混凝土结构钢筋保护层厚度偏差控制及检测.pdf

2 0 1 4年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND C E MEN T P RODUC T S 2 01 4 No ． 3 Ma r c h 混凝土结构钢筋保护层厚度偏差控制及检测 王佳燕 安徽万纬工程管理有限责任公司 ， 安庆 2 4 6 0 0 1 摘 要 阐述 了钢 筋混凝 土保护层厚度偏差对钢 筋混凝 土结构 的承载力 、 粘结锚 固性 和耐久性 的影响。介 绍 了 中 国石 化 某 分 公 司对 炼 化 一 体 化 工 程 污 水 处 理 场 7 4 mX 3 6 mx 8 m 大型 钢 筋 混凝 土 生 化 池 保 护 层 厚 度 偏 差 进 行 控 制 和检测情况 。结果表 明， 由于采用水平筋交叉定位后 用箍筋 固定主筋、 加设封 闭箍筋 以及在钢筋与模板之 间支垫特 制垫块对钢筋定位等措施 ， 提 高 了钢筋铺设 的准确 性和稳定性 ， 减 少了钢筋位移 。经检测 ， 其钢 筋保护 层厚度合格 点 率达到 9 5 ％以上。 满足设计 图纸和 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2规范要求。 关键词 混凝土结构 ； 钢 筋保 护层 ； 偏差控制 ； 检测 分析 Ab s t r a c t T h e a ff e c t o f t h e t h i c k n e s s d e v i a t i o n o f r e i n f o ree d c o n c r e t e c o v e r o n t h e b e a r i n g e a p a c i t y ，b o n d i n g a n c h o r i n g a n d d u r a b i l i t y o f t h e c o n c r e t e s t r u c t u r e s a r e i n t r o d u c e d ． Th e c o n c r e t e c o v e r s o f 7 4 mx 3 6 mx 8 m l a r g e s a l t y a n d o i l y b i o c h e mi c a l p o o l a t wa s t e wa t e r t r e a t me n t p l a n t a r e c o n t r o ll e d a n d d e t e c t e d b y R e b a r De t e c t i o n S y s t e m i n a c e r t a i n b r a n c h 。 S I NOP E C． r h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e b a r s a r e fi x e d mo r e a c c u r a t e l y a n d s t a b l y b y u s i n g t h e me a s u r e s o f a p p l y i n g ma i n b a r s fi x e d b y s t i r r u p s a f t e r c r o s s - p o s i t i o n i n g o f h o r i z o n t a l b a r ， a d d i n g c l o s e d s t i r r u p s ， a n d f i x i n g b a r wi t h s u p p o r t p a d s o f fl u t e d fi n e s t o n e c o n c r e t e p a d b e t we e n t h e b a rs a n d s h u t t e r i n g f o r mw o r k s ． T h e t e s t i n g d a t a s h o w t h a t t h e q u a l i fi e d r a t e o f c o n c r e t e c o v e r thi c k n e s s i S mo r e t h a n 9 5 ％ a n d me e t s t h e r e q u i r e me n t s o f d e s i g n b l u e p r i n t s a n d GB5 0 2 0 4 2 0 0 2 “ Co d e I or ac cept ance Ot const r uct l ohal quaI ] W 0I COner et e s t ru ct ur es ． r r ． 1 1 ‘ ． r ． ． ” Ke y wo r d s C o n c r e t e s t ruc t u r e ； C o n c r e t e c o v e r ； De v i a t i o n c o n t r o l ； De t e c t i o n a n d a n a l y s i s 中图分类号 T U 5 2 8 ． 1 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 0 4 6 3 7 2 0 1 4 0 3 7 0 一 O 3 O前 言 国家颁布的 G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 混凝土结构工程 施工质量验收规范 明确规定 了对建筑工程混凝 土 结构 内部钢筋位置 和钢筋保护层厚度进行偏差控 制和检测的要求 。混凝土结构中钢筋位置及钢筋保 护层厚度的大小对混凝土结构的承载力 、 粘结锚固 性和耐久性有很大影响。控制和检测钢筋混凝土保 护层厚度对评定混凝土结构工程施工质量 、 保证混 凝土结构 的安全使用具有十分重要的意义 。 1 保 护层 对结构 的 影响 钢筋在混凝 土结构 中所起 的作 用不仅取决于 其强度和配筋数量 ． 在很大程度上取决于在截 面中 的位置及钢筋保护层厚度。保护层厚度根据两个 因 素确定 一是在结构上保证钢筋与混凝土共 同作 用 。 即满足受力钢筋粘 结锚 固要求 二是保证混凝 土结构的耐久性 。如果混凝土保护层厚度达不到设 计和 G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2规范要求 。 会产生 以下后果 。 1 ． 1 产 生裂缝 梁或墙上部 的混凝土板的负弯矩钢筋【 1 在混凝 土板 中的位置仅靠两端支撑 ． 中部多数没有支撑物 而悬空。当钢筋受到施工扰动时， 会引起钢筋位置 一 7 0一 变化或与板底的钢筋重叠 ， 从而增加负弯矩钢筋的 保护层厚度 ， 改变混凝土板的受力状态 ， 使 其产生 挠曲变形 ． 造成混凝土板沿梁边或墙边产生裂缝t 2 l 。 同样 ， 当雨蓬和檐 口等悬臂板支座上部 的负弯矩钢 筋 ，由于绑扎 位置不准确或绑扎不牢 而受 到扰动 时 。 负弯矩钢筋也易产 生倒伏 。 或达不到设计 高度 ， 使负弯矩钢筋保护层厚度增大 ． 造成支座上部 的混 凝土板产生裂缝或断裂 。 1 ． 2承载力下降 如果钢筋保护层过厚 ， 不但容易使构件产生裂 缝 ． 而且会 降低构件 的承载力 。根据钢筋的抗拉强 度 、 屈服强度 、 钢筋 弯矩 以及钢筋用量与构件承载 力之间的关系得 出 在钢筋混凝土板 承载力不变 的 情况下 ，对于 8 0 mm和 l O O m m厚的钢筋混凝土板 ． 当钢筋保护层厚度 由 1 5 ra m增至 2 5 mm时 ，其钢筋 用量必须增加 2 4 ％和 l 7 ％。若钢筋用量不变 ， 钢筋 保 护层厚度 增加 了 1 0 mm，其承 载力将分 别下 降 2 4 ％和 1 7 ％。 1 _ 3 降低粘结锚 固性l 3 _和耐久性 钢筋保护层过厚 ，易使构件产生裂缝或断裂 ， 降低构件的承载力。但是 ， 钢筋保护层过薄 ， 会影响 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王佳燕 混凝土结构钢筋保护层厚度偏差控制及检测 钢筋与混凝土的粘结力 ， 容易使构件沿受力钢筋方 向产生裂缝 ， 缩短钢筋钝化膜14 ] 的脱钝『5 1 时间 ， 使钢 筋提早开始生锈并加快锈蚀速度。钢筋钝化膜遭到 破坏的主要原 因是混凝土保护层随着时 间的推移 逐渐被碳化问， 而碳化所需 时间与其保护层厚度成 正比。钢筋锈蚀后会发生体积膨胀 ， 其产生铁锈的 体积是相应钢筋体积的 2 ～ 4倍 ， 在混凝土和钢筋交 界面上产生压力 称为钢筋锈蚀膨胀力同 ， 且朝 向 混凝 土保护层一侧的膨胀力更大一些 ， 会导致混凝 土应力过大而使混凝土开裂 ． 降低 了构件 的粘结锚 固性 和耐 久性 嗍 。 钢筋保护层无论过厚或过薄 ， 都会对构件质量 产生影响。 因此 ， 钢筋混凝土保护层厚度必须按 G B 5 0 0 1 0 --2 0 0 2 混凝土结构设计规范 要求 见表 1 进行设计和偏差控制。 表 1 纵 向受 力钢筋 的混凝 土最小保 护层厚度 m m 2保护 层厚 度偏 差产 生 的原 因 由表 l 可知 ， G B 5 0 0 1 0 --2 0 0 2要求钢筋混凝土 结构 中主筋的保护层厚度不小于 1 5 m m。但在实际 施工 中， 经常发现或抽检到现浇混凝土构件的保护 层厚 度不 足 ，甚 至在主体结构验收前钢筋就 已裸 露 ， 出现锈蚀。出现保护层厚度不足 ， 一方面是 由于 构件铺设钢筋时没有支垫保护层垫块或数量过少 ． 使钢筋位移而导致 主筋的混凝土保护层厚度不足。 另一方面是钢筋绑扎不牢固使箍筋与主筋分离 ， 致 使箍筋下移或套空而改变钢筋位置。 浇筑混凝土时， 下料不均匀 、 振捣 时间久 ， 在振 捣过程 中钢筋偏移又未及时调整 ； 翻斗车及人直接 在钢筋上行进 ， 或泵送管支座直接压在负弯矩钢筋 上也是造成钢筋位移的原因。要防止构件 中钢筋位 移 ， 特别是悬臂梁和板 负弯矩钢筋 ， 施工时要严格 按设计图纸要求进行钢筋铺设 、 绑扎及采取其它有 效措施 ， 对保护层厚度进行偏差控制和检测。 3 偏 差控 制 及检 测 实例 中国石化某分公 司新建 的炼 化一体化工程是 国家重点工程项 目， 有大量的钢筋混凝土基础和结 构 ， 施工中对其保护层厚度偏差进行了严格控制和 检测 。其中污水处理场有 4座 目前国内乃至亚洲 石化行业最大的含盐和含油污水处理生化池 ， 为构 建在地面上的特大型钢筋混凝土结构 ， 长 宽 高为 7 4 mx 3 6 mx 8 m， 平均壁厚为 0 ． 5 0 m． 生化池池 口悬挑 1 ． 5 m宽人行通道。 3 ． 1 池底池壁保护层厚度控制 生化池 因钢筋铺设面积大 ．为防止钢筋位移 ． 在水平筋交叉定位后再用箍筋 固定主筋 ， 加设一道 封闭箍筋 ； 施工前根据设计图纸对保护层厚度的要 求定制细石混凝土垫块 ． 垫块中预埋细铁丝并 留有 凹槽 。铺设钢筋时在钢筋与模板之间放置垫块 ， 将 其 绑 扎 于钢筋 上 ， 垫 块之 间 距离 不 大 于 1 ． 2 m。垫块 的厚度和凹槽确保 了钢筋位置的准确性与稳定性 ． 防止振动使主筋整体倾斜 。在浇筑混凝 土前 ， 仔细 核对钢筋位置 ，浇筑时随时检查钢筋位 置偏差量。 通过上述措施以防池壁裂缝而渗水 。 3 ． 2 人行通道保护层厚度控制 施工前用直径 8 m m钢筋制作保证负弯矩钢筋 和上排钢筋位置的工字形长条钢筋支撑马凳。其净 高度为池 口人行通道板厚度减去上下保护层厚度 ， 和上下两排筋 的直径 。施工时将其按双 向不超过 l m的间距 固定在上部负弯矩钢筋之下及下部受力 钢筋之上 ， 且与受力钢筋垂直。 3 _ 3 保护层厚度检测 炼 化一体化 工程 采用智 能钢筋混凝土保护层 检测仪 。 对污水处理场生化池钢筋混凝土结构进行 检测和验收。图 l 为生化池池壁某部钢筋混凝土保 护层厚度检测结果 图，其检测面积为 2 ． 7 mx 0 ． 3 m 0 ． 81 m 。 P ∞ 啊 ， ． ∞ ，曩啊毒 夏 s l 棚 岫岫r I _ 嗣 舭 嗽 X 嘲 O 0．5 0 l 瑚 lI5 0 2 ∞ 2 ． 5 0 0K’ ’ ’ ’ ’ ’’’’’’’ ’ ’‘ ’ 。 Y l j } _ ． ． ． ． 。 ． ． ． ． ． ． ． 。 ． ． 。 ． ． ] C o r ‘2 6 2 6 - 2 8 ． 3 1 3 2 _ 3 4 3 3 7 3 8 - 4l 4 2 ． 4 4 4 5 ． 4 7 一I一啊l一_一一一 R O D O D 2-8 3 at5 3 0．5 3 6 ． 1 0 D OD 0D A 3 3 ．3 I 6 6 ．7 ％ Lk mi t 3 5 m Set - ．t tn 飘 l戚 I | B d 鼬t “ 1 6 n l词 ro f c o 3 6 LR t0 f ∞ v e 3 5 m To t j 喇I ▲o f ‘ I i b 0．8l l l I2 X i d 、 融h l 5 0 n A啊l c o 、 一 3 6 ． 5 眦 Y l s o mm S t 蛐 a e 1 i 吼2 ． 2 蛐啦 囊 盥 血l I I 搬 6 f 0 聃 t 4 I 蜘弧 MjI Ii I 刚田 o fc o ’ ， | 玎 3 c 瑚 Me m d ． t - 稿 射_ I C 帆 咄3 3 ． 3 0 l 2 【 I I o o ． 1 5 ∞ _4 5 ． 6 o 。 7 5 ．9 O D5 ． 2 0 ．35 ．5 o．6 5．即 ，5． 1 O 5 ■0．S 5 Y C m 0．3 0 3 “73 83 53 2 3 43 73 7 3 7 3 0 38 3 33337 3 ．73 43 5 0． 1 5 3 83t 3232 303●3 5 3 7 4 03 | 83 83 83 7 3 嘎 }3 r73 9 3 9 图 1 生化池池壁钢筋保护层厚度检测结果图 一 7l一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 3期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 5期 如 图 l 所示 ， 上部显示 了实测的钢筋保护层 3 6 个检测点厚度 的彩色方格 图 ，每个检测点面积为 0 ． 1 5 rex 0 ． 1 5 m。橙 、 黄 、 绿和浅蓝四种颜色表示 了所 测点钢筋保护层 的不同厚度范围 ， 橙色 2 9 ～ 3 1 mm 占所测部 位面积 的 2 ． 8 ％， 黄色 3 2 3 4 ra m 和绿 色 3 5 ～ 3 7 ram各 占 3 0 ． 5 ％，浅蓝 色 3 8 4 1 ra m占 3 6． 1 ％ 。 中部为设置参数和实测数据 ， 后者显示 了总检 测面积 0 ． 8 1 m z ， 保护层厚度最大值为 4 0 ram， 最小值 为 3 0 m m， 平均值为 3 6 ． 5 ra m， 标 准偏 差为 2 ． 2 ram等 数据。 表 2给出了对应 于各检测 点保 护层厚度 的具 体数据。表 2第 1 栏为 X轴坐标点 ， 第 2栏第 1 列 为 Y轴坐标点 ，其余部分为 3 6个检测点 的实测保 护层厚度值 ． 其 中加粗数字表示保护层厚度小于设 计限定值 3 5 mm。 表 2 保护层厚 度测 量值 3 ． 4 偏差及合格率 钢筋 保护层 厚度 的偏差 及合格点率是通过限 定超过允许偏差值 的测量点数量和超差程度来计 算。G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 钢筋保护层厚度检验规程 附 录规定 了钢筋保护层厚度 的允许偏差和偏差 限制 见表 3 ， 并规定“ 当全部钢筋保护层厚度检验的合 格点率为 9 0 ％及 以上 时， 钢筋保 护层厚度 的检验结 果应判为合格” 。 表 3 纵向受力钢筋保护层厚 度的允许 偏差 m m 图 1所测面积 的钢筋保护层厚度各检测点偏 差的统计数据为 保护层厚度设计限定值为 3 5 ra m， 测量点 3 6个 ，低于限定值的测量点有 l 2个 图 1 表中的加粗数字 ， 占测量点的 3 3 ． 3 ％， 高于限定值 的测量点有 2 4个 ， 占测量点的 6 6 ． 7 ％。最大保护层 厚度为 4 0 ra m。 与限定值偏差 为 5 ram． 最小保 护层 厚度为 3 0 ram， 与限定值偏差 为一 5 mm， 均 在允许 偏 差范围内 板类构件为 8 mm， 一 5 ram ， 该检测部位合 格点率为 l 0 O ％。 4结 语 炼化一体化工程污水处理场生化池 在施工 中 对钢筋保护层厚度进行偏差控制和检测 ， 每块检测 部位的面积为 0 ． 5 ～ 4 m ．并对每块检测部位 的检测 数据进行数据统计 ， 计算其保护层厚度的偏差及合 格点率。最后对所有检测部位 的检测数据汇总而得 出整个 生化 池结构的钢筋保 护层厚 度的偏 差及合 一 72一 格点率 。通过检测和数据统计 ， 生化池保护层厚度 允许偏差满足 G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2 E 凝土结构工程施 工质量验收规范 规范要求 ， 合格点率 9 5 ％， 钢筋保 护层厚度检验结果为合格。 参考文献 【 1 ] 夏 占国， 朱红兵． 现浇板负弯 矩筋保护层偏 差控 制【 J 】 ． 昆凝 土与水泥制 品． 2 0 1 1 5 5 6 5 8 ． 【 2 】 黄涛， 傅兴有 ， 金南 国． 裂缝 对混凝土碳化影 响的数值计 算 lJ 1 ． 混凝土， 2 0 1 3 1 1 3 1 7 ． 【 3 】 赵更 歧， 张浩， 马新法， 等． 植 筋粘结锚 固性能试验及应 用研 究[ J ] ． 建筑技术， 2 0 1 1 4 3 4 8 - 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