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浅谈水利工程钢筋混凝土的保护层卢李波 1 2 5 【 混凝 土 施工 】 浅谈水利工程钢筋混凝土的保护层 卢 李 波 ( 东莞市东莞大堤管理处， 广东 东莞 5 2 3 1 1 5 ) 摘要 文章以 混凝土结构设计规范 中关于“ 混凝土保护层” 的规定为标准， 说明钢筋混凝土保 护层厚度的基本要求 ， 并分析 了保护层 出现质量 问题的原 因， 提 出合理化建议。 关键词 水利工程； 钢筋混凝土 ； 保护层检测 中图分类号： T v 4 3 文章标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 1 2 5 0 2 0 引言 1 钢筋混凝土保护层的厚度要求 近年来 ， 东莞市的水环境和空气环境质变很大， 对 人体健康的危害人人 皆知 ； 但对建筑物尤其是水工建 筑中的钢筋混凝土的危害 ， 就不易引起大众的重视 。 以东莞市博厦水闸防洪闸门改造工程为例 ， 该工 程 1 9 9 1冬开工 ， 次年竣工。工程的钢筋混凝土结构 闸 架柱截 面为 6 0 0 r n n l 5 0 0 r l l lT l ， 设 计混凝 土标 号是 2 0 0 ， 设计保护层取用 5 0 mm厚 。因此该 闸当时处 于 水泥厂 、 氮肥厂 、 火力发 电厂 、 牛皮厂及运河污水包 围 中。由于质量差， 加上施 工时钢筋混凝土保护层 的负 偏差 ， 该工程使用运行不到 5年 ， 在 1 9 9 6年 ， 其钢筋混 凝土结构的间架就出现 了严重的锈蚀 ， 部份保 护层混 凝土脱落并露出受力筋。 混凝土结构设计规范中对结构设 计 中有些 问 题很难计算 ， 也不一定都要经计算决定 。保护层 的厚 度通常不进行计算 ， 但应了解这些构造规定的原理 ， 以 便在实际工作中正确地应用。 根据规范要求 ， 钢筋混凝土中， 钢筋外混凝土净保 护层的厚度应满足粘结锚固性和耐久性要求。 1 1 粘结锚固性能 为使受力钢筋与握裹层混凝土之间有必要的粘结 强度 ， 混凝土应有一定的相对厚度。锚 固设计的粘结 强度和锚 固长度 ， 都是 以保护层 厚度 c等于受力钢筋 直径 d为条件而得的。因此 ， 要求保护层 c不小 于受 力钢筋径 d ， 即 C d 。 ( 4 ) 合理选择掺量 的使 用部位。粉煤灰最适 宜掺 在大体积内部混凝土中， 也适宜用于水下 、 水上部位混 凝土及钢筋混凝土。寒冷地区有抗冻融要求的混凝土 及有抗冲耐磨要求的混凝土采取措施后方可使用。粉 煤灰掺量主要决定于原材料质量、 使用部位、 环境条件 等因素， 具体掺量要根据设计要求， 通过试验， 进行技 术经济论证后确定。在粉煤灰掺量大时 ， 应注意混凝 土拌和物的均匀性。 ( 5 ) 设计坍落度应取下 限值。粉煤灰对改善混凝 土拌和物的流变性有显著效果 ， 使其易于振捣 ， 在设计 掺粉煤灰混凝土的坍落度时可取下限值。 ( 6 ) 必须注意其后火山灰效应， 水式混凝土强度 设计龄期多采用 9 0 d ， 这就为利用粉煤灰 的后期火 山 灰效应创造了条件。粉煤灰混凝土的后期强度、 极限 拉抻、 抗渗和抗冻性 比普通混凝土有较大的提高 。 ( 7 ) 要采取提高抗冻性的相应措施。在有抗冻融 要求的部位， 掺粉煤灰必须采取相应措施， 包括限制 混凝土水灰比不宜超过0 5 ； 掺引气剂， 并要达到足 够的含气量 ； 粉煤灰掺量控制在 2 5以内。 ( 8 ) 粉煤灰混凝土暴露面的潮湿养护时间不应小 于 2 1 d ， 在干燥或炎热条件下 ， 潮湿养护时间不应少于 2 8 d。 ( 9 ) 粉煤灰 混凝土在低 温施工 时应注 意表面保 温 ， 拆模时间应适当延长。 ( 1 0 ) 拌和及养护用水 ， 凡符合规范规定 的天然矿 化水都可用来拌和并养护混凝土。对拌和及养护混凝 土的水质有怀疑时 ， 应进行砂浆强度试验。如用该水 制成砂浆抗压强度低于饮用水制成的砂浆 2 8 d龄期 的抗压强度 的9 0 ， 则这种水不宜用于拌和与养护混 凝土。 ( 编校 ： 郭宝丽 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 00 71 6 作者简介： 杨英峰( 1 9 7 0一) ， 水利高级工程师， 一直从事水 利工程勘测、 设计， 工程施工管理， 工程监理及水利科研工作。 1 2 6 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 5期( 总第 1 2 9期) 1 2耐久性 耐久性问题比较复杂 ， 要求钢筋在 5 0年内不发生 危及结构安全的锈蚀 。混凝土的高碱性环境使钢筋表 面形成稳定 的保护膜 ( 钝化膜 ) ， 它保 护钢筋不受腐 蚀。保护膜 的破坏 ( 脱钝 ) 是钢筋腐 蚀 的先决条件 。 一 般情况下， 脱钝主要是 由于空气中二氧化碳长期作 用使混凝土中的碱性物质 ( 主要是氢化钙) 的碱度降 低( 称为碳化) ， 丧失保护作用。当碳化达及钢筋表面 时 ， 若钢筋上有水溶液、 氧和电位差 ， 就会 发生 电化学 腐蚀。由于脱钝是钢筋腐蚀 的前提 ， 故把耐久性的年 限定为表层混凝土碳化达及钢筋表面的时间。 经过试验和调查表明， 碳化深度随时间而增长 ， 但 速度逐渐减慢。碳化速度与二氧化碳浓度有关 ， 浓度 大 ， 碳化就快 。实际上 ， 碳化速度还与混凝土本身的抗 渗i 生 和碱度有关 ， 取决于水灰 比、 水 泥品种等因素 ， 综 合反映混凝土等级 的影响。混凝土强度等级较高时， 碳化速度减慢 ， 设计时应考虑这一因素。 对钢筋腐蚀有影 响的另一 因素是结构所处的环 境。一般室内或其它正常环境 中， 因钢筋表面缺乏电 化学腐蚀所需的水溶液， 即使碳化 已达钢筋表面 ， 钢筋 仍可基本无锈。而在露天或其它高湿度环境中使用的 构件 ， 则很难避免水、 氧、 二氧化碳等腐蚀介质 的渗透 和侵蚀 。 构件在结构 中所处的位置及构件的不同部位对钢 筋的腐蚀也有影响。梁 、 柱构件的棱角部位， 浇注时混 凝土不易密实 ， 抗渗性较差。这些构件里的钢筋又面 临双向渗透碳化 ， 其碳化速度 比一般平板构件 ( 如板 、 墙等) 快 4 0 8 0 ， 故往往较早腐蚀 。钢筋 因腐蚀 而引起的体积增长促使保护层混凝土发生纵向劈裂裂 缝 ， 甚至造成保护层混凝土脱落。这又导致更严重 的 腐蚀， 从而影响结构的承载力。 表 1 混凝土保护层最小厚度 m m 综上所述 ， 确定混凝土保护层厚度时。应 区分结 构所处环境、 构件类型 ， 并考虑混凝土强度等级等的影 响。试验研究和调查统计表 明， 当混凝土强度等级为 C 2 0 时，5 O 年的平均碳化深度为2 5 m m， 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 的保护层的最小厚度。这些数值的确定 ， 还取决于对 已建工程长期使用效果调查分析的结果。正如规范第 6 1 3条规定 了混凝土保护层最小厚度。 表 1为混凝土保护层最小厚度的取值。其中室内 正常环境中梁柱保护层厚度为 2 5 m m， 板墙壳为 l 5 m m。由于施工规范中允许保护层厚度可能有负偏差， 且实际工程 中保护层多数偏薄 ， 当湿度大、 通风条件及 空气环境差时 ， 钢筋仍有轻微锈蚀的可能 ， 故保护层厚 度不宜再减小。规范标注 ： “ 处于露天或室 内高湿度 环境中的结构 ， 其 混凝土强度等级不宜底 于 C 2 5 ” ， 规 范还特别注明 ： “ 要求使用年限较 长的重 要建筑物和 受沿海环境侵蚀的建筑物的承重结构 ， 当处于露天或 室 内高湿度环境 时， 其保护层厚度应适 当增加” 。前 者考虑此类建筑物使用年限较长的， 后者考虑海水中 氯化物的影响。 2 钢筋混凝土保护层 问题分析 “ 钢筋混凝土保护层” 这个 问题看似很小， 而且在 竣工验收过程中经常被遗忘 ， 但它却关系到整个工程 的质量。虽然保护层 问题在工程竣工后 5年 、 甚至 1 O 一 2 O年 内不会出现 ， 但随着时间的推移 ， 其危害和隐 患最终会暴露 。自 1 9 9 6年发现博厦 阐架钢筋混凝土 保护层被锈蚀脱落以来 ， 在东莞大堤除险加固、 水阐重 建等工程中， 也出现过类似问题。在各项工程施工过 程 中， 因钢筋混凝土保护层控制不好而被责令停工整 改和返工的也不在少数。有些施工人员认为混凝土一 浇注就算完工， 没有在意保护层的质量 ， 质量检验和施 工控制部门对保护层的忽视造成了问题层 出不穷。 3 结论与建议 ( 1 ) 考虑当前环境严重污染和施工时允许 的负偏 差因素 ， 在承载力和耐久性的重要构件和部位 ， 应该在 设计时适当加大钢筋混凝土的保护层 。 ( 2 ) 建议监理 、 质监或质量检测单位 配备 混凝土 保护层厚度、 钢筋位置测定仪 ， 进行质量检测。 ( 3 ) 建议在今后工程竣工验收质量综合评定中， 除参照 混凝土钢筋工序质量评定表 ， 还要加上对钢 筋混凝土保护层厚度及钢筋位置测定仪检测这一环 节。 ( 编校 ： 王宇霞) 收稿 日期 ： 2 0 1 0一 o 9 0 6 作者简介： 卢李波( 1 9 5 2一) ， 男， 工程师， 主要从 事水利工 程建设与管理 工作 。