1、淺談混凝土保護層的質量控制 如東縣建設工程質量監督站（檢測中心）周俊林 混凝土保護層厚度的規定是為了滿足結構構件的耐久性要求和對受力 鋼筋有效錨固的要求。混凝土結構設計規范GB50010-2002與混凝土 結構工程施工質量驗收規范GB50204-2002分別對鋼筋保護層規定了質量 指標與檢驗方法，本文從保護層的作用與影響因素上闡述對鋼筋混凝土保 護層的質量控制。 一.概述 根據設計規范中的規定，混凝土保護層的厚度是指鋼筋外邊緣至混凝 土表面的距離。混凝土結構設計規范GB50010-2002對混凝土保護層的 規定如下： 1. 混凝土保護層的基本值 環境類別 板、墻、殼 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基本值考慮了環境類別的影響，遵循混凝土結構設計規范 GB50010-2002 如下表: 環境類別 條件 -一- 室內正常環境 a 室內潮濕環境：非嚴寒和非寒冷地區的露天環境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的 環境 b 嚴寒和寒冷地區的露天環境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境（地區劃分按JGJ24） 三 使用除鹽冰鹽的環境；嚴寒和

3、寒冷地區冬季水位變動的環境；濱海室外環境 四 海水環境（遵循 JTJ267） 五 受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境（遵循 GB50046） ii 3、構件類型的影響 , 混凝土保護層厚度的基本值把構件分成板、梁、 柱三類。 4、基礎中鋼筋保護層：無墊層 40mm有墊層70 mm 5、 預制混凝土鋼筋的保護層厚度：當混凝土等級不低于C20時，保護 層厚度可以減少5 mm處于二類環境中 的構件，當表面另作水泥砂漿抹 面層并有質量保證措施時，可按一類環境考慮。預應力鋼筋保護層不應小 于15mm受彎構件鋼筋端頭保護層厚度應不小于 10mm肋形板主肋鋼筋保 護層應按梁的數值采用。 6 、輔助鋼筋的保護

4、層厚度：梁、柱中的箍筋、構造筋的保護層不應小 于15mm板、墻、殼中分布鋼筋保護層可按基本保護層數值減少10mm但 在任何情況下不應小于10mm梁、柱中箍筋和構造鋼筋的保護層厚度不應 小于 15 mm。 7、保護層的其他構造要求：當梁、柱中縱向受力鋼筋的混凝土保護 層厚度大于40 mm時，應對保護層采取有效的防裂構造措施。對處于二、 三類環境中懸臂板，其上表面應采取有效的保護措施。 8、對有防火要求的建筑物混凝土保護層厚度尚應符合國家現行有關 標準的要求。處于四、五類環境中的建筑物其混凝土保護層厚尚應符合國 家現行有關標準的要求。 9、100 年使用年限對保護層的要求：對處于一類環境中使用年限

5、為 100 年的房屋結構，要求將基本保護層增加 40，并且還應采取表面保護 及定期維修等措施。 所以對混凝土保護層厚度的控制不能只局限于過去的 受力主筋的保護層的控制，過大過小都不利結構內在質量， 混凝土結構工 程施工質量驗收規范GB50240-2002則提出了結構實體鋼筋保護層厚度檢 驗的方法，以加強控制，保證結構的耐久性。 二 混凝土保護層的主要作用 1. 構件承載力是鋼筋與混凝土的共同作用。從鋼筋混凝土結構構件的 承載力來說，在設計計算值已確定的條件下，其承載能力主要是混凝土與 鋼筋共同作用的結果，實際承載力的大小與混凝土和鋼筋的握裹力有關， 這種握裹力包含混凝土與鋼筋之間的粘著力、混凝

6、土收縮與鋼筋表面的摩 擦力和鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間的咬合力三部分，而鋼筋與混凝土 共同作用就必需保證鋼筋要有一定厚度的混凝土保護層，如果保護層過小， 或沒有保護層，會使鋼筋與混凝土之間失去握裹力，就會喪失共同作用的 基礎。 2. 保護鋼筋不受腐蝕，具有保證結構耐久性的作用。混凝土保護層主 要是保護鋼筋在自然環境因素和使用環境條件下，不受有害介質的侵蝕， 防止鋼筋銹蝕。鋼筋表面銹蝕后，由于鐵銹的體積膨脹使混凝土保護層開 裂，加快鋼筋再銹蝕，隨著時間的延續，使鋼筋有效截面不斷減小，最后 嚴重影響結構承載力，直至導致結構破壞發生安全事故。混凝土屬于堿性 材料，鋼筋在其保護下與空氣隔離防止銹蝕。

7、但混凝土的弱點是在長期與 空氣接觸中，會起化學變化而碳化。其碳化導致堿性逐漸削弱或消失，致 使空氣中的潮氣、水份和有腐蝕性的氣體，通過混凝土的毛細管、小孔、 縫隙滲透到混凝土保護層中去，喪失保護層的作用，造成鋼筋銹蝕，適當 增加保護層可以有效地延緩碳化層達到鋼筋表面的時間，因此保證鋼筋保 護層厚度，對確保結構工程的合理使用壽命具有重大意義。 3. 保護構件不因受高溫影響急劇喪失承載能力。混凝土是很好的防火 材料，在一定溫度范圍內，混凝土與鋼筋的膨脹系數基本接近，當環境溫 度急劇升高時，兩者熱膨脹之差將會迅速改變，鋼筋膨脹加大，強度下降， 兩者失去共同作用的條件造成結構損壞。所以從工程結構防火角

8、度，也需 要保證保護層的厚度。 4. 雖然從粘結錨固和耐久性要求須有較大的保護層厚度 , 但從截面承 載力要求來看 , 混凝土保護層過大，勢必會減小構件設計計算有效高度，降 低結構承載力，應綜合考慮各方面的因素來確定保護層的厚度 , 質量驗收規 范規定了鋼筋保護層厚度的允許偏差 （ 縱向受力鋼筋對梁類構件為 +10,-7; 對板類構件為 +8,-5） ，所以保護層的厚度關系到結構內在質量。 三. 保護層厚度影響因素 1. 設計文件中存在的問題 建國以來的設計方法經過幾次較大的思路調整 ,目前已經較為成熟 , 但 在鋼筋保護層厚度施工精細控制要求明確后 , 二者之間表現出一定的不協 調性,這主要

9、表現在 :一方面鋼筋保護層厚度未結合構件特點明確表述 , 設 計文件目前對鋼筋上影響保護層厚度控制要求多簡單套用混凝土結構設 計規范（GB50010-2002 921的條文說明、構件形式劃分。這樣形成了 兩個方面的局限性，其一鋼筋保護層厚度未考慮施工工藝特點，設計與施 工分離。如在框架結構負彎矩鋼筋設計中，雖然框架梁按照主、次地位， 己對框架節點處縱橫向交叉的負彎矩鋼筋的具體位置進行了分配，但縱橫 向不同鋼筋的保護層厚度值僅在設計計算過程中使用，從未在設計說明、 節點詳圖等特定位置，進行面向施工、監理單位的具體闡述。使該部位的 施工、監理、質控、判定等項工作無可用之規則。其它如井字梁節點處，

10、梁底縱橫向交叉鋼筋的保護層厚度： 一端帶有挑梁的框架節點處，挑梁 負彎矩鋼筋的保護層厚度等等位置，受鋼筋實際擺位限制，均非簡單的 “C20正常使用情況下25mr”i就可以覆蓋說明的，鋼筋保護層厚度的定位、 控制都存在不明確性。其二 . 鋼筋保護層厚度僅提出最小厚度控制要求。使 非專業技術人員，產生“鋼筋保護層厚度大一些不要緊，小一些要不得” 的錯誤概念。認為保護層大了，超出施工驗收規范允許偏差，違反的是施 工驗收規范：而保護層小了，則違反了工程建設強制性標準條文，成 為綱領性的大事。這類觀點無疑與構件截面設計原理背道而馳，并混淆了 結構耐久性與結構安全性的不同需求等級，在不利于工程質量控制的同

11、時， 給結構安全留下隱患。 另一方面.設計計算方法中存在的不明確。設計文件在投入使用后，除 去客觀上的約定、合同作用外，還有一定的算法、技法因素隱含其中。是 判定施工工作合格與否的重要依據之一。但后者，目前多未能闡明。目前 對鋼筋保護層厚度提出要求的，除 GB50010 2002的 9.2.1 條文說明外，就 是算法上如主、次梁節點處的配筋，在設計過程中考慮不同的鋼筋保護層 厚度，取用不同的有效截面高度進行配筋設計。但對于井字梁梁底、框架 柱節點位置x、丫不同向的框架梁底部、框架節點處現澆板負彎矩筋等位冒， 都存在因鋼筋縱橫交叉產生的“疊合”現象。部分鋼筋的保護層厚度值， 會在此超過設計條文、

12、施工驗收規范的要求 12倍。在上述位置，常規設 計中的截面控制法 , 已經不能明確、清晰的同步于構件的實際情況，并體現 符合截面實際有效高度的計算模型和相關假設理論。設計過程中采用的部 分設計軟件，也多不具備針對這些情況所提供的專門對話框，實施對“同 位不同值”的縱橫交叉鋼筋的保護層厚度進行計算界定。 部分考慮到該問題的設計人員會根據設計經驗、結構類型特點對此予 以定“量”的處理，但關于“度”的確定， 目前還缺乏統性標準。鋼 筋保護層厚度控制要求在設計文件中詳細表述的工作控制需要，也因而難 以實現。 2規范的缺陷 目前規范中對于允許偏差只考慮了梁、板類構件，對于整個混凝土工 藝而言涵蓋面較小了

13、。比如隨著新設計規范的實施，基礎部分構件的鋼筋 保護層厚度在多定為40mm由于施工工藝水平的因素，較大尺寸構件的施工 中，出現偏差的量值、幾率均會有所增大（這也是梁、板類構件采用兩種 允許偏差的原因）。但對基礎底板、潮濕環境構件等設計上存在較大鋼筋 保護層厚度值的構件，規范中還缺乏對應、合理的保護層允許偏差值。這 給質量控制及判定工作帶來較大不便。 3、施工工藝、工法中存在的問題。 施工工藝是建筑行業技術水平的具體體現發展，混凝土施工的精細階 段終會到來。從實體檢驗的情況看，迫切需要要注意以下幾個方面工作： 施工工藝重點亟待明確。 根據規范提出的鋼筋保護層厚度控制要求部位、特定工序這三個方面

14、的控制。特殊構件，指懸挑構件。規范將控制重點放在了懸挑構件上要求 抽取的構件中，有懸挑構件的需占 50以上。這需要施工中，對挑梁、挑 板的鋼筋擺位要優于同點其它鋼筋的擺位。特殊部位，指內力作舊較大的 部位。如梁的跨中、支座處。特定工序，指綜合考慮澆筑、振搗等因素作 用確定的核心工序。如板工序中的墊塊布置密度，應結合鋼筋級別、自徑、 剛度具體布置：如粱工序中的振搗，應考慮構件的配筋率、綁扎的材料強 度，采用適宜的工具。突出了特定的工序，才能突出機具、設備的應用范 圍、特點，從而推動工藝進步。常見的對墊塊的作用不理解 , 對墊塊的質量 不重視, 用石子等東西代替 ,在支模或澆筑時施工人員隨意走動

15、, 踩踏鋼筋, 施工時由于計算和制作的差錯造成加工出來的箍筋尺寸不符合要求，以及 混凝土澆注振搗方式等諸多因素。 部分企業的施工技術標準的缺乏適用性論證。 為達到規范提出的控制結果、評定要求，部分施工企業會采用一些缺乏 論證的工藝技術作為企業技術標準。這些做法雖有立竿見影的效果，但對 建筑物來說未必那是好事。譬如，部分施工企業采用 Pvc 塑料卡進行構件 的鋼筋保護層厚度控制。雖然減少、避免了普通墊塊在振搗過程中的易位， 但由于PvC材料的線性膨脹系數與混凝土、鋼材線性膨脹系數的的不同， 對于裂縫控制要求較嚴的構件來說，大量使用 PVC塑料不僅會影響鋼材、 混凝土的協同工作原理，也會促使構件在一類使用環境外的其它環境里 使用時較早形成裂縫，影響構件的耐久性。又如部分施工企業為防止振搗 過程中現澆板而的負筋下沉，采用焊接工藝代替原有的綁扎工藝。用鋼筋 將現澆板的負彎矩筋、板底受力筋焊連在起，形成鋼筋網架。這種通過 加大剛度達到振搗要求的方法，在一定程度上改變了構件受荷后的工作情 況。設計中預先采用的彈、塑性設計方法，此時就不能夠達到設計原理的 假設要求，構件的實際承載力出現了核算需要。 四. 質量控制防治措施 1、確保受力鋼筋位置正確 , 綁扎方法合理 , 綁扎牢固。仔細計算下料 長度，認真加工制作，鋼筋骨架制作尺寸偏差控制嚴格，吊運采用多點起 吊等