浅谈混凝土保护层对结构耐久性的影响

时间日期：2010-4-28 已被阅读次：[8050]

佛山建筑设计院有限公司梁欣欣

　　众所周知，现代建筑已离不开钢筋混凝土构件，无论是单层工业厂房还是高达数百米的
摩天大楼，要是没有钢筋与混凝土，很难想象将会是一个什么样的后果。
　　那么，钢筋与混凝土到底是如何工作的呢？它们究竟是什么样的关系呢？从材料的物理
力学性能来讲，钢筋具有较强的抗拉、抗压强度，而混凝土只具有较高的抗压强度，抗拉强
度却很低，但是两者的弹性模量较接近，还有较好的粘结力，这样既发挥了各自的受力性能
，又能很好地协调工作，共同承担结构构件所承受的外部荷载。
　　因为钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个
整体来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为简化计算，一般混凝土只考虑承受压
应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲，受拉的钢筋离受压区越
远，其单位面积的钢筋所能承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高。所以一
般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的
受力筋应设在构件上部受拉区。如果放置错误或者钢筋保护层过大，轻则降低了梁的承载能
力，重则会发生重大事故。
　　那么，受拉的钢筋是否越靠边越好呢？答案当然是否定的。这是因为钢筋的主要成分是
铁，铁在常温下就很容易氧化，更别说在高温或潮湿的环境中。钢筋被包裹在混凝土构件中
形成钝化保护膜，不与外界接触相对还比较安全，但如果钢筋保护层厚度过小，也就是钢筋
过分靠近受拉区一侧，一方面容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，另一方面随
着时间的推移，表面的混凝土将逐渐碳化，用不了多久，钢筋外混凝土就失去了保护作用，
从而导致钢筋锈蚀，断面减小，强度降低，钢筋与混凝土之间失去粘结力，构件整体性受到
破坏，严重时还会导致整个结构体系的破坏。下面就佛山市政府多层车库这一工程实例对混
凝土保护层与大家做一个探讨。
　　佛山市政府多层车库建于 1994年，经多年使用，梁、柱、板底表面爆裂。我公司应市
府基建科委托，对其进行现场检查，具体分析及处理如下：
　　一、爆裂主要原因：
　　1.原各层砼梁、板、柱钢筋保护层未能按照国家规范要求正确位置垫高放置，按 GBJ10
－89“混凝土结构设计规范”要求：建筑结构安全等级为二级，室内正常环境下，受力钢筋
的砼保护层最小厚度要求分别如下：板为 15mm；梁和柱为 25mm。目前所检查可见之板钢筋
保护层只有3～5mm，梁箍筋砼保护层可见不足 5mm，相应梁主筋砼保护层约只有 15mm左右
，主要是由于施工时板、梁钢筋未垫好垫块偏离、垫块过少，钢筋直接压在模板上，柱筋在
浇砼振捣时偏移，使箍筋一边或两边压至模板上；柱筋在砼柱上层截面变小时，柱筋弯折位
置不正确，而使上层柱脚处露筋。由于钢筋砼保护层过小，使水气易于渗透至钢筋表面锈蚀
膨胀，使砼表面爆裂。
　　2.检查发现砼表面密实性不足，有小气孔现象，水气易于渗入，使钢筋锈蚀爆裂。
　　二、安全性分析：
　　1.由于钢筋保护层过小及部分露筋，停车场无外墙维护结构，水气、空气湿度对无抹面
的板底、梁底、梁侧及砼柱影响较大，钢筋锈蚀将一年比一年增加，最后将危及梁、柱之主
筋。目前锈蚀情况：板主筋保护层过小，不少板受力主筋已开始锈蚀，砼表面脱落，钢筋外
露，但尚未达到危及板结构安全；梁、柱主要是箍筋锈蚀，砼保护层脱落，尚未深入到梁、
柱主筋深度，其中首层不少柱脚爆裂，砼保护层脱落较多，已锈蚀到柱筋，如不处理，危险
性较大。
　　2.本工程车库为高层、多层停车库，按防火分类为一类，其主要结构耐火等级不应低于
二级，按GB50067－97“汽车库、修车库、停车场设计防火规范”要求：建筑物耐火等级为
二级时，多层车库之砼柱的耐火极限不应小于 2.5小时，砼梁的耐火极限不应小于 1.5小时
，砼楼板的耐火极限不应小于1小时，要满足上述防火要求，砼梁钢筋保护层不宜小于 15mm
，现浇砼板钢筋保护层不宜小于10mm，由于钢筋锈蚀，外露钢筋已无砼保护层可言，如发生
火灾，建筑物十分危险。
　　三、处理意见：
　　1.根据上述分析，现场检查，由钢筋锈蚀砼爆裂脱落可推测大多数楼板、梁、柱钢筋保
护层未达到GBJ10－89“混凝土结构设计规范”要求，目前新规范要求比原 89规范更高；也
达不到 GB50067－97“汽车库、修车库、停车场设计防火规范”的要求，因而应对各层车库
砼楼板底之梁、板表面及柱表面全面进行补抹面处理。
　　2.各层楼板底之板面、梁表面、柱表面将原扫白色灰水之表面及有锈蚀钢筋表面凿除爆
裂砼，用角磨机钢丝刷打磨洗擦干净（凡板底钉挂镀锌钢丝网），重新采用 1：0.4：0.1：
4（水泥：石灰：108胶：砂浆）抹面 15mm厚（分两次抹压）抹面压实抹光，面扫白色乳胶
漆或刮塑。水泥应选用不小于 32.5级普通硅酸盐水泥，优质石灰膏（粉）。砼柱脚特别是
首层柱脚应将爆裂部分及其周围凿除，洗刷干净，用 1：2.5水泥（水泥>32.5级）砂浆填补
压实粗面（爆裂孔隙较大之部分宜加少许细石子），表面按上述梁柱面抹面施工。
　　3.墙柱踢脚线涂水泥水（42.5级）高 300mm。
　　那么，钢筋保护层又该如何控制呢？笔者认为重点应从两方面着手，一是抓施工前技术
交底；二是抓过程中要素控制。在施工前，应针对不同的工程部位，根据设计图纸及施工验
收规范，确定正确的钢筋保护层。
　　诚然，钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，所产生
的危害也是不容忽视的。我们要在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下，充分认识到
合理的钢筋保护层厚度对工程结构的重要性。只有防微杜渐，才能使我们的工程施工技术水
平更上一个档次。

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