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1、浅析混凝土保护层的重要性摘 要：混凝土保护层在工程质量中占有重要地位。本文介绍混凝土保护层的作用和重要性，结合现场实践经验，分析了在施工实践中因操作不规范等原因引起的钢筋保护层质量问题，并提出了施工质量控制措施和失效保护层的治理方法，避免因混凝土保护层引起建筑工程质量问题。关键词：混凝土保护层；重要性；问题；质量控制；治理方法Abstract: The protective layer of concrete engineering quality plays an important role .This paper introduces the function and importanc
2、e of the protective layer of concrete, combined with practical experience, analysed in construction practice for operating without norms and other causes of reinforced protective layer of quality problems, and puts forward some measures for controlling the construction quality and the failure protec
3、tion layer management method, to avoid concrete protective layer caused the problem of construction project qualityKeywords: concrete cover，importance，problems，quality control，management method 引言混凝土保护层简单说来就是指包裹在钢筋外面的一定厚度的混凝土，其厚度为钢筋边缘至混凝土边缘之间最小的距离，当图纸中未注明时，保护层厚度一般指主筋保护层厚度，混凝土外面的粉刷不作为保护层厚度。现行混凝土结构设计规
4、范对钢筋保护层厚度按环境类别、构件类型、混凝土强度等级分别做出了规定，以及现行混凝土结构工程施工质量验收规范中对涉及混凝土结构安全的重要部位应进行结构实体检验并对结构实体钢筋保护层厚度也专门做出了规定,而规范中又强调梁类、板内构件上部纵向受力钢筋保护层厚度的合格点率应达到90%及以上, 且不超过1.5倍的尺寸偏差,这充分说明保护层在混凝土结构中极其重要的地位。1 混凝土保护层具有以下三方面的作用和影响1.1 对结构的耐久性影响在钢筋混凝土结构中, 保护层作用体现在两个方面：一是物理保护。混凝土紧紧裹在钢筋表面,保护钢筋免受外力和环境中有害物质的直接侵害；二是化学保护,水泥水化时析出大量的 Ca
5、( OH) 2,混凝土的初始碱度较高( pH 12),钢筋表面形成一种致密的钝化膜,可避免钢筋锈蚀。影响保护层作用机理主要取决于材料本身性能和保护层的厚度。1.1.1混凝土材料性能分析1）碳化的影响：混凝土的碳化指大气中的CO2不断向混凝土内部扩散,使混凝土的碱性降低, 即 Ca ( OH ) 2 +nH2O + CO2 = CaCO3 + ( n+ 1) H2O ,pH 值降至 10以下。混凝土的碳化会加剧混凝土的收缩,使混凝土表面产生细微裂纹, 发展到钢筋处时,钝化膜便会遭到破坏,丧失对钢筋的保护作用,孔隙中的H2O、O2 会与钢筋产生腐蚀电池反应,使钢筋被氧化生锈,体积膨胀，胀开保护层,
6、导致保护层失效。2）冻融的影响：混凝土不密实, 内部存在许多连通孔隙和渗水通道, 会严重影响其抗渗性。在负温存在情况下,由于其内部孔隙和毛细孔道的水结冰, 产生体积膨胀和冷水迁移, 导致混凝土表层发生开裂、剥落、结构疏松、强度降低。3）碱骨料反应的影响：碱骨料反应是指混凝土原材料中的水泥在水化过程中释放出的碱金属与含碱骨料中的碱活性成分发生化学反应而形成碱活性物质,碱骨料反应使混凝土内部产生膨胀应力, 将其自身胀裂。4）氯离子含量的影响：混凝土中氯离子的存在会破坏钢筋钝化膜,从而引起钢筋的锈蚀。在混凝土中氯离子的来源有两个途径：一是配制混凝土时由原材料带入的氯离子；二是外界环境渗透到混凝土中的
7、氯离子。根据研究资料表明, 混凝土中氯化物含量达到0 6-12kg/ 时,钢筋的腐蚀就可以发生。因此, 规范规定混凝土中的最大氯离子的含量为0.06%。1.1.2保护层厚度的影响混凝土保护层被完全碳化通常是钢筋锈蚀的重要前提,而碳化所需时间同其厚度成正比,构件的耐久年限主要取决于混凝土保护层的完全被碳化所需要的时间。从这个角度来讲, 增加混凝土保护层厚度, 可以保证结构的使用寿命。但试验还证明,过厚的保护层会降低受弯构件开裂弯矩,当试验荷载处于破坏荷载的15%-20% 时, 构件就开始出现裂缝。同时,过厚的保护层则容易在构件表面出现较大的收缩及温度裂缝,在受外力碰撞后容易破碎缺损,对结构耐久性
8、有不利影响。规范对梁、柱中纵向受力钢筋保护层厚度大于40mm 的情况,提出应采取有效措施,通常是在混凝土保护层中离构件表面一定距离处全面增设由细钢筋制成的构造钢筋网片。保护层过薄, 钢筋周围由于粘结滑移所引起的裂缝很容易发展到构件表面, 形成沿纵向钢筋的裂缝,使保护层混凝土发生劈裂破坏,而且难以抵御外界氯离子及其他介质侵入结构内部，导致钢筋、混凝土腐蚀破坏及形成应力腐蚀,直接影响结构的耐久性。1.2对结构的承载力的影响在结构计算中，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的。由于混凝土的抗拉强度很低，为了简化计算，一般只考虑混凝土承受压应力，而拉应力全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲，受
9、拉钢筋离受压区越远，其单位面积钢筋所承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高；如果受拉钢筋离受压区越近，即钢筋保护层越大，截面有效高度减小，其单位面积钢筋所承受的外部弯矩也就越小，不但不能充分发挥钢筋的力学性能，而且混凝土构件的承载能力也将大大地降低，重者会发生重大事故。所以对于梁、板与偏心受压构件而言，受拉钢筋 总是尽量靠近混凝土构件受拉一侧的边缘，例如简支梁的受拉钢筋应设在构件下部受拉区等。1.3 对维持受力钢筋与混凝土之间的粘结锚固力的影响混凝土与钢筋之所以能够作为一个整体来承受外力，关键在于钢筋与混凝土之间存在着一定的粘结锚固强度。粘结锚固使钢筋与混凝土这两种性质不同的材料形成
10、一个整体，共同抵抗外力作用的基础，钢筋与混凝土之间依靠粘结锚固力来传递应力，协调变形。如果要保证受力钢筋与握裹层混凝土之间有必要的粘结锚固强度，很大程度上取决于混凝土握裹层的厚度，混凝土握裹层越厚，则握裹力越大，反之越小。一般情况下，受力钢筋到构件中性轴间的距离容易满足，但受力钢筋的外边缘到混凝土构件表面之间的距离(亦称之为钢筋保护层)则必须采取相应的措施加以保证。试验研究表明，钢筋保护层可保证钢筋与混凝土之间有足够的粘结强度，防止相对滑动，如果钢筋保护层的厚度太薄，可能使钢筋外围混凝土产生径向劈裂，使粘结强度降低，将影响结构安全。所以必要的厚度可以保证混凝土对钢筋的握裹力，使钢筋与混凝土协同
11、工作。2 施工中存在问题及质量保证措施2.1施工现场存在的质量问题2.1.1在施工现场中，许多施工人员对混凝土保护层存在错误的理解，对梁箍筋的肢高通常是取梁高减去两个设计或施工规范规定的保护层的厚度，认为梁柱的混凝土是针对箍筋而言；有时施工为防止露筋现象，认为混凝土保护层越厚越好，制作箍筋时，其内径尺寸偏小，无形中增大了混凝土保护层的厚度，减小了构件有效高度。2.1.2绑扎钢筋时常将板、次梁、主梁、框架梁的负筋一层层地往上叠，使保护层最小厚度不能保证。2.1.3施工时任意踩踏构件的负弯矩筋而造成构件上表面开裂。2.1.4采用垫块形式及摆放随意性大。施工现场采用的垫块形式不规范, 有选用砂浆垫块
12、、石子垫块、钢筋垫块, 还有选用碎砖垫块, 甚至还有用混凝土碎块或石子或碎钢筋头, 规格和强度根本没有质量保证。2.1.5石子粒径选择偏大, 骨料质量差。浇筑时石子卡在钢筋上, 使保护层混凝土中的石子少或无石子而成为水泥砂浆层, 形成较大的干缩性而出现拉应力, 导致保护层开裂。2.1.6混凝土配制和施工操作控制不严格。为图方便, 随意加大混凝土水灰比, 致使结构表面泌水、流浆、干裂等, 严重影响耐久性。2.1.7混凝土养护方法不当。水泥中的水化作用会随着水分的逐渐蒸发而停止, 使保护层产生干裂及结构疏松,影响其耐久性。2.1.8混凝土振捣方法不当,致使垫块因振捣器的碰撞而损坏或位移,这在浇筑混
13、凝土后难以发现,成为工程事故的隐患。2.1.9钢筋表面未做除锈处理,使混凝土与钢筋的树脂粘结力受到严重影响, 成为保护层破坏的潜在隐患。2.2 施工中质量保护措施2.2.1严格控制垫块厚度, 保证厚度均匀; 控制绑扎密度; 切实保证垫块扎牢。2.2.2改变传统的施工工艺, 推广和使用塑料垫块和塑料卡子, 有效地保证混凝土保护层厚度和钢筋的位置, 这一做法在部分工程中已取得了明显的成效。2.2.3浇筑混凝土时加强对垫块的检查和保护。由于浇筑混凝土振捣及人员走动可能使个别垫块移位, 应及时修整, 特别是对负筋的保护层控制应有专人看管, 确保保护层质量。2.2.4确保混凝土的密实性。严格控制水灰比;
14、 优选水泥品种或适量的外加剂；控制混凝土施工质量,混凝土搅拌均匀、振捣密实防止漏振、减少跑浆、蜂窝、麻面、孔洞等现象；加强混凝土构件的早期养护,延长混凝土的湿养时间, 减少混凝土早期的干缩裂缝；冬季施工的混凝土, 要做好保温工作, 避免表层混凝土受冻害, 表面疏松, 抗碳化能力下降。3失效的保护层的治理方法混凝土结构保护层的失效, 有的会引起构件内钢筋的进一步锈蚀, 降低结构的耐久性,严重的将影响结构构件的承载力。因此,应根据保护层失效的原因、部位、结构的受力情况和使用要求等, 及时进行治理。其治理的方法有两种:3.1表面修补法。一般采用在构件表面涂抹高强砂浆、细石混凝土、树脂砂浆等。此种方法
15、适用于钢筋锈蚀且保护层损坏范围不大或损坏不太严重的情况。3.2 结构加固法。包括加设钢筋混凝土围套、加钢套箍、粘钢加固、喷浆加固修补等。当构件钢筋锈蚀严重且范围较大或因原设计或施工造成的配筋及混凝土强度等级不足或需要增加使用荷载等情况下采用。例如，某钢铁企业厂房，建于20世纪80年代中期，采用钢筋混凝土排架结构。由于生产环境湿度较大，有害气体(流体)浓度较高，发现混凝土构件的保护层有点状、片状胀裂或剥落，破坏处均有锈蚀钢筋外漏，影响结构的耐久性。考虑到结构受损情况不是很严重，为不影响正常生产，采取了表面修补的方法。如用高强砂浆或细石混凝土修补，新浇混凝土收缩会使新老混凝土的接合面形成接合缝,
16、降低构件的整体性和强度,且修复时间较长。因此,选用树脂砂浆为胶凝材料, 树脂砂浆具有早强、高强、高粘结力、收缩小、耐久性好等优点,施工一天即可达到早强,不耽误生产。4 结语综上所述对于钢筋保护层这一个容易被忽视， 然而却非常重要的问题，决不能掉以轻心，等闲视之,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对工程结构的重要性。认真对待，才能使确保构件的正常使用，提高工程质量。参考文献：1李 田 刘西拉,混凝土结构耐久性分析与设计,北京: 科学出版社, 1999.2朱 江,混凝土保护层厚度与强度关系的研究,广西工学院学报, 2003.3杜文学,关于混凝土结构耐久性破坏机理的分析与控制 ,煤炭技术,2003,22( 12).4邸小坛 周 燕,旧建筑物的检测加固与维修, 北京: 地震出版社, 1991.5陈丽金,混凝土结构钢筋腐蚀的抑制措施 福建工程学院学报,2003.6侯治国.钢筋混凝土结构.武汉: 武汉工业大学出版社,2002.7元贵生 董翼生,混凝构件保护层失效的分析与治理 ,工业建筑.
