再談 鋼筋保護層最小厚度值

一、前言

鋼筋保護層最小厚度值,素來皆為鋼筋水泥混凝土工程的重要項目之一。本文擬針對該項目做探討及說明,俾供各界從業人員卓參。

二、鋼筋保護層最小厚度值定義

(一)定義

1.係指水泥混凝土表面至最外層鋼筋表面之距離。

2.係指構件在設計使用年限內,能保護鋼筋不致發生銹蝕,而危及結構安全的水泥混凝土表面至最外層鋼筋表面之距離。

(二)說明

1.鋼筋排置未設圍束筋、箍筋、螺旋筋或鋼筋網片時,則以構件混凝土表面至最外層主鋼筋表面之距離為主。

2.鋼筋排置圍束筋、箍筋、螺旋筋或鋼筋網片時,則以構件混凝土表面至最外層置圍束筋、箍筋、螺旋筋或鋼筋網片表面之距離為主。

3.後拉式預力鋼材,則自混凝土表面量至金屬端錨配件或套管。

4.當考量到使用年限內能保護鋼筋不發生銹蝕的問題時,設計工程師應進一步考慮環境因素,可能對結構體產生之長期影響,因而有可能增減保護層最小厚度值,或必須做更進一步防範措施。

三、鋼筋保護層最小厚度值意義

很多工程師只知道必須要設定鋼筋保護層最小厚度值,然而並不明白本項規定的真正意義。

其實,其最主要的意義,在於為了提升鋼筋水泥混凝土構造體的耐久性,亦即係為了防止水泥混凝土中之鋼筋銹蝕,並增加水泥混凝土與鋼筋間之握裹力,進而提升構造體整體之耐久性。

另一方面,鋼筋保護層的意義,也在於控制水泥混凝土碳化反應所造成的負面影響,以防止水泥混凝土表面未達使用年限,即快速剝脫或損壞。

一般而言,訂定水泥混凝土鋼筋保護層最小厚度值的標準,台灣地區鋼筋保護層規定詳表1【詳參考文獻(2)】,中國大陸地區鋼筋保護層規定詳表2【詳參考文獻(3)】,係以構造物設計使用年限50年為基準要求。

表1 台灣地區鋼筋保護層規定表【詳參考文獻(2)】

說   明

基腳

橋墩

隧道

厚度225mm以下

厚度大於225mm

mm

(頂底及兩側)mm

mm

mm

mm

mm

不接觸雨水之構造物

鋼筋D19以下

20

20

20

*40

40

40

-

-

鋼筋D22以上

20

20

20

*40

40

40

-

-

受有風雨侵蝕之構造物

鋼筋D16以下

40

40

40

40

40

40

40

40

鋼筋D19以上

45

50

50

50

50

50

50

50

經常與水或土壤接觸之構造物

-

65

65

65

75

65

75

75

混凝土直接澆置於土壤或岩層或表面受有腐蝕性液體

50

75

75

75

75

75

75

75

與海水接觸之構造物

75

100

100

100

100

100

100

100

受有水流沖刷之構造物

-

150

150

150

150

150

150

150

註:1.*混凝土格柵鋼筋保護層之最小厚度為20mm。

2.若鋼筋防火保護層厚度之規定則須採用較大之值。

3.廠製預鑄混凝土及預力混凝土之鋼筋鋼材保護層另詳建築技術規則(CBC)

或有關之設計圖。

 

四、可減少保護層厚度值之項目

1.構造體表面施以可靠的防護塗層,例如:抹灰、塗料、水泥砂漿抹面、貼面磚或石材等。

2.地下室外牆塗刷防水層或是防腐塗料。

3.在工廠內生產的預製構造體。

4.水泥混凝土中已添加阻銹附加劑。

5.鋼筋經環氧樹脂塗層、鍍鋅或採取陰極保護處理等防銹措施時。

6.若擬減少保護層厚度,應同時考量必須符合防火之最小保護層厚度的規定。

五、可增加保護層厚度值之項目

1.構造物設計使用年限為100年或更長之期程時。

2.構造物中排置較粗的縱向受力鋼筋。

3.構造物處於極度惡劣或具侵蝕性之環境中。

4.構造物特性為剛性防水混凝土、預力混凝土構件,或其表面必須提供抗磨損及撞擊之部位。

5.若擬增加保護層厚度,可採用纖維混凝土,或於保護層厚度內加設防裂或防剝脫之鋼筋網片,以防止構造體表面產生裂縫;若已衍生裂縫,則上述策略尚可達到減小裂縫寬度之目的。

表2 中國大陸地區鋼筋保護層規定表【詳參考文獻(3)】

環境類別

板、牆、殼(mm)

梁、柱、杆(mm)

15

20

二a

20

25

二b

25

35

三a

30

40

三b

40

50

※1.環境類別說明:

   一、室內乾燥環境;永久的無侵蝕性靜水浸沒環境。

   二a、室內潮濕環境;非嚴寒和非寒冷地區的露天環境;非嚴寒和非寒冷地區與無侵蝕性的水或土直接接觸的環境;寒冷和寒冷地區冰凍線以下,與無侵蝕性的水或土直接接觸的環境。

   二b、乾濕交替環境;水位頻繁變動區環境;嚴寒和寒冷地區的露天環境;寒冷和寒冷地區冰凍線以上,與無侵蝕性的水或土直接接觸的環境。

   三a、嚴寒和寒冷地區冬季水位變動區環境;受除冰鹽影響環境;海風環境。

   三b、鹽漬土環境;受除冰鹽作用環境;海岸環境。

2.有墊層的基礎,鋼筋的保護層厚度不應小於40mm。

六、其他調整保護層厚度值之項目

1.為保證基礎鋼筋的耐久性,鋼筋水泥混凝土基礎應設置墊層,此時,基礎中鋼筋的最小保護層厚度,應由墊層之頂面算起。

2.水泥混凝土中若排置有併筋時,則併筋處的最小保護層厚度,應從併筋實際外輪廓計算,除須符合最小保護層厚度值規定之外,尚應符合不小於併筋等效直徑之要求。

3.縱向鋼筋保護層厚度的改變位置,應儘可能設計在樓層節點處之核心區內。

七、結語

1.綜上所述,顯見鋼筋保護層最小厚度值之重要,且以最小厚度值為基準之前提下,在實務上,亦允許彈性且合理的減少或是增加此保護層厚度值。筆者建議各從業人員應建立此一正確之觀念,千萬不要一直堅持務必只使用最小保護層厚度值的做法才對。

2.若擬減少保護層厚度值,勢必要針對鋼筋及水泥混凝土,另做防銹及防止侵蝕的措施,並非毫無作為地只減少保護層厚度值而已。

3.若擬增加保護層厚度值,亦勢必要針對加厚的部分,做好防止產生裂縫的措施,否則,增加保護層厚度值之後,反而更易衍生裂縫或是剝脫之損壞狀況。

參考文獻

1.房性中,"鋼筋保護層暨間距問題探討"台灣省土木技師公會技師報第1070期,2017年06月10日。

2.行政院公共工程委員會施工綱要規範,"第03210章:鋼筋",完整第V5.0版,2017年01月17日。。

3.陳雪光著,"混凝土結構常見構造問題處理措施",中國建築工業出版社,2016年08月第一版。

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