有關(guān)鋼筋保護(hù)層的論文

淺談鋼筋保護(hù)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(dá)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(hù)層，鋼筋保護(hù)層究竟有什么作用？保護(hù)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(jī)理，結(jié)合多年的施工實踐，談?wù)勪摻畋Ｗo(hù)層的重要性及其在施工中的控制……關(guān)鍵詞：鋼筋保護(hù)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(dá)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(jìn)的進(jìn)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(xiàn)。一、鋼筋保護(hù)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(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度，而砼只具有較高的抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)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(hù)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(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度，但混凝土只有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)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(jī)械咬合力，所以二者結(jié)合，既能發(fā)揮各自的材料強(qiáng)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(qiáng)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(hù)層（受力鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的最小距離稱為保護(hù)層厚度）。鋼筋混凝土保護(hù)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(hù)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(jìn)行有效控制。二、 鋼筋保護(hù)層的重要性2.1保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)層作用體現(xiàn)在兩個方面：一是物理保護(hù)：混凝土緊緊包裹在鋼筋表面，保護(hù)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(hù)：影響保護(hù)層作用機(jī)理的主要是材料本身性能和保護(hù)層的厚度，提高混凝土密實性、合理設(shè)置保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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。混凝土板中的鋼筋起著抵抗外荷載所產(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(hù)層前提下才能確保有效。但是，樓面上層鋼筋網(wǎng)的保護(hù)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(hù)厚度不當(dāng)?shù)氖┕ぴ蛴校涸S多施工人員對混凝土保護(hù)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(hù)層的厚度，認(rèn)為梁柱的混凝土保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(qiáng)度根本沒有質(zhì)量保證。3.2鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層施工控制措施3.2.1梁、板保護(hù)層控制措施工程施工中，梁內(nèi)鋼筋的保護(hù)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(hù)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(hù)層厚度就無法得到保障。樓板面層鋼筋的保護(hù)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)教育和管理，使他們重視保護(hù)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(hù)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(jìn)行護(hù)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(hù)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(hù)層控制措施墻柱保護(hù)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(hù)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(hù)層厚度。柱采用直徑為30mm專用塑料卡作保護(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(hù)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(hù)作用，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，斷面減小，強(qiáng)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)層。保護(hù)層的厚度并非千篇一律，一般來說，現(xiàn)澆樓板的保護(hù)層厚度1.5cm，而基礎(chǔ)的保護(hù)層厚度通常為5cm，有時甚至達(dá)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(jī)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(hù)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(jìn)行固定，上層鋼筋采用馬凳進(jìn)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(jìn)行復(fù)位。在施工后加強(qiáng)對保護(hù)層厚度檢驗對克服鋼筋移位的通病，確保建筑工程和