鋼筋保護(hù)層施工質(zhì)量分析與控制

許晨輝

福州市鼓樓建筑工程集團(tuán)公司（350002）

鋼筋保護(hù)層施工質(zhì)量分析與控制

許晨輝

福州市鼓樓建筑工程集團(tuán)公司（350002）

這里分析了鋼筋混凝土保護(hù)層的作用，列舉了目前國(guó)內(nèi)施工主要存在的問(wèn)題，提出了新的施工技術(shù)和構(gòu)造措施以確保施工質(zhì)量。

保護(hù)層；施工；質(zhì)量

0 引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)之一，而決定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件耐久性的主要因素是保護(hù)層的厚度和質(zhì)量。因此鋼筋保護(hù)層的質(zhì)量控制是鋼筋混凝土工程質(zhì)量中的重要一環(huán)。2002年的《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定對(duì)涉及結(jié)構(gòu)安全的重要部位應(yīng)進(jìn)行實(shí)體檢驗(yàn)，其中鋼筋保護(hù)層厚度就作為實(shí)體檢驗(yàn)內(nèi)容之一。然而在工程實(shí)踐中，因保護(hù)層質(zhì)量失控造成的質(zhì)量通病實(shí)有發(fā)生。因此，只有全面分析保護(hù)層施工質(zhì)量，并掌握其控制方法，才能保證保護(hù)層發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1 鋼筋保護(hù)層的作用

1.1 粘結(jié)錨固性能要求

混凝土保護(hù)層能保證鋼筋與混凝土共同受力，發(fā)揮設(shè)計(jì)所需要的強(qiáng)度。鋼筋混凝土是由非勻質(zhì)材料－混凝土與勻質(zhì)材料－鋼筋組成，在荷載作用下共同受力，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力起主要作用。如果鋼筋與混凝土之間失去握裹力，就會(huì)喪失其共同工作的基礎(chǔ)。因此為了保證鋼筋與混凝土共同工作，鋼筋必須有一定厚度的混凝土保護(hù)層，在設(shè)計(jì)中要求保護(hù)層的最小尺寸應(yīng)大于或等于受力主筋的直徑。

1.2 維護(hù)結(jié)構(gòu)的耐久性

鋼筋混凝土保護(hù)層能保護(hù)鋼筋在設(shè)計(jì)年限內(nèi)不發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全的銹蝕，保證結(jié)構(gòu)的耐久性。國(guó)內(nèi)的一份研究資料表明，保護(hù)層厚度減小1/4，構(gòu)件的抗碳化年限就減少約1/2。混凝土材料的堿性可以在鋼筋表面生成一種能阻止鋼筋銹蝕的鈍化膜。隨著它與空氣的接觸，逐漸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而碳化導(dǎo)致堿性削弱或消失。致使空氣中的水分和侵蝕氣體滲透到混凝土保護(hù)層中去，使其喪失保護(hù)作用，形成鋼筋銹蝕。因此，保證保護(hù)層厚度，延緩碳化層到達(dá)鋼筋表面的時(shí)間對(duì)確保工程的合理使用壽命具有重要意義。

1.3 防火

鋼筋保護(hù)層具有一定的隔熱作用，遇到火災(zāi)時(shí)能對(duì)耐火性較差的鋼筋進(jìn)行保護(hù)。如果保護(hù)層過(guò)薄，在高溫環(huán)境下易開(kāi)裂，會(huì)使鋼筋因過(guò)熱而降低強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。用混凝土保護(hù)層包裹鋼筋，可以延緩結(jié)構(gòu)倒塌的時(shí)間，為人員疏散和物質(zhì)轉(zhuǎn)移提供更多的緩沖時(shí)間。從鋼筋與混凝土共同工作的角度看，在一定的范圍內(nèi)，鋼筋與混凝土的線(xiàn)膨脹系數(shù)相近。而當(dāng)環(huán)境溫度急劇增高時(shí)，兩者的膨脹系數(shù)的差異將迅速擴(kuò)大，鋼筋膨脹加大，兩者失去共同工作的基礎(chǔ)，加劇了結(jié)構(gòu)的破壞。

2 目前國(guó)內(nèi)施工主要存在的問(wèn)題

2.1 所采用的墊塊形式五花八門(mén)

目前我國(guó)在施工中主要采用放置水泥砂漿墊塊或在主鋼筋上焊接短鋼筋的方法。這些墊塊和短鋼筋一般都是在工地現(xiàn)場(chǎng)制作的或是采用工地上的廢鋼筋，對(duì)墊塊的強(qiáng)度、厚度等沒(méi)有具體的檢驗(yàn)指標(biāo)，在施工過(guò)程中砂漿墊塊很容易破碎、移位。如果采用焊接鋼筋來(lái)確定保護(hù)層厚度，這種方法對(duì)確保保護(hù)層厚度比較有效，但是卻忽視了作為墊塊的短鋼筋拆膜后直接外露的問(wèn)題。這樣一來(lái)鋼筋更容易在環(huán)境介質(zhì)的作用下銹蝕，其生銹膨脹所產(chǎn)生的壓力會(huì)加速保護(hù)層混凝土的開(kāi)裂，使受力鋼筋的銹蝕提前開(kāi)始并加快發(fā)展。

2.2 施工操作中隨意性大

墊塊擺放的位置比較隨意,造成有的區(qū)域多，有的區(qū)域少。墊塊的間距小時(shí)400~500 mm放置一個(gè)，間距大時(shí)1 500~1 800 mm才放置一個(gè)，起不到應(yīng)有的作用。同時(shí)在澆注混凝土?xí)r由于工人的操作的不小心使墊塊受到損壞或移位的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，例如由于振搗器的碰撞或者在整改鋼筋時(shí)使墊塊受到損壞或移位。

2.3 質(zhì)量管理不嚴(yán)格

質(zhì)量責(zé)任不明確或者不落實(shí)，檢查驗(yàn)收時(shí)不合格或者相關(guān)工種互不檢查。如有些工人不了解墊塊的厚度和擺放方法；專(zhuān)業(yè)檢查和隱蔽工程驗(yàn)收時(shí)常忽略墊塊及其安裝質(zhì)量；混凝土工種只管澆注，不管墊塊是否合格。這些在混凝土澆注后便很難發(fā)現(xiàn)，但會(huì)直接影響到工程的施工質(zhì)量。

3 質(zhì)量的改進(jìn)方法

針對(duì)以上混凝土保護(hù)層施工中存在的問(wèn)題，除了在設(shè)計(jì)和施工中加強(qiáng)管理外，更重要的是采用新的施工技術(shù)和構(gòu)造措施，確?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋的定位穩(wěn)固可靠，提高施工精度。

3.1 采用塑料墊塊

目前國(guó)內(nèi)一些較發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始采用聚乙烯等高分子材料制作塑料墊塊，與傳統(tǒng)的砂漿墊塊相比，塑料墊塊生產(chǎn)過(guò)程中模具定型，尺寸統(tǒng)一，減少了人為因素造成的厚薄不均的現(xiàn)象。在施工中，采取卡、套等方式直接固定在鋼筋上，不需要綁扎，提高了工作效率。而且塑料墊塊通過(guò)卡口與鋼筋相連，不易發(fā)生移位，施工質(zhì)量較好。但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，塑料墊塊的強(qiáng)度較低，而且與混凝土的粘結(jié)性能較弱。筆者曾做過(guò)一組對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)截面高度為90 mm和110 mm厚的板，分別使用砂漿墊塊與塑料墊塊控制其保護(hù)層厚度。發(fā)現(xiàn)采用塑料墊塊的板出現(xiàn)第一條裂縫時(shí)的荷載比采用砂漿墊塊的板出現(xiàn)第一條裂縫時(shí)的荷載低。說(shuō)明由于塑料墊塊與混凝土的粘結(jié)性較差，對(duì)裂縫的控制作用較小。

3.2 采用混凝土的覆蓋層

在混凝土表面加敷一層適當(dāng)?shù)木酆衔锔男屯繉右彩禽^為可行的一種方法。在一些歐美國(guó)家的公路和海洋結(jié)構(gòu)中均有成功的跟蹤記錄。聚合物覆蓋曾有水劑和溶劑兩種，wood工程有限公司曾對(duì)其中Flexcrete水泥覆蓋層851的擴(kuò)散阻力進(jìn)行評(píng)估，尚未檢測(cè)到氯離子的流出。在0.1MP的壓力下，它的抗水性相當(dāng)于70 mm厚的混凝土。Flexcrete 851也曾用于斯堪的那維亞、香港以及英國(guó)等一些主要的橋梁工程中。采用聚合物的覆蓋層可以抵抗氯化物的入侵提供了對(duì)碳酸鹽的防御性能，確保達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限，但是該覆蓋層的價(jià)格較高，而且主要是用于對(duì)保護(hù)層的修復(fù)。同時(shí)還必須保證于混凝土表面及其鄰近區(qū)域是相容的。目前國(guó)內(nèi)還較少采用。

3.3 采用間隔件

鋼筋間隔件是一種替代傳統(tǒng)砂漿或混凝土墊塊，區(qū)別于馬凳、鋼支架的工廠(chǎng)化生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，用于在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中,作為鋼筋的支撐件，同時(shí)起到控制保護(hù)層厚度以及方便鋼筋布置的作用。這種產(chǎn)品在日本及歐美一些國(guó)家的工程中得到普遍應(yīng)用，間隔件這個(gè)名稱(chēng)也是由日本傳來(lái)的，日文中稱(chēng)為“スペーサー”。

與傳統(tǒng)墊塊相比，鋼筋間隔件安裝簡(jiǎn)便，易于定位，鋼筋間隔件的使用，大大少于采用傳統(tǒng)墊塊的數(shù)量，上下層鋼筋兼用，在確保下層鋼筋保護(hù)層符合要求的同時(shí)，也能保證板的厚度及上保護(hù)層的要求，還有效的控制了上下層鋼筋的間距。這樣還能減小施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度,通過(guò)實(shí)際使用情況測(cè)算，平均提高現(xiàn)場(chǎng)鋼筋施工效率20%左右，在加快了鋼筋混凝土施工進(jìn)度的同時(shí)降低了施工成本。

目前的間隔件有如下幾種形式:

1）單層鋼筋間隔件:用于控制板中單層鋼筋的保護(hù)層厚度，同時(shí)作為單層鋼筋的架力墊塊。

圖1 －1單層鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖1 －2用于控制下層鋼筋保護(hù)層

圖1 －3用于控制上層鋼筋保護(hù)層

2）雙層鋼筋間隔件:可用于布置雙層鋼筋的板結(jié)構(gòu)，能同時(shí)控制頂面和底面的保護(hù)層厚度。

圖2 －1雙層鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖2 －2雙層鋼筋間隔件的架設(shè)

3）高支架類(lèi)鋼筋間隔件:適用于地下建筑、基礎(chǔ)、深梁、轉(zhuǎn)換層等厚大混凝土結(jié)構(gòu)施工，特別適用板或梁的厚（高）度大，所配置的鋼筋直徑大、數(shù)量多的結(jié)構(gòu)工程。

筆者對(duì)3類(lèi)鋼筋間隔件進(jìn)行了各種條件下的12組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:所有的鋼筋間隔件產(chǎn)品本身具有足夠的承載能力，滿(mǎn)足鋼筋工程施工階段的施工荷載以及支承鋼筋自重的承載要求。采用鋼筋間隔件產(chǎn)品澆筑的混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能和使用性能能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并無(wú)不良的影響。

圖3 －1各種高支架類(lèi)鋼筋間隔件

其使用的方式如圖:

圖3 －2高支架鋼筋間隔件在工程中的應(yīng)用

4 總結(jié)

目前關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究已經(jīng)成為全球土木工程界所關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，國(guó)外的研究表明，腐蝕介質(zhì)滲入混凝土的速度與保護(hù)層厚度的平方成正比，故保護(hù)層厚度是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最主要的影響因素。但是目前在施工中仍普遍存在一些問(wèn)題，如檢測(cè)方法落后，對(duì)保護(hù)層的施工質(zhì)量較難判斷，多數(shù)工程無(wú)從檢驗(yàn)等，都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成隱患。

因此可以在施工中采用標(biāo)準(zhǔn)化間隔件來(lái)保證保護(hù)層的施工質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)化間隔件都是工廠(chǎng)化制作，制作規(guī)范，質(zhì)量可靠，在使用中不易移位、破碎，能有效保證保護(hù)層的高度，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。同時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)化間隔件，避免了在現(xiàn)場(chǎng)分散、臨時(shí)作坊式制作，便于管理、節(jié)約了作業(yè)時(shí)間，而且在放置過(guò)程中，操作方便，提高了施工的工作效率。

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