01浅谈混凝土保护层的质量控制

1、浅谈混凝土保护层的质量控制 如东县建设工程质量监督站（检测中心）周俊林 混凝土保护层厚度的规定是为了满足结构构件的耐久性要求和对受力 钢筋有效锚固的要求。混凝土结构设计规范GB50010-2002与混凝土 结构工程施工质量验收规范GB50204-2002分别对钢筋保护层规定了质量 指标与检验方法，本文从保护层的作用与影响因素上阐述对钢筋混凝土保 护层的质量控制。 一.概述 根据设计规范中的规定，混凝土保护层的厚度是指钢筋外边缘至混凝 土表面的距离。混凝土结构设计规范GB50010-2002对混凝土保护层的 规定如下： 1. 混凝土保护层的基本值 环境类别 板、墙、壳 梁 柱 C20 C25C4

2、5 C50 C20 C25C45 C50 C20 C25C45 C50 -一- 20 15 15 30 25 25 30 30 30 -二二 a 20 20 30 30 r 30 30 b 25 20 35 30 35 30 三 30 25 40 35 40 35 2基本值考虑了环境类别的影响，遵循混凝土结构设计规范 GB50010-2002 如下表: 环境类别 条件 -一- 室内正常环境 a 室内潮湿环境：非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的 环境 b 严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境（地区划分按JGJ24） 三 使用除盐冰盐的环境；严寒和

3、寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境 四 海水环境（遵循 JTJ267） 五 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境（遵循 GB50046） ii 3、构件类型的影响 , 混凝土保护层厚度的基本值把构件分成板、梁、 柱三类。 4、基础中钢筋保护层：无垫层 40mm有垫层70 mm 5、 预制混凝土钢筋的保护层厚度：当混凝土等级不低于C20时，保护 层厚度可以减少5 mm处于二类环境中 的构件，当表面另作水泥砂浆抹 面层并有质量保证措施时，可按一类环境考虑。预应力钢筋保护层不应小 于15mm受弯构件钢筋端头保护层厚度应不小于 10mm肋形板主肋钢筋保 护层应按梁的数值采用。 6 、辅助钢筋的保护

4、层厚度：梁、柱中的箍筋、构造筋的保护层不应小 于15mm板、墙、壳中分布钢筋保护层可按基本保护层数值减少10mm但 在任何情况下不应小于10mm梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应 小于 15 mm。 7、保护层的其他构造要求：当梁、柱中纵向受力钢筋的混凝土保护 层厚度大于40 mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。对处于二、 三类环境中悬臂板，其上表面应采取有效的保护措施。 8、对有防火要求的建筑物混凝土保护层厚度尚应符合国家现行有关 标准的要求。处于四、五类环境中的建筑物其混凝土保护层厚尚应符合国 家现行有关标准的要求。 9、100 年使用年限对保护层的要求：对处于一类环境中使用年限

5、为 100 年的房屋结构，要求将基本保护层增加 40，并且还应采取表面保护 及定期维修等措施。 所以对混凝土保护层厚度的控制不能只局限于过去的 受力主筋的保护层的控制，过大过小都不利结构内在质量， 混凝土结构工 程施工质量验收规范GB50240-2002则提出了结构实体钢筋保护层厚度检 验的方法，以加强控制，保证结构的耐久性。 二 混凝土保护层的主要作用 1. 构件承载力是钢筋与混凝土的共同作用。从钢筋混凝土结构构件的 承载力来说，在设计计算值已确定的条件下，其承载能力主要是混凝土与 钢筋共同作用的结果，实际承载力的大小与混凝土和钢筋的握裹力有关， 这种握裹力包含混凝土与钢筋之间的粘着力、混凝

6、土收缩与钢筋表面的摩 擦力和钢筋表面凹凸不平与混凝土之间的咬合力三部分，而钢筋与混凝土 共同作用就必需保证钢筋要有一定厚度的混凝土保护层，如果保护层过小， 或没有保护层，会使钢筋与混凝土之间失去握裹力，就会丧失共同作用的 基础。 2. 保护钢筋不受腐蚀，具有保证结构耐久性的作用。混凝土保护层主 要是保护钢筋在自然环境因素和使用环境条件下，不受有害介质的侵蚀， 防止钢筋锈蚀。钢筋表面锈蚀后，由于铁锈的体积膨胀使混凝土保护层开 裂，加快钢筋再锈蚀，随着时间的延续，使钢筋有效截面不断减小，最后 严重影响结构承载力，直至导致结构破坏发生安全事故。混凝土属于碱性 材料，钢筋在其保护下与空气隔离防止锈蚀。

7、但混凝土的弱点是在长期与 空气接触中，会起化学变化而碳化。其碳化导致碱性逐渐削弱或消失，致 使空气中的潮气、水份和有腐蚀性的气体，通过混凝土的毛细管、小孔、 缝隙渗透到混凝土保护层中去，丧失保护层的作用，造成钢筋锈蚀，适当 增加保护层可以有效地延缓碳化层达到钢筋表面的时间，因此保证钢筋保 护层厚度，对确保结构工程的合理使用寿命具有重大意义。 3. 保护构件不因受高温影响急剧丧失承载能力。混凝土是很好的防火 材料，在一定温度范围内，混凝土与钢筋的膨胀系数基本接近，当环境温 度急剧升高时，两者热膨胀之差将会迅速改变，钢筋膨胀加大，强度下降， 两者失去共同作用的条件造成结构损坏。所以从工程结构防火角

8、度，也需 要保证保护层的厚度。 4. 虽然从粘结锚固和耐久性要求须有较大的保护层厚度 , 但从截面承 载力要求来看 , 混凝土保护层过大，势必会减小构件设计计算有效高度，降 低结构承载力，应综合考虑各方面的因素来确定保护层的厚度 , 质量验收规 范规定了钢筋保护层厚度的允许偏差 （ 纵向受力钢筋对梁类构件为 +10,-7; 对板类构件为 +8,-5） ，所以保护层的厚度关系到结构内在质量。 三. 保护层厚度影响因素 1. 设计文件中存在的问题 建国以来的设计方法经过几次较大的思路调整 ,目前已经较为成熟 , 但 在钢筋保护层厚度施工精细控制要求明确后 , 二者之间表现出一定的不协 调性,这主要

9、表现在 :一方面钢筋保护层厚度未结合构件特点明确表述 , 设 计文件目前对钢筋上影响保护层厚度控制要求多简单套用混凝土结构设 计规范（GB50010-2002 921的条文说明、构件形式划分。这样形成了 两个方面的局限性，其一钢筋保护层厚度未考虑施工工艺特点，设计与施 工分离。如在框架结构负弯矩钢筋设计中，虽然框架梁按照主、次地位， 己对框架节点处纵横向交叉的负弯矩钢筋的具体位置进行了分配，但纵横 向不同钢筋的保护层厚度值仅在设计计算过程中使用，从未在设计说明、 节点详图等特定位置，进行面向施工、监理单位的具体阐述。使该部位的 施工、监理、质控、判定等项工作无可用之规则。其它如井字梁节点处，

10、梁底纵横向交叉钢筋的保护层厚度： 一端带有挑梁的框架节点处，挑梁 负弯矩钢筋的保护层厚度等等位置，受钢筋实际摆位限制，均非简单的 “C20正常使用情况下25mr”i就可以覆盖说明的，钢筋保护层厚度的定位、 控制都存在不明确性。其二 . 钢筋保护层厚度仅提出最小厚度控制要求。使 非专业技术人员，产生“钢筋保护层厚度大一些不要紧，小一些要不得” 的错误概念。认为保护层大了，超出施工验收规范允许偏差，违反的是施 工验收规范：而保护层小了，则违反了工程建设强制性标准条文，成 为纲领性的大事。这类观点无疑与构件截面设计原理背道而驰，并混淆了 结构耐久性与结构安全性的不同需求等级，在不利于工程质量控制的同

11、时， 给结构安全留下隐患。 另一方面.设计计算方法中存在的不明确。设计文件在投入使用后，除 去客观上的约定、合同作用外，还有一定的算法、技法因素隐含其中。是 判定施工工作合格与否的重要依据之一。但后者，目前多未能阐明。目前 对钢筋保护层厚度提出要求的，除 GB50010 2002的 9.2.1 条文说明外，就 是算法上如主、次梁节点处的配筋，在设计过程中考虑不同的钢筋保护层 厚度，取用不同的有效截面高度进行配筋设计。但对于井字梁梁底、框架 柱节点位置x、丫不同向的框架梁底部、框架节点处现浇板负弯矩筋等位冒， 都存在因钢筋纵横交叉产生的“叠合”现象。部分钢筋的保护层厚度值， 会在此超过设计条文、

12、施工验收规范的要求 12倍。在上述位置，常规设 计中的截面控制法 , 已经不能明确、清晰的同步于构件的实际情况，并体现 符合截面实际有效高度的计算模型和相关假设理论。设计过程中采用的部 分设计软件，也多不具备针对这些情况所提供的专门对话框，实施对“同 位不同值”的纵横交叉钢筋的保护层厚度进行计算界定。 部分考虑到该问题的设计人员会根据设计经验、结构类型特点对此予 以定“量”的处理，但关于“度”的确定， 目前还缺乏统性标准。钢 筋保护层厚度控制要求在设计文件中详细表述的工作控制需要，也因而难 以实现。 2规范的缺陷 目前规范中对于允许偏差只考虑了梁、板类构件，对于整个混凝土工 艺而言涵盖面较小了

13、。比如随着新设计规范的实施，基础部分构件的钢筋 保护层厚度在多定为40mm由于施工工艺水平的因素，较大尺寸构件的施工 中，出现偏差的量值、几率均会有所增大（这也是梁、板类构件采用两种 允许偏差的原因）。但对基础底板、潮湿环境构件等设计上存在较大钢筋 保护层厚度值的构件，规范中还缺乏对应、合理的保护层允许偏差值。这 给质量控制及判定工作带来较大不便。 3、施工工艺、工法中存在的问题。 施工工艺是建筑行业技术水平的具体体现发展，混凝土施工的精细阶 段终会到来。从实体检验的情况看，迫切需要要注意以下几个方面工作： 施工工艺重点亟待明确。 根据规范提出的钢筋保护层厚度控制要求部位、特定工序这三个方面

14、的控制。特殊构件，指悬挑构件。规范将控制重点放在了悬挑构件上要求 抽取的构件中，有悬挑构件的需占 50以上。这需要施工中，对挑梁、挑 板的钢筋摆位要优于同点其它钢筋的摆位。特殊部位，指内力作旧较大的 部位。如梁的跨中、支座处。特定工序，指综合考虑浇筑、振捣等因素作 用确定的核心工序。如板工序中的垫块布置密度，应结合钢筋级别、自径、 刚度具体布置：如粱工序中的振捣，应考虑构件的配筋率、绑扎的材料强 度，采用适宜的工具。突出了特定的工序，才能突出机具、设备的应用范 围、特点，从而推动工艺进步。常见的对垫块的作用不理解 , 对垫块的质量 不重视, 用石子等东西代替 ,在支模或浇筑时施工人员随意走动

15、, 踩踏钢筋, 施工时由于计算和制作的差错造成加工出来的箍筋尺寸不符合要求，以及 混凝土浇注振捣方式等诸多因素。 部分企业的施工技术标准的缺乏适用性论证。 为达到规范提出的控制结果、评定要求，部分施工企业会采用一些缺乏 论证的工艺技术作为企业技术标准。这些做法虽有立竿见影的效果，但对 建筑物来说未必那是好事。譬如，部分施工企业采用 Pvc 塑料卡进行构件 的钢筋保护层厚度控制。虽然减少、避免了普通垫块在振捣过程中的易位， 但由于PvC材料的线性膨胀系数与混凝土、钢材线性膨胀系数的的不同， 对于裂缝控制要求较严的构件来说，大量使用 PVC塑料不仅会影响钢材、 混凝土的协同工作原理，也会促使构件在一类使用环境外的其它环境里 使用时较早形成裂缝，影响构件的耐久性。又如部分施工企业为防止振捣 过程中现浇板而的负筋下沉，采用焊接工艺代替原有的绑扎工艺。用钢筋 将现浇板的负弯矩筋、板底受力筋焊连在起，形成钢筋网架。这种通过 加大刚度达到振捣要求的方法，在一定程度上改变了构件受荷后的工作情 况。设计中预先采用的弹、塑性设计方法，此时就不能够达到设计原理的 假设要求，构件的实际承载力出现了核算需要。 四. 质量控制防治措施 1、确保受力钢筋位置正确 , 绑扎方法合理 , 绑扎牢固。仔细计算下料 长度，认真加工制作，钢筋骨架制作尺寸偏差控制严格，吊运采用多点起 吊等