龙伟
广东省基础工程集团有限公司 广东广州 510660
摘要：地铁工程中的车站、高架桥梁、隧道等工程不断涌现，这些工程的结构件和材料都离不开钢筋混凝土。钢筋具有较强的抗拉强度，而混凝土具有较高的抗压强度，两者的弹性模量相对接近，且两者之间有着较好的粘结力使之成为一个整体来共同承担结构构件所承受的外部荷载。这就不得不考虑到钢筋混凝土结构的耐久性，而钢筋保护层在这方面有着极为重要的地位和作用。
关键词：地铁车站；钢筋混凝土：保护层：控制措施；
城市轨道交通地铁车站多数混凝土结构在地面以下，受地下水影响，钢筋保护层厚度的控制尤为重要。在钢筋保护层超过允许偏差较大时，将会影响结构构件整体的受力，钢筋的锈蚀也会影响结构耐久性，甚至发生安全问题。
一、钢筋混凝土保护层控制的重要性及偏差影响
1.钢筋混凝土保护层的重要性和作用。(1)对钢筋的锈蚀有一定的保护作用，可以提高结构的安全和耐久性。(2)合理的保护层厚度能够满足钢筋和混凝土材料之间有足够的粘结力，保证两者在受力情况下能共同工作，从而确保结构构件受力要求。(3)可以增强结构的耐火性能：我们都知道混凝土一般可以耐高温700℃左右，发生火灾时，持续的温度上升，远不止700℃，高温下的钢筋性能(屈服点、弹性模量、抗拉强度等)就会急剧下降。当温度上升至600％时，混凝土结构强度几乎为零，将会导致结构的破坏。这时保护层就可以起到一定的拖延和保护作用。钢筋保护层对单项工程质量并不是起决定性作用的，但如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。所以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。
2.钢筋混凝土保护层厚度偏差的影响。(1)钢筋混凝土保护层偏厚的影响：首先，直观的表现为浪费混凝土，显得不经济；其次，对截面承载力而言，保护层加厚，必然使构件的有效截面宽度(或厚度)减小，自然就会降低截面的承载力；第三，保护层厚度较大，容易导致在构件表面出现较大的温度裂缝和收缩裂缝，还会直接削弱构件的承载能力。(2)钢筋混凝土保护层偏薄的影响：保护层偏薄的严重后果就是钢筋锈蚀，导致结构破坏而造成巨大损失。对于钢筋的锈蚀，《混凝土结构耐久性设计规范》明确规定了自然环境中的锈蚀问题，主要利用混凝土保护层来保证构件的耐久性。混凝土中水泥水化后形成的孔隙中含有饱和的氢氧化钙溶液，这种碱性溶液能在钢筋表面形成致密的钝化膜可以保护钢筋不被锈蚀。
二、对钢筋混凝土结构保护层厚度控制的重要性分析
1.从构件的耐久性分析。保护层的作用除上所述之外，还起着保护钢筋不被锈蚀的作用,以确保钢筋混凝土结构的耐久性。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，除了特殊的外界因素以外，在一般使用条件下，主要考虑大气的侵蚀而使钢筋氧化生锈。而混凝土不密实、裂缝、钢筋保护层偏小，再加上混凝土碳化以及钢筋的电化学反应等因素就会因此加速这种侵蚀过程。钢筋氧化锈蚀又会导致体积膨胀，致使混凝土保护层开裂造成恶性循环,更加加快钢筋锈蚀进程，从而大大缩短建筑物的使用寿命。因此，保证保护层厚度在设计及规范规定范围之内，就能最大程度地保护钢筋免受锈蚀，延缓混凝土碳化深度到达钢筋表面的时间，确保结构的使用年限。对一些特殊环境下的建筑物，如处于腐蚀气体环境下的建筑结构，设计上对混凝土结构的钢筋保护层还要作一些专门的规定，以确保建筑结构的耐久性。
2.从力学角度分析。钢筋混凝土结构构件是由钢筋和混凝土组成。从原材料的力学性能而言，钢筋具有较强的抗拉强度；混凝土则具有较高的抗压强度，而其抗拉强度却很低。这种组合发挥了它们各自的优势性能，共同承担结构构件所承受的外部荷载。因此，一般我们在考虑钢筋混凝土的受力条件时，着重考虑的是混凝土的受压应力和钢筋的受拉应力。而钢筋混凝土结构构件中钢筋的实际受拉应力是否能与设计计算应力相吻合，主要取决于钢筋在结构中的位置是否正确，这也正是我们要求控制钢筋保护层厚度的主要原因。一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋应设在构件上部受拉区，如果钢筋保护层厚度过大，轻则由于钢筋不能有效发挥其应有的抗拉作用，而使混凝土受拉应力超标产生裂缝，重则由于悬挑结构上部钢筋所受拉力的力矩高度（h0）变小，而使钢筋受拉应力超标发生结构断裂。
3.从钢筋与混凝土的黏结力分析。钢筋与混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的黏结强度，这种相互作用力称为握裹力。钢筋在混凝土中的保护层必须具有一定的厚度，才能保证混凝土与钢筋之间的握裹力。如果钢筋保护层厚度过小，钢筋过分靠近结构构件的边缘，容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，直接导致握裹力的减小。另外，钢筋保护层过小，表层混凝土将随着时间的推移而逐渐碳化，边缘钢筋失去保护作用而导致钢筋锈蚀，钢筋与混凝土之间也会失去黏结力，从而使构件的承载力降低，严重时还会导致整个结构体系的破坏。
三、钢筋混凝土保护层厚度的控制措施
1.施工前。认真学习图纸，班前对工人进行施工技术交底，明确不同部位钢筋的安装间距、垫块的布置方式和密度、保护层厚度的要求，使工人提高工程质量意识。
2.保护层垫块的材料进场和安装，应满足本项目轨道交通工程钢筋混凝土保护层质量管理办法的规定。(1)保护层垫块应采用水泥基类垫块，应具有足够的承载力和刚度，严禁采用石子、砖块、木块、大理石等材料替代。(2)水泥基类保护层垫块应采用工厂生产或现场制作，其强度应比浇筑部位混凝土强度提高一个级别，且不得低于C30。保护层垫块应具有相应的质量证明文件，工厂生产的垫块应提供产品合格证和型式检验报告等。现场制作的垫块应提供原材料检测报告、配合比验证报告、强度检测报告，垫块成型的模具应符合《混凝土结构用钢筋间隔件应用技术规程》要求。(3)墙内钢筋保护层垫块的安装要求。垫块应采用阵列式放置在最外层受力钢筋处，水平与竖向安放间距不应大于表l规定。
表l墙类钢筋保护层垫块的安放间距(m)
3.钢筋安装过程中。为防止预留钢筋角度偏差造成的钢筋骨架整体倾斜或偏位，内外侧钢筋之间采用了门字筋固定，确保钢筋骨架的稳定性，在控制钢筋垂直度的同时采用T字筋进行固定，确保保护层厚度满足要求。
4.模板安装之前。应先检查钢筋混凝土保护层垫块的安装间距、数量及固定方式(见图1)，确保绑扎牢固后再进行模板安装，大型钢模安装时应先将大模板底部触底，再进行扶正，防止模板摇晃触碰到垫块而影响保护层厚度偏差。
图1保护层垫块安装
5.模板安装完成并经检查合格后。在模板的顶部采用自制标准化、工具化专用卡具(30mmx50mm方木和2层模板组合而成)，模板宽度为50mm。在靠近钢筋一侧用电钻钻成半圆孔，直径为28mm，钻孔间距同钢筋间距，以固定钢筋。为进一步确保钢筋保护层满足设计要求，在混凝土浇筑过程中，可通过安装的卡具调整钢筋位置。
6.后期使用仪器检测时。首先检查电量是否充足，其次检测的环境无其他磁场或钢制架体材料的干扰，再确认检测时在同一水平线上，且避开拉筋节点和直螺纹套筒等情况，确保现场条件尽可能达到理想条件。
地铁车站主体结构施工前，围护结构外放尺寸会增加主体侧墙的厚度。钢筋保护层厚度偏大是实际施工中存在的普遍问题，应得到足够重视并采取措施控制。
参考文献：
[1]董晓娟，钢筋混凝土保护层厚度质量控制。2016.
[2]王林春，浅谈钢筋保护层厚度对混凝土耐久性的影响及控制措施。2017.
[5]黎超，黄建雄，浅谈钢筋保护层厚度控制措施。2017.
论文作者:龙伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/12
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