钢筋最小保护层厚度和板面厚度控制的作用与施工方法

摘要：钢筋的保护层在现浇钢筋砼结构中具有非常重要的作用，它主要是用于对钢筋防火、防锈和加强砼与钢筋的结合，同时也是为了便于施工。如果钢筋保护层的留置厚度达不到施工规范要求的最小厚度或露筋，那么结构的受力状况、耐久性均会受到很大影响。本文主要探索钢筋最小保护层厚度和板面厚度控制的作用与施工的方法。

关键词：保护层厚度;有效高度; 施工规范;施工方法;厚度控制;

钢筋的保护层在施工中是一个常常容易被忽视的问题，有些工地虽然也注意到了这个问题，采用随意的各种的办法，但效果并不理想，露筋现象仍然存在，很难满足施工规范要求的钢筋最小保护层厚度。当然，钢筋保护层越厚，砼一旦出现裂缝则宽度越大，从维护建筑物外观出发，采用过厚的钢筋保护层是不适宜的；而钢筋保护层越厚，砼越密实，砼碳化区扩展到钢筋表面所需的时间就越长，氧气或氯离子等侵蚀性介质扩散到钢筋的部位亦较困难。所以，从防止钢筋锈蚀的角度出发，砼保护层宜适当加厚。根据本人现场施工管理的操作经验，通过制作相同大小，不同厚度的砂浆垫块及相配套的箍筋大小就可以很方便地解决问题。

1 最小保护层厚度的定义

钢筋保护层厚度一般指钢筋外边缘至混凝土表面的距离。关于最小保护层厚度一般都按照各行业相应的规范取值，比如《混凝土结构设计规范》的9.2节就对混凝土纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋的保护层最小厚度进行了规定。其它行业混凝土规范中也有类似的规定。那么非纵向受力钢筋的最小保护层厚度如何取？规范中没有明确规定，但是若这类钢筋比如箍筋遭到锈蚀，混凝土的耐久性能力将会急剧下降。因而，一般设计人员在设计时均是保证主筋（纵向受力钢筋）的最小保护层厚度，而忽视其它钢筋的保护层厚度。在施工图上说明主筋的保护层厚度。施工时若施工人员对是否是主筋判断错误而会导致主筋保护层厚度出现偏差，影响混凝土耐久性！因而目前规范对非主筋混凝土保护层最小厚度没有明确规定，施工时易出现偏差。笔者建议：设计时不用区分主筋及非主筋，统一取一种混凝土保护层厚度，该厚度应该能够确保纵筋满足最小保护层厚度，作业时保证最外层钢筋满足保护层厚度，然后由外向内排布钢筋。施工时也按照该流程进行，可最大限度地减少保护层施工误差。

2 钢筋保护层的作用

2.1 提升结构耐久性

要保证钢筋在设计工作年限内不发生材料性能劣化，满足耐久性极限状态要求，保护层的厚度尤为重要。耐久性极限状态是指结构或结构构件在环境影响下出现劣化达到耐久性能的某项规定限值或标志的状态。混凝土结构的耐久性极限主要取决于混凝土保护层被碳化所需要的时间。通过增加混凝土保护层厚度可以有效保证建筑结构的使用寿命，但如果保护层过厚则会使受弯构件承载能力降低，并更容易引起混凝土构件过早出现裂缝，对结构耐久性更为不利。因此在具体工程中合理确定混凝土保护层厚度就显得尤为重要。

2.2 实现对钢筋的锚固作用

混凝土保护层厚度不小于受力钢筋直径（单筋的公称直径或并筋的等效直径）的要求，是为了保证握裹层混凝土对受力钢筋的锚固。只有保证了握裹层混凝土与钢筋产生足够的粘结力，避免相互滑动，从而形成整体共同受力，才能够充分发挥钢筋材料受拉强度高的优势。如果混凝土保护层厚度偏小，受力的钢筋会在其握裹层混凝土中产生环向拉应力，最终导致握裹层混凝土沿钢筋纵向产生劈裂破坏，影响结构构件甚至整个建筑结构的安全。

2.3 提升结构的防火能力

在火灾高温下，钢筋会迅速软化。混凝土保护层可以包裹钢筋使其不受火灾高温的破坏。当然，混凝土保护层的厚度与建筑的耐火等级有关，但目前未见相关规范规定。定性地说，具有一定厚度的混凝土保护层可尽量避免结构构件在高温条件下或遇火灾时其内部钢筋受高温的影响，从而避免整体结构急剧丧失结构承载力而被破坏甚至倒塌。

3 保护层厚度的确定方法

确定混凝土保护层厚度需要综合的考虑锚固、耐久性及有效高度三个因素，在能保证锚固和耐久性的条件下可尽量取较小的保护层厚度。保护层厚度并非在所有情况下都是越大越好。首先，保护层厚度大时，构件表面到钢筋外表面间混凝土因为没有钢筋的约束，混凝土在收缩和温度作用下产生的拉应力容易导致构件表面出现较大的收缩及温度裂缝；而且从结构受力角度而言，构件截面尺寸一定，保护层厚度与截面有效高度此消彼长，保护层厚度大，则截面有效高度小，那么构件的抗力就弱；此外，在火灾等高温条件下，混凝土保护层越厚，试件发生爆裂的危险性也越大，这主要是因为保护层厚度对混凝土含水率和高温下水蒸气的散失速率有直接的影响，保护层厚度越大，水分和水蒸气散失的路径就越长，受到的阻碍也就越大，更有利于超蒸汽压力的形成，因此更容易发生爆裂。

混凝土规范对最小保护层厚度都有要求，但并不相同，通过对我国各行业混凝土规范中最小保护层厚度规定的差异进行了比较，得出了：影响最小保护层厚度取值的因素很多，主要有：结构 （构件） 所处的环境类别、构件的类型、混凝土强度、钢筋直径等，其实还应与结构的设计寿命有关，但大部分规范没有明确提出。所以，现在对最小保护层厚度应该按照规范和经验取值。

4 保护层质量的控制

为了保证结构的耐久性，加大保护层厚度固然重要，但保护层质量的控制也是不可轻视的。对各类混凝土构件的保护层厚度实测统计结果分析表明，我国实际工程中梁、柱的保护层有效厚度仅为设计厚度的0.536 7～0.612 7倍。由前面保护层厚度与结构寿命的关系，不难推算出施工偏差对结构寿命影响的严重程度，对保护层质量的控制，主要应从设计、施工两方面着手。

在设计中应对各构件保护层厚度的取值予以说明。值得一提的是，英、美规范最小保护层厚度的限值中已经包含了施工允许偏差，如ACI规定保护层允差对梁柱一般为±12 mm，英国BS8110-1.1997规定施工允差为±5 mm （注：在BS8110-1.1997规范中规定保护层厚度取值时，并没有用“最小保护层厚度”这个概念，而用的是“名义保护层厚度”，所谓“名义保护层厚度”就是最小保护层厚度与施工允差（取绝对值）之和），但我国的设计规范并没有明确其中是否考虑了施工允许偏差以及允许偏差的取值。

在保护层施工质量控制上，尤其应注意以下两点：（1）注重保护层垫块质量。垫块的形式和质量对钢筋定位和保护层厚度的精度有着重要影响，但目前我国大量工程中仍在使用水泥砂浆垫块，甚至使用石子作垫块，这类垫块存在着厚薄不均、形状不规整、尺寸不统一、绑扎不牢、容易移位、破损等问题，严重影响施工质量。另外，砂浆垫块的耐久性及防火等性能差，容易成为结构的薄弱点（面）。为此有必要采取科学合理的技术措施加以改进，建议采用标准化、定型化的商品垫块。（2）保证养护质量.表层混凝土养护不良、质量不佳可使表层混凝土的抗侵入性成倍降低.在DuraCrete的设计指南中，规定7 d的养护时间如减为1 d，相应的扩散系数将增加到原有的2倍（氯离子作用下）和4倍（碳化作用下），对于本来可以防锈50年的结构，将降到约25年和12.5年。

在施工过程中，主次梁相交处由于钢筋重叠，施工放样时就要充分考虑此部位的最小钢筋保护层的要求，包括钢筋密集处，此时可适当增大主梁的保护层，确保次梁及现浇板钢筋的最小保护层。

结 语

从以上论述砼保护层及板厚控制的作用可知其重要性，施工中必须给予足够的重视，以上方法虽然增加了一点简单的施工工序，但却解决了质量通病，露筋和钢筋不到位现象，保证了工程质量。所以在施工中只要我们多从结构的受力特性角度稍加留心而做些施工工艺的改进就能解决很多施工质量问题，提高工效，降低成本，又能满足工程质量要求。以上小经验算是起一个抛砖引玉的作用，希望有更多好的施工方法和经验涌现出来，相互借鉴。

参考文献：

[1]陈肇元.混凝土结构的耐久性设计方法[J].建筑技术，2013，34（5）：328-333.

[2]汪淼.混凝土裂缝控制验算在不同规范中的异同和应用分析[J].钢铁技术，2016（6）：26-28.