1、基于钢筋保护层厚度对桥梁结构的影响摘要：在当今建筑行业迅猛发展的今天，钢筋保护层具有能承受压力的特性，实践表明：桥梁的使用寿命与钢筋保护层厚度密切相关，而合理的钢筋保护层厚度对桥梁结构又有着重要意义，本文将对钢筋保护层厚度对桥梁的结构的影响进行尝试性总结。 关键字：钢筋保护层；桥梁结构；厚度；影响 中图分类号：U443 文献标识码：A 众所周知，当代建筑行业已离不开钢筋这种材料，对于桥梁建设而言，如果钢筋保护层厚度过小，极容易形成钢筋露筋或钢筋受力时候表面的混凝土出现剥落，也可能随着时间的不断推移，产生表面混凝土出现逐渐碳化现象，进而钢筋外混凝土便会失去了保护功能，若钢筋保护层厚度过大，便会降
2、低悬臂构件的承载能力，出现影响构件的使用功能和安全性能。钢筋保护层厚度对于单项工程质量并不能起决定性作用，但却不容忽视，桥梁工程结构建设不仅要求我们要正确熟知钢筋的受力机理，还要我们合理利用钢筋保护层厚度。 一、钢筋保护层有以下几点作用 钢筋保护层的性能与承载力有着密切联系。为了保证桥梁结构的混凝土与钢筋之间的粘结力，就必须要求保护层要有一定合理的厚度。钢筋保护层对于桥梁结构的作用可以概括如下： （一）为桥梁结构提供足够的钢筋粘结力，进而保证钢筋和混凝土的共同工作，也能够有效保证结构受力性能。钢筋和混凝土都是通过两种不同性质的原材料组合而成，在桥梁建设中，它们二者能够共同工作是一个基础，其中混
3、凝土能够起到比较好的抗压性能，但其却是典型的脆性材料。反之，钢筋的抗拉性能就比较好，这两种材料自身拥有自己的优势，将二者组合在一起，便形成具有较强抗弯抗扭抗压等的结构性能较好的建筑材料，广泛被应用到桥梁建设工程中。 （二）为了有效确保桥梁结构的耐久性，保证钢筋保护层物理性隔离外部环境，从而防止或延迟氯离子对钢筋的腐蚀作用。桥梁结构的寿命长短受到钢筋保护层厚度寿命的影响，做好钢筋保护层的防腐蚀工作，可以有效保障桥梁结构的使用寿命，保证桥梁工程质量。 （三）提高桥梁结构在火灾及冻融环境中的耐火能力和抗冻性。通常在火灾高温情况下，钢筋的温度也会很快就上升，它的弹性模量和抗拉强度则相反都迅速下降。钢筋
4、锈蚀还会出现引发一系列工程事故情况。钢筋锈蚀后会直接导致钢筋面积被削弱、承载力也会下降，而且遭遇锈蚀之后的钢筋体积会膨胀，通常其体积膨胀系数是 1.792.56，这样便会引起混凝土保护层开裂，严重时候甚至出现脱落现象，整个桥梁结构体便会开裂甚至脱落，而钢筋保护层的保护作用就不能够实现，直接危害到桥梁整体寿命。 二、钢筋保护层的控制要领 控制要领一：钢筋混凝土结构体现了钢筋保护层的力学性能，主要是由钢筋和混凝土两种原材料共同组成。钢筋是一种抗拉性能比较好的建筑材料，而混凝土是一种有较高的抗压性能的材料，但其却存在抗拉强度比较低的弱点，然而二者的热膨胀系数是相当接近的。合理的钢筋保护层厚度可以形成
5、承载能力较高、耐腐蚀性能较好的桥梁结构构件。在桥梁工程施工前，要按照施工图纸及质量检验评定标准的要求，对桥梁结构的不同部位，要采取不同的方法和措施控制保护层厚度，工程技术管理人员要对钢筋保护层厚度的控制高度重视，对工人要做好详细的技术交底，准确的告知控制的方法和技术要求，在浇筑混凝土前对模板的位置等进行全面的检测，不符合设计和技术要求的及时处理补救，确保钢筋保护层厚度在拆模后符合要求。 控制要领二：钢筋保护层不宜太过小。桥梁结构工程建设离不开钢筋和混凝土的有效组合。在桥梁工程施工阶段保护层厚度分三阶段进行：首先，控制混凝土基础钢筋保护层厚度。要求数值比较大的是现浇混凝土基础钢筋保护层厚度，一般
6、迎水面保护层厚度设计为 40mm50mm 之间，同时做好防裂缝处理工作在保护层厚度范围，严格按施工图纸及质量检验评定标准要求执行；其次，控制好梁、柱等部位钢筋保护层厚度。施工中配料管理相当重要，精准控制钢筋成型尺寸，若存在形状复杂的钢筋，可采取预先放出实样的方法。混凝土施工过程中，为防止混凝土超厚，可在柱钢筋上弹出 50cm 线，拉线控制混凝土上表面标高；最后，控制板钢筋保护层厚度。先搭设马道再进行混凝土浇筑，方便工人站在马道上操作。浇筑时，混凝土应浇筑在板中央或梁上，使混凝土自行流入负弯矩钢筋与底板之间，也可以人工铲入负弯矩钢筋与底板之间，防止负弯矩钢筋因混凝土倾倒而压倒。对于钢筋保护层的尺
7、寸，可以参考表1 进行设计： 表 1 钢筋最小混泥土保护层厚度 控制要领三：钢筋保护层也不应过大。大多数的桥梁结构工程中，普通钢筋保护层一般设计为带裂缝工作，结构的耐久性可以通过控制裂缝宽度来控制，设计可参考无滑移理论，因而，合理有效的设计保护层的厚度，做到既经济又耐用，对于桥梁结构有着重要的意义。 三、钢筋保护层厚度对桥梁结构的影响 首先，物理性保护的作用。钢筋保护层厚度与桥梁结构的耐久性紧密相关，其作用主要表现在它能有效隔绝外环境有害介质对桥梁的腐蚀，延长桥梁使用寿命。外介质若要进入达钢筋表面，钢筋保护层越厚，外介质腐蚀桥梁所需时间就越长，保护效果越好。 其次，钢筋保护层厚度对桥梁结构的影
8、响与混凝土碳化有关。混凝土的碳化是二氧化碳引起的中性化学反应过程，二氧化碳浓度与混泥土的碳化速度有相关性，浓度越大则碳化速度越快。二氧化碳在混凝土中的侵入机理也比较复杂，扩散是主要方式，其原理符合 Fick 第一扩散定律，碳化深度与时间存在相关性。钢筋开始锈蚀的时间是碳化到达钢筋表面的时间，则钢筋保护层开始腐蚀，从而影响桥梁结构的整体寿命。 最后，钢筋保护层厚度对桥梁结构的影响与钢筋锈蚀速率有关。在钢筋混凝土结构中的钝化膜遭到破坏后，便会与空气中的氧气、水发生一系列的化学反应，产生铁锈。作为钢筋保护层的钝化膜锈蚀的速率与环境湿度、温度等因素密切相关，应该在计算桥梁结构中钢筋保护层的厚度是要充分
9、考虑到这方面的因素。降低腐蚀速率，延长桥梁的使用寿命。其中钢筋的腐蚀率可以用一下公式计算： 其中 o 是腐蚀率，o 是钢筋保护层的腐蚀系数，钢筋保护层的锈蚀系数 K的变化范围值一般而言是在 003008 之间，在这个范围内之内的混凝土保护层厚度与钢筋保护层锈蚀的速率是 A。相关关系可如图 1 所示：一般在其他因素相同的情况下，钢筋锈蚀速率随钢筋的混凝土保护厚度成反比关系；当钢筋锈蚀系数由 003 上升至 008 时，混凝土的保护层是 10 mm，钢筋保护层锈蚀速率从 00063 mma 上升至00169 mma，即可看出扩大了 0010 6 mma，当混凝土保护层厚度达到 50 mm，钢筋保护
10、层的锈蚀速率将从 0002 1mma 扩大到 00057 mma。即上升了 00036 mma。当混凝士保护层超过 50 mm 之后，便会倾向稳定。足见：降低钢筋保护层的锈蚀速率是可以通过加大钢筋和混凝土保护层厚度来实现的。当钢筋保护层厚度低于 30 mm 时，钢筋锈蚀速率随保护层厚度的上升而显著下降，在钢筋保护层厚度超过 50 mm时，钢筋保护层锈蚀速率的影响就很小，结合钢筋保护层锈蚀规律，对桥梁的钢筋保护层合理设计，有利于更好保障桥梁寿命。 图 1 钢筋锈蚀速率随混凝土保护层厚度变化曲线 四、结束语 合理的钢筋保护层厚度能让桥梁结构处于一个安全的状态，其中与钢筋保护层相结合的混凝土保护层的质量是桥梁结构耐久性的一个极为重要指标。钢筋保护层不能偏薄更不能是零保护层状态就是所谓的露筋状态，这样让桥梁结构被外界的环境的碳化、锈蚀，同时钢筋保护层厚度也不能太厚，太厚就会使截面高度变小，承载力就会变小，影响受力情况，要控制好钢筋保护层的质量，在施工过程中要注意提高整体从业人员的重视程度，高度认识到钢筋保护层的重要性，采用先进合理的工艺及控制方法确保钢筋定位准确、混凝土保护层厚度精确并严格验收检查对保证桥梁工程质量有着重要意义。 参考文献： 1GB 500102010混凝土结构设计规范 2JTG D622004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S
