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)督站 · 2010-05-05 00:00 留言

  【簡介】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,提出幾點(diǎn)見解供大家探討。

  【關(guān)鍵字】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)督的日常工作中,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程實(shí)體質(zhì)量的檢查監(jiān)督無疑是一個重點(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程中對混凝土結(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)層問題。下面就筆者參與建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作以來所積累的經(jīng)驗(yàn)和體會,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度的控制提出幾點(diǎn)見解供大家探討。

  一、對鋼筋混凝土結(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)勢性能,共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。因此,一般我們在考慮鋼筋混凝土的受力條件時,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)計計算應(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。

  一般來講,無論是梁還是板,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),如果鋼筋保護(hù)層厚度過大,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。再比如,大面積的現(xiàn)澆樓板,下排鋼筋如果墊得過高,保護(hù)層過大,在外加荷載作用下,混凝土下部受拉應(yīng)力超標(biāo),也會產(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)層必須具有一定的厚度,才能保證混凝土與鋼筋之間的握裹力。如果鋼筋保護(hù)層厚度過小,鋼筋過分靠近結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊緣,容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落,直接導(dǎo)致握裹力的減小。另外,鋼筋保護(hù)層過小,表層混凝土將隨著時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失去粘結(jié)力,從而使構(gòu)件的承載力降低,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個結(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)耐久性的因素很多,除了特殊的外界因素以外,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)等因素就會因此加速這種侵蝕過程。鋼筋氧化銹蝕又會導(dǎo)致體積膨脹,致使混凝土保護(hù)層開裂造成惡性循環(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)鋼筋表面的時間,確保結(jié)構(gòu)的使用年限。

  對一些特殊環(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)計上對混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層還要作一些專門的規(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,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,就會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,鋼筋屈服強(qiáng)度大幅度降低,就會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)鋼筋不會立即受到高溫影響,從而延緩結(jié)構(gòu)喪失承載能力的時間,為消防救援贏得時間。對一些特殊建筑或構(gòu)筑物為提高其耐火等級,設(shè)計上還對有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加混凝土保護(hù)層厚度的具體要求。

  二、 國家規(guī)范對鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的要求

  國標(biāo) GB50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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 9.2.1 的規(guī)定。[Page]

  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

  ≤C20     C20~C45 ≥C50     ≤C20     C25~C45 ≥C50     ≤C20     C25~C45 ≥C50

  一類    20 15 15 30 25 25 30 30 30

  二類a     - 20 20 - 30 30 - 30 30

  二類b     - 25 20 - 35 30 - 35 30

  三類    - 30 25 - 40 35 - 40 35

  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)無墊層時不應(yīng)小于70mm。

  國標(biāo)GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》特別提出了對鋼筋保護(hù)層厚度的檢驗(yàn),對檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)部位和構(gòu)件數(shù)量及驗(yàn)收方法,都做了明確的說明,并對檢驗(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,縱向受力鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差,對梁類構(gòu)件為+10mm,-7mm;對板類構(gòu)件為+8mm,-5mm。

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

  三、對鋼筋混凝土保護(hù)層的施工質(zhì)量控制措施

  1、認(rèn)真做好圖紙會審,技術(shù)交底,特別是施工單位對施工班組的交底。在有的設(shè)計圖紙中,對保護(hù)層的厚度會根據(jù)情況有不同的要求。比如現(xiàn)澆樓板和梁的保護(hù)層厚度,當(dāng)混凝土強(qiáng)度不同時,其要求的厚度是不一樣的。而基礎(chǔ)的迎水面保護(hù)層厚度通常為5cm,有時甚至要求達(dá)到10cm,這都要根據(jù)圖紙的要求來綁扎鋼筋。但我們在實(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)該可以完全堵絕的。

  2、注重鋼筋的翻樣工作。施工單位的翻樣人員應(yīng)熟悉圖紙及規(guī)范的要求。翻樣時箍筋的翻樣尺寸要正確。對一些鋼筋密集,復(fù)雜的梁、柱交接處,主梁與次梁的交接處必須放實(shí)樣,合理安排各方向的主筋與副筋位置。同時確保鋼筋在制作時的尺寸正確,給施工現(xiàn)場鋼筋安裝、綁扎節(jié)點(diǎn)創(chuàng)造條件。避免由于交接點(diǎn)處鋼筋密集無法安裝而造成鋼筋擠占保護(hù)層位置,從而發(fā)生露筋的情況。

  3、模板制作的尺寸偏差也會導(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、尺寸要精確,特別是縮?,F(xiàn)象很容易導(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準(zhǔn)確,是避免出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層偏差的前提。

  對一些復(fù)雜的梁板結(jié)構(gòu),以及縱橫交錯的梁柱交接點(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)層的情況。

  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問題。一個是墊塊設(shè)置的數(shù)量不夠,導(dǎo)致鋼筋下沉或墊塊被壓碎、變形的情況屢有發(fā)生。我們一般要求是間距0.8~1m應(yīng)設(shè)置一只墊塊,如果鋼筋直徑較小,則還應(yīng)適當(dāng)加密墊塊的間距。再一個比較普遍的問題就是墊塊的混用、亂用,梁、板混凝土的鋼筋保護(hù)層,即使是相同標(biāo)號的,其保護(hù)層要求也不相同,但在施工現(xiàn)場,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。在我們一般檢測中常發(fā)現(xiàn)的問題就是樓板負(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,無人統(tǒng)一指揮與監(jiān)督。已綁扎成型并經(jīng)驗(yàn)收的鋼筋網(wǎng)上施工人員毫無禁忌地亂踩亂踏,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程中振搗無序,局部振搗過分或振動棒觸及鋼筋骨架,也會使鋼筋骨架變形、錯位,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)督,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,振動捧不得隨意觸及鋼筋骨架。

  四、結(jié)束語

  鋼筋保護(hù)層是一個容易被忽視,然而卻非常重要的問題。在我們接觸的用戶投訴中,很多的樓板開裂、板底露筋泛銹等就是由于鋼筋保護(hù)層厚度等原因引起的。因此,我們要加強(qiáng)對施工人員的教育和管理,充分認(rèn)識到鋼筋保護(hù)層厚度對工程結(jié)構(gòu)的重要性。從設(shè)計、施工的每一個環(huán)節(jié)中,認(rèn)真對待這個問題,并特別關(guān)注負(fù)彎矩鋼筋的保護(hù)層問題,以確保構(gòu)件的正常使用,提高工程質(zhì)量,使我們的工程施工技術(shù)水平更上一個檔次。

   作者:翁哲


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