混凝土结构实体检测中的钢筋保护层厚度

　　[摘要]混凝土结构实体中钢筋保护层厚度的大小对结构实体的承载力和耐久性有重大影响，本文就钢筋保护层厚度的作用、相关规范要求作进一步阐述，以板面负弯矩区钢筋保护层检测为例，结合工程实测结果以及验收评定中遇到的一些问题作分析探讨。
　　[关键词]结构实体；钢筋保护层厚度；承载力；耐久性
　　《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）第10.1条规定：对涉及混凝土结构安全的重要部位，应进行结构实体检测，内容包括混凝土强度、钢筋保护层厚度。规范10.2条规定：混凝土结构子分部工程施工质量验收时，应提供结构实体检验记录，其结果作为混凝土结构子分部工程施工质量的评定条件之一。根据规范对钢筋保护层厚度规定，结合笔者大量的现场检测经验，主要以梁、板类构件上部负弯矩筋保护层厚度的检测为例，对工程实测结果以及验收评定中遇到的一些问题作分析探讨。
　　1.钢筋保护层厚度对结构实体的影响
　　钢筋保护层厚度对混凝土结构实体的影响主要有承载力和耐久性两个方面。
　　1.1耐久性的影响
　　在混凝土结构中，混凝土的高碱性环境使钢筋表面形成稳定的保护膜，使钢筋在设计年限内不发生危及结构安全的锈蚀。保护层厚度过小，混凝土碳化锋面在较短时间达到钢筋表面时，在潮湿环境中容易发生电化学腐蚀，引起钢筋截面减小和强度降低；还会使混凝土和钢筋之间的粘接性能退化，影响两者的协同工作。缩短了构件耐久性的年限，危及结构安全。
　　1.2承载力的影响
　　处于梁、板类构件上部的负弯矩钢筋，在结构中的抗力主要表现为抗弯承载力，在截面高度h确定的条件下，保护层厚度加大，有效高度就减小，钢筋抗弯承载力也随之降低。同时由于保护层厚度范围内的实体结构部分相当于素混凝土，其厚度越大，越易产生裂缝，降低构件承载力。
　　2.规范规定和意义
　　《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）附录E.0.4规定：钢筋保护层厚度检验时，纵向受力钢筋保护层厚度允许偏差，对梁类构件为+10mm、-7mm；对板类构件为+8mm、-5mm。附录E.0.5规定：对梁类、板类构件纵向受力钢筋的保护层厚度应分别进行验收：当全部检验的合格点率为90%及以上时，应判为合格；当合格点率为小于90%但不小于80%时，需再抽取相同数量的构件进行检验，两次总和计算合格点率为90%及以上时，仍判合格。且每次抽样检验结果中不合格点的最大偏差均不应大于附录E.0.4规定的允许偏差的1.5倍。
　　规范的规定主要是考虑处于梁、板类构件上部的负弯矩钢筋，往往因施工时踩踏等原因而下移，从而严重削弱承载力。这种位移轻则引起板边裂缝或板角斜裂，重则发生悬臂构件的倾覆或折段，甚至造成危及生命的安全事故。负弯矩钢筋的位置与其保护层有关，因此，检测其保护层厚度主要是对其承载力的检验。
　　选择钢筋保护层作为结构实体的检验项目之一，是为了克服施工中易忽视钢筋位置准确性的通病，保证混凝土结构实体的质量。
　　3.钢筋保护层厚度的检测
　　3.1检测位置及数量
　　钢筋保护层厚度检验的结构部位,应由建设、监理、施工等各方根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）结合结构构件的重要性共同审定；对梁、板类构件，应各抽取构件数量的2%且不少于5个构件进行检验，当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑类构件所占比例不宜小于50%。
　　笔者在工程检测中，对梁、板类承载力受钢筋保护层厚度影响显著的构件，抽取原则是：（1）一般框架结构，至少取主梁5根，测定其纵向受力钢筋保护层；至少取较大跨度板5快，测定其上层受力钢筋保护层。（2）一般砖混结构，可取5根阳台悬挑梁，测定其根部主筋保护层；取较大跨度板5快，测定其上层受力钢筋保护层。
　　3.2检测方法
　　钢筋保护层厚度的检测可采用钢筋保护层测定仪进行测量，必要时也可以采用局部开槽钻孔测定。
　　3.2.1采用测定仪测量时要注意以下几点：（1）检测仪器本身的精确度；（2）检测仪器的操作方法；（3）结构实体内部钢筋配置较密时相互间的干扰；（4）检测仪器参数的设置，尤其是限值（即测量值小于该设置值时，仪器发出提示声）的设置比较重要，在测试过程中应先取中间值进行扫描，然后对未测到的地方，再按限值取最小值或最大值作针对性测试。笔者所测工程全部采用测定仪检测。
　　3.2.2只有在对测定仪检测结果有怀疑并可能存在质量隐患时才采用开槽钻孔法进行验证。当必须采用开槽钻孔法进行检测时，应精心组织施工，注意保护构件。在开槽测量时，施工、监理方应同时在场进行实测见证。检测完毕，应将原处清扫干净后，及时用1:2水泥砂浆修补，并加强养护，确保新旧实体结合良好。
　　4.分析
　　（1） 从耐久性的角度来看，保护层厚度越大越好，但从承载力的角度看则正好相反。确定混凝土保护层厚度时，应区分结构所处环境（室内正常环境还是露天或高湿度环境）、构件类型，并考虑混凝土强度等级等因素的影响。有关试验研究表明，混凝土强度等级为C20时，50年的平均碳化深度为25mm，该值可作为保护层厚度的基本取值，并以此为基础，考虑各种情况下的保护层最小厚度。
　　（2） 在实际工程设计中，图纸的结构说明往往只简单注明板类构件的保护层厚度取15mm，这就给工程验收带来一些问题。以C25强度等级混凝土在一类环境（室内正常使用环境）为例，板取15mm，即板的允许保护层厚度范围为23~10mm，最大偏差均不应大于规定允许偏差的1.5倍。即+12mm,-7.5mm，则最大允许范围是27~7.5mm。但以笔者三十多个实际工程检测的结果来看，板类构件的负弯矩筋保护层厚度值分布以30~40mm居多，大部分工程板面负弯矩筋保护层厚度存在超标现象。
　　（3） 在现场的实际施工中，以商品混凝土例，其粗骨料粒径主要为10~30mm，如果严格控制板面负弯矩区钢筋保护层厚度以15mm基准，则意味着负筋上部的混凝土将以浮浆为主，级配变差，更容易导致板面裂缝，以致保护层作用失效。而有关混凝土现浇板裂缝检测实例表明，当板面负弯矩筋保护层厚度不大于40mm时，板面区的工作效果基本较好，只有保护层厚度超过40mm且普遍较大时，板面负弯矩区才容易开裂。故负弯矩筋保护层厚度的最大限制可适当放宽。
　　5.结语与讨论
　　（1） 承载力要求决定了钢筋保护层厚度的上限值，即从承载力的角度来看，保护层厚度不能太大。耐久性要求决定了钢筋保护层的下限值，耐久性要求指标越高，所需保护层厚度越大。基于耐久性和承载力两方面考虑，施工中应采取特别措施，注意控制保护层厚度的偏差，保证受力钢筋保护层在允许偏差范围内，从而保证实体结构使用寿命。
　　（2） 对于梁、板类构件的负弯矩筋保护层厚度值，建议设计部门在图纸的结构设计中，按照设计使用年限、环境类别、构件类型、混凝土强度等级等要求，结合已建工程长期使用效果调查分析结果，参照国际同行的经验数据，分类确定构件保护层厚度。
　　参考文献
　　[1]GB50010-2002混凝土结构设计规范
　　[2]GB50204-2002混凝土结构工程质量验收规范
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