谈结构实体钢筋保护层厚度

吴海燕

(山西建筑工程(集团)总公司建筑工程研究所，山西 太原 030006)

0 引言

GB 50010—2010 混凝土结构设计规范中考虑到结构的耐久性问题，对混凝土结构的保护层厚度进行了调整，不再以纵向受力钢筋的外侧作为保护层厚度，而是以最外侧的钢筋(箍筋和构造筋)作为混凝土保护层。钢筋保护层厚度的调整无疑加大了混凝土对钢筋的保护作用，对整个结构是十分有利的。设计对厚度的调整的初衷是为了保证结构的耐久性，但是施工中对这一项的控制不是很严格，尤其是反映到混凝土结构实体检测中，根据保护层检测仪检测到的数据多数是偏薄的，这其中还涉及到规范调整之前，检测仪是检测纵向受力筋，而调整之后，用检测仪去检测箍筋是否会有数据上的误差，更有甚者这种检测方法是否还有效。现在由于设计规范的调整，相应的验收规范还是以纵向受力筋去验收，中间存在着脱节的情况。

1 混凝土保护层的作用

1)使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结。钢筋和混凝土属于两种材料，之所以能够在一起共同的抵抗外界的荷载作用，是由于二者在温度的变化下能够产生相似的变形，使其构成一个整体共同受力。在混凝土硬化之后，两者能很好地粘结在一起。混凝土凝固时收缩，对钢筋产生垂直于摩擦面的压应力;钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械咬合作用力。两者的作用相辅相成，缺一不可。

2)防止纵向钢筋锈蚀。钢筋在空气中和酸性环境中，容易被锈蚀。而混凝土的耐久性比较好。混凝土保护层中的Ca(OH)2给钢筋提供的是碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋不易腐蚀。保证了钢筋混凝土结构的耐久性能。

3)在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢。混凝土材料的耐火性能较好，在火灾情况下，对钢筋能起到一定的保护作用。如果混凝土保护层过薄，一旦发生火灾，混凝土起不到应有的保护作用，而钢筋遇到高温屈服点和极限强度急剧下降，不能保证应有的承载力，使建筑物遭到破坏。

2 混凝土保护层的厚度

1)混凝土保护层厚度的概念在GB 50010—2010 混凝土结构设计规范中提到，并且对混凝土保护层的最小厚度有明确的规定。钢筋保护层厚度是指从最外侧钢筋的边缘到构件混凝土边缘的垂直距离。对混凝土保护层厚度较薄的构件而言，混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2发生反应，使混凝土的碱性降低，对钢筋的保护作用下降，钢筋容易发生锈蚀。随着钢筋锈蚀物的增多，使钢筋周围的混凝土受拉，混凝土的拉应力远远小于其压应力，钢筋和混凝土结构主要是钢筋来承受拉力，混凝土承担压力。一旦混凝土的拉应力达到极限拉应力，就容易引起混凝土的开裂。《规范》规定混凝土的最小保护层厚度，使结构构件在正常使用期限内，碳化深度达不到钢筋的表面。

2)保护层厚度在施工的过程中既不能太厚也不能过薄，一是影响钢筋和混凝土之间的锚固，致使两者粘结力不足;二是对钢筋的锈蚀不利，影响构件的耐久性。但若保护层过厚，减小了构件设计计算的有效高度值，由单筋矩形截面受弯构件的承载力计算公式:Mu=fyAs(h0－x/2)可知当h0减小时，很有可能达不到构件的承载力要求。同时，离钢筋较远的混凝土锚固作用降低，使保护层混凝土开裂引起钢筋的锈蚀，从而导致构件承载力降低。从另一方面考虑，混凝土保护层过厚，会增加混凝土的用量，使得结构的自重增加，对结构承载力不利，另外还会使施工成本增加，既不节约也不经济。这就正好符合哲学上把握度的原则，与过犹不及有异曲同工之效。

3)由于混凝土碳化在不同的构件反应的程度不同，可根据构件的不同确定保护层的厚度。另外对于使用年限为100年的结构，应适当增加保护层的厚度。

4)混凝土保护层的最小厚度依据环境类别和构件类型的不同而有所不同，不再以混凝土结构强度作为分类依据。

3 混凝土保护层厚度的检测

在工程实际中，因为钢筋保护层厚度不达标出现的问题是比较多的，比如露筋。结构实体钢筋保护层厚度检验和同条件养护试块强度检验一样作为单位工程质量控制资料的一项重要内容，已经成为检验结构实体质量的重要指标，被大家所重视。钢筋保护层检测占据着结构实体检测的重要位置，跟回弹检测混凝土强度以及拉拔一样，对工程的质量监督起着很大的作用。

1)钢筋保护层厚度检测所抽取的部位，应当由甲方和施工方根据结构的重要性，选取有代表性的部位，并且应均匀分开选取，不应太集中，以反映整个建筑物的性能。对梁、板类构件应抽取总数的2%，当抽取的数量少于5 个时，应按5 个构件取样。当有悬挑的梁和板时，悬挑部分的抽检数量应不少于总抽检数量的50%。这样抽样充分显示了悬挑构件的重要性。悬挑构件钢筋保护层厚度的控制，对整个结构而言是至关重要的。

2)《混凝土结构施工质量验收规范》E.0.2 条中还是以纵向受力钢筋的外侧作为混凝土保护层厚度，这与GB 50010—2010 混凝土结构设计规范中规定的保护层按最外侧钢筋计算是不一致的。设计规范中有明确的规定保护层厚度，但是验收规范并没有相应的修订，使得验收规范和设计规范脱节，给钢筋保护层厚的检测带来一些问题。究竟是依据验收规范还是设计规范，这个问题有待于国家标准的完善和统一。

3)检测梁板结构时，要认真分析图纸，确定合理的检测部位，避开梁柱节点等钢筋密集区和钢筋接头部位。检测中如遇到等截面、等跨度、等配筋的相交梁，要认真分析正确选择检测部位。要严格按照GB 50204—2002 混凝土结构工程施工质量验收规范(2011年版)标准判定合格率。钢筋保护层厚度检验时，纵向受力钢筋保护层厚度允许偏差，对梁类构件为+10 mm，－7 mm;对板类构件为+8 mm，－5 mm。

4 钢筋保护层厚度的验收

规范中对梁类、板类构件纵向受力钢筋的保护层厚度应分别进行验收。这里也是有争议的，是依据受力钢筋还是最外侧钢筋，验收规范并没有因为设计规范的修改而有所调整。这也使得在验收时对结论的判定不是很明确。具体的合格标准为:当所抽检的构件中合格的点数超过90%时，可判定为合格;当所抽检的构件的合格点数小于90%但大于80%时应加倍抽样，两次抽样的合格率超过90%时，也可判定为合格;但是不合格点的范围也是有要求的，不应大于规定偏差的1.5 倍。

5 结语

钢筋保护层厚度的概念源于混凝土结构设计规范，这一厚度的要求是从建筑物结构的耐久性方面考虑的。在施工的过程中，相关施工人员为了保证钢筋保护层的厚度在浇筑梁、板等构件时在模板上会垫上垫块，以满足钢筋保护层的厚度要求。在主体施工后，检测单位还应对钢筋保护层厚度进行现场抽样检测。这一系列的环节，都是为了保证混凝土的厚度要求。可见，钢筋保护层的厚度对建筑物而言是非常重要的。保护钢筋的混凝土厚度既不能过厚也不宜过薄，厚了构件的截面加大，增加成本，加大自重，浪费而不经济，并且加大的保护层有可能导致构件达不到设计强度，影响结构的安全;薄了则不能满足耐久性的要求。钢筋的保护层厚度牵扯到结构的安全以及耐久性的问题，所以我们在设计、施工、检测的过程中应该引起高度的重视，把握度的原则，从最根本上确保结构的安全，严把建筑物的质量关，把人们的生命财产放在第一位。