筋混凝土已成為最關鍵的施工組成構建，下至工廠民房上至百層高樓。沒有鋼筋混凝土的支撐將很難實現最終建筑的形成，但是在實際工程操作中鋼筋水泥具體有何種作用，以及鋼筋混凝土的保護層的具體作用。都是現在工程建筑所需要考慮到的實質性問題，為了使各行建筑物在后期有著更好的使用現狀及受力能力，將從實際施工中遇到的問題展開進一步探討。

混凝土與鋼筋通過一定的比例結合在一起組成了鋼筋混凝土，就力學角度而言，鋼筋具有很強的抗壓及抗拉能力，且在工程應用期間具有較好的彈性。混凝土在期間是很難達到抗拉值的，但抗壓強度卻很好，屬于脆性材料。之所示能結合在一起使用與各大建筑之中，主要是因為性能差異不過明顯，原因在于：

（1）材料在成型時需要一定的比例結合后，粘結作用才比較強大，其原因主要在于：①混凝土配制期間會發生一定的改變，尤其是在成型期間由于混凝土會硬質化改變原有的體積，在于鋼筋接觸時會產生一定的摩擦力；②鋼筋表面本生凹凸不平在于混凝土結合時會產生50%的機械咬合力；③混凝土在于鋼筋接觸時會產生很強的膠結力。

（2）實際應用中，溫度線膨脹系數指標的顯示，鋼筋為1.2×10-5，混凝土為1.0×10-5～1.5×10-5一定程度的說明材料的溫度膨脹系數基本無差異，因此在石英石及時溫度發生改變，使用過程中變形指數基本相同，不會因為變形指數不同而破壞不同材料間的結構整體。

（3）兩者在結合期間由于使用彈性具有一定的相似度，為后期的工程使用打下了好的基礎，尤其是在協同承擔外部載荷時具有很好的協調性。

（4）使用期間，因為混凝土完全裹住了鋼筋，避免了鋼筋長期暴露在外受到物質而影響使用質量。

所以，在計算兩者結構時，是兩者結合后的承受外界壓力的結構整體，又由于混凝土的抗拉強度很低，混凝土的抗拉強度只有其抗壓強度的1/10～1/20，所以計算期間標準的采納只在于抗壓應力在混凝土間的作用。

2 保護層厚度在鋼筋混凝土中的確定

2.1 保護層規定在混凝土結構中的應用

混凝土保護層厚度的定于為：鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離。該厚度在使用過程中主要有三個作用：①將鋼筋全面保護起來，不會受到外界腐蝕，從而保證其具有更長久的實用性；②使材料間具有更好的粘結性能；③在火災等情況下，避免鋼筋過早軟化。

較強的粘結性能是鋼筋與混凝土結合的最大優點之一。在進行外力承受計算時，主要是將兩者結合后的受力能力看做一個整體來計算，但是實際受力期間混凝土自身的抗拉強度達不到一定的使用要求，所以在計算期間將所有抗拉應力承受力度重點放置在鋼筋直上，只計算混凝土的受壓應力承受能力。為了鋼筋所能承受的外部彎矩最大化，使鋼筋發揮最大的效率，在設置受力構件截面時，將鋼筋與受壓區域的距離設計的距離較遠些。所以在進行梁或是板受拉設計時，應與混凝土構件的邊緣盡量靠近。降低工程使用期間的危險系數。

但實際操作中并不是所有的受拉鋼筋需要靠邊，鐵是構成鋼筋的最主要元素，常溫下的鐵與空氣接觸后很容易發生氧化，若是放在潮濕或高溫的情況下，氧化程度可想而知。混凝土包裹鋼筋等于有了一層保護膜，提高了使用安全系數，但兩者結合時混凝土厚度過薄時，也就拉近了鋼筋與受拉區靠的過近，從而造成不同危害，如：

（1）潮濕或高溫的情況下加快鋼筋氧化。

（2）過薄的保護膜在建筑使用期間易“跑模”混凝土受到剝落，影響使用性能。

（3）鋼筋混凝土在長時間的使用下，長期暴露在外的材料出現碳化失去了保護性能，鋼筋在長時間的外界接觸下發生氧化，強度及有效界面受到損害，兩者間缺少粘結力，造成整體結構的使用出現了損壞。

表1 混凝土保護層最小厚度（mm）

2.2 輕骨料混凝土結構的保護層規定

表2 混凝土保護層最小厚度（mm）

注：①工廠預制構件在室內正常環境下所生產時，等級不低于CL20的輕骨料混凝土，按照表中規定，保護層厚度需減少5mm，但是在預制構件的應力保護厚度不能低于15mm，預制構件在高濕度室內或露天環境下，內部物件保護措施的采取，則按照表內室內環境構建的保護層厚度數值實施保護；

②預制鋼筋輕骨料混凝土在受彎構件的情況下，想使其耐久力更好，結合預制肋新板的保護層厚度按梁考慮，將鋼筋端頭的保護層厚度確定在15mm左右；

③建筑在濕度較高的室內或露天環境下們必須保證輕骨料混凝土強度等級不低于CL25，如果承重構建沒有過多時效性，則將表中強度等級CL20的數值應用與輕骨料混凝土中，其保護層厚度則采用CL25的規定值；

④在建筑期間部分重要建筑物及沿海建筑物被要求延長使用期限及較強的承重能力，為了使其更好的適應不同的環境，則需在厚度上進行增加，保證保護層厚度不會因此受到損害。

2.3 保護層規定在建筑樁基混凝土中的使用

樁身混凝在工程建筑的使用中著重需注意以下幾點要求：

（1）混凝土強度等級，不得低于C15，水下灌注混凝土時不得低于C20，混凝土預制樁尖不得低于C30；

（2）主筋的混凝土保護層厚度，不應小于35mm，水下灌注混凝土，不得小于50mm。

綜上所述，通常除基礎外梁的保護層厚度一般為2.5cm.在工程實際中，由于鋼筋保護層厚度未按規范要求所導致的質量問題不勝枚舉。比較突出的如商品住宅樓工程建設中，樓板負彎矩鋼筋保護層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偏大的問題。以住宅樓為例，如今的住宅面積越來越大，尤其是客廳樓板。

例如：某單位建設的跨度達5.7m的樓板，厚度為15cm，設計是雙層雙向鋼筋網。從結構的力學計算來講，支座處的負彎矩不比跨中板底正彎矩小多少，但由于施工時施工單位對支座負彎矩鋼筋未引起足夠重視，結果工程剛竣工還未使用就發現樓板上表面四周墻根處出現了許多裂縫。后經權威檢測部門檢查測試后發現，支座處負筋的保護層普遍超過規范2～4cm，最大的甚至超過了7cm，使樓板上部的負彎矩鋼筋的作用大大降低，有些甚至完全失去作用，最后在迫不得已的情況下經設計同意采取局部加固補強措施，盡管這樣還是給施工單位本身造成很大的經濟損失。

據有關資料統計，目前住宅樓開裂原因70%左右是由鋼筋保護層位置不正確引起的。

3 鋼筋混凝土保護層的施工質量控制

那么，鋼筋保護層又該如何控制呢？重點應從兩方面著手：①抓施工前技術交底；②抓過程中要素控制。在施工前，應針對不同的工程部位，根據設計圖紙及施工驗收規范，確定正確的保護層。

保護層的厚度并非千篇一律，一般來說，現澆樓板的保護層厚度1.5cm，而基礎的保護層厚度通常為5cm，有時甚至達到10cm。因此，在對操作者的技術交底中必須明確此厚度，否則很容易造成返工。

在施工過程中，重點要做到規范操作，特別是在混凝土現澆板澆搗過程中，尤其需要重視。往往鋼筋綁扎時位置很正確，但一到澆搗時情況就變了樣，不是人踩就是工器具壓在上面，由此造成的結果是支撐鋼筋的馬墩被踩倒，混凝土上層鋼筋彎曲變型，保護層的厚度也就得不到保證。

所以在施工過程中，應做到規范操作，嚴禁操作人員在鋼筋上隨意行走；對上層鋼筋應作有效的固定；澆搗中還應經常檢查，發現問題及時解決。鋼筋混凝土保護層應根據不同部位，分別采用不同的控制措施：

3.1 保護層控制措施在樓板間的應用

樓面混凝土板中，為了防止混凝土板面發生溫差裂縫及面板收縮程度，從而抵抗彎矩，鋼筋起主要的抗拉受力作用。但是該作用的發揮建立在不同材料保護層的合理應用的前提下。樓板底筋的保護層在工程使用中控制起來比較容易。但是隨著距離的增加，若是保護層與樓板底筋的距離增加到1m以上時，想要得到科學合理的保障顯得有些困難。因此，距離需控制在1m以內才能達到好的施工效果。

鋼筋保護層在樓板面上使用時，其保護厚度在施工期間較難控制，其原因主要在于設計值的偏差。

（1）施工期間，由于工種繁多，操作人員互動頻繁，造成施工時出現踩踏頻率較高；

（2）在靠近樓面時，部分鋼筋擱置在拐角支撐時屬于最主要的支撐點，若是設置的間距較大或沒有設立間距，也會造成厚度難以控制的原因之一。

想要杜絕第一種原因帶來的偏差，可根據實際情況有針對性的采取預防措施，如：

①同一地段，工種較多時，減少操作工間出現頻繁互動現象可采用錯時差工作。同時在作業完成后對底板鋼筋進行合理綁扎，做好收尾工作。

②減少操作工間出現頻繁互動現象，在固定的地段設置一處簡易通道，減少踩踏出現的不良現象。

③加強工作者責任意識，尤其是保護板的防治位置，如果避免不了必要的踩踏，必須注意不能過多的踩踏中間架空部位的鋼筋。

④為了保證澆筑之力及對不良現狀進行及時整修，需安排三人以上的鋼筋工。

⑤想要避免過多的踩踏使鋼筋受到不同程度的變形，為了分散應力，減少面積間的接觸，需在容易發生變形及彎曲的鋼筋部位鋪設臨時性活動挑板。

對于第二個問題，則可采用以下預防措施，如將卡槽式混凝土墊塊應用到樓面雙向鋼筋中來，需要注意的是采用期間縱橫間的距離必須控制在700mm之內，而且保證每個平方不能少于兩個卡槽式混凝土墊塊。尤其是針對直徑在8mm以內的細小鋼筋，而在實際操作期間，卡槽式混凝土的距離也需進行控制，保證其不超過600mm以外。

3.2 墻柱保護層控制措施

在進行墻柱保護層控制時，主要采取以下措施：

（1）將墻柱保護層縱橫向間距控制在1m左右。

（2）保證加工期間墻、柱拉鉤尺寸的準確性。

（3）保證墻、柱水平筋或箍筋加工尺寸的正確性。

（4）施工期間將新的材料及施工工藝應用到現期施工中來。（5）施工期間必須保證墻柱保護層不受到破壞。

3.3 采用混凝土鋼筋墊塊

鋼筋的混凝土保護層厚度關系到結構的承載力、耐久性、防火等性能，常用混凝土鋼筋墊塊有以下幾種：

（1）砂漿墊塊。實際施工期間為了確保鋼筋與混凝土的完美結合及混凝土對鋼筋的保護作用，主要在梁板底筋和柱筋使用砂漿墊塊，板面筋下安放Q型鋼筋支架，屬于傳統工藝。隨著施工要求的不斷增加，傳統工藝存在很多弊端，最常見有底筋砂漿墊塊容易破損、位移，混凝土所形成的保護層受到損傷后鋼筋容易暴露在外面。而施工期間由于施工人員長期的踩踏，對保護層也造成了一定的損害，導致梁板質量不過關或是未達到使用要求。

傳統的工藝中，鋼筋支架及砂漿墊塊都是由人為手工完成，成品會出現不統一的現狀，如薄厚、高低不統一等；還有就是制作期間由于時間、工藝配制及場地限制等問題也造成了一定的質量不過關，使其投入到后期使用時受力不達標。或是因為在后期綁扎不到位容易在振搗或封模板期間質量受到影響。在發達國家，普通不規則砂漿墊塊已明令禁止使用。

（2）塑料墊塊。大量的投入使用證明，與傳統墊塊相比，塑料墊塊具有以下優點：

①相比傳統鋼筋支架及砂漿墊塊，不需要進行綁扎，直接使用卡、套等方式進行固定，使用方便，提高了工作效率。安裝方便快捷，減少勞動用工，縮短施工周期，降低施工成本，提高經濟效益。

②通過卡口與鋼筋連接塑料墊塊，具有很強的穩定性，不會出現位移或是脫落現象。塑料墊塊以點狀支撐鋼筋與模板的距離，因而確保了混凝土鋼筋保護層的絕對一致，提高了混凝土構件的內部質量，同時表面美觀整潔，不留任何痕跡。

③塑料墊塊在生產期間規格統一，且在使用期間自身高度對于保護層的厚度起到了加固作用，減少了因為混凝土開裂造成鋼筋暴露在外，以及鋼筋失去保護層后出現歪曲、位移等現象，提高了工程的整體施工質量。

④高分子是塑料墊塊最常用的聚合技術，而且實際生產中納米改性技術也被部分廠家采取應用：因為自身優勢使其在使用過程中工作性能極好，而且所涉及到的力學性能一般都高于4MPa，施工期間與各個材料間的配合具有很好的兼容性，并且不會出現鍛煉或超載荷現象。

⑤在向廠家訂制需要的貨物時，不需要經過專門的加工及定做，制作工藝得到了充分的完善，節約了一定的人力、物力、財力的投入，而且成本低。按照板、梁、柱綜合計算，其每平方建筑面積的費用僅為幾毛錢。

⑥具有很好的通用性、標準型及定型性是該墊塊做大的優勢特點，生產期間按照國家標準尺寸進行成品制作，屬于標準件。在模具統一的情況下該墊塊的模型、尺寸及使用性能都具有完整的統一性。降低了因為人工操作而帶來的危害。

塑料墊塊的使用已被納入商業化，不同于傳統技術的是該墊塊在使用期間不僅在于使用簡便、保護性能良好，而且在建筑層前期設計中具有較好的兼容性，目前在我國各個發展共城市也被慢慢接納得到了廣泛的推廣和普及。

（3）鋼筋混凝土墊塊。長方體墊塊和模板接觸面積大，混凝土澆筑時，混凝土漿液很難將其全部包裹，露于混凝土構件外表，使其猶如“補丁”一般，損傷了構件的外觀質量。此外，有些構件不宜使用長方體墊塊，如鉆孔灌注樁鋼筋骨架較重，在工地運輸、就位過程中會發生碰撞、磨擦，使其墊塊破碎或丟失，最終所剩無幾，幸存的墊塊或絕大部分處于松動狀態，或被擠入井壁泥土之中，實際上難以發揮撐托作用。

①環型墊塊

水泥混凝土環轉動墊塊（簡稱環行墊塊），是為預防鉆孔灌注樁露筋而研制的一種新型墊塊，它最大的特點是能夠轉動。使用時將環型墊塊安裝在鉆孔樁鋼筋籠加勁筋（為防止鋼筋籠成型安裝時剛度不夠，一般每隔4m設一道直徑為20mm左右的箍筋，俗稱加勁筋）上，由于環型墊塊具有轉動功能，鋼筋籠在運輸、就位過程中硬性碰擊現象減少、滑動磨檫變成了滾動磨察，因此，環型墊塊既能撐托鋼筋籠與井壁保持一定距離，保證鋼筋保護層厚度，又可通過轉動使鋼筋籠順利就位而不插劃碰傷井壁。

環型墊塊是一個空心圓柱體，截面半徑與灌注樁鋼筋保護層等同，一般不小于5cm，柱高據灌注樁樁徑定，一般不小于環行轉動墊塊截面的半徑，也不大于其直徑。

環型墊塊的內孔直徑，根據加勁筋的直徑和樁徑大小而定，一般比加勁筋直徑大6～10mm為宜。

環型墊塊混凝土強度要求高于鉆孔樁混凝土標號的5～15%，具體視鉆孔樁混凝土強度等級而定，低則取上限，高則取下限。以保證有足夠的強度，不至于被碰撞損壞。

預制環型墊塊時，拆模后應將其表面刻痕、強行劃毛或將其制作模板粗糙化，以利于與灌注混凝土牢固結合。

制作加勁筋時應將其環型墊塊串上，每根加勁筋一般用4～5個，待其焊接或綁扎鉆孔樁縱向受力筋時，將其環型墊塊置于兩縱向受力筋（主筋）之間即可。相臨加勁筋上的環型墊塊其平面投影位置要相互錯開。

②弓型墊塊

弓型墊塊是新研制的另一種新型墊塊，其特性是改長方體墊塊之面接觸為線接觸。其斷面為弓型，矢高與混凝土構件箍筋凈保護層厚度相等。弓長約為3～5cm（一般根據鋼筋粗細而定，鋼筋較細者選用3cm，鋼筋較粗者選用5cm），墊塊寬與弓長相等，墊塊所用水泥砂漿強度等級以等于或不低于構件混凝土強度等級為宜。

鋼筋綁扎、焊接成型過程中可先用木塊托墊，待鋼筋骨架初具規模后再用弓型墊塊換下木塊，以防墊塊在集中力作用下碎裂。使用弓型墊塊時，應將弧線面貼靠模板、平面貼靠鋼筋。以減少墊塊與模板的接觸面積，同時弓型墊塊弧線在模板上的垂直投影應平行于所支墊的主筋軸線，以利支撐穩定。

弓型墊塊常用的制作方法有三種。當墊塊主要用于構件底部時，墊塊可不預埋綁絲，若用量較少，可選用“木模具法”；若用量較大，可選用“滑模器法”；當墊塊用于構件側面時，需要于墊塊中預埋綁絲，此時應選用“鋼模法”。

弓型墊塊既避免了長方體墊塊造成的構件表面“補丁”現象，又避免了“墊石子法”厚度不一，鋼筋骨架受力不均，使其局部變形，鋼筋保護層超標和石子表面粗糙，其棱角易損傷隔離劑或刺破隔膜，導致板梁與底模局部粘聯，損傷其表觀質量。

③鼎式墊塊

鼎式墊塊比長方體墊塊多四只足（其足位于底面四角），如鼎一般，增大了墊塊底部的空間，它將長方體墊塊的面接觸變成了點接觸，在振搗器械的振動下，澆筑的混凝土混合料漿液會很容易的將墊塊包裹，克服了鋼筋混凝土構件因墊塊不良產生“補丁”現象的弊病。

鼎式墊塊的強度等級應等同于或高于混凝土構件的強度等級即可，一般沒有嚴格要求。由于鼎式墊塊是靠四足和底模接觸，接觸面積太小其足易碎、太大避免出現“補丁”現象的意圖就會落空。解決這個問題可通過調整墊塊強度等級、鼎足端面大小、使用數量來解決。鼎足采用“圓錐體狀”或“半球狀”均可。足高5～10mm即可，特殊部位、特殊條件可采用特殊尺寸，該墊塊的平面尺寸較長方體墊塊大一些，一般為3cm×5cm。

鼎式墊塊可用于構件底面，也可用于構件側面。但用于構件底面時，應先墊木塊，待鋼筋骨架成型或鋼筋骨架主體成型后，方可用鼎式墊塊替代。鼎式墊塊的使用數量，應根據支托的鋼筋骨架的重量計算確定，以墊塊不被壓碎為宜。當用于構件側面時，可靠綁絲直接捆扎牢固即可，其使用數量應以鋼筋骨架在澆筑混凝土混合料的壓力下不會產生大的變形影響鋼筋保護層厚度為宜。

鼎式墊塊的制作與長方體墊塊沒有太大的區別（均為網格式模具法），只是底模不同，一般采用厚塑料板底模、木側模。底模選用厚度為5～10mm的塑料板，用電鉆（鉆頭直徑為φ5～φ10）在每個3cm×5cm的網格四角，各打一個深度為5～10mm的孔，而后澆注砂漿，啟動振動臺振動，壓光，插入綁絲，待砂漿達到一定強度，脫模、養生，即可得到一組鼎式墊塊。

鼎式墊塊的優點是使用穩定性好，制造模具和生產工藝簡單，可批量生產，其幾何尺寸隨構件鋼筋骨架重量不同可大可小，隨鋼筋凈保護層大小不同，足高可適當調整，故適用范圍廣。墊塊固定位置準確，支墊鋼筋時可用于構件底面、側面。由于預制時可插入綁絲，其適應性強。鼎式墊塊的不足是體積大，占用的平面位置大，由于靠四足鼎立，所需自身強度、剛度均高于其它構件，故所用材料性能要求較高。

環型墊塊、弓型墊塊和鼎式墊塊都具有獨特的優點，在保證構件內在質量和表觀質量方面的特殊功能，是傳統的長方體墊塊無法比擬的，但這些新式墊塊也各自存在局限性和不足之處，這就需要廣大工程技術人員，在實踐中繼續探索、改進、提高，研制新型墊塊，以滿足目前建材領域主流之一——鋼筋混凝土內在質量和表觀質量的需要。

雖然在整個施工期間，保護層并不是重要組成部分，但是不加以重視的依舊會存在淺在性的危害性因素。因此在整個施工過程中必須結合現有不足之處及實際施工策略，對保護層的厚度及防護加以重視，使其更好的貢獻與我國各大建筑。同時使我國建筑技術更具完整化及可行化。