水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層的作用探究分析

沈葳

浙江省海寧市港航管理處

摘要：水運工程鋼筋混凝土破損的原因之一為鋼筋腐蝕，而混凝土的保護層為重要的保護屏障，在保護混凝土結構上發揮著重要的作用。因此，探究鋼筋混凝土結構實體保護層的作用，對于提高水運工程鋼筋混凝土機構使用壽命有很大的意義。在本文中，筆者從鋼筋混凝土結構實體保護層概念、厚度控制和作用等方面做了探討分析。

關鍵詞：水運工程；混凝土；結構實體；保護層；作用

在海水環境中，水運工程混凝土結構實體受化學反應、物理力學等因素影響，結構實體易出現腐蝕，而一旦出現腐蝕，則工程鋼筋混凝土便會遭到破壞[1]。為了預防鋼筋混凝土結構遭到破壞，設置實體保護層，為其提供屏障，對于提高混凝土結構的使用壽命，有著不可替代的作用[2]。筆者從鋼筋混凝土保護層的概念入手，探討了結構實體保護層的作用。

一.鋼筋混凝土結構實體保護層簡介

（一）鋼筋混凝土結構實體保護層定義

水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層為在鋼筋混凝土結構外，具有一定厚度的混凝土層。通常而言，鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度，為鋼筋外邊緣與混凝土外邊緣之間的最小距離。結構實體保護層詳見圖1。從圖1中可以看出，主鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度為C1，而箍筋結構實體保護層的厚度為C2，而架立鋼筋結構實體保護層厚度為C3。但是需要注意的是，鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度通常為主鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度，但是后者一般情況下，不包含基體可能脫開任何抹面層的厚度。

圖1 鋼筋混凝土結構實體保護層圖

（二）鋼筋混凝土結構實體保護層的技術特點

鋼筋混凝土結構實體保護層的技術特點，體現在以下兩個方面：

（1）從鋼筋混凝土結構實體保護層材料物理特性角度來看，鋼筋的抗拉強度大于鋼筋的抗壓強度，混凝土的抗拉強度則小于混凝土的抗壓強度。而對于普通的梁板構件來說，在多種外力的作用下，各種梁板構件的界面多處于受拉狀態，而其余構件的界面則處于受壓狀態。因此，確定梁板構件截面處于受拉狀態后，應在受拉區域內進行鋼筋的配置，則混凝土開裂后的拉力，全部由鋼筋來承擔，可大幅提升鋼筋混凝土結構構件荷載側的承受能力。

（2）鋼筋混凝土結構中，有兩種不同性質的材料，即鋼筋與混凝土。由于兩者之間存在著較大的粘結力，因此，兩種材料可共同承擔外部荷載。而由于混凝土與鋼筋這兩中材料的膨脹系數相近，在環境溫度變化的情況下，兩種材料不因熱脹冷縮而導致粘結力下降。因此，兩種具有相近膨脹系數的材料，可承擔外部的荷載。

二、水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度

（一）合理確定鋼筋混凝土結構實體保護層厚度

水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層厚度的確定，應綜合考慮技術指標、鋼筋混凝土所處的環境和兩種材料的強度等級等。而工程實踐表明，在室內環境中，鋼筋混凝土結構實體保護層的厚度確定，主要依據結構實體的使用壽命。在外部環境中，鋼筋混凝土結構實體保護層厚度的確定，主要依靠在設計時所確定的鋼筋混凝土的碳化深度。

此外，對梁、柱等結構實體來說，由于易沿縱向鋼筋產生裂縫，因此，可適當增加保護層的厚度。

水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層厚度的確定，應考慮受力結構實體的截面設計情況。我們知道，距離鋼筋受壓區越近，則結構實體承受的外部荷載拉力越小，單位面積上承受的外部彎矩也越小，導致鋼筋無法發揮其作用。因此，梁、柱及其它結構實體，為了切實發揮其作用，應將構架設置在受壓區域內，并結合技術規范確定結構實體保護層厚度。

但是，需要明確指出的是，結構實體保護層厚度的確定，還應考慮兩方面因素：對表面混凝土易脫落，導致露筋的結構實體，應適當增加其厚度；二是由于受到碳化作用的影響，結構實體失去作用，因此，對于容易碳化的結構實體，應適當增加保護層厚度。

（二）鋼筋混凝土結構實體保護層厚度控制

保護層的質量是否可靠，對鋼筋混凝土結構實體的安全性有著直接影響。因此，對于水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層，應加強控制。

（1）保護層厚度誤差的控制。提高保護層厚度精度，應按照工程實際，將誤差控制在允許范圍內，這是控制鋼筋混凝土結構實體保護層厚度的有效措施之一，也是確保混凝土結構實體保護層與設計要求相符的重要措施。

（2）固定上層鋼筋。為防止結構實體失穩，在澆筑混凝土時，應搭設馬道，用于作業人員的保護，同時確保上層鋼筋的穩定性。

（3）鋼筋負彎矩的控制。在鋼筋負彎矩處，可加用馬凳，長度控制在10cm以上，從而使負彎矩具備良好的穩定性，并做好保護層厚度控制的準備工作。

三、水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層的作用

（一）提高結構抗力強度

在水運工程中，鋼筋與混凝土共同承受外部荷載作用，而其之所以能夠承受來自外部的巨大荷載，是由于兩種材料之間有著較大的傳遞應力粘接機制，也就是借助較大強度的粘接力實現[3]。兩者之間的這種粘接力，可防止其產生滑移，使其充分發揮其作用。而其中，混凝土結構實體保護層，可確保粘接力等結構的結構抗力強度，降低混凝土結構實體的承受力，使二者共同發揮作用。

（二）可延長混凝土結構實體的使用年限

鋼筋混凝土結構實體中的混凝土，在水環境中，呈現的為多堿性狀態，在海水環境作用下，受到化學反應、物理力學等各因素影響，對鋼筋的破壞性極大，可形成鈍化氧化層，最終使鋼筋發生腐蝕。而一旦鋼筋出現腐蝕，則容易破壞鋼筋混凝土結構，使混凝土結構實體的壽命縮短。同時，鋼筋腐蝕也是影響結構耐久性與安全性的根本原因[4]。水運工程鋼筋混凝土結構中的保護層，可防止鋼筋表面氧化層遭到破壞，延長結構實體的使用年限。

（三）預防和控制結構實體表面出現裂縫

在水運工程中，高效減水劑與礦物摻合料有了大量應用，而高性能混凝土技術快速發展，鋼筋混凝土結構實體的耐久性得到了很大的提高。但經研究發現，鋼筋混凝土實體結構壽命的延長，并不如預期，原因為結構實體表面裂縫[5]。

結構實體表面裂縫的產生，影響了其使用壽命，而控制和預防裂縫的措施，一是適當增加鋼筋混凝土結構實體保護層厚度，二是提高保護層處理技術。但同時，還需注意，由于結構實體表面裂縫與保護層厚度存在一定的關系。因此，必須合理確定、嚴格控制結構實體保護層的厚度，使鋼筋混凝土結構實體保護層的作用得以充分發揮，這是控制裂縫的有效措施之一。

結語：

水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層的作用非常大，可提高結構抗力強度、延長結構實體的使用年限和防止結構實體表面產生裂縫等。因此，這就要求重視混凝土結構實體中保護層的作用探究，嚴格控制保護層的厚度，這是使其發揮作用的關鍵所在。本文從結構實體保護層概念、厚度控制與保護層的作用分析三方面做了總結。

參考文獻：

[1]高小建， 巴恒靜. 混凝土結構耐久性與裂縫控制中值得探討的幾個問題[J]. 混凝土， 2012，9（11）：12-14.

[2]高小建， 巴恒靜. 混凝土結構耐久性與裂縫控制中值得探討的幾個問題[J]. 河海大學學報（自然科學版），2011，12（11）：12-13.

[3]李俊毅.水運工程混凝土結構實體保護層厚度檢測的實踐[J].商品混凝土，2009，12（08）124-125.

[4]孫希文.水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層的作用探究分析[J].中國水運，2012.3（12）：230-231.

[5]張勇，盧秀敏，李曉明.對水運工程鋼筋混凝土結構實體保護層作用的認識[J].水運工程，2010，4（14）：9-10.