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:[2364]
 
佛山ca88设计院有限企业 梁欣欣

  众所周知,现代ca88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。我企业应市
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:ca88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:ca88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,ca88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。大家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,才能使大家的工程施工技术水
平更上一个档次。
     
 
 
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