施工过程中混凝土保护层的控制和检测

徐婷 郑强 徐菁菁

摘 要：混凝土保护层对钢筋混凝土结构的机械性能和耐久性至关重要。文章阐述了混凝土保护层的概念及其在工程施工中的重要意义，分析了混凝土保护层留设方法和厚度控制措施。最后，对混凝土保护层实体检测的方法进行了说明。

关键词：混凝土保护层；厚度；控制；检测

引言

第二次世界大战以来，钢筋混凝土结构被广泛应用于工程实践，推动了建筑业取得长足的发展。特别是在高层建筑和桥梁领域，钢筋混凝土的应用与推广使得摩天大楼和大跨度桥梁真正由设想成为现实。钢筋混凝土如此优越的性能和它的结构密切相关。混凝土保护层对结构的耐久性、承载能力及钢筋的粘结锚固性能都有重大影响，其厚度直接决定着钢筋混凝土结构的质量水平。钢筋受力产生移位，致使内力臂减小而导致构件的承载能力大幅下降，往往会引发质量事故，轻则板边或板角开裂，重则构件倾覆、折断。因此，在工程施工过程中应正确认识钢筋的混凝土保护层重要作用并准确控制其厚度。

1 钢筋混凝土构件保护层的概念

所谓钢筋混凝土保护层是指保护钢筋避免钢筋暴露于外的那部分混凝土层。英文叫做concrete cover 或concrete coat。其厚度定义为受力钢筋的外边缘到混凝土外边缘的距离。保护层厚度与钢筋混凝土构件性能密切相关。保护层厚度越大，构件截面有效高度越小，承受载荷能力降低；保护层厚度越小，钢筋与混凝土的粘结强度及构件的耐久性越低。所以保护层厚度不能过大也不能过小。国家现行规范中对混凝土保护层有着明确的规定，并结合构件耐久性、受力钢筋与混凝土的粘结强度两方面要求确定保护层最小厚度。按照钢筋粘结锚固性能的要求，合适的混凝土保护层厚度要能够保证钢筋与其周围混凝土充分连成一体，使钢筋强度满足设计要求。所以规范规定受力钢筋的保护层最小厚度不能小于受力钢筋直径，并根据构件的种类、应用环境有所调整。按照混凝土结构耐久性的要求，混凝土保护层的最小厚度应能保护钢筋50年内不发生危及结构安全的锈蚀。为保障构件的受力性能和混凝土的表观质量，现场施工时要严格按照图纸要求设置钢筋混凝土保护层厚度，不能擅自增大或减小。许多施工人员对混凝土保护层厚度概念认识不清，认为是受力钢筋中心至混凝土表面的距离，或者是钢筋外边缘至混凝土表面的距离。另外，环境不同、构件不同，混凝土保护层的厚度取值也不同。这些情况在实际施工中都要特别注意，以免造成混凝土保护层厚度设置不当。

2 钢筋混凝土构件保护层的作用

厚度适宜的混凝土保护层应能满足钢筋混凝土的耐久性、安全性、防火性要求，并能满足钢筋混凝土的粘结锚固性需要，使钢筋满足受力要求，发挥其设计强度，同时可以有效保护钢筋不受锈蚀，防治构件整体性遭到破坏。

钢筋和混凝土具有相近的线膨胀系数，可以保证二者在温度变化时共同工作，充分发挥各自力学性能，提高构件的承载力。在混凝土中掺入改性聚合物降低轻骨料混凝土的水分含量，可以有效提高混凝土的凝聚力，改善混凝土的力学性能。混凝土和钢筋之所以能共同工作，是因为混凝土硬化后两者之间产生了足够的粘结强度。要满足粘结强度要求，混凝土保护层厚度必须达到一定标准。混凝土呈碱性，其保护层对钢筋的包裹，能够有效防止钢筋与空气或酸性介质接触发生氧化锈蚀。表层混凝土经过长时间后碳化，或者保护层过薄，钢筋过分靠近构件外表面，表面混凝土发生剥落，都会导致露筋现象的发生。暴露的钢筋会因为失去保护而发生锈蚀。钢筋与混凝土之间也会逐渐失去粘结力，从而影响构件的耐久性。

3 钢筋混凝土构件保护层的控制

3.1 合理选择混凝土的保护层厚度

混凝土的耐久性受外界环境影响巨大。干燥的环境不仅可以降低混凝土碳化速度，也大幅降低了钢筋与腐蚀介质间的氧化还原反应速度，使得锈蚀现象很难发生。我国混凝土结构设计规范对于不同环境下、不同结构类别的混凝土保护层厚度有不同的要求，对最小厚度值也做了明确规定。

3.2 采取技术措施确保混凝土保护层质量

确保混凝土保护层厚度符合设计要求。针对不同构件采取不同措施，切实保证保护层的厚度在规定范围之内。对于板类件可用砂浆垫块和马凳相结合的方法（参见图1），禁止用垫石子、上提钢筋骨架的方法控制保护层厚度。特别要高度重视悬挑类及其他有负筋的构件的保护层控制，如雨篷、现浇板连系梁处、楼梯板等。要保证模板满足刚度要求并放置稳固，防治浇捣混凝土过程中由于振动引起模板变形，导致保护层厚薄不均。通过将塑料环卡固定在箍筋上保障梁的两侧及底部混凝土保护层厚度（参见图2）。通过将塑料环卡卡固在竖向主筋上保障钢筋混凝土柱的保护层厚度（参见图3）。由于施工环境和施工工艺的不同，现浇钢筋混凝土桩的保护层设置比较特殊，通常采用箍筋穿过圆形水泥试块中心孔的方法实现（参见图4）。

3.3 合理组织施工

建筑工程施工中，梁、柱和剪力墙的钢筋保护层厚度控制难度相对较低，可以通过对钢筋的加工尺寸、模板的制作安装及保护层垫块绑扎情况的约束来实现。钢筋混凝土板板底混凝土保护层厚度也比较容易控制，按梅花形设置垫块，垫块间距不超过800毫米即可保证保护层厚度在要求范围。目前建筑施工中难以控制的保护层厚度是板顶面筋的保护层厚度。由于施工人员经常在板顶行走，交叉作业，钢筋不可避免地被大量踩踏；且板顶面筋直径相对较细，容易受力变形；再加上有时楼板面层钢筋网的马凳设置不合理，间距过大。在这些因素的共同影响下，顶板面筋发生变形的可能性大幅增加，从而对混凝土工程的结构安全产生重大威胁。为妥善解决这个问题，工程管理者要精心组织施工，科学合理地安排好各工种交叉作业时间，尽可能减少板面钢筋绑扎后作业人员的数量。

4 混凝土保护层厚度的检测

局部破损检测和非破损检测是混凝土保护层厚度常用的两种检验方法。不破坏混凝土内部结构和使用性能，通过声、光、热、电、磁和射线等测定构件物理参数的方法统称为非破损检测方法。该方法具有对构件无破坏、操作简便快捷、可连续检测和重复测试等优点。而局部破损检测法是在构件上凿去检测部位的保护层进行检测的方法。优点是测量准确，缺点是对混凝土构件有所损伤，且检测后需对混凝土构件进行修补，花费时间较长，操作复杂。在实际工作中，常用非破损法检测，用局部破损法抽查复核。

5 结束语

钢筋保护层对钢筋混凝土构件质量至关重要。钢筋保护层厚度超差直接威胁着钢筋混凝土构件力学性能和使用寿命。管理人员和施工人员给予足够的重视，以审慎的态度，严格按照相关规范进行施工，落实好工程中的每个环节，提高施工水平，推动施工质量不断升上新的高度。

参考文献

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作者简介：徐婷（1978-），工程师，绍兴市规划管理处审批服务处。