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建筑論文-淺談鋼筋保護層的重要性及控制
搞工程的人都知道鋼筋保護層在鋼筋混凝土構件中的重要性。但鋼筋保護層究竟有什么作用？保護層多大才合適？鋼筋怎樣才能發(fā)揮出它固有的力學(xué)特性呢？筆者試從鋼筋與混凝土的共同作用的受力機理，結合多年的工程施工實(shí)踐，談?wù)勪摻畋Ｗo層的重要性及其在施工中的控制。
眾所周知，現代建筑已離不開(kāi)鋼筋混凝土構件，無(wú)論是單層工業(yè)廠(chǎng)房還是高達數百米的摩天大樓，要是沒(méi)有鋼筋與混凝土，很難想象將會(huì )是一個(gè)什么樣的后果。
鋼鐵工業(yè)盡管起步較早，但真正應用于工程施工時(shí)間并不長(cháng)，混凝土在建筑工程中的應用更是近100年左右時(shí)間的事。自從人們找到水泥這種新興建筑原材料，工程施工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。特別是近50年，由于普通鋼筋混凝土結構及預應力鋼筋混凝土結構在工程中的應用，更使得建筑領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的革命。摩天大樓拔地而起，幾百米跨度的橋梁建造也由過(guò)去的神話(huà)變成了現實(shí)。這中間都少不了鋼筋和混凝土這兩種材料的功勞。
那么，鋼筋與混凝土到底是如何工作的呢？它們究竟是什么樣的關(guān)系呢？從材料的物理力學(xué)性能來(lái)講，鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度，而混凝土只具有較高的抗壓強度，抗拉強度卻很低，但是兩者的彈性模量較接近，還有較好的粘結力，這樣既發(fā)揮了各自的受力性能，又能很好地協(xié)調工作，共同承擔結構構件所承受的外部荷載。
因為鋼筋與混凝土之間存在足夠的粘結力，在結構計算時(shí)，鋼筋混凝土構件是作為一個(gè)整體來(lái)承受外力的；又由于混凝土的抗拉強度很低，為簡(jiǎn)化計算，一般混凝土只考慮承受壓應力，而拉應力則全部由鋼筋來(lái)承擔。對于受力構件截面設計來(lái)講，受拉的鋼筋離受壓區越遠，其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大，這樣鋼筋發(fā)揮的效率也就越高。所以一般來(lái)講，無(wú)論是梁還是板，受拉鋼筋總是應盡量靠近受拉一側混凝土構件的邊緣。如挑梁的受力筋應設在構件上部受拉區。如果放置錯誤或者鋼筋保護層過(guò)大，輕則降低了梁的承載能力，重則會(huì )發(fā)生重大事故。
那么，受拉的鋼筋是否越靠邊越好呢？答案當然是否定的。這是因為鋼筋的主要成分是鐵，鐵在常溫下就很容易氧化，更別說(shuō)在高溫或潮濕的環(huán)境中。鋼筋被包裹在混凝土構件中形成鈍化保護膜，不與外界接觸相對還比較安全，但如果鋼筋保護層厚度過(guò)小，也就是鋼筋過(guò)分靠近受拉區一側，一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時(shí)表面混凝土剝落，另一方面隨著(zhù)時(shí)間的推移，表面的混凝土將逐漸碳化，用不了多久，鋼筋外混凝土就失去了保護作用，從而導致鋼筋銹蝕，斷面減小，強度降低，鋼筋與混凝土之間失去粘結力，構件整體性受到破壞，嚴重時(shí)還會(huì )導致整個(gè)結構體系的破壞。通常除基礎外梁的保護層厚度一般為2。5cm。
在工程實(shí)際中，由于鋼筋保護層厚度未按規范要求所導致的質(zhì)量問(wèn)題不勝枚舉。比較突出的如現在商品住宅樓工程建設中樓板負彎矩鋼筋保護層偏大及現澆框架結構中主次梁交界處主梁的上部負彎矩鋼筋保護層偏大的問(wèn)題。以住宅樓為例，如今的住宅面積越來(lái)越大，樓板跨度也越來(lái)越大，尤其是客廳樓板。筆者曾見(jiàn)到過(guò)某單位建設的跨度達5。7米的樓板，厚度為15cm，設計是雙層雙向鋼筋網(wǎng)。從結構的力學(xué)計算來(lái)講，支座處的負彎矩不比跨中板底正彎矩小多少，但由于施工時(shí)施工單位對支座負彎矩鋼筋未引起足夠重視，結果工程剛竣工還未使用就發(fā)現樓板上表面四周墻根處出現了許多裂縫。后經(jīng)權威檢測部門(mén)檢查測試后發(fā)現，支座處負筋的保護層普遍超過(guò)規范2—4cm，最大的甚至超過(guò)了7cm，使樓板上部的負彎矩鋼筋的作用大大降低，有些甚至完全失去作用，最后在迫不得已的情況下經(jīng)設計同意采取局部加固補強措施，盡管這樣還是給施工單位本身造成了很大的經(jīng)濟損失。據有關(guān)資料統計，目前住宅樓板開(kāi)裂原因中70％左右是由鋼筋保護層位置不正確引起的。
那么，鋼筋保護層又該如何控制呢？筆者認為重點(diǎn)應從兩方面著(zhù)手，一是抓施工前技術(shù)交底；二是抓過(guò)程中要素控制。在施工前，應針對不同的工程部位，根據設計圖紙及施工驗收規范，確定正確的鋼筋保護層。保護層的厚度并非千篇一律，一般來(lái)說(shuō)現澆樓板的保護層厚度1。5cm，而基礎的保護層厚度通常為5cm，有時(shí)甚至達到10cm。因此，在對操作者的技術(shù)交底中必須明確此厚度，否則很容易造成返工。在施工過(guò)程中，則重點(diǎn)要做到規范操作，特別是在混凝土現澆板澆搗過(guò)程中，尤其需要重視。往往是鋼筋綁扎時(shí)位置都很正確，但一到澆搗時(shí)情況就變了樣，不是人踩就是工器具壓在上面，由此造成的結果是支撐鋼筋的馬墩被踩倒，混凝土上層鋼筋彎曲變形，保護層的厚度也就得不到保證。所以在施工過(guò)程中，應做到規范操作，嚴禁操作人員在鋼筋上隨意行走；對上層鋼筋應作有效的固定；澆搗中還應經(jīng)常檢查，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)解決。
誠然，鋼筋保護層厚度對單項工程質(zhì)量并不是起決定作用的，但如果不重視它，所產(chǎn)生的危害也是不容忽視的。我們要在正確了解鋼筋及混凝土的受力機理的前提下，充分認識到合理的鋼筋保護層厚度對工程結構的重要性。只有防微杜漸，才能使我們的工程施工技術(shù)水平更上一個(gè)檔次。
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