淺談鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制

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淺談鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制

蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)視站翁哲

鋼筋混凝土保護(hù)層是關(guān)系到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)性能和建筑物使用壽命的重要因素，根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)的體會(huì)，提出幾點(diǎn)見(jiàn)解供大家探討。

鋼筋保護(hù)層控制

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是房屋建筑、市政工程中被廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式。在我們的建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)視的日常工作中，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程實(shí)體質(zhì)量的檢查監(jiān)視無(wú)疑是一個(gè)重點(diǎn)。由于鋼筋混凝土工程量大面廣，在檢查中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些施工單位在施工過(guò)程中對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層厚度控制不嚴(yán)，造成鋼筋位置不準(zhǔn)。再加上模板尺寸偏差較大等因素造成鋼筋保護(hù)層超標(biāo)，并且在混凝土澆筑后，又不能直觀的看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而給工程質(zhì)量帶來(lái)隱患。

除了原材料質(zhì)量因素以外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層偏差直接影響到鋼筋混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能及耐久性，關(guān)系到建筑物的使用安全及使用壽命，。因此，參與建設(shè)、施工的各方均應(yīng)足夠重視并關(guān)注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層問(wèn)題。下面就筆者參與建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)視工作以來(lái)所積累的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度的控制提出幾點(diǎn)見(jiàn)解供大家探討。

一、對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度控制的重要性分析

1、從力學(xué)角度分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件是由鋼筋和混凝土組成。從原材料的力學(xué)性能而言，鋼筋具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度；混凝土則具有較高的抗壓強(qiáng)度，而其抗拉強(qiáng)度卻很低。這種組合發(fā)揮了它們各自的優(yōu)勢(shì)性能，共同承受結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。因此，一般我們?cè)诳紤]鋼筋混凝土的受力條件時(shí)，著重考慮的是混凝土的受壓應(yīng)力和鋼筋的受拉應(yīng)力。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋的實(shí)際受拉應(yīng)力是否能與設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)力相吻合，主要取決于鋼筋在結(jié)構(gòu)中的位置是否正確。這也正是我們要求控制鋼筋保護(hù)層厚度的主要原因。

一般來(lái)講，無(wú)論是梁還是板，受拉鋼筋總是應(yīng)盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如挑梁的受力筋應(yīng)設(shè)在構(gòu)件上部受拉區(qū)，假使鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)大，輕則由于鋼筋不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的抗拉作用，而使混凝土受拉應(yīng)力超標(biāo)產(chǎn)生裂縫，重則由于懸挑結(jié)構(gòu)上部鋼筋所受拉力的力矩高度（h0）變小，而使鋼筋受拉應(yīng)力超標(biāo)發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂。此類事故在建設(shè)史上并不少見(jiàn)。再譬如，大面積的現(xiàn)澆樓板，下排鋼筋假使墊得過(guò)高，保護(hù)層過(guò)大，在外加荷載作用下，混凝土下部受拉應(yīng)力超標(biāo)，也會(huì)產(chǎn)生板底裂縫。

2、從鋼筋與混凝土的粘結(jié)力分析

鋼筋與混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并達(dá)到一定強(qiáng)度后，兩者之間建立了足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，這種相互作用力稱為握裹力。鋼筋在混凝土中的保護(hù)層必需具有一定的厚度，才能保證混凝土與鋼筋之間的握裹力。假使鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)小，鋼筋過(guò)分靠近結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊緣，簡(jiǎn)單造成鋼筋露筋或鋼筋受力時(shí)表面混凝土剝落，直接導(dǎo)致

握裹力的減小。另外，鋼筋保護(hù)層過(guò)小，表層混凝土將隨著時(shí)間的推移而逐漸碳化，邊緣鋼筋失去保護(hù)作用而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，鋼筋與混凝土之間也會(huì)失去粘結(jié)力，從而使構(gòu)件的承載力降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的破壞。

3、從構(gòu)件的耐久性分析

保護(hù)層的作用除上所述之外，顧名思義還起著保護(hù)鋼筋不被銹蝕的作用，以確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素好多，除了特別的外界因素以外，在一般使用條件下，主要考慮大氣的侵蝕而使鋼筋氧化生銹。而混凝土不密實(shí)、裂縫、鋼筋保護(hù)層偏小，再加上混凝土碳化以及鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)等因素就會(huì)因此加速這種侵蝕過(guò)程。鋼筋氧化銹蝕又會(huì)導(dǎo)致體積膨脹，致使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂造成惡性循環(huán)，更加加快鋼筋銹蝕進(jìn)程，從而大大縮短建筑物的使用壽命。因此，保證保護(hù)層厚度在設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi)，就能最大程度的保護(hù)鋼筋免受銹蝕，延緩混凝土碳化深度到達(dá)鋼筋表面的時(shí)間，確保結(jié)構(gòu)的使用年限。

對(duì)一些特別環(huán)境下的建筑物，如處于腐蝕氣體環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)上對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層還要作一些專門(mén)的規(guī)定，以確保建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。

4、從混凝土的防火要求分析

保護(hù)層對(duì)混凝土內(nèi)部的鋼筋還具有一定的防火功能。

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，環(huán)境溫度急劇升高，鋼筋與混凝土的熱膨脹系數(shù)是不同的。當(dāng)鋼筋的膨脹值逐漸大于混凝土的膨脹值時(shí)，就會(huì)損

傷和破壞混凝土與鋼筋之間的握裹力；此外，當(dāng)鋼筋溫度上升到700℃時(shí)，鋼筋屈服強(qiáng)度大幅度降低，就會(huì)失去與混凝土共同工作的條件，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。然而，混凝土是不良導(dǎo)熱體，它能保護(hù)鋼筋不會(huì)馬上受到高溫影響，從而延緩結(jié)構(gòu)喪失承載能力的時(shí)間，為消防救援贏得時(shí)間。對(duì)一些特別建筑或構(gòu)筑物為提高其耐火等級(jí)，設(shè)計(jì)上還對(duì)有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加混凝土保護(hù)層厚度的具體要求。

二、國(guó)家規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的要求

國(guó)標(biāo)GB50010－2023《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》在強(qiáng)制性條文中明確規(guī)定：縱向受力的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護(hù)層最小厚度（鋼筋外邊緣至混凝土表面距離）不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合表

9.2.1的規(guī)定。

表9.2.1縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度（mm）

環(huán)境

類別板、墻梁柱

≤C20C20~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50

一

類201515302525303030

二類

a－2020－3030－3030

二類

b－2520－3530－3530三

類－3025－4035－4035

注：基礎(chǔ)中縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于40mm；當(dāng)無(wú)墊層時(shí)不應(yīng)小于70mm。

國(guó)標(biāo)GB50204-2023《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》特別提出了對(duì)鋼筋保護(hù)層厚度的檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)部位和構(gòu)件數(shù)量及驗(yàn)收方法，都做了明確的說(shuō)明，并對(duì)檢驗(yàn)的允許偏差范圍做了規(guī)定：鋼筋保護(hù)層厚度檢驗(yàn)時(shí)，縱向受力鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差，對(duì)梁類構(gòu)件為＋10mm，－7mm；對(duì)板類構(gòu)件為＋8mm，－5mm。

現(xiàn)行規(guī)范不僅對(duì)鋼筋驗(yàn)收時(shí)鋼筋保護(hù)層厚度做出了具體要求，并且對(duì)混凝土的鋼筋保護(hù)層提出了檢測(cè)的要求。通過(guò)這些年的技術(shù)發(fā)展和檢測(cè)方法的進(jìn)步，鋼筋保護(hù)層的無(wú)損檢測(cè)已在工程中廣泛應(yīng)用并成為常規(guī)檢測(cè)方法之一，各地質(zhì)量監(jiān)視站也把對(duì)鋼筋保護(hù)層的檢測(cè)作為工程主體質(zhì)量驗(yàn)收前實(shí)體抽檢的一個(gè)重要內(nèi)容。

三、對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層的施工質(zhì)量控制措施

1、認(rèn)真做好圖紙會(huì)審，技術(shù)交底，特別是施工單位對(duì)施工班組的交底。在有的設(shè)計(jì)圖紙中，對(duì)保護(hù)層的厚度會(huì)根據(jù)狀況有不同的要求。譬如現(xiàn)澆樓板和梁的保護(hù)層厚度，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不同時(shí)，其要求的厚度是不一樣的。而基礎(chǔ)的迎水面保護(hù)層厚度尋常為5cm，有時(shí)甚至要

求達(dá)到10cm，這都要根據(jù)圖紙的要求來(lái)綁扎鋼筋。但我們?cè)趯?shí)際工作中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鋼筋操作工不看結(jié)構(gòu)圖紙總說(shuō)明而僅憑經(jīng)驗(yàn)操作。不使用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)墊塊，有時(shí)為圖省事亂用墊塊或少用墊塊而導(dǎo)致保護(hù)層偏差。這些現(xiàn)象都與施工單位不重視技術(shù)交底、施工管理不嚴(yán)有關(guān)。這些都是人為因素，應(yīng)當(dāng)可以完全堵絕的。

2、重視鋼筋的翻樣工作。施工單位的翻樣人員應(yīng)熟悉圖紙及規(guī)范的要求。翻樣時(shí)箍筋的翻樣尺寸要正確。對(duì)一些鋼筋密集，繁雜的梁、柱交接處，主梁與次梁的交接處必需放實(shí)樣，合理安排各方向的主筋與副筋位置。同時(shí)確保鋼筋在制作時(shí)的尺寸正確，給施工現(xiàn)場(chǎng)鋼筋安裝、綁扎節(jié)點(diǎn)創(chuàng)造條件。避免由于交接點(diǎn)處鋼筋密集無(wú)法安裝而造成鋼筋擠占保護(hù)層位置，從而發(fā)生露筋的狀況。

3、模板制作的尺寸偏差也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層的超標(biāo)，所以還要注意模板工程的制作和安裝。制作要規(guī)范、尺寸要確切，特別是縮模現(xiàn)象很簡(jiǎn)單導(dǎo)致鋼筋保護(hù)層偏小甚至發(fā)生露筋現(xiàn)象。

4、重視鋼筋的綁扎成型工序。綁扎時(shí)要按圖紙、規(guī)范操作。保證鋼筋骨架各部分尺寸及精度，確保主筋位置的安放確鑿，是避免出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層偏差的前提。

對(duì)一些繁雜的梁板結(jié)構(gòu)，以及縱橫交織的梁柱交接點(diǎn)應(yīng)在認(rèn)真交底的基礎(chǔ)上，合理安插主、次梁結(jié)構(gòu)主鋼筋的位置，并注意施工順序，避免出現(xiàn)鋼筋擠占保護(hù)層的狀況。

5、安放、綁扎固定鋼筋保護(hù)層墊塊應(yīng)作為鋼筋工程施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。蘇州地區(qū)幾年前就已經(jīng)推廣使用塑料墊塊或卡撐式定位件等

作為確保鋼筋保護(hù)層的措施，現(xiàn)在在建筑工程上應(yīng)用已比較廣泛，但在我們的工作中還發(fā)現(xiàn)不少施工單位不重視這個(gè)問(wèn)題。一個(gè)是墊塊設(shè)置的數(shù)量不夠，導(dǎo)致鋼筋下沉或墊塊被壓碎、變形的狀況屢有發(fā)生。我們一般要求是間距0.8~1m應(yīng)設(shè)置一只墊塊，假使鋼筋直徑較小，則還應(yīng)適當(dāng)加密墊塊的間距。再一個(gè)比較普遍的問(wèn)題就是墊塊的混用、亂用，梁、板混凝土的鋼筋保護(hù)層，即使是一致標(biāo)號(hào)的，其保護(hù)層要求也不一致，但在施工現(xiàn)場(chǎng)，有的工人將梁的墊塊用作板筋的墊塊，而將板筋的墊塊用作梁的墊塊。在我們一般檢測(cè)中常發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題就是樓板負(fù)彎矩鋼筋或雙層雙向鋼筋的上排筋保護(hù)層偏大，以及懸挑梁上部負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層偏大等問(wèn)題，應(yīng)作為鋼筋綁扎成型中關(guān)注的重點(diǎn)。鋼筋工程屬于隱蔽工程，是混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量監(jiān)控的重點(diǎn)。施工單位和監(jiān)理單位都要認(rèn)真做好鋼筋工程的隱蔽驗(yàn)收。

6、在混凝土澆搗過(guò)程中提倡文明施工，注意成品保護(hù)。有一些施工單位往往在澆搗混凝土?xí)r，無(wú)人統(tǒng)一指揮與監(jiān)視。已綁扎成型并經(jīng)驗(yàn)收的鋼筋網(wǎng)上施工人員毫無(wú)禁忌地亂踩亂踏，甚至將設(shè)備器具壓在上面，造成支撐馬墩和墊塊被壓扁或踩倒，以及混凝土內(nèi)鋼筋彎曲變型或位移。這樣就會(huì)使鋼筋位置及保護(hù)層厚度得不到保證。還有在混凝土澆搗過(guò)程中振搗無(wú)序，局部振搗過(guò)分或振動(dòng)棒觸及鋼筋骨架，也會(huì)使鋼筋骨架變形、錯(cuò)位，使保護(hù)層厚度不均。因此，在混凝土澆搗施工中，應(yīng)做到規(guī)范操作，除了對(duì)易于偏位的鋼筋應(yīng)作有效的固定外，應(yīng)有專人指揮監(jiān)視，嚴(yán)禁人員在鋼筋上隨意行走，振搗要按操作規(guī)范要求認(rèn)真有序操作，振動(dòng)捧不得隨意觸及鋼筋骨架。