钢筋保护层施工的几个改进措施

1钢筋保护层施工的几个改进措施王皓平（中铁二十一局成渝高速公路复线（重庆境）项目重庆璧山402760）摘要：针对桥梁墩柱施工时钢筋保护层的不规范性，提出了控制钢筋保护层的重要意义及施工时的控制措施，并在施工中取得良好的效果。关键词：墩柱施工钢筋笼保护层引言近年来，在工程实践中，由于钢筋保护层厚度未按规范要求进行设计与施工，尤其在施工方面，出现钢筋保护层厚度或大或小的现象，导致混凝土构件或结构质量问题出现较多。因此，应加强对，混凝土保护层厚度的控制。1控制钢筋保护层的意义钢筋保护层简单说来就是指包裹在钢筋外面的一定厚度的混凝土，其厚度为钢筋边缘至混凝土边缘之间最小的距离，当图纸中未注明时，保护层厚度一般指主筋保护层厚度，混凝土外面的粉刷不作为保护层厚度。现行《混凝土结构设计规范》对钢筋保护层厚度按环境类别、构件类型、混凝土强度等级分别做出了规定，以及现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》中对涉及混凝土结构安全的重要部位应进行结构实体检验并对结构实体钢筋保护层厚度也专门做出了规定。归纳起来，钢筋混凝土保护层具有以下三方面的作用和影响。1.1对结构的承载力的影响在结构计算中，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的。由于混凝土的抗拉强度很低，为了简化计算，一般只考虑混凝土承受压应力，而拉应力全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲，受拉钢筋离受压区越远，其单位面积钢筋所承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高；如果受拉钢筋离受压区越近，即钢筋保护层越大，截面有效高度减小，其单位面积钢筋所承受的外部弯矩也就越小，不但不能充分发挥钢筋的力学性能，而且混凝土构件的承载能力也将大大地降低，重者会发生重大事故。2.2对维持受力钢筋与混凝土之间的粘结锚固力的影响混凝土与钢筋之所以能够作为一个整体来承受外力，关键在于钢筋与混凝土之间存在着一定的粘结锚固强度。粘结锚固是钢筋与混凝土这两种性质不同的材料形成一个整体，共同抵抗外力作用的基础，钢筋与混凝土之间依靠粘结锚固力来传递应力，协调变形。如果要保证受力钢筋与握裹层混凝土之间有必要的粘结锚固强度，很大程度上取决于混凝土握裹层的厚度，混凝土握裹层越厚，则握裹力越大，反之越小。一般情况下，受力钢筋到构件中性轴间的距离容易满足，但受力钢筋的外边缘到混凝土构件表面之间的距离(亦称之为钢筋保护层)则必须采取相应的措施加以保证。试验研究表明，钢筋保护层可保证钢筋与混凝土之间2有足够的粘结强度，防止相对滑动，如果钢筋保护层的厚度太薄，可能使钢筋外围混凝土产生径向劈裂，使粘结强度降低，将影响结构安全。所以必要的厚度可以保证砼对钢筋的握裹力，使钢筋与混凝土协同工作。3.3保护钢筋不发生危及结构安全的锈蚀，保证结构在设计年限内的安全长期以来，人们一直以为混凝土结构应是非常耐久的。直到70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化。根据一项调查表明，我国混凝土结构的耐久性普遍较差，不少混凝土结构不能保证在50年的设计使用年限内应有的使用功能和承载能力。国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的室外阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。造成这些现象的原因主要有混凝土强度偏低、抗碳化能力不强、保护层厚度偏小和一般使用单位缺乏合理的维护检修等。为了确保钢筋在设计年限内不发生危及结构安全的锈蚀现象发生，从结构设计角度来讲，除了提高混凝土的强度等级外，适当地设计混凝土保护层厚度值也是一项有效的措施。试验研究表明，混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不宜锈蚀。但是，由于浇筑混凝土过程中离析、泌水、而形成的毛细孔道和裂隙，以及混凝土收缩、温度变化或受力后引起的裂缝使大气中的水和二氧化碳或其他酸性介质得以渗入混凝土内部，中和了混凝土的碱性而使其变成中性的碳酸钙，这个过程称为碳化。碳化随时间由混凝土表面向混凝土内部发展，其速度与混凝土的质量及环境有关。当碳化到达钢筋表面以后，钢筋的保护膜发生破坏，失去钝化膜的保护。钢筋会逐渐开始锈蚀，锈蚀产物铁锈的体积大于相应钢筋的体积，因而会向四周膨胀；而钢筋周围的混凝土会限制它的膨胀，产生交界面上的压力，这种压力就称为钢筋锈胀力。随着钢筋锈蚀深度的增加，钢筋锈胀力将导致混凝土保护层受拉而开裂钢筋与混凝土之间失去粘结力，构件整体性受到破坏，严重时还会导致整个结构体系的破坏。结语综上所述对于钢筋保护层这一个容易被忽视，然而却非常重要的问题，决不能掉以轻心，等闲视之,我们要在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下,充分认识到合理的钢筋保护层对工程结构的重要性。认真对待，才能使确保构件的正常使用，提高工程质量2钢筋保护层不合格的原因分析2.1桩基及桩基钢筋笼的偏位一般情况下墩柱都是建立在桩基础之上的结构物，要保证墩柱的准确施工就必须先保证桩基桩位及钢筋笼定位的准确性。保护层厚度在施工过程中反映为钢筋与模板的距离，因此，墩柱钢筋的骨架几何尺寸直接影响成型后墩柱的保护层厚度。在模板几何尺寸一定的情况下，墩柱骨架钢筋尺寸愈大，则相应的保护层厚度愈小，反之亦然。其次由于墩柱的平面位3置要求比较严格，《公路工程质量验收评定标准》规定墩柱的轴线偏位为10mm，桩基桩位要求在桥涵施工规范上是50mm，而墩柱保护层厚度为±5mm，这就意味着墩柱钢筋笼安装位置必须控制在±5mm内，否则墩柱的平面位置与保护层无法同时满足标准要求，出现这种情况时一般以牺牲墩柱保护层来保证平面位置的准确，这也是目前的通病。2.2钢筋加工安装原因1、作为钢筋笼定型措施的加强钢筋，其尺寸小于或大于设计值，加强箍筋在焊接过程中支撑不牢固，钢筋受热导致箍圈变形呈椭圆状；2、钢筋笼加工时，加强钢筋与主筋纵向不垂直，导致钢筋笼横截面变形2.3钢筋笼吊装原因1、钢筋笼在吊装过程中，与地面或其他结构物碰撞造成钢筋笼变形。2、墩柱钢筋笼在与桩基钢筋笼吊装对接时，没有精确对中导致墩柱钢筋笼发生偏斜；2.4钢筋笼保护层垫块原因1、钢筋保护层垫块绑扎的间距过大，且与墩柱模板的贴合情况不佳。2、钢筋保护层垫块强度不够，立模后容易变形。2.5混凝土浇筑混凝土浇筑工艺直接影响到已经调整并加固完毕的钢筋及模板，如入模方式不当容易造成钢筋与模板间垫块脱离位置，振捣人员上下容易引起钢筋整体晃动并导致位置偏移，振动棒插入位置不当容易导致钢筋偏位。3控制钢筋保护层的措施控制保护层的总体思路在严格控制钢筋及模板平面位置、几何尺寸的基础上控制钢筋与模板的距离，并使钢筋、模板及相应的固定设施（垫块、模板固定支架及拉索）形成一个整体，在浇筑混凝土过程中避免破坏钢筋、模板的整体性，从而保证钢筋保护层在控制范围内。3.1桩基础钢筋笼准确定位3.1.1桩基定位要准确并做好护桩在挖孔桩开挖前，首先要进行桩基位置的定位，测量员要对桩位准确的放样，桩位的准确是保证桩基及钢筋笼子位置准确的前提条件，施工员不仅要把桩基的位置找准，而且一定要做好对桩位的保护工作，也就是说要做好临时护桩，以备桩基开挖后对挖孔桩锁口的准确定位。护桩要达到既能保护桩位又能不被破坏的目的3.1.2挖孔桩锁口的要求锁口的直径应比桩基的直径大约200~300毫米左右即可，锁口中心必须与桩位的中心重合，（规范中规定误差不能超过50毫米，实际操作中要控制在10毫米内），因为锁口是保证钢筋笼位置准确的第一个屏障，到时候钢筋笼子要通过锁口安装定位。锁口做好后一定要及4时通知测量员再次对桩位进行放样，检验桩位是否准确，同时用钢锭将护桩引到锁口上作为永久护桩，以便灌装前对钢筋笼准确定位。3.1.3控制钢筋笼子的位置准确的方法成孔后，为了保证安装后的钢筋笼能在挖孔灌注桩的中心位置，通常在安装钢筋笼之前，要对桩孔进行验孔，首先要保证桩孔垂直度在规范以内，其次桩底沉渣情况及是否平整，以保证钢筋笼的垂直，才能开始安装钢筋笼子。安装完后用永久护桩拉出桩基中心，检查钢筋笼中心与桩基中心是否重合，若重合对钢筋笼直接定位，将其用20cm-30cm长Ф28钢筋支撑在锁口上，保证其在浇筑过程不发生偏位，必要时在锁口上打眼定位。若钢筋笼不与桩中心重合则需要适当调整钢筋笼位置，使其与桩中心重合后再对其定位。3.1.4控制挖孔灌注桩中钢筋笼上浮在浇注桩基混凝土时，如果操作不当，很容易引起钢筋笼子上浮，导致钢筋笼偏位，造成工程质量事故。所以在灌注过程中一定要注意以下问题：（1）在灌注桩基混凝土时，当浇筑的混凝土接触到钢筋时，要将浇注混凝土的速度适当放缓，待浇筑的混凝土高度高出钢筋笼子底面1~2米时，再加快混凝土的浇注速度，这时桩中的混凝土已经将钢筋笼子裹住，钢筋笼子将不会再上浮。（2）控制混凝土的塌落度与连续性浇筑，要根据搅拌机的规格、型号，满足规定的搅拌时间要求，搅拌的混凝土不能太“生”，塌落度也要满足桩基施工的要求；如果是商品混凝土，则要严格控制混凝土出厂时间不能过长，尤其在夏季天热的时候，混凝土在运输途中不能过长，这些都是造成混凝土流动性与和易性丧失的原因等。在浇筑桩基混凝土时，要格外注意的是：当钢筋笼子顶面距离孔口较深时，在浇筑混凝土时，格外注意观察悬吊钢筋笼子的吊筋变化情况，如果看到吊筋有一点儿向上“撺”时，就已经表明钢筋笼子已经上浮了，此时要立即采取措施，放慢混凝土的浇筑速度。3.2墩柱钢筋加工安装控制墩柱钢筋均设计为竖向受力主筋按照一定间距焊接固定到环向骨架筋上，在主筋外侧按照一定间距盘绕螺旋箍筋。因此控制墩柱钢筋笼的几何尺寸关键在于控制环向加强箍筋的几何尺寸。具体采用以下措施：3.2.1加强箍筋的制作有图纸提供的环形加强箍筋中心轴线尺寸，无法直接用于生产控制。经过多次调整，发现如下关系：环形骨架筋的模具直径=环形骨架直径-环形骨架钢筋直径-10mm，模具采用12mm钢板作为面板，采用长10-12cm的Ф22钢筋为齿，间距10cm布置垂直焊接与面板上形成一个标准5的不同直径的圆。在环形骨架的弯制过程中，采用专门的钢筋钳，一点一点地将钢筋贴靠在模具上，最后在接头处预留足够的焊接搭接长度，先点焊，然后取下加焊，加焊时箍圈内需作支撑，确保骨架不变形，对制作好的箍圈应妥善保管，并按主筋间距在钢筋上做好等分点，以便于绑扎。3.2.2现场绑扎受地形的限制，大部分钢筋笼需要现场绑扎，所以对绑扎场地的要求比较高。钢筋笼加工的场地要平整且压实，长度必须长于钢筋笼至少3m，宽度要大于钢筋笼直径至少2m，选取500cm×15cm×15cm的方木作为钢筋垫枕，在两端的方木顶面拉线，使所有方木垫枕顶面位于同一平面上。绑扎时，采用直角尺控制环形骨架钢筋的垂直度。所有主筋必须点焊在骨架钢筋上事先画好的等分点上，以保证钢筋笼主筋的顺直度。主筋与螺旋形箍筋交叉点采用点焊或扎丝梅花形绑扎固定，即间隔一个交叉点固定，绑扎完后注意扎丝头不予模板抵触。另外螺旋筋使用前必须先调直，在与半径相近的圆形构建件上弯曲成相近环形备用，保证螺旋箍筋与主筋密贴。3.2.3钢筋笼吊装钢筋笼吊装定位时应先确定墩位或桩位中心点，按照图纸设计半径±5mm在现场用墨线标出，再将桩柱连接部分钢筋调整到合适角度，保证墩柱钢筋安装时全部主筋都落在墨线形成环内可固定，完成钢筋的安装工作。在钢筋笼的起吊过程中应尽量避免拖动、滚动和碰撞。同时钢丝绳一定要居中保持钢筋笼的垂直度。3.3保护层垫块布置1、保护层垫块应采用高强度砂浆垫块代替塑料垫块，以保证立模后垫块不变形。2、严格控制保护层垫块间距，按照80-100cm间距布置。3.4模板定位安装在吊装模板的过程中必须轻起轻放，尽量避免模板与钢筋笼的碰撞。圆柱模板安装时，必须保证模板的圆心与墩柱中心重合，偏差按设计半径的±5mm采用吊线锤控制。模板安装完成后，应从上至下检查垫块与模板的贴合情况，对于偏差较大的情况应及时调整。3.5混凝土浇筑为减轻混凝土入模冲