鋼筋保護(hù)層的作用及控制

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有鋼筋就需有保護(hù)層，鋼筋保護(hù)層究竟有什么作用？保護(hù)層多大才合適？鋼筋怎樣才能發(fā)揮出它固有的力學(xué)特性？筆者試從鋼筋與混凝土共同作用的受力機理，結(jié)合多年的施工實踐，談?wù)勪摻畋Ｗo(hù)層的重要性及其在施工中的控制。。
    鋼筋和混凝土在建筑工程中已經(jīng)成了不可分割的孿生兄弟，從材料的物理力學(xué)性能來分析，鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度，而混凝土只具有較高的抗壓強度，抗拉強度很低。但兩者的彈性模量較接近，還有較好的粘結(jié)力，這樣既發(fā)揮了各自的受力性能，又能很好地協(xié)調(diào)工作，共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。
    鋼筋與混凝土之間存在著很強的粘結(jié)力。在計算時，鋼筋混凝土構(gòu)件是作為一個整體承受著外力。同時，由于混凝土的抗拉強度很低，故只考慮混凝土所承受的受壓應(yīng)力，而拉應(yīng)力則全部由鋼筋來承擔(dān)。對于受力構(gòu)件截面設(shè)計來講，受拉的鋼筋離受壓區(qū)越遠(yuǎn)，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮效率也就越高。所以一般來講，無論是梁還是板，受拉鋼筋總是應(yīng)盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如挑梁的受力筋應(yīng)設(shè)在構(gòu)件上部受拉區(qū)。如果放置錯誤或者鋼筋保護(hù)層過大，輕者降低了梁的承載能力，重者會發(fā)生重大事故。
    那么，受拉的鋼筋是否越靠邊越好呢？答案是否定的。這是因為鋼筋的主要成份是鐵，鐵在常溫下很容易氧化，更別說在高溫或潮濕的環(huán)境中。鋼筋被包裹在混凝土構(gòu)件中形成鈍化保護(hù)膜，不與外界接觸相對還比較安全，但如果鋼筋保護(hù)層厚度過小，也就是鋼筋過分靠近受拉區(qū)一側(cè)，一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落，另一方面隨著時間的推移，表面的混凝土將逐漸碳化。用不了多久，鋼筋外混凝土就失去保護(hù)作用，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，斷面減小，強度降低，鋼筋與混凝土之間失去粘結(jié)力，構(gòu)件整體性受到破壞，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系破壞。通常除基礎(chǔ)外梁的保護(hù)層厚度一般為2.5cm。
    在工程實際中，由于鋼筋保護(hù)層厚度未按規(guī)范要求所導(dǎo)致的質(zhì)量問題不勝枚舉。比較突出的如商品住宅樓工程建設(shè)中，樓板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層偏大及現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中主次梁交界處主梁的上部負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層偏大的問題。以住宅樓為例，如今的住宅面積越來越大，尤其是客廳樓板。筆者曾見到過某單位建設(shè)的跨度達(dá)5.7米的樓板，厚度為15cm，設(shè)計是雙層雙向鋼筋網(wǎng)。從結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算來講，支座處的負(fù)彎矩不比跨中板底正彎矩小多少，但由于施工時施工單位對支座負(fù)彎矩鋼筋未引起足夠重視，結(jié)果工程剛竣工還未使用就發(fā)現(xiàn)樓板上表面四周墻根處出現(xiàn)了許多裂縫。后經(jīng)權(quán)威檢測部門檢查測試后發(fā)現(xiàn)，支座處負(fù)筋的保護(hù)層普遍超過規(guī)范2-4cm，最大的甚至超過了7cm，使樓板上部的負(fù)彎矩鋼筋的作用大大降低，有些甚至完全失去作用，最后在迫不得已的情況下經(jīng)設(shè)計同意采取局部加固補強措施，盡管這樣還是給施工單位本身造成很大的經(jīng)濟損失。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前住宅樓開裂原因70%左右是由鋼筋保護(hù)層位置不正確引起的。
    那么，鋼筋保護(hù)層又該如何控制呢？筆者認(rèn)為重點應(yīng)從兩方面著手，一是抓施工前技術(shù)交底；二是抓過程中要素控制。在施工前，應(yīng)針對不同的工程部位，根據(jù)設(shè)計圖紙及施工驗收規(guī)范，確定正確的保護(hù)層。保護(hù)層的厚度并非千篇一律，一般來說，現(xiàn)澆樓板的保護(hù)層厚度1.5cm，而基礎(chǔ)的保護(hù)層厚度通常為5cm，有時甚至達(dá)到10cm。因此，在對操作者的技術(shù)交底中必須明確此厚度，否則很容易造成返工。施工過程中，重點要做到規(guī)范操作，特別是在混凝土現(xiàn)澆板澆搗過程中，尤其需要重視。往往鋼筋綁扎時位置很正確，但一到澆搗時情況就變了樣，不是人踩就是工器具壓在上面，由此造成的結(jié)果是支撐鋼筋的馬墩被踩倒，混凝土上層鋼筋彎曲變型，保護(hù)層的厚度也就得不到保證。所以在施工過程中，應(yīng)做到規(guī)范操作，嚴(yán)禁操作人員在鋼筋上隨意行走；對上層鋼筋應(yīng)作有效的固定；澆搗中還應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
    誠然，鋼筋保護(hù)層厚度對單項工程質(zhì)量并不是起決定作用的，但如果不重視它，所產(chǎn)生的危害也是不容忽視的。我們要在正確了解鋼筋及混凝土的受力機理的前提下，充分認(rèn)識到合理的鋼筋保護(hù)層對工程結(jié)構(gòu)的重要性。只有防微杜漸，才能使我們的工程施工技術(shù)水平更上一個檔次。