摘要：加強混凝土保護層質(zhì)量控制對提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和防火能力，具有十分重要意義。同時，也是準(zhǔn)確控制梁板柱的受力鋼筋位置，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力所必須的、最起碼的要求。
1 嚴(yán)格混凝土保護層控制的重要性
混凝土結(jié)構(gòu)中受力鋼筋的位置準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，直接關(guān)到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。而受力鋼筋的混凝土保護層厚度符合國家規(guī)范，則是準(zhǔn)確控制鋼筋設(shè)計位置所必須達到的最起碼的要求。混凝土保護層嚴(yán)格控制除了可以保護鋼筋不生銹外，還可以確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、耐久性能和防火性能等。
1.1 確?；炷两Y(jié)構(gòu)受力性能
鋼筋與混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并達到一定強度后，兩者之間建立了足夠的黏結(jié)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(jié)力，是混凝土顆粒的化學(xué)作用產(chǎn)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(tài)，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面，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于受力狀態(tài)時，混凝土與鋼筋表面產(chǎn)生摩擦力。三是機械咬合力，是鋼筋表面凹凸不平與混凝土接觸面產(chǎn)生的一種咬合力。其中，以機械咬合力作用最大，約占總黏結(jié)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。正是由于握裹力的存在，為混凝土結(jié)構(gòu)的各種性能和承載力的發(fā)揮奠定了堅實的基礎(chǔ)。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(chǎn)生拉應(yīng)力形成拉力影響圈，拉力影響圈內(nèi)部混凝土裂縫涉及范圍大約為鋼筋直徑的兩倍，以此作為主要依據(jù)推定混凝土保護層厚度應(yīng)不小于受力鋼筋直徑。
1.2 保護鋼筋不銹蝕，確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性
影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多，如化學(xué)物質(zhì)、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(huán)境條件下都能造成鋼筋銹蝕使結(jié)構(gòu)破壞。鋼筋銹蝕后鐵銹體積會膨脹 2~4 倍，致使混凝土保護層開裂，受到潮氣或水分滲入，加快鋼筋銹蝕，使鋼筋直徑由減小到銹斷，導(dǎo)致房屋建筑破壞，直至倒塌。
混凝土保護層保護鋼筋防止銹蝕作用是在內(nèi)外條件無有害物質(zhì)侵蝕下才有效，但混凝土結(jié)構(gòu)表面的碳化對鋼筋銹蝕影響很大，關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)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(huán)境使鋼筋表面生成一層致密的鈍化膜，從而防止銹蝕。但由于混凝土與大氣中有害介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生酸堿中和化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土碳化（中性化），結(jié)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，使鋼筋表面鈍化膜過早遭到破壞而銹蝕，混凝土保護層失去保護鋼筋不銹蝕的作用。
保證保護層厚度，就相應(yīng)地延緩了混凝土碳化深度到達鋼筋表面的時間，推遲鋼筋銹蝕。如果保護層過小就等于加快了混凝土碳化到鋼筋表面的時間，使鋼筋早銹蝕，縮短建筑物使用壽命。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硅酸鹽水泥的快，混凝土強度等級低比強度等級高的碳化快。采用普通硅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(dāng)于使鋼筋提前 10 年或 20 年銹蝕，相應(yīng)地縮短了工程使用壽命。如果鋼筋沒有混凝土保護層，鋼筋將會很快銹蝕，其后果不堪設(shè)想。有不少工程受力鋼筋外露生銹嚴(yán)重，加固處理費工費時增加成本，使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。
1.3 保護層有防火功能，防止結(jié)構(gòu)急劇喪失承載力
混凝土結(jié)構(gòu)在高溫條件下或碰上火災(zāi)，因保護層有一定厚度，能保護鋼筋不因受到高溫影響使結(jié)構(gòu)急劇喪失承載能力而倒塌，混凝土一般可耐高溫 700℃。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時環(huán)境溫度急劇升高，鋼筋的膨脹值加快、加大，逐漸大于混凝土的膨脹值，就會損傷和破壞混凝土與鋼筋之間的握裹力；當(dāng)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，直至建筑物倒塌。
鋼筋在混凝土保護層的包裹之內(nèi)，可以緩解溫度急劇上升，保護層使建筑物有一定的耐火作用。近年來為提高結(jié)構(gòu)耐火等級，對有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加了混凝土保護層厚度的具體要求。
2 控制混凝土保護層厚度應(yīng)滿足新國家標(biāo)準(zhǔn)的強制性要求
根據(jù)科學(xué)實驗成果，新國家標(biāo)準(zhǔn) GB50010—2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》在強制性條文中明確規(guī)定：縱向受力的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護層最小厚度（鋼筋外邊緣至混凝土表面距離）不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合表 2 的規(guī)定。
特別需要注意的是，新規(guī)范規(guī)定的混凝土保護層厚度值是最小厚度值，是滿足結(jié)構(gòu)的耐久性和對受力鋼筋有效錨固的要求。新規(guī)范與 1992 年版《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》相比，對保護層厚度值作了加厚規(guī)定：如一類環(huán)境，對強度等級≤C20 的混凝土板和墻、梁和柱，都加厚了 5mm。筆者認為，為確保結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和提高耐火（如柱是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)）能力，新規(guī)范從嚴(yán)要求受力鋼筋混凝土保護層最小厚度十分必要。鋼筋安裝工程屬于隱蔽工程，是混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量控制和監(jiān)督的重點。
現(xiàn)代建筑中混凝土結(jié)構(gòu)工程量大，鋼筋工程量大而面廣，常見到一些工地沒有采取有效措施，在施工中混凝土保護層控制不嚴(yán)，受力鋼筋位置控制不準(zhǔn)，成品保護差，混凝土結(jié)構(gòu)表面露筋多，觀感很差，使混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性受到嚴(yán)重損害。
新國家標(biāo)準(zhǔn) GB50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定必須對重要部位進行結(jié)構(gòu)實體檢驗，主要檢驗混凝土強度和鋼筋保護層厚度。鋼筋保護層厚度檢驗，需要對重要構(gòu)件，特別是懸挑梁和板構(gòu)件，以及易發(fā)生鋼筋位移、易露筋的部位，采用非破損（用先進的鋼筋保護層厚度測定儀）或局部破損的方法檢驗。此時，縱向受力鋼筋保護層厚度的允許偏差，對梁類構(gòu)件為-7~+10mm；對板類構(gòu)件為-5~+8mm。鋼筋保護層厚度檢驗的合格點率為 90%及以上時為合格。當(dāng)合格點率小于 90%，但不小于 80%，可再抽取相同數(shù)量的構(gòu)件檢驗，當(dāng)兩次抽減總和計算的合格點率為 90%及以上時才能判為合格。
參考文獻：
[1] GB50010-2002．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]．
[2] GB50204-2002．混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S]．
