浅谈钢筋保护层的重要性和作用

浅谈钢筋保护层的重要性和控制
摘要：钢筋保护层是混凝土结构中重要部位，但常常被忽视。本文从钢筋与混凝土结合的受力原理，分析了合理的钢筋保护层在混凝土结构中重要作用，指出对工程的耐久性和安全性产生深远影响，并提出了在施工过程中控制的方法，从而提高对钢筋保护层的认识和施工水平。
关键词：钢筋混凝土结构、力学原理、钢筋、保护层、控制
1、引言
根据有关资料统计显示：混凝土结构因钢筋锈蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害；民用建筑和公共建筑的使用环境一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年[1]。另外，住宅楼板开裂原因中70％左右是由钢筋保护层位置不正确引起的，以及在工程实际建设中，由于钢筋保护层厚度未按规范要求所导致的质量问题也不胜枚举。由此可见，钢筋保护层在钢筋混凝土构件中的重要性。
笔者结合工程实践，叙述了钢筋与混凝土结合的受力原理以及在施工中如何做好钢筋保护层的控制工作，以期引起足够的重视。
2、钢筋保护层的重要性
2.1钢筋与混凝土结合的力学原理
从钢筋、混凝土的物理力学性能上我们知道，钢筋具有较强的抗拉、抗压强度，而混凝土只具有较高的抗压强度，抗拉强度却很低，但是两者的弹性模量较接近，还有较好的粘结力，这样既发挥了各自的受力性能，又能很好地协调工作，共同承担结构构件所承受的外部荷载。在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为简化计算[2]，一般混凝土只考虑承受压应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。
2.2钢筋保护层不能过小
在钢筋混凝土工程中，对于受力构件截面设计来讲，受拉的钢筋离受压区越远，其单位面积的钢筋所能承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高。那么钢筋保护层是不是过小就越好呢？实际则不然，我们知道钢筋的主要成分是铁，铁在常温下就很容易氧化，在潮湿的环境中容易锈蚀。钢筋被包裹在混凝土构件中形成钝化保护膜，不与外界接触相对还比较安全。但如果钢筋保护层厚度过小，也就是钢筋过分靠近受拉区一侧，一方面容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，另一方面随着时间的推移，表面的混凝土将逐渐碳化，用不了多久，钢筋外混凝土就失去了保护作用，从而导致钢筋锈蚀，断面减小，强度降低，钢筋与混凝土之间失去粘结力，构件整体性受到破坏，严重时还会导致整个结构体系的破坏。
2.3钢筋保护层也不能过大
钢筋保护层过大，会出现混凝土裂缝、刚度下降,甚至倒塌。最常见的如：商品住宅楼工程建设中楼板负弯矩钢筋保护层偏大，及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层偏大的问题，容易出现混凝土裂缝；梁构件的受力保护层偏大，使钢筋混凝土构件的刚度下降；悬挑阳台板、雨篷板等的钢筋网错放在板的下部时，结构拆模时就会发生倒塌[3]。
以住宅楼为例，如今的住宅面积越来越大，楼板跨度也越来越大，尤其是客厅楼板。笔者曾见到过某单位建设的跨度达5.7米的楼板，厚度为15cm，设计是双层双向钢筋网。从结构的力学计算来讲，支座处的负弯矩不比跨中板底正弯矩小多少，但由于施工时施工单位对支座负弯矩钢筋未引起足够重视，结果工程刚竣工还未使用就发现楼板上表面四周墙根处出现了许多裂缝。后经权威检测部门检查测试后发现，支座处负筋的保护层普遍超过规范2-5cm，最大的甚至超过了7.5cm，使楼板上部的负弯矩钢筋的作用大大降低，有些甚至完全失去作用，最后在迫不得已的情况下经设计同意采取局部加固补强措施，尽管这样还是给施工单位本身造成了很大的经济损失。
3、钢筋保护层的控制
笔者认为做好钢筋保护层的控制应从三方面着手，一是要熟悉、理解施工图纸，二是要做好施工前技术交底，三是抓过程中要素控制。
3.1熟悉、理解施工图纸
设计人员通常在施工图纸说明中列出了钢筋保护层大小，但在施工前，施工人员应熟悉施工图纸，根据不同的工程部位、不同的环境有关系，正确的选择钢筋保护层的大小。如某大学图书馆工程地下室剪力墙中，图纸注明地下室外墙保护层50mm，内侧为20mm，地下室柱钢筋保护层30mm，由于施工人员未正确理解施工图纸，结果造成墙外侧保护层按50mm，与墙连一起的柱外侧保护层做为30mm，结果经设计同意采取处理措施。虽然未造成严重后果，但造成了建设单位对施工方的施工管理能力产生了怀疑。
3.2做好施工前技术交底
熟悉施工图纸后，混凝土工程在每工序施工前，对操作者的技术交底中必须明确各个部位的钢筋保护层厚度，要让操作者知道纵向受力钢筋的保护层厚度的允许偏差，对梁类构件为+10mm、-7 mm；板类构件为+8 mm、-5 mm；不合格点的最大偏差不应大于允许偏差的1.5倍[4]。以及要求主筋保护层用专用垫块，合理的混凝土浇注方案，禁止操作人员任意踩踏钢筋等等。
3.3抓过程中要素控制
混凝土浇捣开盘前，必须检查隐蔽的内容是：保护层是否垫好并符合要求的厚度[5]。在混凝土现浇板浇捣过程中，往往是钢筋绑扎时位置都很正确，但一到浇捣时情况就变了样，不是人踩就是工器具压在上面，由此造成的结果是支撑钢筋的马墩被踩倒，混凝土上层钢筋弯曲变形，保护层的厚度也就得不到保证。因此在施工过程中，应做到规范操作，严禁操作人员在钢筋上随意行走；操作者应派人跟班，对钢筋及时的作有效的调整、固定；浇捣中还应经常检查技术交底的落实情况，一旦发现问题及时纠正、解决。
4、结束语
通过以上的分析总结，合理的钢筋保护层厚度在施工中是可以控制的。虽然钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，它对工程的耐久性和安全性方面留下的隐患也是不容忽视的。我们要在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下，充分认识到合理的钢筋保护层厚度对工程结构的重要性，使我们的施工水平提高一个档次。

【参考文献】
[1]贺力强．混凝土结构存在的质量通病及防治[J]．塔里木大学学报，2003．4．
[2]程文嚷．混凝土结构设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，20002．
[3]王 赫主编，建筑工程质量事故百问[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000．
[4] GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S]
[5]任继良，张福成，田 林．建筑施工技术（第三版）[M]．北京：清华大学出版社，2002．