引言
钢筋保护层厚度的控制是钢筋混凝土工程质量中很重要的一环。GB 50204 —2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》指出,钢筋的混凝土保护层厚度关系到结构的承载力、耐久性、防火等性能。故在施工过程中除应进行尺寸偏差检查外,还应对结构实体中钢筋混凝土的保护层厚度进行检验。该标准附录E 规定了钢筋保护层厚度检验的结构部位、构件数量和检验方法。另外,从GB 50010 —2002《混凝土结构设计规范》也可以看出,与原标准相比,在保护层厚度的数值大小上提高了要求,相应的混凝土强度等级范围有所扩大。
1 钢筋混凝土保护层的作用及影响
1. 1 维护结构耐久性
若混凝土中保护层太薄,容易渗入潮湿气体和水;过厚则易产生裂缝,这都可能导致钢筋锈蚀,并影响到混凝土结构的使用和安全。
1. 2 承受外力作用{TodayHot}
保护层对钢筋有锚固力,利用混凝土与钢筋间的锚固力,可使二者紧密结合、共同作用。当保护层过薄时,因锚固力降低而使结构抵抗轴力和弯矩的作用减弱。
1. 3 截面受弯承载力
保护层厚度是影响结构承载力的重要因素。当面筋保护层过厚、截面有效高度减小时,将导致截面受弯承载力降低。
1. 4 防火
混凝土保护层厚度具有一定的隔热作用,遇到火灾时能对较易软化的钢筋进行保护。若如果保护层厚度过薄,在高温环境下容易开裂,会使钢筋因过热而降低强度,导致整体结构的破坏。例如2003 年湖南衡阳某工程因火灾产生的高温高热致使钢筋软化导致坍塌,并造成重大伤亡事故。在目前的质量验收工作中,保护层厚度的控制越来越受到重视。根据GB 50204 —2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定,在工程验收过程中要进行实体检测。
2 与保护层垫块有关的质量通病
传统工艺是梁板底筋和柱筋使用砂浆垫块,板面筋下安放Ω型钢筋支架(俗称凳仔) ,用以保证钢筋混凝土中钢筋就位的准确性和混凝土保护层的厚度。但这种工艺在实际操作中存在着很多问题,如底筋砂浆垫块容易位移、破损,致使保护层厚度失控(主要是负偏差) ,造成钢筋露筋、混凝土裂缝等现象。若面筋采{HotTag}用钢筋支架,又往往会因施工人员踩踏或支架不稳而使面钢筋下垂,造成面筋保护层过厚(正偏差) ,致使板的有效高度不能达到设计要求,留下质量隐患。如果是阳台、雨蓬等悬挑构件出现这种现象,其后果更是不堪设想。
就其自身质量而言,由于砂浆垫块和钢筋支架是手工制作,常常会出现垫块厚薄不均、支架高低尺寸不一的现象;而场地狭窄、时间紧迫、配比随意等问题,也常常导致砂浆垫块的强度差强人意,一受力就破损。另外,若砂浆垫块绑扎不牢,封模板和振捣时往往造成大部分的垫块松脱。上述问题对建筑结构的质量或多或少都会有不良影响。
据报道,2001 年5 月,上海市建设工程质量监督总站曾对812 个在建住宅楼的楼板受力钢筋保护层厚度进行检查,不符合要求的就有55 个,占检查总数的6. 77 %,特别是正偏差超标严重。如虹口区某高层住宅楼经查50 个点合格率为零,保护层平均厚度为39. 96 mm ,平均超标达24. 96 mm。正是因为这些原因,使我们认识到推广塑料垫块技术的迫切性。3 塑料垫块的应用优点通过大量的调研和对比,我们认为塑料垫块较传统的垫块具有以下特点:
(1) 塑料垫块的生产采用高分子聚合技术,有的厂家还采用纳米改性技术,使垫块质量能够得到保证。塑料垫块质量轻、体积小、强度高,其抗拉和抗压强度一般> 4. 0 MPa ,能承受施工人员行走和一般的施工荷载而不断裂。同时与混凝土的相容性很好,不会对结构产生影响。
(2) 塑料垫块生产过程中模具定型,尺寸、强度统一,而且使用中可以通过调整不同的摆放角度来调整保护层的厚度,减少了人为因素造成的厚薄不均现象。
(3) 使用方便。塑料垫块改变了过去砂浆垫块和钢筋支架的使用模式,采取卡、套等方式直接固定在钢筋上,不须绑扎,提高了工作效率。
(4) 塑料垫块通过卡口与钢筋连接,不易发生位移,且支撑稳定,不容易脱落。
(5) 能有效地提高工程质量。由于塑料垫块规格统一,在使用中可以通过垫块的高度来控制保护层的厚度,克服了混凝土工程中存在的露筋、开裂和钢筋骨架歪斜、移位、保护层不均等缺陷。
(6) 成本低。施工单位可根据设计的要求直接向厂家订货,而不需专人制作砂浆和支架,节约了人力和材料。按照板、梁、柱综合计算,其每m2 建筑面积的费用仅为几角钱,与原来专人制作砂浆和支架的人工材料费相当。
4 塑料垫块在推广使用中的主要问题
4. 1 楼板
由于施工单位担心费用高,最初只使用塑料底筋垫块,而面筋仍使用钢筋支架。某教学楼楼面已绑扎好钢筋,准备浇注混凝土。笔者在现场抽查中发现,该层楼板设计厚度为120 mm ,部分板面筋从模板面量起竟高达125 mm ,超过了设计厚度;而部分支架因滑落模板面,则造成面筋过低。面筋保护层垫块每个约0. 40 元,与使用钢筋支架的费用相差不大,但其强度高、不易位移,而且施工方便、质量容易保证。通过分析对比,施工单位很乐意地接受了塑料面筋垫块。另外,也发现个别厂家生产的底筋垫块宽度尺寸过窄,用料太光滑,因其面稳定性差,工人在上面行走就很容易弹开移位。
4. 2 梁
刚开始使用时,有的施工单位反映梁垫块质量有问题,经常出现断裂现象。经现场实地了解,发现个别的垫块生产厂家产品质量低劣,无检验合格证。为此,建议选用技术参数达标的产品。另外,施工人员应根据梁的跨度和钢筋自重来考虑安放垫块的数量。例如某4 m 跨的大梁只安装了两个垫块,间距达2 m 多(一般要求每800 mm左右安装1 个) ,这样垫块受到的压力势必要比正常情况下高出数倍,即使垫块不碎,钢筋的自重也会使中间下垂而影响施工效果。针对这一问题,我们当即进行了纠正。
4. 3 墙、柱筋
刚开始柱垫块一般固定在主筋上,但现场发现如果主筋与箍筋松开,会导致箍筋的保护层厚度不满足要求。针对这种情况,建议另加小规格塑料垫块直接卡在箍筋上,可取得良好的效果。通过现场施工操作人员相互间的交流,使大家认识并逐步接受了塑料垫块,并逐渐在其他工程中推广开来。
5 结语
塑料垫块技术在一些国家和地区已广泛使用并纳入技术规程和定额,它突破了传统保护层的限制,给各类建筑工程的钢筋混凝土保护层设计和使用带来了极大的便利。在我国的北京、上海等地区,这一技术已得到了普及和推广。这种技术在广东省个别工地的推广使用,也取得了很好的效果。经保护层厚度的现场检测,其厚度均达到规范和设计要求;在多次的结构评优抽测检查中,使用塑料垫块的多个工程结构质量均名列前茅。