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摘要:本文主要阐述了混凝土保护层厚度的作用以及混凝土保护层厚度产生偏差的原因,在此基础上从施工材料,施工技术,施工管理等方面提出了控制混凝土保护层厚度偏差的措施。
关键词:保护层厚度;耐久性;施工控制
1、混凝土构件保护层厚度的作用
1.1保证钢筋的受力性能
钢筋和混凝土这两种材料有着不同的受力性质,混凝土的抗壓强度高于抗拉强度5到20倍,钢筋的抗拉、抗压强度均较高,二者共同工作可以发挥各自的优势。一般情况下进行钢筋混凝土结构构件截面设计时,只考虑混凝土的压应力与钢筋的拉应力。因此,受拉钢筋需要尽量向受拉一侧混凝土构件的边缘靠近,如果钢筋保护层厚度没有严格按照规范要求进行控制,那么钢筋失去了应有的效应,构件拉应力就会全部作用在抗拉强度较低的混凝土上,从而使其产生裂缝。
1.2 保证钢筋与混凝土的粘结力
钢筋和混凝土能在一起共同工作,其中原因之一是二者之间具有相互的握裹力。钢筋在混凝土中的保护层厚度是保证握二者之间裹力的重要条件[1]。钢筋保护层的厚度过薄,容易造成钢筋外露或者受力时表面混凝土剥落,直接导致其握裹力的减小。同时,钢筋的保护层过小会导致浅层混凝土逐步碳化,钢筋被锈蚀,钢筋和混凝土之间因此而失去粘结力。
1.3 加强构件的耐久性
影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多,目前主要考虑钢筋受大气的侵蚀被氧化生锈。若混凝土构件的钢筋的保护层偏小,混凝土被碳化或者发生电化学反应的速率都会加快,而钢筋锈蚀会使其体积膨胀,从而使混凝土的保护层开裂,这又会加速钢筋锈蚀进程,不利于构件的耐久性[2]。
1.4 保证混凝土的防火性要求
发生火灾的时,钢筋的膨胀值大于混凝土的膨胀值,二者之间的握裹力被破坏;钢筋的温度急剧上升到700℃时,其屈服强度会大大降低,材料强度大大降低,从而使结构被严重破坏。混凝土作为不良的导热体能够保护钢筋不会立即受到高温影响,混凝土保护层的存在延迟了结构失去承载能力的时间,为消防救援赢得足够长时间[3]。
2、混凝土保护层厚度产生偏差的原因
2.1规范资料方面的原因
现有结构设计很大一部分采用的是《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规范和构造详图》,规范中对梁与梁、梁与板、梁与柱的钢筋如何穿插排列并未详细说明[4];一般资料也只会指出板、次梁、主梁交叉处,板的负筋在上,次梁的负筋居中,主梁的负筋在下,但是对双向板肋梁楼面、支承梁交叉处、有纵横框架的楼面、各种梁与梁的交叉处如何处理,一般均未作交待,导致在施工中无据可依。
2.2 设计考虑不周。
施工图纸一般采用电脑出图,图纸使用简化表达,并未考虑钢筋位置的布置形式及保护层厚度。另外,施工图纸中设定的梁、柱保护层厚度相同,但在施工时梁需锚入柱内,实际上的保护层厚度为柱保护层厚度加上柱主筋的直径,从而使梁保护层厚度过大,同时通长梁截面不变由于梁主筋挤压导致柱另一侧主筋保护层过小。
2.3 施工前技术交底不具有针对性
在施工前,施工技术交底未针对不同的工程部位。保护层的厚度并非千篇一律,一般来说,现浇楼板的保护层厚度15mm,梁柱的保护厚度为25mm,层而基础的保护层厚度通常为50mm,有时甚至达到100mm[4].。因此,在对施工者进行交底时要对不同部位的保护层厚度明确说明,防止返工。
2.4施工操作中的问题
1.现有材料技术自身不足
目前我国在施工中一般采用在钢筋与模板之间放水泥砂浆垫块或在钢筋上焊接短筋等方法来保证混凝土的保护层厚度。
垫块本身在施工中容易发生移位、挤碎等情况,使保护层厚度不能得到有效保证。而且,采用水泥砂浆垫块时,保护层的厚度取决于垫块的厚度。但是,目前我国并没有完善的针对垫块的厚度,密实度等性能指标的技术要求和检验指标,同时,铅丝的绑扎位置也常有较大的偏差,使保护层厚度无法达到要求。
在主筋上焊接短筋确定保护层的做法属于一种费时费料的施工方式,焊接好的短筋绑扎后如果不能够保证对模板起到作用,也会使受力钢筋的保护层厚度变小。
2.钢筋保护层控制措施未执行
在施工方案中有要求,而在实际操作中未执行常见现象如下:
(1)施工过程中工人为了方便,垫块规格一概而论,或者只是随意放几块垫块甚至在钢筋下垫以适当厚度的石子或随手取得的混凝土碎块;
(2)在现场施工中,有时施工方为防止发生露筋现象,自行加大保护层厚度,在构件截面尺寸不变的情况下,采用内径较小的箍筋,缩小了构件的有效断面[4];
(3)钢筋绑扎时将整体浇筑的梁板等构件的负筋一层层地往上叠,使保护层最小厚度不能保证;
(4)很多施工人员错误地认为混凝土保护层是针对箍筋而言的,计算梁箍筋肢高时取梁截面高度减去两侧保护层厚度,使得实际的保护层厚度减小。
3.浇筑过程中控制保护不到位
常见现象如:(1)未对柱钢筋进行有效的固定措施即开始浇筑基础承台,使得柱钢筋便宜,待施工柱子时柱钢筋难以调整,导致保护层厚度不符合要求;(2)浇捣时不注意成品保护,施工人员或者机具压在面层上,导致支撑钢筋的马凳被踩倒,起不到保护作用;
4.施工过程监理不到位
现行的监理检验方式和标准不到位,监理方只在立模时检查保护层厚度,且检查过程不够细致。钢筋保护层属于隐蔽工程,一旦浇筑完成将检查不到里面的情况,现行的钢筋保护层检验并没有做到在钢筋浇筑前后均检验一次,一般只检验主筋的露筋长度,只对露筋的构件给予保护层厚度不合格的说明,但仅仅不露筋根本不能说明保护层厚度符合规范保护值[5]。
3、施工过程中保护层厚度的控制
针对上述钢筋混凝土结构中保护层厚度误差的各种问题 ,可以从以下几个方面进行控制改进:
(1)材料的控制
混凝土保护层质量跟混凝土质量息息相关。控制好混凝土质量要求混凝土的材料优良,配合比设计合理,有良好的工作性能。
(2)施工过程管理的控制
施工过程中要加强工作的责任心,做好事前、事中、事后全过程管理:事前做好有针对行的技术交底,认真查看图纸和验收规范;施工过程中保证钢筋下料模板制作的准确性、钢筋绑扎按照技术要求来、做好保证保护层厚度的相关措施、浇筑前进行隐蔽工程的检验、控制浇筑质量、注意成品保护,做好混凝土养护;事后进行质量检验,对有问题的工程进行返工。
(3)采用新的技术方法
根据国外一些建筑工程的一些先进做法 ,结合我国的实际情况,有人提出改进我国混凝土保护层施工中一些传统做法 ,如采用聚乙烯高分子材料做钢筋定位夹具、定型的砂浆或细石垫块和聚乙烯与砂浆的组合夹具等来固定钢筋位置,确保保护层的厚度[6]。
参考文献:
[1] 姚青梅.钢筋混凝土保护层的重要性.科技资讯,2006,18:98-99
[2] 高明赞,干伟忠.钢筋保护层对混凝土结构耐久性的影响[J].混凝土,2010(6)
作者简介:
王颖(1985年12月-),女,汉族,河北邯郸,硕士研究生,助教。
游丽娟(1986年10月-),女,汉族,四川邛崃,硕士研究生,助教。
关键词:保护层厚度;耐久性;施工控制
1、混凝土构件保护层厚度的作用
1.1保证钢筋的受力性能
钢筋和混凝土这两种材料有着不同的受力性质,混凝土的抗壓强度高于抗拉强度5到20倍,钢筋的抗拉、抗压强度均较高,二者共同工作可以发挥各自的优势。一般情况下进行钢筋混凝土结构构件截面设计时,只考虑混凝土的压应力与钢筋的拉应力。因此,受拉钢筋需要尽量向受拉一侧混凝土构件的边缘靠近,如果钢筋保护层厚度没有严格按照规范要求进行控制,那么钢筋失去了应有的效应,构件拉应力就会全部作用在抗拉强度较低的混凝土上,从而使其产生裂缝。
1.2 保证钢筋与混凝土的粘结力
钢筋和混凝土能在一起共同工作,其中原因之一是二者之间具有相互的握裹力。钢筋在混凝土中的保护层厚度是保证握二者之间裹力的重要条件[1]。钢筋保护层的厚度过薄,容易造成钢筋外露或者受力时表面混凝土剥落,直接导致其握裹力的减小。同时,钢筋的保护层过小会导致浅层混凝土逐步碳化,钢筋被锈蚀,钢筋和混凝土之间因此而失去粘结力。
1.3 加强构件的耐久性
影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多,目前主要考虑钢筋受大气的侵蚀被氧化生锈。若混凝土构件的钢筋的保护层偏小,混凝土被碳化或者发生电化学反应的速率都会加快,而钢筋锈蚀会使其体积膨胀,从而使混凝土的保护层开裂,这又会加速钢筋锈蚀进程,不利于构件的耐久性[2]。
1.4 保证混凝土的防火性要求
发生火灾的时,钢筋的膨胀值大于混凝土的膨胀值,二者之间的握裹力被破坏;钢筋的温度急剧上升到700℃时,其屈服强度会大大降低,材料强度大大降低,从而使结构被严重破坏。混凝土作为不良的导热体能够保护钢筋不会立即受到高温影响,混凝土保护层的存在延迟了结构失去承载能力的时间,为消防救援赢得足够长时间[3]。
2、混凝土保护层厚度产生偏差的原因
2.1规范资料方面的原因
现有结构设计很大一部分采用的是《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规范和构造详图》,规范中对梁与梁、梁与板、梁与柱的钢筋如何穿插排列并未详细说明[4];一般资料也只会指出板、次梁、主梁交叉处,板的负筋在上,次梁的负筋居中,主梁的负筋在下,但是对双向板肋梁楼面、支承梁交叉处、有纵横框架的楼面、各种梁与梁的交叉处如何处理,一般均未作交待,导致在施工中无据可依。
2.2 设计考虑不周。
施工图纸一般采用电脑出图,图纸使用简化表达,并未考虑钢筋位置的布置形式及保护层厚度。另外,施工图纸中设定的梁、柱保护层厚度相同,但在施工时梁需锚入柱内,实际上的保护层厚度为柱保护层厚度加上柱主筋的直径,从而使梁保护层厚度过大,同时通长梁截面不变由于梁主筋挤压导致柱另一侧主筋保护层过小。
2.3 施工前技术交底不具有针对性
在施工前,施工技术交底未针对不同的工程部位。保护层的厚度并非千篇一律,一般来说,现浇楼板的保护层厚度15mm,梁柱的保护厚度为25mm,层而基础的保护层厚度通常为50mm,有时甚至达到100mm[4].。因此,在对施工者进行交底时要对不同部位的保护层厚度明确说明,防止返工。
2.4施工操作中的问题
1.现有材料技术自身不足
目前我国在施工中一般采用在钢筋与模板之间放水泥砂浆垫块或在钢筋上焊接短筋等方法来保证混凝土的保护层厚度。
垫块本身在施工中容易发生移位、挤碎等情况,使保护层厚度不能得到有效保证。而且,采用水泥砂浆垫块时,保护层的厚度取决于垫块的厚度。但是,目前我国并没有完善的针对垫块的厚度,密实度等性能指标的技术要求和检验指标,同时,铅丝的绑扎位置也常有较大的偏差,使保护层厚度无法达到要求。
在主筋上焊接短筋确定保护层的做法属于一种费时费料的施工方式,焊接好的短筋绑扎后如果不能够保证对模板起到作用,也会使受力钢筋的保护层厚度变小。
2.钢筋保护层控制措施未执行
在施工方案中有要求,而在实际操作中未执行常见现象如下:
(1)施工过程中工人为了方便,垫块规格一概而论,或者只是随意放几块垫块甚至在钢筋下垫以适当厚度的石子或随手取得的混凝土碎块;
(2)在现场施工中,有时施工方为防止发生露筋现象,自行加大保护层厚度,在构件截面尺寸不变的情况下,采用内径较小的箍筋,缩小了构件的有效断面[4];
(3)钢筋绑扎时将整体浇筑的梁板等构件的负筋一层层地往上叠,使保护层最小厚度不能保证;
(4)很多施工人员错误地认为混凝土保护层是针对箍筋而言的,计算梁箍筋肢高时取梁截面高度减去两侧保护层厚度,使得实际的保护层厚度减小。
3.浇筑过程中控制保护不到位
常见现象如:(1)未对柱钢筋进行有效的固定措施即开始浇筑基础承台,使得柱钢筋便宜,待施工柱子时柱钢筋难以调整,导致保护层厚度不符合要求;(2)浇捣时不注意成品保护,施工人员或者机具压在面层上,导致支撑钢筋的马凳被踩倒,起不到保护作用;
4.施工过程监理不到位
现行的监理检验方式和标准不到位,监理方只在立模时检查保护层厚度,且检查过程不够细致。钢筋保护层属于隐蔽工程,一旦浇筑完成将检查不到里面的情况,现行的钢筋保护层检验并没有做到在钢筋浇筑前后均检验一次,一般只检验主筋的露筋长度,只对露筋的构件给予保护层厚度不合格的说明,但仅仅不露筋根本不能说明保护层厚度符合规范保护值[5]。
3、施工过程中保护层厚度的控制
针对上述钢筋混凝土结构中保护层厚度误差的各种问题 ,可以从以下几个方面进行控制改进:
(1)材料的控制
混凝土保护层质量跟混凝土质量息息相关。控制好混凝土质量要求混凝土的材料优良,配合比设计合理,有良好的工作性能。
(2)施工过程管理的控制
施工过程中要加强工作的责任心,做好事前、事中、事后全过程管理:事前做好有针对行的技术交底,认真查看图纸和验收规范;施工过程中保证钢筋下料模板制作的准确性、钢筋绑扎按照技术要求来、做好保证保护层厚度的相关措施、浇筑前进行隐蔽工程的检验、控制浇筑质量、注意成品保护,做好混凝土养护;事后进行质量检验,对有问题的工程进行返工。
(3)采用新的技术方法
根据国外一些建筑工程的一些先进做法 ,结合我国的实际情况,有人提出改进我国混凝土保护层施工中一些传统做法 ,如采用聚乙烯高分子材料做钢筋定位夹具、定型的砂浆或细石垫块和聚乙烯与砂浆的组合夹具等来固定钢筋位置,确保保护层的厚度[6]。
参考文献:
[1] 姚青梅.钢筋混凝土保护层的重要性.科技资讯,2006,18:98-99
[2] 高明赞,干伟忠.钢筋保护层对混凝土结构耐久性的影响[J].混凝土,2010(6)
作者简介:
王颖(1985年12月-),女,汉族,河北邯郸,硕士研究生,助教。
游丽娟(1986年10月-),女,汉族,四川邛崃,硕士研究生,助教。