摘要：本文从钢筋与混凝土共同作用的受力机理简要介绍了钢筋保护层的作用及其确定原则。 关键词：混凝土钢筋保护层 作用确定原则 Abstract: this article from the common function of steel and concrete working mechanism of reinforced protection layer are briefly introduced the function and determination principle.
Key words: reinforced concrete cover role determination principle
中图分类号： TU37 文献标识码：A 文章编号：
现代建筑已离不开钢筋混凝土构件，有钢筋就需有保护层，钢筋保护层究竟有什么作用？保护层多大才合适？钢筋怎样才能发挥出它固有的力学特性？笔者试从钢筋与混凝土共同作用的受力机理，谈谈钢筋保护层的的作用及其确定原则。
1、钢筋保护层是保证混凝土与钢筋共同工作的基础
混凝土与钢筋共同工作，是保证结构构件承载能力和结构性能的基本条件。混凝土是抗压性能较好的脆性材料，钢筋是抗拉性能较好的延性材料。这两种材料各以其抗压、抗拉性能优势相结合，就构成了具有抗压抗弯抗剪抗扭等结构性能的各种结构形式的建筑物或结构物。混凝土与钢筋共同工作的保证条件，是依靠混凝土与钢筋之间有足够的握裹力。握裹力主要由粘着力、摩擦力、咬合力这三种力构成，其直接关系到钢筋混凝土结构的性能和承载能力。保证混凝土与钢筋之间的握裹力，国内外许多学者用有限元方法分析了握裹层中，尤其是咬合齿附近的应力状态，且进一步用强度准则分析了握裹层混凝土的变形、裂缝和破坏过程，得出的结论是：随着保护层厚度的增加，钢筋与混凝土之间的粘结锚固强度增大，但当钢筋周围混凝土层厚度很大时，实际起作用的只是有限的厚度；钢筋周围握裹力主要集中在厚度约为钢筋直径d的范围内，尤其是混凝土强度较高及配有约束钢筋时更是如此。因此，从设计的角度而言，一般钢筋的保护层厚度不应小于受力钢筋的直径d即可。
2 、保护钢筋不锈蚀，确保结构安全和耐久性
影响钢筋混凝土结构耐久性，造成其结构破坏的因素很多，如氯离子侵蚀、冻融破坏；混凝土不密实，裂缝；混凝土碳化，碱――集反应，在一定环境条件下都能造成钢筋锈蚀引起结构破坏。钢筋锈蚀后，铁锈体积膨胀，体积一般增加到2~4倍，致使混凝土保护层开裂，潮气或水分渗入，加快和加重钢筋继续锈蚀，使钢筋锈短，导致建筑物破坏。
混凝土保护层对防止钢筋锈蚀具有保护作用。这种保护作用在无有害物质侵蚀下才能有效。但是，保护层混凝土的碳化，给钢筋锈蚀提供了外部条件。因此，混凝土碳化对钢筋锈蚀有很大影响，关系到结构耐久性和安全性。从混凝土碳化、脱钝和钢筋锈蚀的耐久性角度考虑，2010年公布的新混凝土规范GB50010-2010规定以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋等）的外缘计算混凝土保护层厚度。修订后的保护层实际厚度比原规范有所增加，尤其对恶劣条件下的保护层厚度则增幅较大，体现了新规范对钢筋混凝土保护层的重视。
3、保护钢筋不应受高温（火灾）影响，使结构急剧丧失承载力
保护层具有一定厚度，可以使建筑物的结构在高温条件下或遇有火灾时，保护钢筋不因受到高温影响，使结构急剧丧失承载力而倒塌。因此保护层的厚度与建筑物耐火性有关。混凝土和钢筋均属非燃烧体，以砂石为骨料的混凝土一般可耐高温700℃。钢筋混凝土结构都不能直接接触明或火源，应避免高温辐射，由于施工原因造成保护层过小，一旦建筑物发生火灾，会造成对建筑物耐火等级或耐火极限的影响。这些因素在设计时均应考虑，混凝土保护层按建筑物耐火等级要求规定的厚度设计时，遇有火灾可保护结构或延缓结构倒塌时间，可谓人口疏散和物资转移提供一定的缓冲时间。如保护层过小，可能会失去这个缓冲时间，造成生命、财产的更大损失。
4、对构件受力有效高度的影响
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，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，而且也将大大地降低了混凝土构件的承载能力。所以对于梁、板与偏心受压构件而言，受拉钢筋总是尽量靠近混凝土构件受拉一侧的边缘，例如挑梁的受力钢筋应设在构件上部受拉区等。
5、确定保护层厚度的设计原则
基于上述钢筋保护层作用的分析可知，钢筋在混凝土中的保护层厚度c越小，构件的锚固和耐久性能越差；保护层厚度C越大，构件截面有效高度h。就越小，减少了钢筋在结构中抵御外界力作用的力矩，降低了结构构件的承载力。因此，确定混凝土保护层厚度应综合考虑锚固、耐久性及有效高度三个因素，在能保证锚固和耐久性的条件下可尽量取较小的保护层厚度。
6、在工程实际中，由于钢筋保护层厚度未按规范要求所导致的质量问题不胜枚举
比较突出的如商品住宅楼工程建设中，楼板负弯矩钢筋保护层偏大及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层偏大的问题。据有关资料统计，目前住宅楼开裂原因70%左右是由钢筋保护层位置不正确引起的。因此在施工作业中对保护层的控制也是非常重要的。
7、结语
诚然，钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。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。将保护层质量纳入重点监测项目，不断研究有效措施，及时总结经验，只有防微杜渐，才能使我们的工程设计施工技术水平更上一个档次。
参考文献
[1] 葛双立，申作存混凝土保护层的重要性及控制[J]科技创新导报2008. NO.30
[2] GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]
[3] 彭武混凝土结构中钢筋保护层的厚度控制 [J] 广东建材 2009第六期：79－80
[4]沈蒲生 混凝土设计原理[M] 北京 高等教育出版社
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