蘑菇釘墊塊在結(jié)構(gòu)物鋼筋保護(hù)層厚度控制中的應(yīng)用

馬智強(qiáng) 李巖 牛理想 郭攀

摘 要：鋼筋保護(hù)層厚度一直是影響施工技術(shù)的一個(gè)十分重要的因素，其大小偏差關(guān)系著結(jié)構(gòu)物的承載力、耐久性、防火等性能。本文針對(duì)由墊塊自身原因?qū)е禄炷翝仓^(guò)程中出現(xiàn)的鋼筋移位;由保護(hù)層厚度不達(dá)標(biāo)造成的鋼筋外漏、防火性能降低等現(xiàn)象，提出了一種新型的蘑菇形墊塊，并對(duì)其設(shè)計(jì)、構(gòu)造、適用范圍及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行論述。這種墊塊不僅保證了鋼筋的保護(hù)層厚度，還簡(jiǎn)化了施工工藝，對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)保護(hù)層的質(zhì)量控制具有積極作用。

關(guān)鍵詞：保護(hù)層;蘑菇釘墊塊;結(jié)構(gòu)物;耐久性

中圖分類號(hào)：TU755 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）27-0041-03

Abstract： The thickness of the protective layer of steel bar has always been a very important factor affecting the construction technology. The deviation of the thickness is related to the bearing capacity， durability， fire prevention and other properties of the structure. In this paper， a new type of mushroom shaped cushion block is put forward to solve the problems of reinforcement displacement， reinforcement leakage and fire resistance reduction caused by substandard thickness of protective layer. This paper discusses its design， structure， scope of application and technical characteristics.The cushion block not only ensures the thickness of the protective layer of the reinforcement，but also simplifies the construction technology，which plays a positive role in the quality control of the protective layer of the cast-in-place structure.

Keywords： protective layer;mushroom nail cushion block; structure;durability

鋼筋保護(hù)層厚度是指受力鋼筋外緣至混凝土外表面層的混凝土的厚度，也稱為混凝土保護(hù)層厚度。鋼筋保護(hù)層是混凝土結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量的好壞直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、握裹力和構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能，尤其對(duì)梁板承載力和抗裂性能有著重要的影響，在實(shí)際工程中，由于鋼筋保護(hù)層厚度的問(wèn)題導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題不勝枚舉。同時(shí)，保護(hù)層厚度的控制也成為當(dāng)前質(zhì)量驗(yàn)收中的重要組成部分，當(dāng)前的新規(guī)范規(guī)定在驗(yàn)收過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)體檢測(cè)。鋼筋保護(hù)層墊塊放置在混凝土結(jié)構(gòu)里，用來(lái)擴(kuò)大承壓面積，鋼筋的保護(hù)層厚度關(guān)系著結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性、防火等性能。因此，鋼筋保護(hù)層應(yīng)符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》與GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]。而直接影響保護(hù)層厚度的卻是一個(gè)小構(gòu)件——鋼筋保護(hù)層墊塊。鋼筋保護(hù)層墊塊的強(qiáng)度、尺寸、材質(zhì)以及形狀直接影響著保護(hù)層的質(zhì)量。在整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)中起著舉足輕重的作用。

1 鋼筋保護(hù)層作用

①保證鋼筋與混凝土有較好的握裹力，從而使混凝土與鋼筋共同工作。握裹力主要來(lái)源于鋼筋表面與水泥膠體的膠結(jié)力;混凝土收縮與鋼筋表面產(chǎn)生的摩擦力;混凝土與鋼筋表面凹凸不平接觸產(chǎn)生的咬合力。當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下鋼筋承受拉力，在該力作用下鋼筋的周圍產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超出混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土受到破壞產(chǎn)生裂紋，握裹力消失。因此，必須有足夠的保護(hù)層厚度來(lái)抵抗受力鋼筋的拉力。

②防止鋼筋銹蝕，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。鋼筋混凝土保護(hù)層薄會(huì)使鋼筋提前開始銹蝕并加快銹蝕發(fā)展速度，其主要原因是鋼筋被鈍化，鈍化膜遭到破壞，鋼筋外混凝土失去保護(hù)作用，破壞結(jié)構(gòu)整體性，縮短構(gòu)件使用年限。保護(hù)層薄處的鋼筋周圍由黏結(jié)滑移引起的裂縫會(huì)較快地發(fā)展到混凝土構(gòu)件表面，形成縱向裂縫，保護(hù)層發(fā)生劈裂性破壞，鋼筋無(wú)法充分發(fā)揮作用并加快腐蝕，直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。保護(hù)層過(guò)厚易造成混凝土表面形成收縮裂縫及溫度裂縫，降低構(gòu)件的承載力[2]。

③保障了鋼筋的正確位置，滿足截面有效高度，保證鋼筋、混凝土發(fā)揮有效的設(shè)計(jì)力學(xué)作用。

④保證鋼筋耐火性，滿足消防防火要求。混凝土是一種很好的防火材料。鋼筋包裹在混凝土中，火災(zāi)時(shí)鋼筋就不致很快受到破壞，所以按照結(jié)構(gòu)防火的要求也需要保證鋼筋保護(hù)層的厚度。

2 現(xiàn)有鋼筋保護(hù)層墊塊的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)

目前鋼筋保護(hù)層墊塊名目繁多，有現(xiàn)場(chǎng)制作的，也有直接訂購(gòu)的，材質(zhì)有花崗巖、砂漿以及混凝土、塑料、邊角石料、鋼筋頭等，各種墊塊各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 砂漿墊塊

砂漿墊塊是傳統(tǒng)的使用方法，它是《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204—2002）中規(guī)定使用的，一直沿用至今。這種墊塊有現(xiàn)場(chǎng)制作的也有預(yù)制場(chǎng)預(yù)制的，預(yù)制砂漿墊塊時(shí)里面可以放扎絲，容易和鋼筋固定，不易移位，同時(shí)它和塑料墊塊一樣可以利用模具制成各種易于施工的形狀，其最大的特點(diǎn)就是材料一致，能很好地與混凝土融合一起，保持混凝土的整體性。但是砂漿墊塊強(qiáng)度低，在施工中沉置鋼筋籠時(shí)以及在振蕩器的作用下易使墊塊破碎、移位致使逃模，使板體、梁體凹凸不平，保護(hù)層厚度難以控制。

2.2 大理石墊塊

大理石做墊塊的強(qiáng)度很高，在施工中不易壓碎，而且成本很低，一些符合尺寸的邊角料即可。混凝土與大理石粘連不好，混凝土澆注好后，大理石墊塊裸露在外面，在裝飾抹灰時(shí)，大理石墊塊可能會(huì)掉落，并且如果墊塊面積太大了裝修時(shí)會(huì)造成抹灰面空鼓的現(xiàn)象;混凝土與大理石的粘連部分可能存在空隙，大理石表面的泥巴中可能存在對(duì)鋼筋有害的成分，如氯離子，均會(huì)加速鋼筋銹蝕。而且花崗巖與混凝土膨脹系數(shù)不一致，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)的收縮和膨脹容易造成空鼓，甚至開裂脫落。

2.3 鋼筋頭墊塊

鋼筋頭容易與骨架進(jìn)行綁扎固定，厚度比較容易控制，從而避免墊塊發(fā)生脫位、壓碎、側(cè)面脫落等現(xiàn)象。鋼筋頭墊塊目前規(guī)范上已禁止使用。主要是鋼筋頭很容易被銹蝕，在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中會(huì)很快銹蝕到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)結(jié)構(gòu)的壽命有較大的影響。

2.4 塑料墊塊

塑料墊塊種類繁多且制作容易，使用方便，它的尺寸準(zhǔn)確，不易變形，安裝簡(jiǎn)便牢固，節(jié)省工時(shí)，受氣候影響小;不會(huì)因?yàn)椴忍ざ鴵p壞，可靈巧地移動(dòng)和縱橫安裝，它與混凝土墊塊相比最大的一個(gè)特點(diǎn)就是重量輕，便于運(yùn)送和存儲(chǔ);同時(shí)它的價(jià)格低廉。當(dāng)塑料強(qiáng)度低時(shí)，容易造成塑料環(huán)圈變形，塑料強(qiáng)度高時(shí)，缺乏彈性，卡入鋼筋不容易;塑料的彈性模量、熱膨脹系數(shù)與混凝土差異大，限位件與后澆注混凝土之間黏結(jié)效果差，容易引起腐蝕介質(zhì)侵入，導(dǎo)致塑料環(huán)圈內(nèi)鋼筋發(fā)生腐蝕。另外，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，限位件外露部分燃燒后產(chǎn)生的有害氣體也會(huì)對(duì)人體造成傷害，燃燒后會(huì)產(chǎn)生孔洞易產(chǎn)生腐蝕[3]。

3 蘑菇釘墊塊優(yōu)點(diǎn)

如何解決現(xiàn)有墊塊的不足，保證施工質(zhì)量，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文提出的蘑菇釘墊塊由前端的蘑菇頭和尾端的蘑菇柄組成，如圖1所示。前端的蘑菇頭采用砂漿并在其中加入石子，蘑菇柄采用鋼筋，鋼筋的一端深入蘑菇頭中，如圖2所示。

3.1 提高結(jié)構(gòu)物耐久性

墊塊提前綁扎在鋼筋上來(lái)達(dá)到控制混凝土保護(hù)層的目的，混凝土澆筑完成后，墊塊也會(huì)澆筑其中。由于墊塊采用的混凝土強(qiáng)度低于澆筑的混凝土強(qiáng)度，混凝土澆筑完成后墊塊裸露的部分會(huì)影響到結(jié)構(gòu)物的耐久性。蘑菇型墊塊其頂部面積小，在混凝土澆筑后墊塊裸露在空氣中的面積很小，能夠提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。

3.2 控制保護(hù)層精度高

普通混凝土墊塊都是現(xiàn)場(chǎng)澆筑或者預(yù)制場(chǎng)預(yù)制完成，施工中綁扎在鋼筋上。由于不同的工程中的結(jié)構(gòu)物保護(hù)層的厚度規(guī)范中有不同的規(guī)定，這就造成普通墊塊對(duì)于鋼筋保護(hù)層的精度控制不準(zhǔn)確。對(duì)于蘑菇形墊塊而言只需要知道鋼筋保護(hù)層的厚度，在指定的蘑菇柄位置焊接在鋼筋上，達(dá)到精準(zhǔn)控制保護(hù)層的目的。尤其對(duì)于一些倒角等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，蘑菇形墊塊的優(yōu)點(diǎn)更加突出。如圖3所示，蘑菇形墊塊能克服普通墊塊大小和尺寸難以控制倒角保護(hù)層的厚度的問(wèn)題。

3.3 強(qiáng)度高

蘑菇釘墊塊的蘑菇頭是采用砂漿制作完成，并在其中加入細(xì)石子。因此，蘑菇形墊塊能夠很好地與混凝土結(jié)合在一起，保持混凝土的整體性。同時(shí)，能夠有效解決普通砂漿墊塊的輕度低問(wèn)題，能有效避免在施工中沉置鋼筋籠時(shí)以及在振蕩器的作用下使墊塊破碎、移位致使逃模，使板體、梁體凹凸不平等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

蘑菇釘墊塊價(jià)格低廉、構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于操作。本文的蘑菇釘墊塊可以根據(jù)不同的工況合理、精確地控制鋼筋保護(hù)層的厚度，特別是針對(duì)一些復(fù)雜工況。該墊塊采用砂漿加石子能夠提高墊塊的強(qiáng)度，能夠很好地與混凝土結(jié)合在一起，保持混凝土的整體性。同時(shí)，該墊塊的設(shè)計(jì)使其裸露在空氣中的面積小，能夠提高結(jié)構(gòu)物的耐久性，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景廣闊，適合大面積推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雪娜，陳碩，蔡煥琴，等.扣蓋式鋼筋保護(hù)層塑料墊塊設(shè)計(jì)研究[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（35）：51-52.

[2]湯亮，林杰騰，張雪松，等.片狀整體墊塊在梁鋼筋保護(hù)層控制中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2020（51）：1363-1364.

[3]胡蘇進(jìn)，田芝芳，曹新紅.鋼筋保護(hù)層墊塊及其質(zhì)量控制[J].江蘇交通科技，2009（3）：9-11.