论文部分内容阅读
摘要：钢筋混凝土保护层的控制在现代建筑的钢筋混凝土构件中具有十分重要的作用。因此，钢筋混凝土结构保护层问题应该得到参建各责任主体的应有重视。笔者从工程质量监督的视角，对钢筋混凝土结构保护层厚度的监管提出一些见解来一起探讨。
关键词：钢筋；混凝土；保护层；监管
1钢筋保护层的重要性
钢筋混凝土结构是由混凝土中配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架制成的结构。钢筋的主要成分是铁，铁在常温下会氧化，在高温及潮湿的环境中氧化速度会更快。在正常情况下钢筋被包裹在混凝土构件中形成钝化保护膜，不与外界接触，所以适当的钢筋保护层厚度对保护钢筋免受氧化减轻腐蚀起着重要的作用。
2 钢筋混凝土保护层质量通病
2.1 保护层过厚
由于钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为簡化计算，一般混凝土只考虑承受压应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件强度设计来讲，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效高度就越小，导致钢筋混凝土构件达不到设计强度；而且钢筋保护层过厚使结构下部离受力筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降反而易开裂，进而引起钢筋锈蚀，其结构强度就必然降低，结构存在安全隐患。
2.2 保护层过薄
1） 降低承载力
从理论上讲保护层过薄增大了有效高度值，片面地说有利于结构承载力，实际上是削弱了承载能力。因为承载力是靠混凝土与钢筋共同作用来保证的，这与钢筋和混凝土之间的粘结力有关，而粘结力主要由钢筋和混凝土的接触面经化学作用而产生胶着力、混凝土硬化收缩时对钢筋产生的摩擦力和握裹力以及钢筋表面粗糙不平，在接触面引起的咬合力组成。从粘结力的组成可以看出，保护层过薄可能使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低，从而削弱承载力。但因粘结破坏机理复杂，影响因素多，受力情况多样，至今尚未建立较完整的计算理论，只能通过试验得出基本粘结力。试验证明：保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力有着明显的影响。
2） 影响结构工程使用寿命
包裹在钢筋外面的混凝土由于其所具有的碱性性质而起着保护钢筋不生锈的作用。实验观测发现，当空气中的碳酸根侵入混凝土内部时，混凝土将从表面开始向内逐步失去碱性，这种现象称为混凝土的“碳化”。一旦碳化深度达到钢筋表面，混凝土保护层就不再对钢筋起保护作用，所以保护层厚度影响到混凝土的碳化时间和结构的耐久性。
3） 高温影响下构件迅速破坏
众所周知，混凝土是良好的防火材料，而钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。从防火角度来看，也需要保证保护层的厚度，并且满足现行《建筑设计防火规范》(GBJ16-1987)的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
2.3 密实性不够
混凝土是由水泥、普通碎(卵)石、砂和水经合理混合后硬化而成的人造石材。它的强度不仅取决于组成它的原材料质量，还与其结构密实度有关。结构松散的混凝土无法与钢筋结合紧密形成必要的粘结锚固力，且容易产生蜂窝麻面引起混凝土开裂、剥落进而结构钢筋锈蚀，最终导致结构破坏。由于钢筋保护层的上部是密集的钢筋网，要想达到密实就更不容易。因此，如果能保证混凝土保护层具有足够的厚度和密实性，就保证了混凝土的碳化深度在相当长的时间内不会达到钢筋表面，而且能保证与钢筋垂直的裂缝宽度不致过大，这样，混凝土保护层就可以长期保护钢筋免遭锈蚀。
3 钢筋保护层的监督抽测方法
参考相关资料并结合日常监督抽测实践，《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204－2002）中规定：目前钢筋保护层的检验，可采用非破损或局部破损的方法，也可以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，抽测操作应符合相关规程的规定。
在实际抽测过程中，从对结构构件的耐久来考虑，应提倡首选非破损法对其进行抽测，当采用非破损法抽测过程中出现疑问时用破损法去修正或验证。在不适宜采用非破损法的时候才采用钻孔、剔凿局部破损法，然后再用深度游标卡尺量测其实际保护层厚度。
非破损法主要用到的仪器是钢筋探测仪，钢筋探测仪有电磁法钢筋探测仪和雷达法钢筋探测仪两类。电磁法钢筋探测仪通常由探头、主机和连接线组成。探头接受主机命令，产生电磁场，探头与混凝土表面持续接触并进行扫描，当混凝土中的钢筋和其它金属物体位于该磁场时，磁力线会变形，钢筋和其它金属所产生的干扰导致电磁场强度的分布改变，被探头探测到并接收输送回主机，主机以模拟方式或数字方式对金属物的位置进行显示。如果对仪器所测金属物和混凝土进行适当校准，主机即显示钢筋（金属物）保护层厚度。
钢筋探测仪主机中显示的钢筋保护层厚度均为使用生产国钢筋和混凝土材料校准得出，且显示的数字只对单根钢筋而言。依据仪器的探测原理，为提高钢筋保护层厚度抽测的准确性，需要对新购仪器进行试验室校准，仪器在使用过程中还需进行周期性校准，工程现场抽测时如现场情况和试验室校准条件有差异，需对仪器读取的保护层数值进行现场校验。梁中和柱中以及板的钢筋间距较大，其钢筋保护层采用破损法和非破损法的抽测数据相差不大，而梁端及柱头钢筋密集的部位，采用非破损法出现的误差较大。非破损法抽测受现场的场地及操作人员的经验和熟练程度的影响，故抽测时要制定相关的抽测指南以提高监督抽测水平。
4 钢筋保护层的质量监管
从近几年的抽测实践中发现，现浇板负弯矩钢筋以及悬臂构件的受力钢筋混凝土保护层厚度合格点都偏低， 是建筑工程质量通病之一。具体可从以下三个方面去控制钢筋保护层的厚度：
4.1 提高对保护层重要性的认识，着力抓好施工前技术交底。
在监督抽测时发现， 有的主梁用多条通宽直径25mm的HRB335热轧带肋钢筋作主梁下部纵向钢筋保护层的垫块，虽然这种方法可以保证钢筋保护层的厚度， 但其用作垫块的通宽Φ25 钢筋由于没有混凝土的保护，可能会在短时期内生锈，导致周围保护层的脱落以及其自身的脱落，危及在其下面的工作或生活的人的安全，而且主梁纵向钢筋在没有保护层的保护下锈蚀速度因此加快。因此有必要要求施工单位在施工前，应针对不同的工程部位，根据设计图纸及施工验收规
范，确定正确的钢筋保护层。
4.2 科学合理地安排好各工种作业，着力抓好施工组织
施工单位在施工过程中，尽可能科学合理地安排好各工种交叉作业的时间，在板底钢筋绑扎后，线管预埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以减少板面钢筋绑扎后的作业人员往返次数。在楼梯、走廊等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道，以供相关的施工人员通行。并使全体操作人员重视保护板面上层负筋的正确位置； 必须行走时应自觉沿钢筋支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。安排足够数量的钢筋工，在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修。
4.3 严格遵守规范要求，着力抓好施工过程控制
对现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度的控制， 很多经验证明，以下施工方法可以有效控制板负弯矩钢筋混凝土保护层的厚度。
4.3.1 按规范要求将负弯矩钢筋和固定负弯矩钢筋的分布筋绑扎牢固，在柱上钢筋间拉线标注负弯矩钢筋保护层厚度，采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土，在刚性较大的梁纵向钢筋上部设置承载木板，浇筑混凝土时工人站于承载木板上。
4.3.2 除按规范要求对钢筋进行绑扎外，还采用工程塑料限位卡固定板负弯矩钢筋及板中其它钢筋，然后采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。
4.3.3 按规范要求绑扎板负弯矩筋及其分布筋，用几型支撑筋支撑负弯矩钢筋远离梁的一端，用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。
5 结束语
钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。我们要在正确了解钢筋及混凝土构件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，在实际工程质量监管中不断提高技术水平。只有防微杜渐，加强监管，才能进一步提升工程质量水平。
参考文献：
［1］GB50204－2002 混凝土结构工程施工质量验收规范．北京：中国建筑工业出版社，2002．
［2］GB50010－2002 混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，20025
关键词：钢筋；混凝土；保护层；监管
1钢筋保护层的重要性
钢筋混凝土结构是由混凝土中配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架制成的结构。钢筋的主要成分是铁，铁在常温下会氧化，在高温及潮湿的环境中氧化速度会更快。在正常情况下钢筋被包裹在混凝土构件中形成钝化保护膜，不与外界接触，所以适当的钢筋保护层厚度对保护钢筋免受氧化减轻腐蚀起着重要的作用。
2 钢筋混凝土保护层质量通病
2.1 保护层过厚
由于钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为簡化计算，一般混凝土只考虑承受压应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件强度设计来讲，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效高度就越小，导致钢筋混凝土构件达不到设计强度；而且钢筋保护层过厚使结构下部离受力筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降反而易开裂，进而引起钢筋锈蚀，其结构强度就必然降低，结构存在安全隐患。
2.2 保护层过薄
1） 降低承载力
从理论上讲保护层过薄增大了有效高度值，片面地说有利于结构承载力，实际上是削弱了承载能力。因为承载力是靠混凝土与钢筋共同作用来保证的，这与钢筋和混凝土之间的粘结力有关，而粘结力主要由钢筋和混凝土的接触面经化学作用而产生胶着力、混凝土硬化收缩时对钢筋产生的摩擦力和握裹力以及钢筋表面粗糙不平，在接触面引起的咬合力组成。从粘结力的组成可以看出，保护层过薄可能使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低，从而削弱承载力。但因粘结破坏机理复杂，影响因素多，受力情况多样，至今尚未建立较完整的计算理论，只能通过试验得出基本粘结力。试验证明：保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力有着明显的影响。
2） 影响结构工程使用寿命
包裹在钢筋外面的混凝土由于其所具有的碱性性质而起着保护钢筋不生锈的作用。实验观测发现，当空气中的碳酸根侵入混凝土内部时，混凝土将从表面开始向内逐步失去碱性，这种现象称为混凝土的“碳化”。一旦碳化深度达到钢筋表面，混凝土保护层就不再对钢筋起保护作用，所以保护层厚度影响到混凝土的碳化时间和结构的耐久性。
3） 高温影响下构件迅速破坏
众所周知，混凝土是良好的防火材料，而钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。从防火角度来看，也需要保证保护层的厚度，并且满足现行《建筑设计防火规范》(GBJ16-1987)的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
2.3 密实性不够
混凝土是由水泥、普通碎(卵)石、砂和水经合理混合后硬化而成的人造石材。它的强度不仅取决于组成它的原材料质量，还与其结构密实度有关。结构松散的混凝土无法与钢筋结合紧密形成必要的粘结锚固力，且容易产生蜂窝麻面引起混凝土开裂、剥落进而结构钢筋锈蚀，最终导致结构破坏。由于钢筋保护层的上部是密集的钢筋网，要想达到密实就更不容易。因此，如果能保证混凝土保护层具有足够的厚度和密实性，就保证了混凝土的碳化深度在相当长的时间内不会达到钢筋表面，而且能保证与钢筋垂直的裂缝宽度不致过大，这样，混凝土保护层就可以长期保护钢筋免遭锈蚀。
3 钢筋保护层的监督抽测方法
参考相关资料并结合日常监督抽测实践，《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204－2002）中规定：目前钢筋保护层的检验，可采用非破损或局部破损的方法，也可以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，抽测操作应符合相关规程的规定。
在实际抽测过程中，从对结构构件的耐久来考虑，应提倡首选非破损法对其进行抽测，当采用非破损法抽测过程中出现疑问时用破损法去修正或验证。在不适宜采用非破损法的时候才采用钻孔、剔凿局部破损法，然后再用深度游标卡尺量测其实际保护层厚度。
非破损法主要用到的仪器是钢筋探测仪，钢筋探测仪有电磁法钢筋探测仪和雷达法钢筋探测仪两类。电磁法钢筋探测仪通常由探头、主机和连接线组成。探头接受主机命令，产生电磁场，探头与混凝土表面持续接触并进行扫描，当混凝土中的钢筋和其它金属物体位于该磁场时，磁力线会变形，钢筋和其它金属所产生的干扰导致电磁场强度的分布改变，被探头探测到并接收输送回主机，主机以模拟方式或数字方式对金属物的位置进行显示。如果对仪器所测金属物和混凝土进行适当校准，主机即显示钢筋（金属物）保护层厚度。
钢筋探测仪主机中显示的钢筋保护层厚度均为使用生产国钢筋和混凝土材料校准得出，且显示的数字只对单根钢筋而言。依据仪器的探测原理，为提高钢筋保护层厚度抽测的准确性，需要对新购仪器进行试验室校准，仪器在使用过程中还需进行周期性校准，工程现场抽测时如现场情况和试验室校准条件有差异，需对仪器读取的保护层数值进行现场校验。梁中和柱中以及板的钢筋间距较大，其钢筋保护层采用破损法和非破损法的抽测数据相差不大，而梁端及柱头钢筋密集的部位，采用非破损法出现的误差较大。非破损法抽测受现场的场地及操作人员的经验和熟练程度的影响，故抽测时要制定相关的抽测指南以提高监督抽测水平。
4 钢筋保护层的质量监管
从近几年的抽测实践中发现，现浇板负弯矩钢筋以及悬臂构件的受力钢筋混凝土保护层厚度合格点都偏低， 是建筑工程质量通病之一。具体可从以下三个方面去控制钢筋保护层的厚度：
4.1 提高对保护层重要性的认识，着力抓好施工前技术交底。
在监督抽测时发现， 有的主梁用多条通宽直径25mm的HRB335热轧带肋钢筋作主梁下部纵向钢筋保护层的垫块，虽然这种方法可以保证钢筋保护层的厚度， 但其用作垫块的通宽Φ25 钢筋由于没有混凝土的保护，可能会在短时期内生锈，导致周围保护层的脱落以及其自身的脱落，危及在其下面的工作或生活的人的安全，而且主梁纵向钢筋在没有保护层的保护下锈蚀速度因此加快。因此有必要要求施工单位在施工前，应针对不同的工程部位，根据设计图纸及施工验收规
范，确定正确的钢筋保护层。
4.2 科学合理地安排好各工种作业，着力抓好施工组织
施工单位在施工过程中，尽可能科学合理地安排好各工种交叉作业的时间，在板底钢筋绑扎后，线管预埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以减少板面钢筋绑扎后的作业人员往返次数。在楼梯、走廊等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设)临时的简易通道，以供相关的施工人员通行。并使全体操作人员重视保护板面上层负筋的正确位置； 必须行走时应自觉沿钢筋支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。安排足够数量的钢筋工，在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修。
4.3 严格遵守规范要求，着力抓好施工过程控制
对现浇板负弯矩钢筋混凝土保护层厚度的控制， 很多经验证明，以下施工方法可以有效控制板负弯矩钢筋混凝土保护层的厚度。
4.3.1 按规范要求将负弯矩钢筋和固定负弯矩钢筋的分布筋绑扎牢固，在柱上钢筋间拉线标注负弯矩钢筋保护层厚度，采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土，在刚性较大的梁纵向钢筋上部设置承载木板，浇筑混凝土时工人站于承载木板上。
4.3.2 除按规范要求对钢筋进行绑扎外，还采用工程塑料限位卡固定板负弯矩钢筋及板中其它钢筋，然后采用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。
4.3.3 按规范要求绑扎板负弯矩筋及其分布筋，用几型支撑筋支撑负弯矩钢筋远离梁的一端，用塔式起重机或混凝土输送泵输送混凝土进行浇筑。
5 结束语
钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。我们要在正确了解钢筋及混凝土构件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，在实际工程质量监管中不断提高技术水平。只有防微杜渐，加强监管，才能进一步提升工程质量水平。
参考文献：
［1］GB50204－2002 混凝土结构工程施工质量验收规范．北京：中国建筑工业出版社，2002．
［2］GB50010－2002 混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，20025