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【摘 要】 结合钢筋和混凝土的工作原理，分析了钢筋混凝土保护层的重要性以及在施工过程中存在的几点问题。简要的介绍了在设计以及施工过程中，合理控制混凝土保护层厚度的一些方法。
【关键词】 钢筋混凝土；工作原理；保护层；结构设计；结构影响
在现代建筑中钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应用日益普遍，无论是多层建筑还是高层建筑，从安全性、抗震性能，其结构设计与钢筋混凝土构件的力学性能决定着建筑物的耐久性和使用寿命，而钢筋混凝土构件的力学性能好坏及寿命长短与原材料及保护层外，结构设计也决定着重要作用。
1 钢筋和混凝土的工作原理
钢筋混凝土的性质决定于材料的品质及施工的控制，影响它的因素主要有：水灰比例、水泥质量、骨料性质、混凝土的捣实、混凝土材龄。而钢筋的性能主要和钢筋中所含的化学成分有关，钢筋混凝土的工作原理是利用了混凝土承受压力，钢筋承受拉力的性质。钢筋是在建筑结构中起到柔性材料作用，具有抗拉强度高，抗压强度较低；混凝土属于刚性材料，在建筑结构中抗压强度高，但是抗拉强度低。在结构设计过程中，应该考虑到混凝土的凝结作用以及混凝土与表面粗糙的钢筋之间的机械咬合，充分发挥混凝土与钢筋粘结力，粘结牢固的钢筋混凝土构件才具有一定的承载力。如果钢筋混凝土保护层不足，会减小钢筋与混凝土的握裹力，使钢筋与混凝土不能更好地协同工作，所以充分认识到合理的钢筋保护层薄厚对工程结构起到至关的重要作用。对于受力钢筋混凝土构件截面设计，混凝土表面所能承受的外部压力大小，取决于离钢筋的远近，如果钢筋混凝土构件的钢筋位置放置错误或者钢筋的保护层厚度过大，会降低钢筋混凝土构件的承载能力，容易产生安全隐患。在外力情况下，构件粘结在一起可以让钢筋和混凝土协调变形、共同工作直到接近破坏。在受拉状态下，粘结的构件虽然在拉力较高时会有局部失效，但总体依然可以保证这两种材料的协调变形，并且能使混凝土承受有限的一部分拉力。在结构设计时还要考虑温度变化，因为南北方温度差异较大，根据不同地域，结合钢筋混凝土受温度影响的膨胀系数，钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5/℃；混凝土为1.0×10-5/℃，适用于温度在0～100℃内），所以，应该充分考虑两种材料产生的强制应力，是否会产生可能削弱两种材料之间的粘结强度。
2 钢筋混凝土保护层
2.1钢筋保护层的重要性
钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离，对钢筋起保护作用，使钢筋不被锈蚀。合理的结构设计方案能同时满足耐久性和钢筋粘结牢固，因为它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。在现行相关的规范中对钢筋保护层厚度分别按环境类别、构件类型、混凝土强度等级做出了规定。一般情况下受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定。同时现行相关规范中对结构实体钢筋保护层厚度检验也做出相应的系列规定，这一切都充分体现了保护层在混凝土结构中极其重要的地位。
2.2钢筋保护层在施工过程中存在的几点问题
从受力钢筋混凝土构件的截面设计过程中，受拉钢筋离受压区越远，钢筋所能承受的外部弯矩也越大，钢筋在整个构件发挥的作用力越高，反之，受拉钢筋离受压区越近，整体构件发挥效能越低，为了避免在施工过程中，发生保护层厚度不合理的问题，不仅应有合理的设计方案，还要结合实际温度差异，地域差异不同状况，适当调整保护层的厚度。保护层厚度取值的不同，配筋计算结果有着显著的变化。以下案例为某一两层厂房的一层梁柱局部配筋在不同保护层厚度时的比较。图1为梁柱保护层厚度为20时的计算结果，图2为梁柱保护层厚度为40时的计算结果。
（1）保护层过厚与安全隐患
由于钢筋与混凝土构件之间存在足够的粘结力，作为一个整体来承受外力的；如果只考虑混凝土承受巨大压力，把拉力全部转移给钢筋来承担是不够合理的。在受力构件强度设计中，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效强度就越小，钢筋保护层过厚，结构下部离受力钢筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降，反而易开裂引起钢筋锈蚀，由此一来整体结构强度均随之降低，结构存在安全隐患。
（2）保护层过薄及结构影响
钢筋保护层过薄，是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下几个方面：第一，影响混凝土与受力纵筋协同作用产生的粘结力，可能会降低承载力。虽然保护层过薄增加了一定的高度值，從外观感觉是有利于结构承载力，但实际上是削弱了整个结构承载能力。因为承载能力是靠混凝土与钢筋协同作用，与钢筋和混凝土之间的粘结力有直接关连。粘结力来自于钢筋和混凝土的接触面经化学作用产生的胶着力、混凝土收缩时产生的摩擦力和握裹力以及咬合力等多方面组成，保护层过薄会使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低。由于粘结破坏机理复杂，影响因素较多，受力情况多种不同，没有完整的计算数据可以表明这一情况，所以在整体设计过程中，应考虑多方面因素，结合不同区域不同状况，制定合理的设计方案，避免保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力造成不良影响。第二，工程的耐久性不能只考虑内在的质量，而对环境耐久性如干湿、冻融等大气侵蚀产生忽视也不可以，有一些工程由于忽视了环境问题，没有做好干湿度以及特殊气候情况下如何预防因混凝土结构导致钢筋锈蚀，致使整个结构发生变化，从而发生重大隐患，这是应该被重视的问题。其实有关部门也制定规范规定与安全性相关的要求，例如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度。第三，在结构设计中以防火最为重要，因为高温影响下可使构件迅速破坏。虽然混凝土是良好的防火材料，但钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。所以钢筋混凝土构件保护层需要保证一定值的厚度，并且满足现行相关的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
3 楼板及墙柱保护层控制措施
钢筋混凝土楼板在结构设计过程中，应该考虑到钢筋的抗拉受力作用可以抵抗荷载所产生的弯矩，以及地域不同、温差变化后混凝土板面收缩和裂缝的问题。钢筋混凝土构件在设置合理的保护层前提下才能发挥有效作用。在现场施工时尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设（或铺设）临时的简易通道，以供必要的施工人员通行，以免造成人工交叉踩踏后，钢筋混凝土保护层变形，造成未交工就完工的恶劣影响。对施工人员加强教育和管理，使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置，必须行走时，应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。综上所述，在钢筋混凝土结构中，从设计到施工质量，钢筋保护层厚度的控制是非常重要的，坚决杜绝在施工中忽视保护层厚度而产生较大质量问题和安全隐患。为此在实际工程中，必须时刻注意对保护层厚度的控制，以保证钢筋混凝土的材料可靠性和结构安全性。
参考文献：
1、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001中国建筑工业出版社，2001
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中国建筑工业出版社，2011
3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中国建筑工业出版社，2010
4、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中国建筑工业出版社，2011
5、朱炳寅《建筑抗震设计规范》应用与分析GB50011-2010中国建筑工业出版社，2011
6、李国胜《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》中国建筑工业出版社，2012
7、《建筑结构静力计算手册》，中国建筑工业出版社，1998
8、国振喜，徐建《建筑结构构造规定及图例》中国建筑工业出版社，2003
9、徐有邻，顾祥林《混凝土结构工程裂缝的判断与处理》中国建筑工业出版社，2010
【关键词】 钢筋混凝土；工作原理；保护层；结构设计；结构影响
在现代建筑中钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应用日益普遍，无论是多层建筑还是高层建筑，从安全性、抗震性能，其结构设计与钢筋混凝土构件的力学性能决定着建筑物的耐久性和使用寿命，而钢筋混凝土构件的力学性能好坏及寿命长短与原材料及保护层外，结构设计也决定着重要作用。
1 钢筋和混凝土的工作原理
钢筋混凝土的性质决定于材料的品质及施工的控制，影响它的因素主要有：水灰比例、水泥质量、骨料性质、混凝土的捣实、混凝土材龄。而钢筋的性能主要和钢筋中所含的化学成分有关，钢筋混凝土的工作原理是利用了混凝土承受压力，钢筋承受拉力的性质。钢筋是在建筑结构中起到柔性材料作用，具有抗拉强度高，抗压强度较低；混凝土属于刚性材料，在建筑结构中抗压强度高，但是抗拉强度低。在结构设计过程中，应该考虑到混凝土的凝结作用以及混凝土与表面粗糙的钢筋之间的机械咬合，充分发挥混凝土与钢筋粘结力，粘结牢固的钢筋混凝土构件才具有一定的承载力。如果钢筋混凝土保护层不足，会减小钢筋与混凝土的握裹力，使钢筋与混凝土不能更好地协同工作，所以充分认识到合理的钢筋保护层薄厚对工程结构起到至关的重要作用。对于受力钢筋混凝土构件截面设计，混凝土表面所能承受的外部压力大小，取决于离钢筋的远近，如果钢筋混凝土构件的钢筋位置放置错误或者钢筋的保护层厚度过大，会降低钢筋混凝土构件的承载能力，容易产生安全隐患。在外力情况下，构件粘结在一起可以让钢筋和混凝土协调变形、共同工作直到接近破坏。在受拉状态下，粘结的构件虽然在拉力较高时会有局部失效，但总体依然可以保证这两种材料的协调变形，并且能使混凝土承受有限的一部分拉力。在结构设计时还要考虑温度变化，因为南北方温度差异较大，根据不同地域，结合钢筋混凝土受温度影响的膨胀系数，钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5/℃；混凝土为1.0×10-5/℃，适用于温度在0～100℃内），所以，应该充分考虑两种材料产生的强制应力，是否会产生可能削弱两种材料之间的粘结强度。
2 钢筋混凝土保护层
2.1钢筋保护层的重要性
钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离，对钢筋起保护作用，使钢筋不被锈蚀。合理的结构设计方案能同时满足耐久性和钢筋粘结牢固，因为它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。在现行相关的规范中对钢筋保护层厚度分别按环境类别、构件类型、混凝土强度等级做出了规定。一般情况下受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定。同时现行相关规范中对结构实体钢筋保护层厚度检验也做出相应的系列规定，这一切都充分体现了保护层在混凝土结构中极其重要的地位。
2.2钢筋保护层在施工过程中存在的几点问题
从受力钢筋混凝土构件的截面设计过程中，受拉钢筋离受压区越远，钢筋所能承受的外部弯矩也越大，钢筋在整个构件发挥的作用力越高，反之，受拉钢筋离受压区越近，整体构件发挥效能越低，为了避免在施工过程中，发生保护层厚度不合理的问题，不仅应有合理的设计方案，还要结合实际温度差异，地域差异不同状况，适当调整保护层的厚度。保护层厚度取值的不同，配筋计算结果有着显著的变化。以下案例为某一两层厂房的一层梁柱局部配筋在不同保护层厚度时的比较。图1为梁柱保护层厚度为20时的计算结果，图2为梁柱保护层厚度为40时的计算结果。
（1）保护层过厚与安全隐患
由于钢筋与混凝土构件之间存在足够的粘结力，作为一个整体来承受外力的；如果只考虑混凝土承受巨大压力，把拉力全部转移给钢筋来承担是不够合理的。在受力构件强度设计中，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效强度就越小，钢筋保护层过厚，结构下部离受力钢筋远的混凝土由于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降，反而易开裂引起钢筋锈蚀，由此一来整体结构强度均随之降低，结构存在安全隐患。
（2）保护层过薄及结构影响
钢筋保护层过薄，是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下几个方面：第一，影响混凝土与受力纵筋协同作用产生的粘结力，可能会降低承载力。虽然保护层过薄增加了一定的高度值，從外观感觉是有利于结构承载力，但实际上是削弱了整个结构承载能力。因为承载能力是靠混凝土与钢筋协同作用，与钢筋和混凝土之间的粘结力有直接关连。粘结力来自于钢筋和混凝土的接触面经化学作用产生的胶着力、混凝土收缩时产生的摩擦力和握裹力以及咬合力等多方面组成，保护层过薄会使钢筋外围混凝土因产生径向劈裂而使粘结力降低。由于粘结破坏机理复杂，影响因素较多，受力情况多种不同，没有完整的计算数据可以表明这一情况，所以在整体设计过程中，应考虑多方面因素，结合不同区域不同状况，制定合理的设计方案，避免保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力造成不良影响。第二，工程的耐久性不能只考虑内在的质量，而对环境耐久性如干湿、冻融等大气侵蚀产生忽视也不可以，有一些工程由于忽视了环境问题，没有做好干湿度以及特殊气候情况下如何预防因混凝土结构导致钢筋锈蚀，致使整个结构发生变化，从而发生重大隐患，这是应该被重视的问题。其实有关部门也制定规范规定与安全性相关的要求，例如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度。第三，在结构设计中以防火最为重要，因为高温影响下可使构件迅速破坏。虽然混凝土是良好的防火材料，但钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。所以钢筋混凝土构件保护层需要保证一定值的厚度，并且满足现行相关的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
3 楼板及墙柱保护层控制措施
钢筋混凝土楼板在结构设计过程中，应该考虑到钢筋的抗拉受力作用可以抵抗荷载所产生的弯矩，以及地域不同、温差变化后混凝土板面收缩和裂缝的问题。钢筋混凝土构件在设置合理的保护层前提下才能发挥有效作用。在现场施工时尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设（或铺设）临时的简易通道，以供必要的施工人员通行，以免造成人工交叉踩踏后，钢筋混凝土保护层变形，造成未交工就完工的恶劣影响。对施工人员加强教育和管理，使全体操作人员充分重视保护板面上层负筋的正确位置，必须行走时，应自觉沿钢筋小马撑支撑点通行，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。综上所述，在钢筋混凝土结构中，从设计到施工质量，钢筋保护层厚度的控制是非常重要的，坚决杜绝在施工中忽视保护层厚度而产生较大质量问题和安全隐患。为此在实际工程中，必须时刻注意对保护层厚度的控制，以保证钢筋混凝土的材料可靠性和结构安全性。
参考文献：
1、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001中国建筑工业出版社，2001
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中国建筑工业出版社，2011
3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中国建筑工业出版社，2010
4、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中国建筑工业出版社，2011
5、朱炳寅《建筑抗震设计规范》应用与分析GB50011-2010中国建筑工业出版社，2011
6、李国胜《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》中国建筑工业出版社，2012
7、《建筑结构静力计算手册》，中国建筑工业出版社，1998
8、国振喜，徐建《建筑结构构造规定及图例》中国建筑工业出版社，2003
9、徐有邻，顾祥林《混凝土结构工程裂缝的判断与处理》中国建筑工业出版社，2010