【正文】 淺談混凝土保護層的質量控制建筑小蜜蜂 發(fā)表于 2006624 23:52:00 [出自: 王文昕；建筑管理現代化] 【摘要】 加強混凝土保護層質量控制對提高混凝土結構耐久性和防火能力，具有十分重要意義。同時，也是準確控制梁板柱的受力鋼筋位置，確保鋼筋混凝土結構承載力所必須的、最起碼的要求。碧森尤信 1 嚴格混凝土保護層控制的重要性混凝土結構中受力鋼筋的位置準確與否，直接關系到混凝土結構的承載力，直接關到混凝土結構的耐久性。而受力鋼筋的混凝土保護層厚度符合國家規(guī)范，則是準確控制鋼筋設計位置所必須達到的最起碼的要求?；炷帘Ｗo層嚴格控制除了可以保護鋼筋不生銹外，還可以確保鋼筋混凝土結構的受力性能、耐久性能和防火性能等。 確?；炷两Y構受力性能鋼筋與混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并達到一定強度后，兩者之間建立了足夠的黏結強度，這種相互作用力稱為握裹力。握裹力由 3 種力組成：一是黏結力，是混凝土顆粒的化學作用產生與鋼筋之間的膠合力。二是摩擦力，是混凝土由澆注時的流動狀態(tài)，凝固硬化在強度增長的過程中，混凝土收縮而緊握鋼筋的表面，當結構處于受力狀態(tài)時，混凝土與鋼筋表面產生摩擦力。三是機械咬合力，是鋼筋表面凹凸不平與混凝土接觸面產生的一種咬合力。其中，以機械咬合力作用最大，約占總黏結力的 50%，采用螺紋鋼筋或其他變形鋼筋能增加咬合力，提高握裹力。正是由于握裹力的存在，為混凝土結構的各種性能和承載力的發(fā)揮奠定了堅實的基礎。保護層必須具有一定的厚度，才能保證混凝土與鋼筋之間的握裹力。用螺紋鋼筋與混凝土作握裹力實驗表明，鋼筋拉拔時其周圍混凝土產生拉應力形成拉力影響圈，拉力影響圈內部混凝土裂縫涉及范圍大約為鋼筋直徑的兩倍，以此作為主要依據推定混凝土保護層厚度應不小于受力鋼筋直徑。 保護鋼筋不銹蝕，確保混凝土結構的耐久性和安全性影響混凝土結構耐久性的因素很多，如化學物質、氯離子侵蝕，凍融破壞，混凝土不密實、裂縫，混凝土碳化，堿一集料反映等。在一定的環(huán)境條件下都能造成鋼筋銹蝕使結構破壞。鋼筋銹蝕后鐵銹體積會膨脹 2~4 倍，致使混凝土保護層開裂，受到潮氣或水分滲入，加快鋼筋銹蝕，使鋼筋直徑由減小到銹斷，導致房屋建筑破壞，直至倒塌?；炷帘Ｗo層保護鋼筋防止銹蝕作用是在內外條件無有害物質侵蝕下才有效，但混凝土結構表面的碳化對鋼筋銹蝕影響很大，關系到混凝土結構的耐久性和安全性。本來混凝土用水泥的水化物堿性很高，在高堿環(huán)境使鋼筋表面生成一層致密的鈍化膜，從而防止銹蝕。但由于混凝土與大氣中有害介質相互作用，產生酸堿中和化學反應，引起混凝土碳化（中性化），結果使混凝土中堿性逐漸減弱，PH 值降低會加快混凝土的碳化速度和深度，使鋼筋表面鈍化膜過早遭到破壞而銹蝕，混凝土保護層失去保護鋼筋不銹蝕的作用。保證保護層厚度，就相應地延緩了混凝土碳化深度到達鋼筋表面的時間，推遲鋼筋銹蝕。如果保護層過小就等于加快了混凝土碳化到鋼筋表面的時間，使鋼筋早銹蝕，縮短建筑物使用壽命。已有的實驗資料（見表 1）說明，礦碴水泥混凝土的碳化速度比普通硅酸鹽水泥的快，混凝土強度等級低比強度等級高的碳化快。采用普通硅酸鹽水泥或較高的混凝土強度等級，能有效延緩混凝土碳化。梁鋼筋的混凝土保護層要求是 25mm，如果施工失控減少了 10mm，就相當于使鋼筋提前 10 年或 20 年銹蝕，相應地縮短了工程使用壽命。如果鋼筋沒有混凝土保護層，鋼筋將會很快銹蝕，其后果不堪設想。有不少工程受力鋼筋外露生銹嚴重，加固處理費工費時增加成本，使混凝土結構耐久性降低。 保護層有防火功能，防止結構急劇喪失承載力混凝土結構在高溫條件下或碰上火災，因保護層有一定厚度，能保護鋼筋不因受到高溫影響使結構急劇喪失承載能力而倒塌，混凝土一般可耐高溫 700℃。當發(fā)生火災時環(huán)境溫度急劇升高，鋼筋的膨脹值加快、加大，逐漸大于混凝土的膨脹值，就會損傷和破壞混凝土與鋼筋之間的握裹力；當鋼筋溫度從400℃上升到 700℃時，鋼筋從屈服強度大幅度降低到鋼筋晶格的核心突然膨脹，會影響或失去混凝土與鋼筋共同工作的條件，導致結構破壞，直至建筑物倒塌。鋼筋在混凝土保護層的包裹之內，可以緩解溫度急劇上升，保護層使建筑物有一定的耐火作用。近年來為提高結構耐火等級，對有些結構構件增加了混凝土保護層厚度的具體要求。2 控制混凝土保護層厚度應滿足新國家標準的強制性要求根據科學實驗成果，新國家標準 GB50010—2002《混凝土結構設計規(guī)范》在強制性條文中明確規(guī)定：縱向受力的普通鋼筋及預應力鋼筋，其混凝土保護層最小厚度（鋼筋外邊緣至混凝土表面距離）不應小于鋼筋的公稱直徑，且應符合表 2 的規(guī)定。特別需要注意的是，新規(guī)范規(guī)定的混凝土保護層厚度值是最小厚度值，是滿足結構的耐久性和對受力鋼筋有效錨固的要求。新規(guī)范與 1992 年版《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》相比，對保護層厚度值作了加厚規(guī)定：如一類環(huán)境，對強度等級≤C20 的混凝土板和墻、梁和柱，都加厚了 5mm。筆者認為，為確保結構的承載力、耐久性和提高耐火（如柱是關鍵結構）能力，新規(guī)范從嚴要求受力鋼筋混凝土保護層最小厚度十分必要。鋼筋安裝工程屬于隱蔽工程，是混凝土結構工程施工質量控制和監(jiān)督的重點?，F代建筑中混凝土結構工程量大，鋼筋工程量大而面廣，常見到一些工地沒有采取有效措施，在施工中混凝土保護層控制不嚴，受力鋼筋位置控制不準，成品保護差，混凝土結構表面露筋多，觀感很差，使混凝土結構的承載力和耐久性受到嚴重損害。新國家標準 GB50204—2002《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》規(guī)定必須對重要部位進行結構實體檢驗，主要檢驗混凝土強度和鋼筋保護層厚度。鋼筋保護層厚度檢驗，需要對重要構件，特別是懸挑梁和板構件，以及易發(fā)生鋼筋位移、易露筋的部位，采用非破損（用先進的鋼筋保護層厚度測定儀）或局部破損的方法檢驗。此時，縱向受力鋼筋保護層厚度的允許偏差，對梁類構件為7~+10mm；對板類構件為5~+8mm。鋼筋保護層厚度檢驗的合格點率為 90%及以上時為合格。當合格點率小于 90%，但不小于 80%，可再抽取相同數量的構件檢驗，當兩次抽減總和計算的合格點率為 90%及以上時才能判為合格。參考文獻：[1] GB500102002．混凝土結構設計規(guī)范[S]．[2] GB502042002．混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范[S]．一、保護層在混凝土工程中的重要性 鋼筋保護層厚度的控制是鋼筋混凝土工程質量中很重要的一環(huán)。 《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》(GB502042002)指出：鋼筋的混凝土保護層厚度關系到結構的承載力、耐久性、防火等性能。故除在施工過程中應進行尺寸偏差檢查外，還應對結構實體中鋼筋的保護層厚度進行檢驗(第10．1．5條)并規(guī)定了鋼筋保護層厚度檢驗的結構部位、構件數量和檢驗方法(附錄E)，可見它的重要性。 另外，從最新的《混凝土結構設計規(guī)范》(GB500102002)我們可以看到，相比99年版的舊規(guī)范，這方面的要求也提高了。主要表現在保護層厚度的數值比舊規(guī)范嚴了，相應的混凝土強度等級范圍有所擴大(見附表一)。 歸納起來，鋼筋混凝土保護層具有以下幾個作用和影響： 維護結構耐久性混凝土中保護層太薄容易滲入潮濕氣體和水，過厚則易產生裂縫，這些都可能使鋼筋銹蝕并膨脹，從而使混凝土遭受破壞，影響使用和結構安全。 承受外力作用 保護層對鋼筋有錨固力，利用混凝土與鋼筋間的錨固力，兩者緊密結合，共同參與工作。保護層過薄或缺失時，減低了它的錨固力從而降低了結構抵抗軸力和彎矩的作用。 從正截面受彎承載力計算公式 M≤a l fcbx(h0一x／2)+fy＇AS＇(hoa s＇)一(σpO＇一fpy＇)A p＇(hoa p＇)可以看出，當面筋保護層過厚導致截面有效高度h0減小時，將降低截面受彎承載力?？梢姳Ｗo層厚度是影響結構承載力多么重要的因素。 防火保護層混凝土具有一定的隔熱作用，遇到火災時能對較易軟化的鋼筋進行保護，如果保護層厚度過薄，在高溫環(huán)境下容易開裂，致使鋼筋因過熱而降低強度從而破壞整體結構。2003年湖南衡陽某工程就因大火燃燒產生的高溫高熱使鋼筋軟化導致坍塌并造成重大傷亡事故。 因此，在當前的質量驗收工作中保護層厚度的控制越來越受到重視，新規(guī)范規(guī)定在驗收過程中要進行　 一、關于發(fā)布國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》的通知 建標 [2002] 63號根據建設部《關于印發(fā)一九九八年工程建設國家標準制定、修訂計劃（第二批）的通知》（建標 [1998] 244號）的要求，中國建筑科學研究院會同有關單位共同修訂了《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》。我部組織有關部門對該規(guī)范進行了審查，現批準為國家標準，編 號GB50204—2002，自2002年4月1日起施行。﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑﹑,必須嚴格執(zhí)行。原《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》GB 50204—92和《預制混凝土構件質量檢驗評定標準》GBJ 321—90同時廢止。本規(guī)范由建設部負責管理和對強制性條文的解釋，中國建筑科學研究院負責具體技術內容的解釋，建設部標準定額研究所組織中國建設工業(yè)出版社出版發(fā)行。 中華人民共和國建設部2002年3月15日二、 前 言 要規(guī)范是根據建設部《關于印發(fā)一九九八年工程建設國家標準制訂、修訂計劃（第二批）的通知》（建標[1998]244號）的要求，由中國建筑科學研究院會同有關單位對《建筑工程質量檢驗評定標準》GBJ 301—88中第五章、《預制混凝土構件質量檢驗標準》GBJ 　　321－90和《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》GB 50204—92修訂而成的。在修訂過程中，編制組開展了專題研究和工程試點應用，進行了比較廣泛的調查研究，總結了我國混凝土結構工程施工質量驗收的實踐經驗，堅持了“驗評分離、強化驗收、完善手段、過程控制”的指導原則，并以多種方式廣泛征求了有關單位的意見，最后經審查定稿。本規(guī)范規(guī)定的主要內容有：混凝土結構工程及分項工程施工質量驗收標準、內容和程序；施工現場質量管理和質量控制要求；涉及結構安全的見證及抽樣檢測。本規(guī)范將來可能需要進行局部修訂，有關局部修訂的信息和條文內將刊登在《工程建設標準化》雜志上。本規(guī)范以黑體字標志的條文為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。為了提高規(guī)范質量，請各單位在招待本規(guī)范過程中，注意總結經驗，積累資料，隨時將有關的意見和建議反饋給中國建筑科學研究院（通訊地址：北京市北三環(huán)東路30號；郵政編碼：100013；E：code_ibs_cabr@），以供今后修訂時參考。本規(guī)范主編單位、參編單位和主要起草人：本編單位：中國建筑科學研究院參編單位：北京建工集團有限責任公司 北京城建集團有限責任公司混凝土公司 北京市建設工程質量監(jiān)督總站 上海市第一建筑有限公司 中國建筑第一工程局第五建筑公司 國家建筑工程質量監(jiān)督檢驗中心 中國人發(fā)解放軍工程質量監(jiān)督總站 北京市建委開發(fā)辦公司主要起草人：徐有鄰 程志軍 白生翔 韓素芳 艾永祥 李東彬 張元勃 路來軍 馬興寶 高小旺 馬洪曄 蔣 寅 彭尚銀 周磊堅 翟傳明 1 總 則，統一混凝土結構工程施工質量的驗收，保證工程質量，制定本規(guī)范。說明： 編制本規(guī)范的目的是為了統一和加強混凝土結構工程施工質量的驗收，保證工程質量。本規(guī)范不包括混凝土結構設計、使用和維護等方面的內容。 本規(guī)范適用于建筑工程混凝土結構施工質量的驗收，不適用于特種混凝土結構施工質量的驗收。說明： 本規(guī)范的適用范圍為工業(yè)與民用房屋和一般構筑物的混凝土結構工程包括現澆結構和裝配式結構。本規(guī)范所指混凝土結構包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構，與現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的范圍一致。 本規(guī)范的主要內容是在《建筑工程質量檢驗評定標準》GBJ30188中第五章、《預制混凝土構件質量檢驗評定標準》GBJ32190和》《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》GB5020492的基礎上修訂而成的。 混凝土結構工程的承包合同和工程技術文件對施工質量的要求不得低于本規(guī)范的規(guī)定。說明： 本規(guī)范是對混凝土結構工程施工質量的最低要求，應嚴格遵守。因此，承包合同（旭質量要求等）和工程技術文件（如設計文件、企業(yè)標準、施工技術方案等）對工程質量的要求不得低于本規(guī)范的規(guī)定。 當承包合同和設計文件對施工質量的要求高于本規(guī)范的規(guī)定時，驗收時應以承包合同和設計文件為準。 本規(guī)范應與國家標準《建筑工程質量驗收統一標準》GB 50300—2001配套使用。說明： 國家標準《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB503002001規(guī)定了房屋建筑各專業(yè)工程施工質量驗收規(guī)范編制的統一準則。本規(guī)范是根據該標準規(guī)定的原則編寫的，適用于該標準“主體結構”分部工程中“混凝土結構”子分部工程的驗收。執(zhí)行本規(guī)范時，尚應遵守該標準的相關規(guī)定。 混凝土結構工程施工質量的驗收除應執(zhí)行本規(guī)范外，尚應符合國家現行有關標準的規(guī)定。說明： 混凝土結構工程的施工質量應滿足現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010和施工項目設計文件提出的各項要求。 混凝土結構施工質量的驗收綜合性強、牽涉面廣，不僅有原材料方面的內容（如水泥、鋼筋等），尚有半成品、成品方面的內容（如構配件、預應力錨具等），也與其他施工技術和質量評定方面的標準密切相關。因此，凡本規(guī)范有規(guī)定者，應遵照執(zhí)行；凡本規(guī)范無規(guī)定者，尚應按照有關現行標準的規(guī)定執(zhí)行。 2 術 語 混凝土結構 concrete structure 以混凝土為主制成的結構，包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構等。 現澆結構 castinsitu concrete structure 系現澆混凝土結構的簡稱，是在現場支模并整體澆筑而成的混凝土結構。 裝配式結構 prefabricated concrete structure系裝配式混凝土結構的簡稱,是以預制構件為主要受力構件經裝配\連接而成的混凝土結構。 缺陷 defect建筑工程施工質量中不符合規(guī)定要求的檢驗