中建三局第二建设工程有限责任公司
摘要：保护层厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。
关键词：钢筋保护层厚度；实体检测；钢筋保护层厚度不足修补
1.工程应用简介
南通南山尚品名邸二期总承包工程项目位于南通市港闸区工农路东、永和路南，该工程一标段总建筑面积14.8万平方米，框架﹣剪力墙结构，含7#、8#、9#、10#、11#五栋高层住宅楼。
图1 项目鸟瞰图
2.钢筋保护层规范要求
根据规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），保护层厚度不再是纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离，而是“以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋等）的外缘计算混凝土的保护层厚度”。
保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。
一般来讲，混凝土保护层厚度大，构件的受力钢筋粘结锚固性能、耐久性和防火性能越好。但是，过大的保护层厚度会使构件受力后产生的裂缝宽度过大，就会影响其使用性能。如破坏构件表面的装修层、过大的裂缝宽度会使人恐慌不安，而且由于设计中是不考虑混凝土的抗拉作用的，过大的保护层厚度还必然会造成经济上的浪费。
因此，2010年《混凝土结构设计规范》8.2.1条，规定纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度（钢筋外边缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋的公称直径d，且应符合下表的规定。一般设计中是采用最小值的。
2.钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm.
3.板在混凝土等级强度大于C25时，保护层厚度不小于20mm，且不应小于钢筋的公称直径d。
3.钢筋保护层厚度检测要求
对于工程重要部位或构件必须进行结构实体检测。主要检验混凝土厚度和钢筋保护层厚度。
钢筋保护层厚度检验，需要对重要构件，特别是悬挑梁和板构件，以及易发生钢筋位移、易漏筋的部位，采用非破损（即采用先进的钢筋保护层厚度检测仪）或局部破损的方法检验。
（一）钢筋保护层厚度检验的结构部位和构件数量，应符合规范要求：
1.钢筋保护层厚度检验的结构部位，应由监理（建设）、施工等各方根据结构构件的重要性共同选定；
2.对梁类、板类构件，应各抽取构件数量的2%且不少于5个构件进行检验；当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例均不宜小于50%。
2.对选定的梁类构件，应对全部纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；对选定的板类构件，应抽取不少于6根纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验。对每根钢筋，应在有代表性的部位测量1点。
3.钢筋保护层厚度的检验，可采用非破损或局部破损的方法，也可采用非破损方法并用局部破损方法进行校准。当采用非破损方法检验时，所使用的检测仪器应经过计量检验，检测操作应符合相应规程的规定。钢筋保护层厚度检验的检测误差不应大于1mm。
4.钢筋保护层厚度检验时，纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差，对梁类构件为+10mm，-7mm；对板类构件为+8mm，-5mm。
5.对梁类、板类构件纵向受力钢筋的保护层厚度应分别进行验收。
（二）结构实体钢筋保护层厚度验收合格应符合下列规定：
1.当全部钢筋保护层厚度检验的合格点率为90%及以上时，钢筋保护层厚度的检验结果应判为合格；
2.当全部钢筋保护层厚度检验的合格点率小于90%但不小于80%，可再抽取相同数量的构件进行检验；当按两次抽样总和计算的合格点率为90%及以上时，钢筋保护层厚度的检验结果仍应判为合格；
3.每次抽样检验结果中不合格点的最大偏差均不应大于本附录E.0.4条规定允许偏差的1.5倍。
4.钢筋保护层厚度控制分析
钢筋混凝土结构是房屋建筑、市政工程中被广泛采用的结构形式。在我们的建设工程质量监督的日常工作中，对钢筋混凝土结构工程实体质量的检查监督无疑是一个重点。由于钢筋混凝土工程量大面广，在检查中我们经常发现一些施工单位在施工过程中对混凝土结构中的钢筋保护层厚度控制不严，造成钢筋位置不准。再加上模板尺寸偏差较大等因素造成钢筋保护层超标，并且在混凝土浇筑后，又不能直观的看到其内部结构，因而给工程质量带来隐患。
除了原材料质量因素以外，钢筋混凝土结构构件的钢筋保护层偏差直接影响到钢筋混凝土构件的力学性能及耐久性，关系到建筑物的使用安全及使用寿命，。因此，参与建设、施工的各方均应足够重视并关注钢筋混凝土结构的保护层问题。下面对钢筋混凝土结构保护层厚度的控制提出几点见解供大家探讨。
（一）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。此类事故在建设史上并不少见。再比如，大面积的现浇楼板，下排钢筋如果垫得过高，保护层过大，在外加荷载作用下，混凝土下部受拉应力超标，也会产生板底裂缝。
（二）从钢筋与混凝土的粘结力分析
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粘结强度，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粘结力，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）从构件的耐久性分析
保护层的作用除上所述之外，顾名思义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，就能最大程度的保护钢筋免受锈蚀，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。
（四）从混凝土的防火要求分析
保护层对混凝土内部的钢筋还具有一定的防火功能。当建筑结构发生火灾时，环境温度急剧升高，钢筋与混凝土的热膨胀系数是不同的。当钢筋的膨胀值逐渐大于混凝土的膨胀值时，就会损伤和破坏混凝土与钢筋之间的握裹力；此外，当钢筋温度上升到 700℃时，钢筋屈服强度大幅度降低，就会失去与混凝土共同工作的条件，而导致结构破坏。然而，混凝土是不良导热体，它能保护钢筋不会立即受到高温影响，从而延缓结构丧失承载能力的时间，为消防救援赢得时间。对一些特殊建筑或构筑物为提高其耐火等级，设计上还对有些结构构件增加混凝土保护层厚度的具体要求。
5.钢筋保护层不足的主要原因分析
钢筋混凝土结构的主筋、副筋或箍筋等裸露在表面，没有被混凝土包裹。造成露筋的主要原因是：
(1)浇注混凝土时，钢筋垫块位移，或垫块漏放，致使钢筋下坠或外移紧贴模板面外露；
(2)混凝土配合比不当，产生离析，靠模板部位缺浆或模板严重露浆；
(3)混凝土保护层太小或保护层处混凝土漏振，或振捣棒撞击钢筋或踩踏钢筋，使钢筋位移，造成露筋；
(4)木模板未浇水湿润，吸水粘结或脱模过早，拆模时缺棱，掉角，导致露筋；
(5)骨料粒径偏大，振捣不充分，混凝土于钢筋处架空造成钢筋与模板间无混凝土。
6.钢筋保护层不足的主要处理方法
钢筋保护层厚度不足时，我们可以使用环氧砂浆进行修补施工。环氧砂浆具有与混凝土耐久性同步、抗压强度高、粘结性能好、保水性能和抗裂性均较好的特点。
（一）施工流程
基层处理→固定厚度标尺→拌制、涂刷底涂料→拌制、涂抹环氧树脂砂浆→压实抹平
（二）施工工艺
1.环氧砂浆施工时应沿逆水流方向进行；
2.要求压实抹平，无错台，无明显接缝；
3.表面要求密实平整，避免出现冷缝接茬；
4.环氧砂浆的稠度以满足施工层不脱落、不起皮、不起皱、不流坠等施工性能为宜。拌合好的环氧砂浆超过适用期时，应废弃，不再使用。
（三）环氧砂浆的养护
环氧砂浆养护期间，涂层应避免撞击、水浸、雨淋、暴晒等，养护龄期一般为7d。
（四）质量保证措施
（1）对进场材料进行严格控制，保证材料的质量。对材料的合格证、质量保证书和出场型式报告进行严格把控。
（2）对工人进行交底，保证各道工序严格按要求执行。
（3）项目管理人员在施工过程中做好监督工作，保证各道工序的完成质量，对于关键部位的防水进行全过程监督。
7.结束语
钢筋保护层是一个容易被忽视，然而却非常重要的问题。在我们在建项目验收中，会遇到楼板开裂、板底露筋泛锈等就是由于钢筋保护层厚度等原因引起的。因此，我们要加强对施工人员的教育和管理，充分认识到钢筋保护层厚度对工程结构的重要性。从设计、施工的每一个环节中，认真对待这个问题，并特别关注负弯矩钢筋的保护层问题，以确保构件的正常使用，提高工程质量，使我们的工程施工技术水平更上一个档次。
论文作者:陆辞,杜江聪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/20
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