冬季施工砼保护层最小厚度

林建军

寒冷地区进入冬季一些工程仍需继续施工。在钢筋砼工程的施工中,遇到配置较粗钢筋的现浇梁柱时,若按规定掺入防冻剂的砼,在养护一定龄期内没有达到抗冻临界强度时,钢筋砼便进入低于防浆剂所能允许的养护温度,拆模后便会发现梁柱表面沿钢筋方向出现宽度大小不等的垂直裂缝。为预防这种裂缝的出现,在钢筋砼梁柱的冬季施工中,应认真综合考虑防冻剂品种的选择、钢筋保护层厚度的最小值及冬季施工的措施等因素。

一、防冻剂的选择

防冻液(剂)品种繁多,对防冻剂的选择应根据试验来确定掺量,否则将会造成事故。

当北方进入11月份,昼夜平均气温在冻结状态,在这样的环境中施工,所选用砼防冻剂应考虑其允许的养护温度与钢筋温度相平衡问题。若平衡问题出现温度梯度时,必然会造成沿钢筋方向的纵向裂缝。这种裂缝出现的几率与选用防冻剂的品种及掺量有关,也与砼保护层的厚度相关,如保护层过薄,浇后降温速度快,所形成的温度梯度差大,裂缝出现的几率也大;如保护层加厚,则砼降温速度慢,所形成的温差梯度要小,裂缝出现的几率也小。

二、砼保护层厚度的确定

由于规范的制定需要较长的调研时间,我国地域广大,一本规范不可能解决所有问题,目前对冬季施工砼保护层厚度的规定尚无明确规定,在具体应用时无章可循,施工及设计人员一般按常的规定执行。

现行的有关钢筋砼设计和施工的一些标准和规范,对砼保护层厚度的规定,主要是从钢筋砼耐久性、抗碳化和大气有害气体的府蚀等因素等在寒冷情况下钢筋的安全性而设置的。而较少考虑在寒冷情况下钢筋与砼之间的温度差所造成的构件外部沿钢筋方向保护层开裂的这一现象。因此,设计人员仅按规范所规定的值选用,可以说是正确的,但未考虑到寒冷地气候特点造成的裂缝。

表1是《砼结构设计规范》对受力筋砼保护层最小厚度的取值规定,其厚度是钢筋的边缘计算的,且不应小于受力筋的边缘计算的,且不应小于受力筋的直径。

《建筑地基基础设计规范》规定:当基础底板受力筋有垫层时,砼保护层的厚度不宜小于35mm,无垫层时不宜小于70mm。上述两个现行规范保护层厚度的取值,仅考虑砼水化后的正常使用条件,而没有考虑到在负温下施工钢筋砼冻结的应力分布。

三、负温下砼保护层冻结裂缝出现的情况

为确定冬季施工钢筋保护层厚度的可靠性,某试验室采用小试件做了模拟试验,其保护层厚度从15mm～75mm,采用两种防冻剂,即早强型和防冻型防冻剂,冻结温度为-15℃,砼C30级,普通硅酸盐水泥425#,用量350kg/m3,坍落度50mm。掺5%早强型防冻剂。该防冻剂冻点为-2℃,砼界定温度为-7℃,在恒-10℃条件下养护,其强度发展缓慢,几乎停止状态;在恒-5℃养护时,强度逐渐增长,但速度较慢,抗压强度在3.5Mpa左右;对不同保护层试块成型后即放入-15℃冻结,7d后拆模的外观是:保护层厚度为15mm、30mm和45mm时,保护层有裂缝,而厚度大于55mm以上时不裂。掺9%的防冻型防冻剂。该防冻剂冻点为-4.6℃,负温砼界定温度为恒-15℃,在恒-15℃条件下砼强度可以提高,抗压强度在7.2MPa左右。不同保护层所做试块成型后,移放-15℃环境养护,7d拆模观察,其保护层厚度为15mm时开裂,大于30mm时均不开裂。从以上的结果看出,施工中梁柱出现裂缝一般有以下原因:防冻剂的适用品种,砼保护层的厚度选择和最低冻结温度与环境温度相接近,则保护层最小厚度不应小于30mm;若选用防冻型剂的抗冻温度不能同环境相接近,则保护层厚度不小于60mm。

四、几点建议

在北方地区冬季施工钢筋砼,气温低于-10℃时应采用早强型防冻剂,低于-15℃时可采用防冻型防冻剂,低于-20℃以上时建议停止施工,以保证结构安全;梁和柱主筋保护层厚度应大于30mm。

外加剂的掺量比例,应通过试验室试验提供,不能依说明书的要求配比,同时更注意不要用经验掺入,防止出现失败。

在施工现场一旦发现防冻剂选用不当,不应继续施工,应立即采取措施,保温防护和加大保护层厚度,把砼的养护温度控制在防冻剂的界定温度以上,确保负温钢筋砼的施工质量,避免沿筋方向裂缝的出现,使其安全可靠。

(编辑/丹桔)