淺談鋼筋混凝土結構保護層常見缺陷及施工控制

【摘要】鋼筋混凝土結構中鋼筋保護層厚度，對鋼筋混凝土結構的承載能力和耐久性有非常大的影響。由于對鋼筋混凝土結構中鋼筋保護層厚度的控制問題認識不清，在施工過程中就導致了鋼筋保護層厚度的控制不嚴，本文分析了鋼筋銹蝕的原因及施工中的控制問題，以及常見的施工缺陷分析，認為在當前的民用建筑工程建設中，忽視保護層的不良現象比較普遍，必須切實加強施工過程中的質量管理，以便確保工程質量和工程的正常使用。加強施工的組織工作，科學合理地安排工序；加強施工人員的培訓工作，提高隊伍素質。

【關鍵詞】混凝土保護層；鋼筋；銹蝕；控制

0 引言

現澆鋼筋混凝土結構是當今我國乃至全世界應用最廣泛的結構。而鋼筋保護層厚度是否滿足GB 50010—2002混凝土結構設計規范要求，將直接影響鋼筋混凝土結構的使用壽命及其耐久性。

我國現有建筑物的老化情況非常嚴重。根據國家建設部科技發展公司混凝土結構耐久性綜合調查組對北京、杭州等城市一些建筑物的調查結果表明，現有大多建筑物不能滿足安全、經濟使用50年的要求，保護層不足導致鋼筋銹蝕，是引起鋼筋混凝土結構耐久性失效的最主要因素。

1 保護層的作用

1.1 鋼筋銹蝕機理及其損害作用

1.1.1 鋼筋銹蝕的損害作用

鋼筋銹蝕產生的鐵銹是一種疏松、易剝落的沉積物，其隔在鋼筋與混凝土中間，而使鋼筋和混凝土的粘結力喪失殆盡，降低結構的力學性能。

鐵銹的體積要比鋼筋增長24倍，其體積膨脹作用可導致保護層開裂、剝落，造成鋼筋外露。另一方面，鐵銹具有很強的吸濕性，一旦受潮，干燥過程非常緩慢。因此暴露在外的鋼筋會加速銹蝕，特別是環境比較惡劣時，銹蝕速度更快。

鋼筋銹蝕后。截面積減少，其抵抗外部作用的能力也隨之減小。據研究，當沿鋼筋長度上產生均勻銹蝕時，其極限抗拉力的下降率與其截面面積損失率基本上成正比關系，極限延伸率則隨截面面積損失率的增加而減小。實際過程中很少發生沿鋼筋長度的均勻銹蝕現象。其極限抗拉力和極限延伸率決定于銹蝕最嚴重部位的截面面積損失率。

因此，鋼筋銹蝕降低了混凝土的承載能力，從而降低結構的安全度，也就有可能導致結構事故的發生。

1.1.2 鋼筋銹蝕機理

鋼筋銹蝕過程是一種原電池化學反應，其反應的發生必須同時滿足三個條件：

① 鋼筋表面存在電位差，電位不同的區段即構成原電池的陽極一陰極；

② 陽極區段的鋼筋表面處于活化狀態，能發生鐵原子失去電子的亞離子化反應；

③ 存在水分和溶解氧，在陰極發生捕獲電子的陰離子化反應。

由于鋼筋中碳及其它合金元素的偏析、混凝土的堿度差異、氯離子濃度差異、局部氧氣劇增形成的氧氣濃度差異，以及加工引起的鋼材內部應力，都會導致鋼筋各部位之間的電位高低不同，也就是說，上述條件總是存在和被滿足的。

2 混凝土中鋼筋銹蝕的原因分析

鋼筋混凝土結構的保護層是為了滿足結構構件的耐久性要求和對受力鋼筋有效錨固的要求。鋼筋在常溫下會銹蝕，特別是在潮濕的環境下更易銹蝕。鋼筋在混凝土中，對鋼筋能起到保護作用，使其不發生銹蝕，從而保證混凝土結構構件的耐久性。如果鋼筋的保護層厚度小，即鋼筋靠近構件受拉區的邊緣近，這樣容易造成受力鋼筋的露筋，在鋼筋受力時表面的混凝土容易剝落，使鋼筋外的混凝土對鋼筋失去保護功能，從而導致鋼筋銹蝕，斷面減小.強度降低，鋼筋與混凝土之間失去黏結力，導致構件整體性受到破壞，進而導致整個結構體系的破壞。研究表明，鋼筋混凝土結構中鋼筋保護層的厚度越大，對鋼筋的保護作用就越好。這是因為隨著時間的推移，混凝土會碳化，碳化后的混凝土對鋼筋的保護作用會降低，混凝土的碳化程度是隨深度而減小的。混凝土的表面在使用過程中。會產生微裂縫，微裂縫會將鋼筋暴露出來，從而降低了混凝土對鋼筋的保護作用，因此保護層厚度大能對鋼筋起到更好的保護作用。保護層對受力鋼筋的有效錨固起著重要作用，鋼筋混凝土能夠有效的工作，是由于鋼筋與混凝土之間相互存在著良好的黏結力，這個黏結力的產生依賴于混凝土對鋼筋的有效錨固作用，錨固作用的產生則依賴于 昆凝土對鋼筋的握裹作用。一個明顯的例子是如果鋼筋一半露在混凝土面一半在混凝土中，它的握裹效果肯定不如全部埋在混凝土中的鋼筋。混凝土對鋼筋的握裹作用，只有在鋼筋埋入混凝土一定深度時，才能得到良好效果。基于以上原因，可以得出保護層并非越小越好。確定鋼筋保護層的厚度要綜合考慮各種因素。現行規范規定柱的鋼筋保護層厚度一般為30mm，梁的鋼筋保護層厚度一般為25mm，板的鋼筋保護層厚度一般為15mm。這個厚度是充分地考慮了對結構構件耐久性要求和對受力鋼筋的有效錨固要求以及其他因素而提出來的。

3 施工時如何控制保護層的厚度

如何有效地控制混凝土結構的鋼筋保護層厚度呢？應重點抓好以下兩點：一是施工單位的技術管理人員，要對鋼筋保護層的控制問題引起高度的重視。在對施工工人進行技術交底時，要詳細、準確、清楚地就如何控制鋼筋保護層提出明確的要求，使所有的現場施工人員，都增強控制鋼筋保護層的意識；二是要采取必要的技術措施，對下部鋼筋要使用厚度適宜的墊塊，對構件上部的負筋要采用牢固可靠的鋼筋馬凳。在施工中對施工過程的控制也非常重要，首先要根據施工圖紙明確鋼筋保護層的厚度，據此確定墊塊的厚度或鋼筋馬凳的高度，再根據實際情況確定墊塊或馬凳的具體數量，墊塊或馬凳數量要保證鋼筋在澆筑過程中不發生位移。施工過程中要做到規范操作，嚴禁施工人員隨意在鋼筋上走動；用手推車澆注混凝土樓板時，要在鋼筋網片上方架設臨時運輸通道，嚴禁碰到鋼筋網片。同時，在施工過程中應派專人對墊塊或馬凳的固定情況始終進行檢查，發現問題及時處理。

做好混凝土保護層應從建筑工程設計開始，結構設計應與設備設計配合，當采用地暖時混凝土板厚不宜小于100 ㎜。當埋設線管較密或線管有交叉時，板厚不宜小于120 ㎜。板面受力鋼筋直徑不宜過小，板配筋除滿足承載力要求外，還應考慮混凝土收縮、溫度應力、板厚和板筋保護層施工時的誤差等不利因素的綜合影響。

施工時板模支撐要牢固，防止變形，拼裝要嚴密，定位放線要準確。鋼筋節點處綁扎要牢固，防止松扣，嚴禁出現綁絲脫落。

澆筑混凝土前應對鋼筋做全面檢查，準確無誤后方可澆筑混凝土。模板和支架的拆除時間應符合混凝土凝固要求，確保混凝土達到強度要求，避免構件表面出現裂縫，使保護層遭到破壞。

施工時保護層墊塊不能用碎石來代替，墊塊應按規范要求采用強度等級不小于M15的砂漿預制，墊塊面積不小于40 ㎜×40 mm。墊塊的厚度、設置位置及數量應符合規范要求。梁柱墊塊應墊于箍筋處，厚度為縱筋保護層厚度減去箍筋直徑，板中墊塊厚度同保護層，當板中受力筋直徑較小時，墊塊的間距宜密些，以減小鋼筋的下垂撓度。

4 結語

鋼筋混凝土結構中鋼筋保護層的厚度問題看起來似乎是微不足道的事情，其實它對鋼筋混凝土結構的耐久性與承載能力起著重要的作用。施工人員要充分認識到保護層的重要性，施工時對各項工序要嚴格要求，按相關規范執行，混凝土保護層的質量越來越好，混凝土構件的使用壽命也將越來越長，達到建筑物預期的使用年限。

參考文獻：

[1]GB 50010—2002，混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50204—92，混凝土結構施工驗收規范[S].