鋼筋混凝土在交通工程中的作用

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作者：施國良袁平單位：黑龍江省農(nóng)墾建三江分局前鋒農(nóng)場公路站黑龍江省農(nóng)墾建三江分局創(chuàng)業(yè)農(nóng)場公路站

近年來，在一些工程實踐中，由于鋼筋保護層的厚度未按國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計與施工，導(dǎo)致一些交通工程施工未達到標(biāo)準(zhǔn)，混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)質(zhì)量出現(xiàn)保護層厚度偏大，進而導(dǎo)致鋼筋負(fù)彎距作用大大降低。究其原因主要是鋼筋混凝土保護層在施工過程中的作用未引起施工部門足夠的重視。因此，為確保以后的施工能保質(zhì)完成，本文基于混凝土保護層在交通工程施工中的應(yīng)用規(guī)范與要求，結(jié)合筆者多年來的施工經(jīng)驗，從混凝土保護層的作用方面加以分析研究，并提出相應(yīng)的措施，借以引起廣大工程技術(shù)人員對鋼筋混凝土保護層的重視與思考。

1對鋼筋混凝土保護層作用的全面認(rèn)識

近年來,在工程實踐中,由于鋼筋保護層厚度未按規(guī)范要求進行設(shè)計與施工,尤其在施工方面,出現(xiàn)鋼筋保護層厚度或大或小的現(xiàn)象,導(dǎo)致混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題出現(xiàn)較多。因此,為了確保鋼筋混凝土工程的設(shè)計與施工質(zhì)量,加強對混凝土保護層厚度的質(zhì)量控制是十分關(guān)鍵且必要的。具體來說，鋼筋混凝土保護層作用主要是以下兩個方面的：

1.1粘結(jié)錨固性能要求。保證鋼筋能與混凝土共同受力，發(fā)揮設(shè)計計算所需的強度。為使受力鋼筋與握裹層混凝土之間有必要的粘結(jié)強度，混凝土應(yīng)有一定的相對厚度。因此錨固設(shè)計中的粘結(jié)強度和錨固長度，都是以保護層厚度不小于受力鋼筋直徑為條件。

1.2維護設(shè)施耐久性。國內(nèi)大量工程調(diào)查和試驗結(jié)果表明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護層厚度直接影響構(gòu)件的耐久性。根據(jù)國內(nèi)的一份研究資料表明，保護層厚度減小1/4，構(gòu)件的抗碳化年限就減少約1/2，因此必須保證鋼筋在設(shè)計年限內(nèi)不發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全的銹蝕。混凝土的高堿性環(huán)境使鋼筋表面形成穩(wěn)定的保護膜，使鋼筋不受銹蝕。

2鋼筋混凝土保護層在交通設(shè)施施工中的具體應(yīng)用

鋼筋混凝土保護層厚度通常指受力鋼筋外皮至結(jié)構(gòu)件外表面的尺寸，混凝土保護層和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、耐火性、抗風(fēng)化性、抗腐性、安全性有著密切的關(guān)系。在實際交通工程項目施工、維護中，很多質(zhì)量問題就是由于鋼筋保護層厚度等原因引起的。因此，在鋼筋混凝土保護層的具體應(yīng)用中，應(yīng)該加強技術(shù)督導(dǎo)。從錨固和耐久性的角度來看，保護層厚度越大越好，但從受力的角度看則正好相反。因此在保證錨固、耐久性的條件下，保護層厚度應(yīng)盡量取小，規(guī)范給出的保護層最小厚度正是保護層厚度的最低限度要求。

3鋼筋混凝土保護層在具體工程中存在的問題、原因及改進措施

造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋位置偏差的原因很多，概括起來主要由于構(gòu)造措施不妥，施工操作不當(dāng)，設(shè)計考慮不周等幾個方面。第一，施工構(gòu)造措施中的問題。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，目前我國在交通工程施工中固定鋼筋位置的方法，一般采用在鋼筋與模板之間放水泥砂漿墊塊或在主鋼筋上焊接短鋼筋等做法。這些傳統(tǒng)的施工構(gòu)造技術(shù)有以下缺點：a.當(dāng)采用水泥砂漿墊塊時，墊塊的厚度即為保護層厚度。此類墊塊一般是在工地現(xiàn)場制作的，其缺點是對墊塊強度、密度等尚缺乏必要的質(zhì)量控制措施。同時墊塊在施工過程中很容易被擠碎、移位，這些都會在施工中使鋼筋定位和保護層厚度的精度得不到切實的保證。b.采用在主筋上焊接短鋼筋確定混凝土保護層的做法在施工時費工費料；如果焊好的短鋼筋綁扎后不能夠保證正對模板，也會使受力鋼筋的保護層厚度變小。另一方面，作為墊塊的短鋼筋的拆模后直接外露，更容易在環(huán)境介質(zhì)的作用下而銹蝕發(fā)生銹膨脹所產(chǎn)生的壓力會加速保護層混凝土的開裂損壞，使受力鋼筋的銹蝕加快發(fā)展。第二，施工操作中的問題。保護層厚度和鋼筋定位的精度受工人施工時的技術(shù)水平、工作態(tài)度影響。不僅水泥砂漿墊塊的制作精度較難得到保證，有時甚至在施工時工人可能圖方便而只是在鋼筋下墊以“適當(dāng)厚度”的石子或是隨手取得的混凝土碎塊。第三，設(shè)計考慮不周的因素。鋼筋定位不準(zhǔn)有時是由于設(shè)計方面的原因所造成的。近年設(shè)計由電腦直接計算并出圖，圖紙表達方式趨于簡化，常用列表法表達，或僅給出幾個控制截面的標(biāo)準(zhǔn)做法，設(shè)計人員較少考慮鋼筋的具體布置，更不用說畫節(jié)點大樣。現(xiàn)場操作工人對于復(fù)雜部位的鋼筋布置無法做到精確，因此，確保鋼筋間距和混凝土保護層厚度便只是一句空話。針對上述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中保護層厚度誤差的各種問題,除了在設(shè)計和施工中要加強工作的責(zé)任心、加強管理以外，筆者認(rèn)為，更重要的是要在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上采取措施，避免傳統(tǒng)的施工工藝中的上述缺點。通過采用新的施工技術(shù)和構(gòu)造措施，確保混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的定位穩(wěn)固可靠，提高混凝土保護層厚度的施工精度，為提高交通工程的施工質(zhì)量建立必要的技術(shù)基礎(chǔ)。a.滿足粘結(jié)錨固作用及握裹層厚度。國內(nèi)外許多學(xué)者用有限元方法分析了握裹層中,尤其是咬合齒附近的應(yīng)力狀態(tài),且進一步用強度準(zhǔn)則分析了握裹層混凝土的變形、裂縫和破壞過程,得出的結(jié)論是:隨著保護層厚度的增加,鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固強度增大,但當(dāng)鋼筋周圍混凝土層厚度很大時,實際起作用的只是有限的厚度;鋼筋周圍握裹力主要集中在厚度約為鋼筋直徑d的范圍內(nèi),尤其是混凝土強度較高及配有約束鋼筋時更是如此。因此,從設(shè)計的角度而言,一般鋼筋的保護層厚度不應(yīng)小于受力鋼筋的直徑d即可。b.滿足混凝土耐久性的要求。調(diào)查表明,影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素是環(huán)境條件、混凝土的自身質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的使用年限,其中,環(huán)境條件是影響混凝土耐久性的最主要因素。一般情況下強度等級高的混凝土比較密實,碳化速度和有害介質(zhì)入侵的速度慢,耐久性相對較好,在其他條件相同的情況下,混凝土保護層的厚度可以相對較小。c.符合保護層最小厚度的規(guī)定。GB50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:縱向受力的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋,其混凝土保護層厚度應(yīng)不小于受力鋼筋的公稱直徑(d),且不小于表1中規(guī)定的混凝土保護層最小厚度。總之，混凝土保護層是鋼筋與混凝土共同工作的基本前提，是防止鋼筋受環(huán)境侵蝕、提高結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施，對結(jié)構(gòu)耐火性也有重要影響。目前在交通工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中，混凝土保護層的厚度屬于隱蔽工程，除非發(fā)生鋼筋外露、混凝土孔洞等嚴(yán)重的質(zhì)量事故，一般情況下鋼筋的偏位或保護層厚度的偏差在混凝土澆筑后很難被發(fā)現(xiàn)，事后也無法進行補救。因此，在綁扎鋼筋骨架及澆搗混凝土的過程中，確保鋼筋定位準(zhǔn)確和混凝土保護層厚度精確是提高混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。