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1《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)要求自2002年4月1日《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)[2]实施以来,其附录E就钢筋保护层厚度的抽样检验部分、检验数量、检验结果的允许偏差以及验收合格的标准做了详细规定。钢筋混凝土结构中的钢筋保护层厚度是指:受力主筋外边缘到混凝土表面距离。依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)附录E,钢筋保护层厚度检验时,纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差,对梁类构件为+10mm,-7mm;对板类构件为+8mm,-5mm。依据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)第9.2.1条,纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋,其混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径,且应符合表1的规定。表1钢筋保护层厚度单位(mm)
2钢筋保护层的作用问题分析钢筋保护层的作用主要有两个方面。2.1耐久性要求保证钢筋在设计年限内不发生危及结构安全的锈蚀(空气中含水量,空气中二氧化碳含量越高需要的保护层越厚)。混凝土的高碱性环境使钢筋表面形成稳定的保护膜,可以使钢筋不受锈蚀。当保护膜发生破坏,也即混凝土的的碳化,钢筋表面会发生锈蚀。钢筋混凝土结构耐久性的年限可参考以下计算公式:t=t0(D2/X2-1)式中t———钢筋混凝土结构的剩余寿命(年);t0———检验碳化深度时,结构的龄年(年);D———受力钢筋的保护层厚度(cm);X———检验时的碳化深度(cm)。
2.2粘结锚固性能要求保证钢筋能与混凝土共同受力,发挥设计计算所需的温度。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。钢筋要通过保护层把均匀力传到混凝土中,保护层厚度不够的话,会过早出现裂缝,钢筋不能充分受力,同时水和二氧化碳又能大量入侵,锈蚀钢筋。因此锚固设计中的粘结强度和锚固长度,都是以保护层厚度不小于受力钢筋直径为条件。
2.3保护层的检测问题分析在实际的施工过程中,钢筋保护层厚度受施工现场的影响因素很多,对现行规范实施前的砼构件进行钢筋保护层厚度实体检测,检测结果与现行规范要求有较大的差距,实体检测的合格率只有70%~80%。导致钢筋保护层厚度出现较大的偏差主要因素有:操作人员技术水平高低、机械设备、施工环境好坏、施工工艺等等。根据国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001规定的原则,在混凝土结构子分部工程验收前应进行结构实体检测。为了加强混凝土结构的施工质量验收,可以如实的反映混凝土强度及受力钢筋位置等质量指标,确保结构安全,对结构实体需要进行检测。结构实体检测,是在相应分项工程验收合格、过程控制使质量得到保证的基础上,对重要项目进行验证性检查,而不是在子分部工程验收前的重新检测,检测的主要目的是确保混凝土结构的施工质量,安全生产。
结构实体检测的内容应包括混凝土强度、钢筋保护层厚度以及工程合同约定的项目,必要时可检测其他项目。本主要介绍一下钢筋保护层的检测。当钢筋保护层厚度偏大时,在一般矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算中,以下部正弯矩钢筋例:Mu=a1fcbh02ξ(1-0.5ξ)其中ξ=ρfya1 fcρ=ASbh0h0=h-a,a=c+r。可见,在其他条件不变的情况下,钢筋保护层厚度c偏大会造成有效高度h0不足,从而降低受弯承载力Mu、裂缝控制性能及刚度。最常见的是负弯矩钢筋移位引起的板边裂缝。注:ξ———为相对受压区高度,a1———为等效矩形应力图形系数,fc———为混凝土轴心抗压强度的设计值,fy———为纵向钢筋的抗拉强度设计值,b———截面宽度,h———为截面高度,c———为钢筋保护层厚度,r———为钢筋直径,h0———为截面有效高度,(h0=h-as,这里h为截面高度,as为纵向受拉钢筋),ρ———为纵向受拉钢筋的配筋率,As———纵向受拉钢筋的截面面积。当钢筋保护层厚度偏小时,较薄的混凝土对钢筋的握裹力减弱,会引起锚固受力和应力传递的不足,影响结构抗力。3钢筋保护层的控制措施问题分析为了提高钢筋保护层厚度的控制质量,满足现行规范的要求,又要把增加的成本控制在最小的范围内,经过多年来的实践探索,总结了以下控制措施:3.1在设计中,严格按照《混凝土结构设计规范》(GB50010———2002)的规定执行。