鋼筋混凝土結構保護層

　　鋼筋混凝土結構自問世以來，由於其眾多的優點，至今已非常普遍地應用於很多工程領域，那麼你想知道是什麼嗎?下面就由小編為你帶來，希望你喜歡。

　　的作用

　　1、維護結構耐久性混凝土中保護層太薄容易滲入潮溼氣體和水，過厚則易產生裂縫，這些都可能使鋼筋鏽蝕並膨脹，從而使混凝土遭受破壞，影響使用和結構安全。

　　2、承受外力作用保護層對鋼筋有錨固力，利用混凝土與鋼筋間的錨固力，兩者緊密結合，共同參與工作。保護層過薄或缺失時，減低了它的錨固力從而降低了結構抵抗軸力和彎矩的作用。

　　3、從正截面受彎承載力計算公式

　　M≤alfcbx***h0一x/2***+fy'AS'***ho--as'***一***σpO'一fpy'***Ap'***ho--ap'***可以看出，當面筋保護層過厚導致截面有效高度h0減小時，將降低截面受彎承載力。可見保護層厚度是影響結構承載力多麼重要的因素。

　　4、防火保護層混凝土具有一定的隔熱作用，遇到火災時能對較易軟化的鋼筋進行保護，如果保護層厚度過薄，在高溫環境下容易開裂，致使鋼筋因過熱而降低強度從而破壞整體結構。2003年湖南衡陽某工程就因大火燃燒產生的高溫高熱使鋼筋軟化導致坍塌並造成重大傷亡事故。

　　因此，在當前的質量驗收工作中保護層厚度的控制越來越受到重視，新規範規定在驗收過程中要進行實體檢測。

　　的論文

　　摘要：在鋼筋混凝土構件中，為防止鋼筋鏽蝕，並保證鋼筋和混凝土牢固黏結在一起，鋼筋外面必須有足夠厚度的混凝土保護層。對於此混凝土保護層也有所規定，它不應小於鋼筋直徑，也不應小於粗骨料最大粒徑的1。25倍，所以要確定好適當的厚度。對所選的混凝土也要根據環境條件的影響***露天，雨天或者室內***，其質量的影響，還有設計使用年限，確定其耐久性等等，進行設計及施工。其實此保護層在不同構件中的厚度都是有所差別的，比如是基礎中鋼筋的保護層厚度，或者是輔助鋼筋，還是預製混凝土構件的保護層厚度。因此，這種必要的保護層主要與鋼筋混凝土結構構件、環境因素、混凝土的選擇等因素都有很大的關係，明確這些方面至關重要。

　　關鍵詞：鋼筋混凝土的作用 碳化 厚度 耐久性 要求 影響

　　混凝土結構中鋼筋並不外露而被包裹在混凝土裡面。由鋼筋外邊緣到混凝土表面的最小距離稱為保護層厚度。混凝土保護層的作用如下：

　　1. 維持受力鋼筋及混凝土之間的握裹力

　　混凝土結構中鋼筋能夠受力是因為其與周圍混凝土之間的黏結錨固作用。受力鋼筋***尤其是變形鋼筋***與混凝土之間的咬合作用是構成握裹力的主要的成分。鋼筋周圍混凝土的握裹力很大程度上取決於混凝土握裹層的厚度，是成正比的。為了保護受力鋼筋的抗力能夠正常發揮，受力鋼筋的混凝土保護層厚度不應小於其直徑。

　　2. 保護鋼筋免遭鏽蝕

　　混凝土結構與鋼結構相比，其突出優點是耐久性好。這是由於混凝土的鹼性環境使包裹在其中的鋼筋表面形成鈍化膜而不宜鏽蝕。但是，由於澆築混凝土過程中離析、泌水、沉陷而形成的毛細孔道和裂隙;混凝土收縮、溫度變化或受力後引起的裂縫使大氣中的水和二氧化碳或其他酸性介質得以滲入混凝土內部，中和了混凝土的鹼性而使其變成中性的碳酸鈣，這個過程稱為碳化。碳化隨時間由混凝土表面向內部發展，其速度與混凝土的質量及環境有關。

　　當碳化到達鋼筋表面以後，鋼筋由於失去鈍化膜的保護，可能因電化學作用而鏽蝕，從而引起鏽脹裂縫，甚至削弱鋼筋截面，最終降低錨固作用和承載能力。碳化的時間與保護層厚度有關，因此一定的保護層厚度是保證結構耐久性所必須的條件。

　　調查表明，我國混凝土結構的耐久性普遍較差。由於傳統的混凝土強度偏低，抗碳化能力不強，加之保護層厚度偏小，一般使用單位又缺乏合理的維護檢修，甚至對結構粗暴使用。因此，我國不少混凝土結構不能保證在50年的設計使用年限內應有的使用功能和承載能力。大多數工業建築使用25~30年後即需大修;對於有害介質環境中的建築，使用壽命僅15~20年。民用建築及公共建築的室外構件，如陽臺等也往往出現鋼筋鏽蝕現象，甚至釀成事故。因此，從耐久性和可持續發展的角度，我國混凝土保護層的厚度應適當增加。

　　3.對構件受力有效高度的影響

　　從錨固和耐久性的角度，鋼筋在混凝土保護層中的厚度應該越大越好;然而從受力的角度而言，則正好相反。保護層厚度越大，構件截面有效高度就越小，構件的受力將受到影響。

　　因此，確定混凝土保護層厚度應綜合考慮錨固、耐久性及有效高度三個因素，在能保證錨固和耐久性的條件下可儘量取較小的保護層厚度。而規範給出的保護層最小厚度正是保護層厚度的最低限度取值。

　　確定保護層厚度的原則：

　　1. 粘結錨固作用及握裹層厚度

　　鋼筋與混凝土之間的粘結錨固主要是依靠鋼筋橫肋與混凝土咬合齒之間的擠壓作用。國內外許多學者用有限元方法分析了握裹層中，尤其是咬合齒附近的應力狀態，且進一步用強度準則分析了握裹層混凝土的變形、裂縫和破壞過程。得出的結論是：隨著與鋼筋表面距離的加大，咬合齒側壓力的承載面積迅速擴大。因此隨著保護層厚度的增加，鋼筋與混凝土之間的粘結錨固強度增大。這已為大量試驗研究所證實。但握裹層混凝土中應力很快擴散衰減，因此有效的握裹層僅在鋼筋表面有限的範圍內。

　　分析和試驗都表明，在帶肋鋼筋的混凝土咬合齒附近集中了較大的擠壓應力，往往形成內裂區。裂縫多為肋前斜裂縫及肋面擠壓破碎，其範圍在2倍肋高左右，再向外側以環向拉應力形成提供環箍作用的混凝土約束層。在鋼筋握裹層中配置的構造鋼筋大大加強了這種環箍約束作用。因此應力隨著直徑的加大而迅速擴大衰減。從粘結錨固機理看，鋼筋周圍握裹力主要集中在厚度約為鋼筋直徑的範圍內，尤其是混凝土強度較高及配有約束鋼筋時更是如此。因此，從設計的角度看，一般鋼筋的保護層厚度不應小於受力鋼筋的直徑，鋼筋間距有不應小於同樣的數值。

　　在實際設計時，鋼筋間距及保護層厚度並非越大越好。這一方面是因為這樣做必然加大構件截面，減小有效高度，因而不經濟;另一方面當保護層過厚時，構件一旦開裂，將導致比較寬的構件表面裂縫。因此，為了避免一旦開裂而形成較寬的裂縫，對於保護層過大的情況還應進行裂縫寬度的驗算加以控制;或採用在保護層中配鋼筋網片的方法，控制可能的開裂和裂縫寬度。

　　2.混凝土耐久性的要求

　　20世紀80年代末，我國曾就混凝土結構的耐久性進行過綜合調查。調查內容為不同氣候地區、不同建築物的混凝土碳化及規律;鋼筋鏽蝕情況及影響;腐蝕性介質對結構壽命的影響以及對混凝土結構耐久性現狀的評價。調查表明，影響混凝土結構耐久性的主要因素有三個：環境條件;混凝土的自身質量;結構的使用年限。

　　***1*** 耐久性與環境條件的關係

　　混凝土的碳化和脫鈍，受力鋼筋的鏽蝕與錨固作用削弱，都與周圍環境中的有害介質及物理、化學作用有關。環境條件是影響混凝土耐久性的最主要因素。傳統設計只含糊地將其區分為“室內正常環境”及“露天或室內高溼度環境”兩類。這樣過於簡單粗糙的考慮不能反映環境條件的重要影響。因此，在確定混凝土保護層的最小厚度時，應區別對待不同條件下的保護層厚度。

　　***2*** 混凝土的質量

　　混凝土強度等級是其組成成分和效能的綜合反映，可與混凝土保護層的最小厚度建立關係。一般情況下強度等級高的混凝土比較密實，炭化速度和有害介質入侵的速度慢，耐久性相對較好。因此，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。在確定混凝土保護層最小厚度時，混凝土質量的影響可以反映為混凝土強度等級這一基本設計引數。

　　***3*** 設計使用年限

　　我國絕大多數建築物設計使用年限為50年。因此，在確定混凝土保護層最小厚度時，一般均按50年考慮。對於安全等級較低的臨時建築，雖然其設計使用年限僅為5年，基本可以不考慮時間因素的影響，但從鋼筋與混凝土的粘結錨固和受力角度而言，太薄的保護層厚度不妥，故仍應保持保護層最小厚度的要求。對於安全等級較高的，設計使用年限100年的重要建築物，應提出更為嚴格的混凝土保護層厚度要求。

　　保護層的其他構造要求還有：

　　1. 露天懸臂構件

　　處於二、三類環境中的懸臂板，其上表面應另作水泥砂漿保護層或採取其他保護措施。這是由於該處的負彎矩鋼筋受力開裂後，裂縫開口向上，特別容易受到腐蝕物的侵入。懸臂結構的多餘約束少，一旦鋼筋鏽蝕，容易造成在懸臂根部折斷的嚴重後果。因此應特別加強保護鋼筋免受侵蝕的措施。

　　2. 厚保護層中的表面配筋

　　大型建築和大型土木工程中，混凝土保護層可能達到40毫米以上，在框架頂層端節點的角部受力主筋的彎狐處，也可能形成厚度很大的混凝土保護層。在新規範中規定：當樑柱中縱向受力鋼筋的保護層厚度大於40毫米時，應對保護層採取有效的防裂構造措施。常用辦法是在構件表面配置焊接的或綁紮的細直徑構造鋼筋網片。

　　3. 100年使用年限時的要求

　　對處於一類環境中設計工作壽命為100年的房屋結構，保護層厚度應增加40%，並且還應採取表面保護及定期維修等措施。