有關(guān)鋼筋保護層的論文

淺談鋼筋保護層在建筑工程中的作用與控制摘要：現(xiàn)代建筑已離不開鋼筋混凝土構(gòu)件，無論是單層工業(yè)廠房還是一般民用建筑或高達數(shù)百米的摩天大樓，要是離開了鋼筋混凝土，很難想象將會是什么樣的結(jié)果。有鋼筋就需有保護層，鋼筋保護層究竟有什么作用？保護層多大才合適？鋼筋怎樣才能發(fā)揮出它固有的力學(xué)特性？筆者試從鋼筋與混凝土共同作用的受力機理，結(jié)合多年的施工實踐，談?wù)勪摻畋Ｗo層的重要性及其在施工中的控制……關(guān)鍵詞：鋼筋保護層鋼筋砼施工受力構(gòu)件前言：眾所周知，現(xiàn)代建筑已離不開鋼筋砼構(gòu)件，無論是住宅樓還是高達數(shù)百米的摩天大樓，其中都有鋼筋砼的身影。鋼鐵工業(yè)起步較早，但真正應(yīng)用于工程施工時間并不長，砼在建筑工程中的大量應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代。但自從人們找到鋼筋與砼共同作用的鋼筋砼構(gòu)件，工程施工技術(shù)得到了突飛猛進的進步。特別是近幾十年，由于普通鋼筋砼結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用，更使得建筑領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的革命。大樓高度頻頻被刷新，幾百米跨度的橋梁也很常見。這中間都少不了鋼筋和砼這兩樣材料作出的貢獻。一、鋼筋保護層的功能和作用從原材料的物理力學(xué)性能來講，鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度，而砼只具有較高的抗壓強度，抗拉強度卻很低，但是兩者的彈性模量比較接近，還有較好的粘結(jié)力，而在鋼筋砼構(gòu)件，既發(fā)揮了各自的受力性能，又能很好地協(xié)調(diào)工作，共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載一、鋼筋保護層的功能和作用鋼筋混凝土構(gòu)件由鋼筋和混凝土組成。就原材料的力學(xué)性能而言，鋼筋有較強的抗拉、抗壓強度，但混凝土只有較強的抗壓強度，而抗拉強度卻很低。但兩者彈性模量接近，有較好的化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和機械咬合力，所以二者結(jié)合，既能發(fā)揮各自的材料強度，大大提高構(gòu)件的承載力，又能很好地協(xié)調(diào)工作，改善混凝土的脆性。結(jié)構(gòu)計算時，由于混凝土的抗拉強度很低，一般混凝土只考慮承受壓應(yīng)力，而拉應(yīng)力則全部由鋼筋來承擔(dān)。為防止鋼筋銹蝕和保證鋼筋與混凝土的緊密粘結(jié)，梁、板、墻、柱都應(yīng)具有足夠的保護層（受力鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的最小距離稱為保護層厚度）。鋼筋混凝土保護層在保證結(jié)構(gòu)受力性能、結(jié)構(gòu)安全和持久性、結(jié)構(gòu)耐火性能等方面具有重要作用。并對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、耐久性和耐火性能等都具有很大影響，直接關(guān)系到建筑物的安全和使用壽命。目前建筑施工中較普遍的存在混凝土保護層質(zhì)量問題，關(guān)系到建筑物的安全和使用壽命，在施工過程中，應(yīng)采取措施進行有效控制。二、 鋼筋保護層的重要性2.1保護層對混凝土結(jié)構(gòu)承載力的影響鋼筋混凝土構(gòu)件截面承載力設(shè)計時，混凝土開裂后拉力完全由鋼筋承擔(dān)，彎矩與截面的有效高度成正比。即有效高度（受拉鋼筋合力作用點到混凝土受壓區(qū)邊緣的距離）越大，其受拉鋼筋離受壓區(qū)越遠(yuǎn)，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮的力學(xué)效能也就越高。保護層過厚時，會使截面的有效高度減小，削弱構(gòu)件的承載能力，特別是對那些截面高度較小的構(gòu)件，這種情況更明顯、更危險；然而保護層如過小，即受拉鋼筋靠近鋼筋混凝土構(gòu)件的邊緣時，則會產(chǎn)生以下后果：鋼筋周圍由于粘結(jié)滑移所引起的裂縫很容易發(fā)展到構(gòu)件表面，形成沿縱向鋼筋的裂縫，使保護層混凝土發(fā)生劈裂破壞，而且難以抵御外界氯離子及其他介質(zhì)侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致鋼筋、混凝土腐蝕破壞及形成應(yīng)力腐蝕，直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至還會導(dǎo)致整個構(gòu)件的破壞。2保護層對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，保護層作用體現(xiàn)在兩個方面：一是物理保護：混凝土緊緊包裹在鋼筋表面，保護鋼筋免受外力和環(huán)境中有害物質(zhì)的直接侵害；二是化學(xué)保護：影響保護層作用機理的主要是材料本身性能和保護層的厚度，提高混凝土密實性、合理設(shè)置保護層的厚度是抑制混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕、提高結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施。三、 鋼筋保護層的質(zhì)量控制及措施3.1鋼筋混凝土構(gòu)件施工中保護層常見質(zhì)量問題對于鋼筋混凝土梁、柱、墻構(gòu)件來說，由保護層厚度不當(dāng)引起的質(zhì)量問題有漏筋或截面有效高度不夠。前者原因是當(dāng)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（混凝土內(nèi)部主筋、副筋或箍筋局部裸露在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面），這會導(dǎo)使鋼筋銹蝕，構(gòu)件承載力和耐久性均會降低。保護層厚度過大時，梁的有效高度降低，截面承載力會降低（彎矩與有效高度成正比），柱、墻的構(gòu)件核心面積減小，也會降低構(gòu)件的受壓承載力，而且過厚的保護層容易在構(gòu)件表面出現(xiàn)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(jié)構(gòu)耐久性也有不利影響?；炷涟逯械匿摻钇鹬挚雇夂奢d所產(chǎn)生的彎矩和防止混凝土收縮和溫差裂縫發(fā)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(wǎng)的保護層很難控制，常見問題就是上部負(fù)彎矩鋼筋因踩踏而下沉，造成有效高度不足，從而降低抗彎承載力及裂縫控制性能及剛度。造成保護厚度不當(dāng)?shù)氖┕ぴ蛴校涸S多施工人員對混凝土保護層存在著錯誤的理解，對梁箍筋的肢高通常是取梁高減去兩個設(shè)計或施工規(guī)范規(guī)定的保護層的厚度，認(rèn)為梁柱的混凝土保護層是針對箍筋而言；有時施工為防止露筋，認(rèn)為混凝土保護層越厚越好，箍筋內(nèi)徑的尺寸偏小，無形中增大了混凝土保護層厚度，減小了構(gòu)件有效高度。2.綁扎鋼筋時常將板、次梁、主梁、框架梁的負(fù)筋一層層地往上疊，使保護層最小厚度不能保證。采用墊塊形式及擺放隨意性大。施工現(xiàn)場采用的墊塊形式不規(guī)范，有選用砂漿墊塊、石子墊塊、鋼筋墊塊，還有選用碎磚墊塊，甚至還有用混凝土碎塊或石子或碎鋼筋頭，規(guī)格和強度根本沒有質(zhì)量保證。3.2鋼筋混凝土構(gòu)件保護層施工控制措施3.2.1梁、板保護層控制措施工程施工中，梁內(nèi)鋼筋的保護層（底部和側(cè)面）比較容易正確控制，常用水泥砂漿墊塊或塑料卡控制保護層厚度，墊塊均勻分布，且其位置固定，避免漏放、錯放。板底鋼筋也比較容易控制，其墊塊一般呈梅花形設(shè)置，間距不宜大于1m，因為當(dāng)間距過大時，局部樓板底筋的保護層厚度就無法得到保障。樓板面層鋼筋的保護層一直是施工中的一大難題，這是因為施工過程中，各工種交叉作業(yè)，施工人員行走頻繁，鋼筋難免被大量踩踏，而板筋一般較細(xì)，容易彎曲、變形；再就是上層鋼筋網(wǎng)的鋼筋馬凳設(shè)置間距過大，甚至不設(shè)（僅依靠樓面梁上部鋼筋擱置和分離式配筋的拐腳支撐）。這些問題可采取下列措施加以解決：在施工前，對工人進行技術(shù)交底，安排好各工種交叉作業(yè)時間，板底鋼筋綁扎后，線管預(yù)埋和模板封鑲、收頭應(yīng)及時穿插進行，以減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量；同時對施工人員加強教育和管理，使他們重視保護板面上層負(fù)筋的正確位置，盡量沿鋼筋小馬撐支撐點通行。嚴(yán)格控制墊塊厚度，保證厚度均勻；控制綁扎密度；切實保證墊塊扎牢。改變傳統(tǒng)的施工工藝，推廣和使用塑料墊塊和塑料卡子，有效地保證混凝土保護層厚度和鋼筋的位置?；炷翝仓r對裂縫易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋受力最大區(qū)域，應(yīng)鋪設(shè)臨時性活動跳板，盡量避免上層鋼筋受到重新踩踏變形?；炷翝仓r安排足夠數(shù)量的鋼筋工進行護筋，確保鋼筋位置正確。樓面雙層雙向鋼筋必須設(shè)置鋼筋小馬凳，其縱橫向間距不應(yīng)大于800mm（即每平方米不得少于2只），以確定鋼筋位置的正確。在樓梯、通道等頻繁和必須的通行處搭設(shè)（或鋪設(shè)）臨時的簡易通道，以供必要的施工人員通行。梁底采用25mm厚花崗巖墊塊，梁側(cè)采用25mm厚的專用塑料卡作保護層。7.大理石墊塊，光面向上，毛面向下。大理石墊塊，光面向上，毛面向下。3.2.2墻、柱保護層控制措施墻柱保護層一般比較容易控制，主要措施：鋼筋要求：墻、柱的水平鋼筋、箍筋、拉鉤的加工尺寸一定要準(zhǔn)確，加工尺寸準(zhǔn)確，且連接牢靠。墊塊要求：墻柱保護層縱橫向間距一般控制在1米左右（且不少于2列），切忌數(shù)量太少；盡量采用新工藝、新產(chǎn)品，如采用塑料墊塊或使用卡撐式定位件等。所有墻體采用塑料卡間距0.6m梅花形布置控制鋼筋保護層厚度。柱采用直徑為30mm專用塑料卡作保護層，框架柱方柱距柱邊200mm，縱向間距1.0m，每面兩排布置，框架柱圓柱間距1.0m梅花形布置。為了保證墻體鋼筋的間距、垂直，所以在墻體鋼筋中間放置梯子筋。豎向梯子筋代替墻體鋼筋，大于墻體豎向鋼筋一個規(guī)格，梯子筋中控制墻厚度的橫檔鋼筋的長度比墻厚小2mm,端頭用無齒鋸鋸平后刷防銹漆，梯子筋的間距一般控制1.5m，綁豎向梯子筋時認(rèn)真吊垂直，然后綁墻體豎向鋼筋，并按梯子筋的水平格綁橫筋。第一根水平筋距地面50mm。橫豎筋的間距就是梯子筋的分格距。四、結(jié)論和建議。鋼筋與砼之間存在著很強的粘結(jié)力。所以鋼筋砼構(gòu)件是作為一個整體承受著外力。但是，由于砼的抗拉強度很低，故只考慮砼所承受的受壓應(yīng)力，而受拉應(yīng)力則全部由鋼筋來承擔(dān)。對于受力構(gòu)件截面設(shè)計來講，受拉的鋼筋離受壓區(qū)越遠(yuǎn)，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮效率也就越高。所以一般來講，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。受拉的鋼筋是否越靠邊越好呢？這種看法是偏面的。因為鋼筋的主要成份是鐵，鐵在常溫下很容易氧化。鋼筋被包裹在混凝土構(gòu)件中，不與外界接觸相對還比較安全，但如果鋼筋保護層厚度過小，也就是鋼筋過分靠近受拉區(qū)一側(cè)，一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，另一方面隨著時間的推移，表面的混凝土將逐漸碳化。用不了多久，混凝土就對鋼筋失去保護作用，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，斷面減小，強度降低，鋼筋與混凝土之間失去粘結(jié)力，構(gòu)件整體性受到破壞，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系破壞。在工程實際中，由于鋼筋保護層厚度未按規(guī)范要求所導(dǎo)致的質(zhì)量問題比較常見。保護層變小時，較薄的砼層對鋼筋的握裹力減弱，會引起錨固力預(yù)算應(yīng)力傳遞性能的不足，影響結(jié)構(gòu)抗力。從長遠(yuǎn)看，保護層過小會引起砼碳化、脫鈍、鋼筋銹蝕加快，影響結(jié)構(gòu)耐久性及使用年限。保護層過大，則意味著截面有效高度的減少，對受彎構(gòu)件的承載力、剛度和裂縫控制性能影響極大。最常見的是負(fù)彎矩筋移位引起的板邊裂縫。如果這種現(xiàn)象發(fā)生在懸臂構(gòu)件上，則承載力的降低還可能引發(fā)倒塌事故，造成人員傷亡。鋼筋保護層又該如何控制，認(rèn)為應(yīng)該從三方面著手，一是抓施工前技術(shù)交底；二是抓過程中施工現(xiàn)場控制；三是抓施工后結(jié)果檢查。在施工前，應(yīng)針對不同的工程部位，根據(jù)設(shè)計圖紙及施工驗收規(guī)范，確定正確的保護層。保護層的厚度并非千篇一律，一般來說，現(xiàn)澆樓板的保護層厚度1.5cm，而基礎(chǔ)的保護層厚度通常為5cm，有時甚至達到10cm。因此，在對操作者的技術(shù)交底中必須明確此厚度，否則很容易造成返工。施工過程中，重點要做到規(guī)范操作，特別是在混凝土現(xiàn)澆板澆搗過程中，尤其需要重視。工地上施工時最常見的就是上部負(fù)彎矩筋因踩踏而下沉，造成有效高度不足，從而降低抗彎承載力及裂縫控制性能及剛度。往往鋼筋綁扎時位置很正確，但一到澆搗時情況就變了樣，不是人踩就是機器壓在鋼筋上，由此造成的結(jié)果是支撐鋼筋的馬墩被弄倒，砼上層鋼筋彎曲變型，保護層的厚度也就得不到保證。所以在施工過程中，應(yīng)做到規(guī)范操作，嚴(yán)禁操作人員在鋼筋上隨意行走，如必須行走的則應(yīng)加鋪一層跳板或夾板；對鋼筋應(yīng)作有效的固定，一般下層鋼筋采用墊塊進行固定，上層鋼筋采用馬凳進行固定，有必要的再在中間加焊接撐筋；澆搗中還應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)移位及時進行復(fù)位。在施工后加強對保護層厚度檢驗對克服鋼筋移位的通病，確保建筑工程和