浅谈结构实体钢筋保护层厚度检测

　　摘要：根据多年从事工程检测的实践，总结出钢筋混凝土结构保护层厚度检测应注意的若干问题，供同行参考。
关键词：钢筋混凝土；保护层厚度；检测
随着科学技术的迅猛发展，现代建筑已经离不开钢筋混凝土构件，钢筋混凝土构件的力学性能及寿命直接关系到建筑物的使用年限。影响钢筋混凝土构件的力学性能及寿命的因素除了原材料外，很重要的一方面就是构件本身的保护层厚度，钢筋保护层厚度太薄或太厚都会对结构构件受力性能产生影响。保护层厚度太薄容易造成受力钢筋露筋锈蚀，构件受力时表面混凝土会产生崩裂脱落现象，破坏混凝土和钢筋的黏结力，从而使混凝土的强度降低；再加上混凝土的碳化作用，使结构构件的承载力不能满足设计要求，耐久性也随之降低，给结构安全带来隐患。保护层太厚，会使构件有效截面尺寸减小，增加自重，极易造成混凝土表面开裂，影响承载力。受力钢筋的位移变形造成的保护层过厚危害性更大，有时会导致整个结构体系的破坏，因此建设、设计、施工、监理各单位及质检部门都应高度关注钢筋混凝土的保护层问题。本人结合多年从事钢筋保护层厚度检测
的实践经验，谈谈在检测中应注意的若干问题，与大家共同探讨：
一、对钢筋混凝土结构保护层厚度控制的重要性分析
1、从力学角度分析
钢筋混凝土结构构件是由钢筋和混凝土组成。从原材料的力学性能而言，钢筋具有较强的抗拉强度；混凝土则具有较高的抗压强度，而其抗拉强度却很低。这种组合发挥了它们各自的优势性能，共同承担结构构件所承受的外部荷载。因此，一般我们在考虑钢筋混凝土的受力条件时，着重考虑的是混凝土的受压应力和钢筋的受拉应力。而钢筋混凝土结构构件中钢筋的实际受拉应力是否能与设计计算应力相吻合，主要取决于钢筋在结构中的位置是否正确。这也正是我们要求控制钢筋保护层厚度的主要原因。
一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋应设在构件上部受拉区，如果钢筋保护层厚度过大，轻则由于钢筋不能有效发挥其应有的抗拉作用，而使混凝土受拉应力超标产生裂缝，重则由于悬挑结构上部钢筋所受拉力的力矩高度（h0）变小，而使钢筋受拉应力超标发生结构断裂。此类事故在建设史上并不少见。再比如，大面积的现浇楼板，下排钢筋如果垫得过高，保护层过大，在外加荷载作用下，混凝土下部受拉应力超标，也会产生板底裂缝。
2、从钢筋与混凝土的粘结力分析
钢筋与混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的粘结强度，这种相互作用力称为握裹力。钢筋在混凝土中的保护层必须具有一定的厚度，才能保证混凝土与钢筋之间的握裹力。如果钢筋保护层厚度过小，钢筋过分靠近结构构件的边缘，容易造成钢筋露筋或钢筋受力时表面混凝土剥落，直接导致握裹力的减小。另外，钢筋保护层过小，表层混凝土将随着时间的推移而逐渐碳化，边缘钢筋失去保护作用而导致钢筋锈蚀，钢筋与混凝土之间也会失去粘结力，从而使构件的承载力降低，严重时还会导致整个结构体系的破坏。
3、从构件的耐久性分析
保护层的作用除上所述之外，顾名思义还起着保护钢筋不被锈蚀的作用，以确保钢筋混凝土结构的耐久性。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，除了特殊的外界因素以外，在一般使用条件下，主要考虑大气的侵蚀而使钢筋氧化生锈。而混凝土不密实、裂缝、钢筋保护层偏小，再加上混凝土碳化以及钢筋的电化学反应等因素就会因此加速这种侵蚀过程。钢筋氧化锈蚀又会导致体积膨胀，致使混凝土保护层开裂造成恶性循环，更加加快钢筋锈蚀进程，从而大大缩短建筑物的使用寿命。因此，保证保护层厚度在设计及规范规定范围之内，就能最大程度的保护钢筋免受锈蚀，延缓混凝土碳化深度到达钢筋表面的时间，确保结构的使用年限。对一些特殊环境下的建筑物，如处于腐蚀气体环境下的建筑结构，设计上对混凝土结构的钢筋保护层还要作一些专门的规定，以确保建筑结构的耐久性。
二、对钢筋混凝土保护层厚度的要求
国标GB50010－2002《混凝土结构设计规范》在强制性条文中明确规定：纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层最小厚度（钢筋外边缘至混凝土表面距离）不应小于钢筋的公称直径，且应符合表9.2.1的规定。
表9.2.1纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）

注：基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm；当无垫层时不应小于70mm。
国标GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》特别提出了对钢筋保护层厚度的检验，对检验的结构部位和构件数量及验收方法，都做了明确的说明，并对检验的允许偏差范围做了规定：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。
三、现场检测存在的问题
1、现场检测时，不按照有关规范标准选取构件检测的数量，而是以建筑面积的大小来确定构件检测的数量，使选取的构件数量不满足规范要求。如有些面积较小的单位工程只选取１～２个构件，未达受检构件最低应占总构件数量的２％且不少于５个构件的要求；有些单位工程在检测时选取的构件中悬挑构件所占比例低于５０％；有些单位工程未按结构构件的重要性抽取构件，而是在同一楼层或同一单元随意抽取，无代表性可言；
2、现场检测时，被检测构件的基准面平整度太差，特别是悬挑阳台的顶面和室内楼板的顶面未进行认真处理，就直接在其上面进行检测，使得检测数据忽高忽低，离散值过大，成为无效数据。
3、现场检测时，检测仪器操作不标准、不规范，比如仪器的扫描探头移动速度太快或太慢都不能保证探头在钢筋的正上方，取得的数据误差较大，不能真实反映所测构件的保护层厚度。
4、检测框架结构的梁类构件时，在底部填充墙砌筑之前，未及时进行检测，最后造成事实上无法检测，或只能检测底部无砌体的外露构件，使检测失去代表性。[!--empirenews.page--]
5、现场检测时，构件的检测位置选择不当。比如检测框架结构的梁类构件时，事前对钢筋的位置、接头及箍筋加密区缺乏深入细致的了解，未避开梁柱节点等钢筋密集区，往往会出现检测到的钢筋根数大于实际根数，引发误判，或成为无效数据。
6、现场检测时，对于等截面、等跨度、等配筋的相交梁，未仔细分析正确区分哪一道梁的钢筋在上，哪一道梁的钢筋在下，有时会造成某道梁的保护层超厚与实际不符。
7、现场检测时，在合格率达到８０％以上、９０％以下时，未按照有关标准及时加大取样数量重新评定。检测不合格时，也无相应的处理方案和措施，使现场检测从根本上失去了意义。
四、采取的措施
针对上述问题，应采取下列措施：
1、现场检测混凝土构件之前，应由现场监理、施工单位、检测单位共同制定检测方案，根据构件的重要性，按照有关标准，共同选定构件的数量和位置；对于梁板类构件应各抽取构件数量的２％且不少于５个构件进行检验；当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例均不宜低于５０％。选取构件应有代表性的部位，应是该处钢筋保护层厚度可能对构件承载力或耐久性有显著影响的部位。
2、施工单位在浇筑混凝土之前，应对钢筋保护层厚度进行详细的技术交底，并对绑扎好的钢筋严加保护，防止作业人员随意踩踏，按照有关的工艺标准确保混凝土表面（特别是混凝土顶面）的平整度，彻底摒弃那种将混凝土表面平整留给垫层去找平的不科学理念（很多施工单位忽视这一做法，致使混凝土浇筑完毕后，表面凹凸不平无法检测），这一重要环节是我们能否取得有效数据、真实反映钢筋保护层厚度的关键所在。
3、现场检测时，要特别注意控制扫描仪探头的移动速度，不宜过快或过慢，匀速控制在２０ｃｍ/ｓ，这样才能保证探头在钢筋的正上方；当检测到钢筋时，需用粉笔作一标记用钢筋的间距来检验和复核所检测到的钢筋位置是否正确，否则应对构件钢筋重新定位扫描。
4、框架结构检测时，要注意填充墙砌筑之前，施工单位与检测单位及时联系完成对梁类构件的检测，避免因人为因素造成这方面的缺憾。
5、现场检测框架结构之前，要认真分析研究图纸，确定合理的检测部位，对构件内的钢筋位置做到心中有数，避开梁柱节点等钢筋密集区和钢筋接头部位，使检测到的钢筋根数与实际相符，取得完整准确的检测数据。
6、检测中如果遇到等截面、等跨度、等配筋的相交梁，要仔细分析、正确区分相交梁钢筋的上下位置，搞清它们之间的关系，正确地选择检测部位，这样才能真实地反映被检测构件的保护层厚度。
7、要严格按照有关标准判定合格率。规范中规定板类的钢筋保护层厚度的允许偏差值为（＋８ｍｍ，－５ｍｍ）、梁类的允许偏差值为（＋１０ｍｍ，－７ｍｍ）。这些偏差值已经考虑了各种环境因素对混凝土的影响，施工单位只要重视并采取一些并不复杂的措施后，完全可以达到９０％合格标准。当合格率大于８０％而小于９０％时，应继续选取相同数量的检测构件并按两次抽样总和的检测结果进行评定。当合格率低于８０％时，应由现场监理和施工单位提交设计部门出具意见及处理方案，施工单位处理完毕后，应将处理结果和检测报告一起形成检测资料进入工程档案后，方可进行主体验收。
五、结束语
只有工程建设各方责任主体和质量监督部门都来关注钢筋保护层这一检测工作，正确对待这项工作中出现的各类问题并妥善地加以解决，使之不流于形式并规范地开展下去，才能不断地提高工程检测水平，规范施工单位在这一方面的行为，切切实实地做好这项工作。这对于保证结构实体的混凝土质量有着极其重要的作用。以上是笔者对于钢筋保护层厚度检测的一些心得和体会，由于水平所限，难免存在不足之处，希望各位同行多多提出批评建议，共同探讨，积极推进检测事业的发展。

参考文献：1、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002
2、混凝土中钢筋检测技术规程JGJ/T152-2008
3、混凝土结构设计规范GB50010-2002

《浅谈结构实体钢筋保护层厚度检测》

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