关于结构实体钢筋保护层厚度检测的分析

陈建敏

（福州市晋安区建设工程材料监督检测中心）

关于结构实体钢筋保护层厚度检测的分析

陈建敏

（福州市晋安区建设工程材料监督检测中心）

我们都知道，钢筋保护层在钢筋混凝土构件当中发挥着非常重要的作用，但是钢筋保护层到底有什么租用，选择多大的保护层才适合，钢筋怎么样才能充分发挥它原有的力学特性呢，笔者从钢筋与混凝土相互作用的受力原理，根据多年的工程检测经验，探讨了钢筋保护层的重要性以及检测方法。

钢筋保护层厚度；检测与分析；粘结锚固性；耐久性

现代建筑离不开钢筋混凝土，要使钢筋和混凝土能够更好地工作，提高钢筋混凝土的强度和耐久性，那么保护层的作用是显而易见的，本文通过对于钢筋保护层厚度的作用、相应的规范要求作了相关阐述，通过板面负弯矩区钢筋保护层厚度的检测为例，结合工程中的实测结果与验收评定过程中遇到的一些问题作了相关的研究与探讨。

1　钢筋保护层厚度的作用

钢筋混凝土结构中钢筋保护层厚度的作用主要有两个方面：

1.1粘结锚固性能要求

钢筋和混凝土之间存在着非常强的粘结力。在计算的时候，钢筋混凝土构件通常是被看作一个整体来承受外荷载。与此同时，因为混凝土的抗拉强度比较低，所以只需要考虑混凝土所承担的受压应力，而拉应力全部通过钢筋承担。对于受力构件的截面设计来说，受拉钢筋距离受压区越远，它单位面积的钢筋所能够承担的外部弯矩也会越大，这样钢筋也会发挥出更高的效率，确保钢筋能够与混凝土一同受力，充分发挥出设计所需要的强度。为了使得受力钢筋跟握裹层的混凝土之间有一定的粘结力，混凝土应该具有一定的相对厚度。所以，锚固设计当中的粘结强度与锚固长度，均是以保护层厚度大于等于受力筋直径为前提的。

1.2耐久性要求

钢筋混凝土中钢筋锈蚀的主要原因是混凝土炭化（或称中性化）和氯粒子侵蚀在锈蚀的发生和发展过程中，钢筋的位置及保护层的厚度直接影响着钢筋的起始锈蚀时间和锈蚀程度，为了确保钢筋在设计期限内不产生威胁到结构安全的锈蚀，混凝土的强碱性环境可以使得钢筋表面形成比较稳定的保护膜，使钢筋免于锈蚀。钢筋如果发生锈蚀，说明其保护膜发生了破坏，也就是混凝土的碳化。因为混凝土的碳化使得碱度降低，失去了其保护的作用，当碳化到达钢筋表面的时候，在潮湿的环境当中极易发生电化学腐蚀。钢筋混凝土结构耐久性的年限可以参考下面的公式：

式中：t——钢筋混凝土构件的剩余年限（年）；

t0——在检测碳化深度的时候，结构的龄期（年）；

D——受力钢筋的保护层厚度（cm）；

X——检测时候的碳化深度（cm）。

2　规范要求

依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第8.2.1条，纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，且应符合表1的规定。

表1　混凝土保护层的最小厚度（单位：mm）

结合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）附录E，在进行钢筋保护层厚度检测的时候，纵向受力钢筋的保护层厚度所要求的偏差，在梁类构件当中为+10mm，-7mm；在板类构件中为+8mm，-5mm。对梁类与板类构件纵向受力钢筋的保护层厚度应该分别进行验收工作：如果全部检测的合格点率在90%或者以上的时候，应该定为合格；如果合格点率小于90%但是大于等于80%的时候，需要再抽取同样数量的构件进行检测，当两次综合计算合格点率为90%或者以上的时候，仍为合格。每次抽检结果当中不合格点的最大偏差都不应该大于以上规定允许偏差的1.5倍。

3　钢筋保护层厚度的检测

3.1检测位置及数量

钢筋保护层厚度检测的结构位置，应该通过监理（建设）、施工等各个方面结合构件的重要程度共同决定；对于梁类、板类构件，应该抽取构件数量的2%并且大于等于5个构件进行监测，如果存在悬挑构件，所抽取的构件当中悬挑类构件所占据的比例不应该小于50%，板类构件的测试点数量不应该少于6个，梁类构件测试点的数量应该由实际的配筋数来决定。

3.2检测仪器及操作方法

钢筋保护层厚度的检验可以选用钢筋扫描仪普测与局部开槽相互融合的方式。在实际的操作过程中，经常会遇到仪器读数跟实际存在较大偏差的现象，主要原因是：①仪器自身的精准度；②检验人员的操作方式；③结构内部钢筋配置比较密的时候，相互之间产生了干扰。

现如今经常使用的钢筋保护层厚度检测仪器有大北京大地华龙的钢筋位置测定仪DJGW-2A扫描型、北京智博联科技有限公司的R620混凝土钢筋检测仪等。结合笔者的使用情况，在实际的操作过程中应该注意参数的设置，特别是限值（测量值比该设置值小的时候，仪器会发出提示声音）的设置非常重要，在测试的时候应该先取中间值（40mm）扫描，对于没有检测到的地方，在按照限值去小值（30mm）或者大值（70mm）进行针对性的测试。

3.3检测时遇到下列情况之一时，应采用钻孔、剔凿等方法验证

（1）钢筋布置数量、位置跟设计存在比较大的偏差或没有资料可参考的时候；

（2）选用具有铁磁性原材料配置的混凝土；

（3）混凝土的含水率比较高或者混凝土的材质跟校准试件的偏差较大；

（4）饰面层的电磁性能跟混凝土有较大的差距；

（5）钢筋和混凝土的材质跟校准试件存在明显的差异。

3.4实测结果汇总

近几年来，我在实际工程检测中，对板面负弯矩区钢筋保护层厚度的大量实测结果进行汇总，统计如表2。

表2　板面负弯矩区钢筋保护层厚度实测结果汇总

4　分析

（1）从锚固与耐久性这两个方面来看，保护层的厚度越大越好，但是从受力这一方面来看恰恰相反。钢筋在混凝土结构当中的抗力大多体现为抗弯承载力，在截面高度已经确定的前提下，保护层厚度增大，截面的有效高度就会减小，钢筋的抗弯承载力也会降低，导致构件的抗性受到一定的影响。所以，应该满足保护层厚度的最低限制要求。在确定混凝土保护层厚度的时候，应该区别结构所在的环境（室内正常的环境还是露天环境或者是高湿度的环境）、构件的种类，并且要考虑到混凝土强度等级的影响。经过试验研究调查与统计可以得出，混凝土的强度等级为C20的时候，50年的平均碳化深度为25mm，该数值可以用作混凝土厚度的基本取值，并且以此数值为基础，得出各种情况之下保护层的最小厚度。这些数值的确定，还需要取决于建筑工程长期效果调查的结果。

（2）在实际的工程设计当中，图纸的结构说明通常只是简单标明板类构件的钢筋保护层厚度取值为15mm，这将会给工程的验收带来一定的问题。以C25混凝土在一类环境当中为例，板厚取15mm，即板的允许保护层厚度范围为10～23mm，最大偏差不应大于规定允许偏差的1.5倍，即+12mm，-7.5mm，那么最大允许的范围就是7.5～27mm。结合上述实际工程检验的结果来看，板类构件的负弯矩区域钢筋保护层厚度值通常分布在31～40mm的范围内。

（3）结合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）中的规定，混凝土实心板的粗骨料粒径的最大值不应该超过板厚的1/3，而且不可以超过40mm。在实际的施工过程中，以自拌的混凝土来说，其粗骨料的粒径通常为20～40mm，假如控制板面的负弯矩区钢筋保护层厚度以15mm为基础，那么就意味着负筋上面的混凝土是以浮浆为主，其级配就会变差，极易使得板面出现裂缝，导致保护层的失去其作用。综合多年来混凝土现浇板裂缝检验的结果来看，如果当板面负筋保护层的厚度小于等于40mm的时候，板顶区的工作效果比较好，当保护层厚度超过40mm而且普遍比较大的时候，顶板的负弯矩区会容易出现裂缝。

5　结语

在对钢筋的保护层厚度进行检验的时候，应该选用仪器与开凿相互结合的方式，要验证好仪器的检测精度。为了使得《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）能够真正的落实到实际的验收工作当中（特别是评优工程），使得质量验收部门做到有据可依，方便操作，针对板类构件的负弯矩区钢筋保护层的厚度值，设计部门应该在图纸的结构设计说明当中单独提供出其合理的取值范围。

[1]张福生.钢筋的混凝土保护层厚度检测问题的探讨[J].工程质量，2008（06）.

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TU755.3+2

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1673-0038（2015）39-0016-02

2015-9-9