浅谈水利工程钢筋混凝土的保护层

摘 要：介绍学习《混凝土结构设计规范》关于“混凝土保护层”的构造规定的体会。提出加强对水工钢筋混凝土结构的重要部件保护层的施工控制。为确保工程百年大计质量安全第一，提出几点建议供参考。

关键词：水利工程；钢筋混凝土；保护层筋混凝土；保护层；检测

由于近年来，我市的水环境和空气环境质变很大，对人体健康的危害人人皆知，但对建筑物，尤其是水工建筑中的钢筋混凝土的危害就不易引起人们的重视了。

如，博厦水闸防洪闸门改造工程，于1991冬开工，1992年春竣工。该工程的钢筋混凝土结构闸架柱截面为600×500，设计混凝土标号是200#，设计保护层已有适当加大，取用50厚。由于该闸当时处于水泥厂、氮肥厂、火力发电厂、牛皮厂及运河污水包围，空气极度污染的环境中，再加上施工时的钢筋混凝土保护层的负偏差，该工程使用运行不到5年时间，钢筋混凝结构的间架于1996年就出了严重的锈蚀现象，部份保护层混凝土脱落露出受力筋。

一、从构造规定谈钢筋混凝土保护层的厚度

结构设计中有些问题很难计算，也没必要都经计算决定。如保护层的厚度通常不进行计算，但应了解这些构造规定的原理，以便在实际工作中正确地应用。

根据规范要求，钢筋混凝土中，钢筋外混凝土净保护层的厚度应满足下面两个条件：

(一)粘结锚固性能

保证保证钢筋能与混凝同受力，发挥设计所需的强度。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。锚固设计的粘结强度和锚固长度，都是以保护层厚度c等于受力钢筋直径d为条件而得的。因此要求保护层c不小于受力钢筋径d，即c≥d。

(二)耐久性

使钢筋在50年内不发生危及结构安全的锈蚀。耐久性问题比较复杂。混凝土的高碱性环境使钢筋表面形成稳定的保护膜（钝化膜），它保护钢筋不受腐蚀。保护膜的破坏（脱钝）是钢筋腐蚀的先决条件。一般情况下，脱钝主要是由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中的碱性物质（主要是氢化钙）的碱度降低（称为碳化），丧失保护作用。当碳化达及钢筋表面时，若钢筋上有水溶液、氧和电位差，就会发生电化学腐蚀。由于脱钝是钢筋腐蚀的前提，故把耐久性的年限定为表层混凝土碳化达及钢筋表面的时间。

经过试验和调查表明，碳化深度随时间而增长，但速度逐渐减慢。碳化速度与二氧化碳浓度有关，浓度大，碳化快。实际上，碳化速度还与混凝土本身的抗渗性和碱度有关，取决于水灰比、水坭品种等因素，综合反映混凝土等级的影响。混凝土强度等级较高时，碳化速度减慢。设计时应考虑这一因素。

对钢筋腐蚀有影响的另一因素是结构所处的环境。一般室内或其它正常环境中，因钢筋表面缺乏电化学腐蚀所需的水溶液，即使碳化已达钢筋表面，钢筋仍可基本无锈。而在露天或其它高湿度环境中使用的构件，侧很难避免水、氧、二氧化碳等腐蚀介质的渗透、侵蚀。

构件在结构中所处的位置及构件的不同部位对钢筋的腐蚀也有影响。梁、柱构件的棱角部位，浇注时混凝土不易密实，抗渗性较差。这些构件里的钢筋又面临双向渗透碳化，其碳化速度比一般平板构件（如，板、墙等）快40%～80%，故往往较早腐蚀。钢筋因腐蚀而引起的体积增长促使保护层混凝土发生纵向劈裂裂缝，甚至造成保护层混凝土脱落。这又导致更严重的腐蚀，从而影响结构的承载力。

综上所述，确定混凝土保护层厚度时。应区分结构所处环境、构件类型，并考虑混凝土强度等级等的影响。试验研究和调查统计表明，当混凝土强度等级为C20时，50年的平均碳化深度为25mm，该值可作为保护层厚度的基本取值，并以此为基础，考虑各种情况下的保护层最小厚度。这些数值的确定，还取决于对已建工程长期使用效果调查分析的结果。正如规范第6.1.3条规定了混凝土保护层最小厚度。

规范表一为混凝土保护层最小厚度的取值。其中室内正常环境中梁柱保护层厚度为25mm，板墙壳为15mm。由于施工规范中允许保护层厚度可能有负偏差，且实际工程中保护层多数偏薄，当湿度大、通风条件及空气环境差时，钢筋仍有轻微锈蚀的可能，故保护层厚度不宜再减小。规范标注：“处于露天或室内高湿度环境中的结构，其混凝土强度等级不宜底于C25”，规范还特别注明：“要求使用年限较长的重要建筑物和受沿海环境侵蚀的建筑物的承重结构，当处于露天或室内高湿度环境时，其保护层厚度应适当增加”。前者考虑此类建筑物使用年限较长的，后者考虑海水中氯化物的影响。

二、水工钢筋混凝土施工控制保护层的体会

近年来，建筑市场处于体制改革转型的动荡阶段，大多数施工企业的施工管理混乱，施工技术队伍不稳定，特别是技术工人队伍绝大部份都是临时顾用，没有经过任何考核或持证上岗的要求，如此讲百年大计工程，规范施工，确保施工质量，真是谈何容易。

“钢筋混凝土保护层”这个问题看似小事一椿，近来在我们的周围很少论及，在竣工验收过程近似被遗忘的角落。虽有钢筋保护层验收的规范条文，《质量评定表》也很齐备，但往往工程主体施工完毕，其它合格，就不再讲究保护层这事了。为何？因为保护层合格与否三至五年内不易暴露问题，十年、二十年或许也不会造成工程损坏，但对其危害性和隐患的论说在此不敢班门弄斧了,留待专家来施教。

自1996年发现博斥闸架钢筋混凝土保护层被锈蚀脱落，引起了我的注意。这十多年来，东莞大围的除险加固、达标建设、水闸重建等工程不曾间断过,这些工程都有大量的钢筋混土结构的构造。也给了我学习工程施工管理的大好机遇。在参与所有钢筋混凝土结构构造的工程项目实施过程，我曾经不厌其烦提请参与工程的各方人士注意“钢筋混凝土保护层”的控制，在目前工程处于严重的水污染、空气污染的大环境中，是保证工程质量，确保工程使用寿命的重要因素。但在各项工程施工过程，因钢筋混凝土保护层控制不好而被责令停工整改和返工的仍然层出不穷。为此曾被个别现场施工管理人员甚至认为如此是小题大作。直至大堤达标第四期工程东城堤段的第一标段，在施工钢筋混凝土结构的悬臂式护岸挡土墙过程，都有几次因保护层问题而被责令停工整改、返工的现象。大概认为只要混凝土一浇注就万事大吉了，谁也看不到保护层是否符合要求。请稍有些许责任感的各方相关工程施工技术管理的人们借以为鉴，为工程百年大计尽职尽责。这些年来，我一直在沉思“保护层”的问题本是小事一椿，为何如此头痛？主要是质量检验和施工控制的脱节。其实只要大家都来重视按设计和施工规范要求，在钢筋混凝土施工时采取较好的加固方法，保证保护层的厚度，既不用多花一分钱，又保证了工程质量，何乐而不为？

三、结束语

首先，考虑当前环境严重污染和施工时允许的负偏差因素，在承载力和耐久性的重要构件和部位，是否在设计时适当加大钢筋混凝土的保护层？

其次，在我市水利工程不曾见有对成品的钢筋混凝土结构构件的保护层做测试的，大家对成型的构件保护层心里都无数，建议监理、质监或质量检测单位买一台混凝土保护层厚度、钢筋位置测定仪，进行质量检测。

最后，建议在今后的工程竣工验收的质量综合评定中，只看《混凝土钢筋工序质量评定表》不够，是否加上钢筋混凝土保护层厚度及钢筋位置测定仪检测合格这一关才好。