钢筋保护层厚度控制
钢筋保护层厚度控制
目前高速公路工程建设正日新月异的发展，大量的小型结构物及桥梁结构物砼工程在施工过程，对砼的砂、碎石、水泥、钢材及成品砼的强度、外形尺寸、外观质量，一直精益求精，极其重视，但往往忽略了一个看似不重要的问题——钢筋砼保护层的问题。钢筋保护层对结构物起着至关重要的作用，在钢筋混凝土构件中混凝土一方面与钢筋共同参与受力，同时保护钢筋免受外界侵蚀。但由于混凝土自身逐渐风化的特性，混凝土表层会随时间逐渐失去混凝土自身的密实的水泥石结构，逐渐变得疏松，甚至出现裂隙。钢筋混凝土中如果钢筋的保护层不足会影响构件的耐久性，严重的甚至使构件早早失效。保护层过大有两种情况，一种是构件尺寸不变，缩小钢筋尺寸来达到目的，这样就导致了钢筋位置偏移，减弱了钢筋的承载作用，有可能引发安全事故；另一种情况是钢筋尺寸不变，构件尺寸变大，这将导致巨大的浪费；有些构件局限于周边条件尺寸无法变大。结合项目特点，浅谈一下保护层厚度不合格的原因及控制的相关施工措施。
一、钢筋保护层的定义及作用
钢筋保护层有两种：保护层、净保护层。所谓钢筋保护层就是结构砼中，受力钢筋的外缘到构件表面之间的砼；所谓净保护层就是结构砼中，钢筋骨架箍筋、水平筋、螺旋筋的外缘到构件表面之间的砼。
钢筋砼保护层的作用主要有两点：一是保证受力钢筋与砼之间的良好粘结，使钢筋与砼共同受力，提高钢筋砼结构的使用性能；二是保护层砼受力钢筋免受外界环境的腐蚀，保证结构的使用性能不受破坏，延长结构的使用寿命。
道路结构砼与工业民用建筑不同，民用建筑结构砼常有外装饰，或采用特殊防护设计处理，而道路砼结构施工结束后，直接交付使用。保护层不足或过厚，在使用时，结构表面会出席不同程度的裂缝或过早造成钢筋的锈蚀，既影响结构的使用性能及耐久性，也影响结构的外观。
二、保护层厚度不合格的原因及预防措施
保护层不合格一般都是偏薄较多，也就是小于设计保护层厚度，也有一些保护层厚度过厚，产生的原因主要有以下几个方面：
（一）、钢筋的制作及安装不准确。主要是承台、系梁、盖梁等部位。主筋弯曲制作时，弯起点控制不好，弯起位置控制不准确，导致钢筋主骨架尺寸不合要求，骨架偏小，则保护层过厚；骨架偏大，则主筋保护层不足。在钢筋下料时，应准确控制弯起位置，钢筋骨架制
作时应严格控制尺寸，绑扎钢筋所有的扎丝头均要求弯曲向里，防止侵入保护层，以免影响保护层厚度。当承台、系梁较大时，钢筋笼较重，砼浇筑过程中人员、砼对钢筋骨架的影响，造成钢筋骨架下沉或者变形，普通砂浆垫块强度不足，造成承台底部保护层变小，顶部保护层变大。现场可采用高强砂浆垫块或者细石混凝土条，砂浆垫块应每平米不少少于4个，细石混凝土条高100mm，宽100mm，长为承台（系梁）长，间隔2m 一个（可根据实际情况调整），这样既能保证保护层厚度，后期绑扎钢筋也非常方便；盖梁底板采用定型模板，钢筋骨架吊装前将高强砂浆垫块绑扎到钢筋骨架上，间距采用60*60cm。砼浇筑时应均匀放料，防止放料过猛，造成钢筋骨架变形。模板加固需使用拉筋时，要加工专用的套筒和拉杆，将套筒焊接在承台主筋上并通过套丝与拉杆连接，拉杆外套采用PVC管，待拆模时将拉杆拧出，用砂浆封堵拉杆空洞。
（二）、安装钢筋时产生的偏差，偏向一侧，造成一侧偏大，另一侧偏小。主要是立柱、梁板、肋板、薄壁墙身等部位施工。
1、目前墩柱的施工工艺比较简单，多为先行加工安装钢筋，采用定型钢模板控制墩柱的几何尺寸，浇筑混凝土并振捣密实，根据环境采用合适的养生措施。影响墩柱保护层厚度的因素有很多，工序上分为以下几方面主要原因：
（1）、钢筋加工安装原因
保护层厚度在施工过程中反映为钢筋与模板的距离，因此，墩柱钢筋的骨架几何尺寸直接影响成型后墩柱的保护层厚度。在模板几何尺寸一定的情况下，墩柱骨架钢筋尺寸愈大，则相应的保护层厚度愈小，反之亦然。其次，由于墩柱的平面位置要求比较严格，《公路工程质量验收评定标准》规定墩柱的轴线偏位为10mm，而墩柱保护层厚度的要求为±5mm，这就意味着墩柱钢筋的安装位置必须控制在设计位置±5mm内，否则墩柱的平面位置与保护层无法同时满足标准要求，出现这种情况时一般以牺牲墩柱保护层厚度来保证平面位置的准确，这也是目前的通病。另外墩柱钢筋的骨架刚度也是很重要的方面，钢筋的精确定位目前一般只控制顶与底，如果骨架自身刚度不足，势必导致钢筋中部位置失去控制，进而影响到保护层的控制。
（2）、定型钢模板原因
定型模板的几何尺寸直接决定成型后墩柱的几何尺寸，墩柱的几何尺寸与钢筋骨架的几何尺寸及平面位置共同决定了保护层。在其它影响因素不变的情况下，模板几何尺寸愈大将导致保护层厚度愈大，反之亦然。在假设钢筋平面位置与几何尺寸严格与设计一致的情况下，
模板的最大几何尺寸误差也不能超过5mm，如果考虑到钢筋平面位置与几何尺寸的合理误差，模板加工要求的精度就更高。
(3)、混凝土浇筑
混凝土浇筑工艺直接影响到已经调整并加固完毕的钢筋及模板，如下料方式不当容易造成钢筋与模板间垫块脱离位置，振捣人员上下方式不当容易引起钢筋整体晃动并导致位置偏移，振捣棒插入位置不当容易导致钢筋移位。
2、针对性措施
控制保护层的总体工作思路在严格控制钢筋及模板平面位置、几何尺寸的基础上控制钢筋与模板的距离，并使钢筋、模板及相应的固定设施（垫块、模板固定支架及拉索）形成一个整体，在浇筑混凝土过程中避免破坏钢筋、模板的整体性，从而保证钢筋保护层厚度在控制范围内。遵照这一思路，结合前面的原因分析，针对性的进行措施研究。
（1）墩柱钢筋加工安装
墩柱钢筋一般设计为竖向受力主筋按照一定间距焊接固定到环向骨架钢筋上，在主筋外侧按照一定间距盘绕螺旋形箍筋。因此，控制墩柱钢筋笼的几何尺寸关键在于控制环向骨架钢筋的几何尺寸。笔者经多个工地观察发现现场加工工人很难准确把握环形骨架钢筋的半径，图纸一般只提供环形骨架钢筋中心轴线半径，无法直接用于生产控制。经过多次数据测算调整，发现加工环形骨架筋的圆柱形构件半径＝环形骨架半径-环形骨架筋钢筋半径
-4mm～6mm时效果最好。环形骨架钢筋直径16mm～20mm时取用4mm，22mm～25mm时取用5mm，大于25mm时取用6mm。
钢筋骨架整体刚度通过加强主筋与环形骨架筋焊接及主筋与外部螺旋形箍筋固定来实现。笔者在钢筋加工、安装现场发现，对于钢筋笼整体的刚度而言，主筋与螺旋形箍筋的固结尤为重要，建议在主筋与螺旋形箍筋交叉点采用点焊或铁丝梅花形固定，即间隔一个交叉点固定。另外螺旋形箍筋使用前先调直，在半径相近的圆形构件上弯曲成相近环形半径备用，保证螺旋形箍筋与主筋密贴。
钢筋安装定位先确定中心点，按照图纸设计半径±5mm在现场用墨线标出，钢筋安装时只有全部主筋都落在墨线形成的环内才可固定，完成钢筋的安装工作。
（2）墩柱模板加工
墩柱定型钢模板从模板设计、模板加工制作控制模板的几何尺寸。模板设计一方面保证构件的几何尺寸，同时考虑模板的周转次数，进行相应的刚度设计；定型钢模板在起吊、运输、使用时需要考虑模板的承载情况，确保使用过程中模板不变形。
模板加工需要设计相应的胎模，在胎模上进行预拼装，检查各项数据指标，合格后电焊固定。电焊焊接过程中一定要考虑电焊温度变化在模板内部形成的内应力，防止模板从胎模上落架后由于自身内应力过大逐步变形，根据模板刚度决定一次施焊长度，一般控制在2cm 左右，并且实施跳焊，分散模板内部的温度应力，避免应力集中。
（3）墩柱混凝土浇筑
为减轻混凝土入模冲击力对钢筋与模板间垫块的影响，混凝土自由落体高度大于2m时采用串筒，必要时设置减速板。另外人员上下通过专用软梯，禁止通过攀爬固定完毕的钢筋。振捣时严格控制振捣棒的落点位置在距离钢筋10cm～15cm处，禁止振捣棒碰触钢筋。
(三)、保护层垫块的原因。钢筋保护层的控制主要是用高强砂浆垫块来获得。垫块的数量及施工质量，对成型后的砼保护层具有决定性的作用，在施工过程中，往往为了图省事或嫌麻烦，少放置垫块，甚至不放，或者绑扎垫块的位置不准确、绑扎的不牢靠，这样在砼的浇筑过程中，因受砼卸料的冲击或振捣等原因，造成保护层厚度不合格。另外垫块的设计不合理、制作不合格也能产生不合格现象。
（四）、受外力产生变形，安装后又没有及时校正；钢筋骨架整体固定不牢，砼浇筑过程中位移；细直径钢筋在安装、砼浇筑过程中受人力踩踏或设备碰撞等原因产生变形。主要是梁板施工。
1、梁板钢筋一般都在钢筋模架上加工好后进行吊装，吊装过程中直接使用钢丝绳挂在钢筋网片上，钢筋网片受力不均匀，容易产生变形；为了解决这一问题，项目部在梁板施工前，采用圆钢管制作钢筋专用吊装架，吊装时将钢丝绳先挂在吊装架上，在吊装架上每隔
2m设置2-3个挂钩，将挂钩垂直挂到钢筋网片上，吊装时轻吊轻放，以免钢筋网片变形，影响保护层厚度。
2、钢筋网片在吊装过程中因为碰撞等原因造成高强砂浆垫块位置发生变化，或者在吊装过程中钢筋网片发生变形，安装后没有及时校正，导致保护层厚度不合格。在钢筋网片入模后，组织人员对钢筋骨架进行检查，及时调整变形的钢筋骨架或者调整砂浆垫块的位置。
3、砼浇筑过程中受人力踩踏、振动棒振捣等因素影响，造成钢筋骨架位移、变形，从而影响保护层厚度。施工过程中尽量减少人员直接站到钢筋骨架上面，振捣过程中尽量避免振动棒直接接触到钢筋骨架。
（五）、其他原因。除上述原因外，常见的还有钢筋骨架运输过程中，钢筋施工不规范，野蛮作业破坏钢筋骨架；桩位搭接施工时，规范允许偏差值不等，搭接时因钢筋直径大，板较困难不能很好的调整，加上钢筋及模板垂直度等的原因，常出现保护层厚度不合格。