陳建敏

（福州市晉安區(qū)建設(shè)工程材料監(jiān)督檢測中心）

關(guān)于結(jié)構(gòu)實體鋼筋保護層厚度檢測的分析

陳建敏

（福州市晉安區(qū)建設(shè)工程材料監(jiān)督檢測中心）

我們都知道，鋼筋保護層在鋼筋混凝土構(gòu)件當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的作用，但是鋼筋保護層到底有什么租用，選擇多大的保護層才適合，鋼筋怎么樣才能充分發(fā)揮它原有的力學(xué)特性呢，筆者從鋼筋與混凝土相互作用的受力原理，根據(jù)多年的工程檢測經(jīng)驗，探討了鋼筋保護層的重要性以及檢測方法。

鋼筋保護層厚度；檢測與分析；粘結(jié)錨固性；耐久性

現(xiàn)代建筑離不開鋼筋混凝土，要使鋼筋和混凝土能夠更好地工作，提高鋼筋混凝土的強度和耐久性，那么保護層的作用是顯而易見的，本文通過對于鋼筋保護層厚度的作用、相應(yīng)的規(guī)范要求作了相關(guān)闡述，通過板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護層厚度的檢測為例，結(jié)合工程中的實測結(jié)果與驗收評定過程中遇到的一些問題作了相關(guān)的研究與探討。

1　鋼筋保護層厚度的作用

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護層厚度的作用主要有兩個方面：

1.1粘結(jié)錨固性能要求

鋼筋和混凝土之間存在著非常強的粘結(jié)力。在計算的時候，鋼筋混凝土構(gòu)件通常是被看作一個整體來承受外荷載。與此同時，因為混凝土的抗拉強度比較低，所以只需要考慮混凝土所承擔(dān)的受壓應(yīng)力，而拉應(yīng)力全部通過鋼筋承擔(dān)。對于受力構(gòu)件的截面設(shè)計來說，受拉鋼筋距離受壓區(qū)越遠(yuǎn)，它單位面積的鋼筋所能夠承擔(dān)的外部彎矩也會越大，這樣鋼筋也會發(fā)揮出更高的效率，確保鋼筋能夠與混凝土一同受力，充分發(fā)揮出設(shè)計所需要的強度。為了使得受力鋼筋跟握裹層的混凝土之間有一定的粘結(jié)力，混凝土應(yīng)該具有一定的相對厚度。所以，錨固設(shè)計當(dāng)中的粘結(jié)強度與錨固長度，均是以保護層厚度大于等于受力筋直徑為前提的。

1.2耐久性要求

鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土炭化（或稱中性化）和氯粒子侵蝕在銹蝕的發(fā)生和發(fā)展過程中，鋼筋的位置及保護層的厚度直接影響著鋼筋的起始銹蝕時間和銹蝕程度，為了確保鋼筋在設(shè)計期限內(nèi)不產(chǎn)生威脅到結(jié)構(gòu)安全的銹蝕，混凝土的強堿性環(huán)境可以使得鋼筋表面形成比較穩(wěn)定的保護膜，使鋼筋免于銹蝕。鋼筋如果發(fā)生銹蝕，說明其保護膜發(fā)生了破壞，也就是混凝土的碳化。因為混凝土的碳化使得堿度降低，失去了其保護的作用，當(dāng)碳化到達(dá)鋼筋表面的時候，在潮濕的環(huán)境當(dāng)中極易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的年限可以參考下面的公式：

式中：t——鋼筋混凝土構(gòu)件的剩余年限（年）；

t0——在檢測碳化深度的時候，結(jié)構(gòu)的齡期（年）；

D——受力鋼筋的保護層厚度（cm）；

X——檢測時候的碳化深度（cm）。

2　規(guī)范要求

依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第8.2.1條，縱向受力的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1　混凝土保護層的最小厚度（單位：mm）

結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）附錄E，在進行鋼筋保護層厚度檢測的時候，縱向受力鋼筋的保護層厚度所要求的偏差，在梁類構(gòu)件當(dāng)中為+10mm，-7mm；在板類構(gòu)件中為+8mm，-5mm。對梁類與板類構(gòu)件縱向受力鋼筋的保護層厚度應(yīng)該分別進行驗收工作：如果全部檢測的合格點率在90%或者以上的時候，應(yīng)該定為合格；如果合格點率小于90%但是大于等于80%的時候，需要再抽取同樣數(shù)量的構(gòu)件進行檢測，當(dāng)兩次綜合計算合格點率為90%或者以上的時候，仍為合格。每次抽檢結(jié)果當(dāng)中不合格點的最大偏差都不應(yīng)該大于以上規(guī)定允許偏差的1.5倍。

3　鋼筋保護層厚度的檢測

3.1檢測位置及數(shù)量

鋼筋保護層厚度檢測的結(jié)構(gòu)位置，應(yīng)該通過監(jiān)理（建設(shè)）、施工等各個方面結(jié)合構(gòu)件的重要程度共同決定；對于梁類、板類構(gòu)件，應(yīng)該抽取構(gòu)件數(shù)量的2%并且大于等于5個構(gòu)件進行監(jiān)測，如果存在懸挑構(gòu)件，所抽取的構(gòu)件當(dāng)中懸挑類構(gòu)件所占據(jù)的比例不應(yīng)該小于50%，板類構(gòu)件的測試點數(shù)量不應(yīng)該少于6個，梁類構(gòu)件測試點的數(shù)量應(yīng)該由實際的配筋數(shù)來決定。

3.2檢測儀器及操作方法

鋼筋保護層厚度的檢驗可以選用鋼筋掃描儀普測與局部開槽相互融合的方式。在實際的操作過程中，經(jīng)常會遇到儀器讀數(shù)跟實際存在較大偏差的現(xiàn)象，主要原因是：①儀器自身的精準(zhǔn)度；②檢驗人員的操作方式；③結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋配置比較密的時候，相互之間產(chǎn)生了干擾。

現(xiàn)如今經(jīng)常使用的鋼筋保護層厚度檢測儀器有大北京大地華龍的鋼筋位置測定儀DJGW-2A掃描型、北京智博聯(lián)科技有限公司的R620混凝土鋼筋檢測儀等。結(jié)合筆者的使用情況，在實際的操作過程中應(yīng)該注意參數(shù)的設(shè)置，特別是限值（測量值比該設(shè)置值小的時候，儀器會發(fā)出提示聲音）的設(shè)置非常重要，在測試的時候應(yīng)該先取中間值（40mm）掃描，對于沒有檢測到的地方，在按照限值去小值（30mm）或者大值（70mm）進行針對性的測試。

3.3檢測時遇到下列情況之一時，應(yīng)采用鉆孔、剔鑿等方法驗證

（1）鋼筋布置數(shù)量、位置跟設(shè)計存在比較大的偏差或沒有資料可參考的時候；

（2）選用具有鐵磁性原材料配置的混凝土；

（3）混凝土的含水率比較高或者混凝土的材質(zhì)跟校準(zhǔn)試件的偏差較大；

（4）飾面層的電磁性能跟混凝土有較大的差距；

（5）鋼筋和混凝土的材質(zhì)跟校準(zhǔn)試件存在明顯的差異。

3.4實測結(jié)果匯總

近幾年來，我在實際工程檢測中，對板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護層厚度的大量實測結(jié)果進行匯總，統(tǒng)計如表2。

表2　板面負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護層厚度實測結(jié)果匯總

4　分析

（1）從錨固與耐久性這兩個方面來看，保護層的厚度越大越好，但是從受力這一方面來看恰恰相反。鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中的抗力大多體現(xiàn)為抗彎承載力，在截面高度已經(jīng)確定的前提下，保護層厚度增大，截面的有效高度就會減小，鋼筋的抗彎承載力也會降低，導(dǎo)致構(gòu)件的抗性受到一定的影響。所以，應(yīng)該滿足保護層厚度的最低限制要求。在確定混凝土保護層厚度的時候，應(yīng)該區(qū)別結(jié)構(gòu)所在的環(huán)境（室內(nèi)正常的環(huán)境還是露天環(huán)境或者是高濕度的環(huán)境）、構(gòu)件的種類，并且要考慮到混凝土強度等級的影響。經(jīng)過試驗研究調(diào)查與統(tǒng)計可以得出，混凝土的強度等級為C20的時候，50年的平均碳化深度為25mm，該數(shù)值可以用作混凝土厚度的基本取值，并且以此數(shù)值為基礎(chǔ)，得出各種情況之下保護層的最小厚度。這些數(shù)值的確定，還需要取決于建筑工程長期效果調(diào)查的結(jié)果。

（2）在實際的工程設(shè)計當(dāng)中，圖紙的結(jié)構(gòu)說明通常只是簡單標(biāo)明板類構(gòu)件的鋼筋保護層厚度取值為15mm，這將會給工程的驗收帶來一定的問題。以C25混凝土在一類環(huán)境當(dāng)中為例，板厚取15mm，即板的允許保護層厚度范圍為10～23mm，最大偏差不應(yīng)大于規(guī)定允許偏差的1.5倍，即+12mm，-7.5mm，那么最大允許的范圍就是7.5～27mm。結(jié)合上述實際工程檢驗的結(jié)果來看，板類構(gòu)件的負(fù)彎矩區(qū)域鋼筋保護層厚度值通常分布在31～40mm的范圍內(nèi)。

（3）結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）中的規(guī)定，混凝土實心板的粗骨料粒徑的最大值不應(yīng)該超過板厚的1/3，而且不可以超過40mm。在實際的施工過程中，以自拌的混凝土來說，其粗骨料的粒徑通常為20～40mm，假如控制板面的負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護層厚度以15mm為基礎(chǔ)，那么就意味著負(fù)筋上面的混凝土是以浮漿為主，其級配就會變差，極易使得板面出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致保護層的失去其作用。綜合多年來混凝土現(xiàn)澆板裂縫檢驗的結(jié)果來看，如果當(dāng)板面負(fù)筋保護層的厚度小于等于40mm的時候，板頂區(qū)的工作效果比較好，當(dāng)保護層厚度超過40mm而且普遍比較大的時候，頂板的負(fù)彎矩區(qū)會容易出現(xiàn)裂縫。

5　結(jié)語

在對鋼筋的保護層厚度進行檢驗的時候，應(yīng)該選用儀器與開鑿相互結(jié)合的方式，要驗證好儀器的檢測精度。為了使得《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）能夠真正的落實到實際的驗收工作當(dāng)中（特別是評優(yōu)工程），使得質(zhì)量驗收部門做到有據(jù)可依，方便操作，針對板類構(gòu)件的負(fù)彎矩區(qū)鋼筋保護層的厚度值，設(shè)計部門應(yīng)該在圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計說明當(dāng)中單獨提供出其合理的取值范圍。

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TU755.3+2

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2015-9-9