淺談混凝土保護層的質量控製(DOC 76頁)

內容摘要
1 嚴格混凝土保護層控製的重要性
混凝土結構中受力鋼筋的位置準確與否，直接關係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範，則是準確控製鋼筋設計位置所必須達到的最起碼的要求。混凝土保護層嚴格控製除了可以保護鋼筋不生鏽外，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。
1.1 確保混凝土結構受力性能
鋼筋與混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化並達到一定強度後，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，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麵，當結構處於受力狀態時，混凝土與鋼筋表麵產生摩擦力。三是機械咬合力，是鋼筋表麵凹凸不平與混凝土接觸麵產生的一種咬合力。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。正是由於握裹力的存在，為混凝土結構的各種性能和承載力的發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範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於受力鋼筋直徑。
1.2 保護鋼筋不鏽蝕，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。在一定的環境條件下都能造成鋼筋鏽蝕使結構破壞。鋼筋鏽蝕後鐵鏽體積會膨脹 2~4 倍，致使混凝土保護層開裂，受到潮氣或水分滲入，加快鋼筋鏽蝕，使鋼筋直徑由減小到鏽斷，導致房屋建築破壞，直至倒塌。
混凝土保護層保護鋼筋防止鏽蝕作用是在內外條件無有害物質侵蝕下才有效，但混凝土結構表麵的碳化對鋼筋鏽蝕影響很大，關係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，在高堿環境使鋼筋表麵生成一層致密的鈍化膜，從而防止鏽蝕。但由於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，使鋼筋表麵鈍化膜過早遭到破壞而鏽蝕，混凝土保護層失去保護鋼筋不鏽蝕的作用。
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麵的時間，推遲鋼筋鏽蝕。如果保護層過小就等於加快了混凝土碳化到鋼筋表麵的時間，使鋼筋早鏽蝕，縮短建築物使用壽命。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矽酸鹽水泥的快，混凝土強度等級低比強度等級高的碳化快。采用普通矽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，就相當於使鋼筋提前 10 年或 20 年鏽蝕，相應地縮短了工程使用壽命。如果鋼筋沒有混凝土保護層，鋼筋將會很快鏽蝕，其後果不堪設想。有不少工程受力鋼筋外露生鏽嚴重，加固處理費工費時增加成本，使混凝土結構耐久性降低。
1.3 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℃。當發生火災時環境溫度急劇升高，鋼筋的膨脹值加快、加大，逐漸大於混凝土的膨脹值，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，直至建築物倒塌。
鋼筋在混凝土保護層的包裹之內，可以緩解溫度急劇上升，保護層使建築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 控製混凝土保護層厚度應滿足新國家標準的強製性要求
根據科學實驗成果，新國家標準 GB50010—2002《混凝土結構設計規範》在強製性條文中明確規定：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麵距離）不應小於鋼筋的公稱直徑，且應符合表 2 的規定。

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