鋼筋混凝土保護層在施工中的控制策略

摘 要：鋼筋混凝土施工往往受到很多現場環境的影響，其保護層厚度也對構件的耐久性能和承載能力有著直接的聯系。因此，了解鋼筋混凝土構件的工作原理、保護層對混凝土結構承載力和耐久性能的影響十分必要，而本文主要就鋼筋混凝土保護層在施工中的控制策略展開討論。

關鍵詞：鋼筋混凝土保護層；結構承載力；施工質量；控制策略

鋼筋混凝土構件的保護層被碳化造成鋼筋銹蝕的重要原因。一般來講，保護層炭化的時間要與厚度成正比關系。從這一方面來看，合理確定鋼筋混凝土構件的保護層厚度可以保證構件的使用壽命。但是在試驗分析過程中我們也逐漸發現，過厚的保護層往往也會適得其反，一定程度上還會降低鋼筋混凝土受彎構件的開裂彎矩，如當試驗加載至破壞荷載的15%～20%的時候，其結構構件就已經開始發生裂縫。另外，過厚的保護層也為表面溫度收縮裂縫形成了更好的條件，當構件受到外部荷載的作用時，容易發生混凝土破碎，從而結構的耐久性大打折損。因此，在施工當中，我們就需要格外注意到應采取相應有效的施工控制策略來應對鋼筋混凝土保護層的厚度確定問題。

一、鋼筋混凝土構件的保護層厚度確定

1.1 鋼筋混凝土構件的工作原理

鋼筋混凝土構件由鋼筋和混凝土兩種材料構成。就原材料自身的力學性能來講，鋼筋部分具有較強的抗拉與抗壓強度，而混凝土部分則僅有較強的抗壓強度，抗拉的能力幾乎可以被忽略不計。但是，兩部分幾乎具有較為接近的彈性模量，鋼筋與混凝土之間的化學膠結作用、摩擦作用和機械咬合作用即可以實現完美的結合，最大可能地發揮出兩部分原材料的力學性能，大大提升了結構構件的結構承載能力且又可以相互協調工作。實際上，在關于鋼筋混凝土構件的結構應力計算當中，因為混凝土部分的抗拉強度太小，為了運算簡單，通常僅考慮其抗壓的性能，這樣一來結構構件在使用中的受拉應力則全部由鋼筋部分承受。另外，為了避免鋼筋混凝土構件中的鋼筋部分免于直接受到外部作用力和有害介質的侵害，諸如梁板柱等鋼筋混凝土結構構件都需要具有足夠的保護層厚度。

1.2 保護層對混凝土結構承載力的影響

鋼筋混凝土構件的截面承載力在設計當中由受彎構件正截面承載力的計算公式（M≤Mu=α1*fcbh02*αs）可以看出，彎矩M與截面的有效高度h02成正比關系，即h02越大，其受拉鋼筋的合力作用點離混凝土的受壓區邊緣越遠，該構件單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也就越大，這樣的受力鋼筋所能發揮的力學效能也就越好。

保護層厚度確定過大，鋼筋混凝土構件的截面有效高度（H0）就會降低，這樣一來削弱了結構構件的承載能力，尤其是對那些截面有效高度相對較小的鋼筋混凝土構件，此類情況表現的更為突出，結構安全性無法得到保障。而保護層厚度確定過小，則又會產生如鋼筋外表面包裹混凝土由于粘結滑移現象引起的裂縫損害，進而導致保護層混凝土的劈裂破壞，外部環境中的氯離子及其他有害介質會沿著裂縫進入到結構構件的內部，引發更為嚴重的化學腐蝕和應力腐蝕問題，最終導致整個鋼筋混凝土構件的性能破壞。

1.3 保護層對混凝土結構耐久性的影響

鋼筋混凝土構件的保護層主要作用體現于兩點，即物理防護和化學防護。物理防護是混凝土將鋼筋緊緊包裹，從而將鋼筋與外部環境中有害物質隔開，免于受到直接蝕害，化學防護則是由于混凝土的水化反應會析出Ca（OH） 2，初始的堿度比較高（pH>12），鋼筋的表面就會形成一種致密的鈍化膜，從而避免鋼筋受到銹蝕侵害。因此，我們可以知道在影響鋼筋混凝土構件保護層作用機理的因素當中原材料性能、保護層厚度應首當其沖。那么，良好的施工控制策略則應該是基于抑制鋼筋混凝土構件鋼筋腐蝕和提高耐久性能而提出的有效手段。

二、鋼筋混凝土保護層問題成因及施工控制策略

影響鋼筋混凝土結構構件保護層厚度確定的因素主要包括環境類別、構件類型、混凝土的強度以及鋼筋直徑等等。梁、柱和墻構件由保護層厚度不當所引起的施工問題一般集中于漏筋或截面有效高度不足等方面。漏筋是因為當墊塊太小或漏放時，保護層太小或振搗棒撞擊鋼筋或踩踏鋼筋，使鋼筋移位外露，這會導使鋼筋銹蝕，構件承載力和耐久性均會降低。保護層厚度過大時，梁的有效高度h0降低，截面承載力會降低，柱、墻的構件核心面積減小，也會降低構件的受壓承載力，而且過厚的保護層容易在構件表面出現較大的收縮及溫度裂縫，在受外力碰撞后容易破碎缺損，對結構耐久性也有不利影響。板構件中的鋼筋起著抵抗外荷載所產生的彎矩和防止混凝土收縮和溫差裂縫發生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護層前提下才能確保有效。但是，樓面上層鋼筋網的保護層很難控制，常見問題就是上部負彎矩鋼筋因踩踏而下沉，造成有效高度（h0） 不足，從而降低抗彎承載力及裂縫控制性能及剛度。

2.1施工問題成因

（1）許多施工人員對混凝土構件保護層的錯誤認識，對于梁構件的肢高通常是以梁高減去兩個設計或施工規范規定的保護層的厚度來考慮，或在施工中為避免漏筋往往可以加厚混凝土保護層，而箍筋的內徑尺寸則偏小也會間接增大保護層厚度，進而導致鋼筋混凝土構件有效高度的降低；

（2）鋼筋綁扎常將板構件、次梁、主梁以及框架梁等構件的負筋層層往上疊，使得保護層的最小厚度無法保證；

（3）施工現場常常可以見到以墊塊形式進行輔助施工，此種隨意的行為極不規范，導致鋼筋混凝土結構構件的規格與強度根本無法得到保障。

2.2施工控制措施

（1）梁、板構件。

梁構件保護層厚度的控制比較容易，常采用水泥砂漿墊塊或塑料卡等材料。墊塊應均勻分布并固定位置，避免漏放和錯放。而板構件底部鋼筋相對也較為簡單，其墊塊通常布置呈梅花形狀，每個墊塊的間距保持不大于1m。板構件的面層鋼筋布置一直是施工中的一大難題。由于在施工當中，各個工種同步交叉作業，人員的行走十分頻繁，鋼筋容易受到踩踏變形，或上層鋼筋網馬凳的設置間距過大甚至不設都是板構件面層保護層施工的難點問題。這方面問題得以控制應該合理安排好各個工種相互交叉作業的時間，并在板底鋼筋綁扎完畢后，線管預埋、模板封鑲和收頭工序應及時進行穿插作業。同時，嚴格控制墊塊的厚度，并確保厚度均勻一致。筆者建議，在今后施工中，可以大力推廣與使用塑料墊塊和塑料卡子，可以更為標準有效地來保證鋼筋混凝土構件的保護層厚度以及鋼筋位置的穩定。

（2）墻、柱構件。

墻、柱構件的混凝土保護層一般也比較簡單。墻構件的內、外模板之間需采用螺栓加以緊固，并加設外模的支撐結構。柱構件的模板則要嚴格保證位置和垂直度符合規范的要求，且保證支撐系統的穩固性。墻、柱構件的水平鋼筋、箍筋以及拉鉤加工的尺寸要準確且綁扎牢靠。同樣，也可以采用如采用塑料墊塊或卡撐式定位件等新產品進行控制。

三、結束語

鋼筋混凝土構件保護層的厚度問題不容小視，保護層厚度不當會引起結構構件耐久性能和承載能力方面的問題，更有甚者直接導致構件失去效能。因此，在對鋼筋混凝土保護層進行施工時，良好的控制策略是必要的，而且還應該在設計階段重視這一問題，從而萬無一失保證工程的施工質量。

參考文獻：

[1] 朱江；混凝土保護層厚度與強度關系的研究[J]；廣西工學院學報；2003，（01）.

[2] 宋曉冰，劉西拉；結構耐久性設計的混凝土保護層厚度[J]；工業建筑；2001，（10）.

[3] 羅向榮；鋼筋混凝土結構[M]；北京：高等教育出版社；2003.

[4] 《GB 50010-2002 混凝土結構設計規范》[M]；北京：中國建筑工業出版社；2002.