時間:2023-03-15 15:06:06
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關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);病害;對策
中圖分類號: TU37文獻標識碼: A
引言
隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展,我國的土木工程行業(yè)也得到了長足的發(fā)展,大量房屋、路橋等工程紛紛出現(xiàn),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其取材廣泛,成本低等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用在這些工程中,但是,在其長期使用中,會不可避免地發(fā)生各種病害,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降,甚至發(fā)生一些安全事故。因此,采取有效的措施來防治鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的病害十分必要,這樣可以最大程度的降低經(jīng)濟損失。
病害產(chǎn)生的種類及原因
1.1、混凝土的碳化
混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化產(chǎn)生大量水化熱,將混凝土中參與反應(yīng)后剩余的水份蒸發(fā)出來。這使得混凝土內(nèi)部存在了微小的空隙,形成一定的滲透通道。空氣中的二氧化碳擴散到混凝土間隙,與水作用形成碳酸,并與水泥水化產(chǎn)生堿性物質(zhì)反應(yīng),生成碳酸鈣等物質(zhì);在自由水的作用下,碳酸鈣逐漸沉淀在混凝土內(nèi)部的空穴中,即為混凝土的碳化。一般情況下,混凝土碳化對混凝土本身沒有很大的危害,反而會使其強度有所提高。但相反,混凝土碳化卻會使結(jié)構(gòu)內(nèi)部的堿性環(huán)境破壞,PH值降低,鋼筋銹蝕發(fā)生得愈加容易。
1.2、鋼筋銹蝕
一般情況下,混凝土中的高堿性環(huán)境可以使鋼筋表面形成一層惰性的水化氧化鐵薄膜。該薄膜性質(zhì)穩(wěn)定,可以阻止鋼筋的銹蝕。通常,當(dāng)這一薄膜保持完整時,鋼筋就有著良好的抗銹蝕能力。然而,當(dāng)混凝土碳化深度到達鋼筋表面,高堿性環(huán)境破壞,鋼筋保護層附近的PH值降低,氧化鐵薄膜就會破壞。同樣,氯離子與氧離子的作用亦會破壞氧化鐵薄膜。從而使得鋼筋銹蝕很快開始并發(fā)展。
1.3、凍融循環(huán)
混凝土是一種多孔隙的復(fù)合材料。通過毛細作用,外部水分沿著混凝土中的滲流通道進入到結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。當(dāng)溫度降低到冰點以下,孔隙中的水凍結(jié)成冰,其體積發(fā)生大幅度的膨脹。當(dāng)孔隙中含水量較大,混凝土結(jié)構(gòu)處于飽水狀態(tài)時,結(jié)水成冰就會產(chǎn)生不容忽視的內(nèi)應(yīng)力。孔隙體積膨脹,孔壁受壓變形;當(dāng)冰融化后,孔壁又可能產(chǎn)生拉應(yīng)力。反復(fù)凍融,當(dāng)作用于孔壁的拉應(yīng)力大于極限抗拉強度時,就會產(chǎn)生微裂縫,進而可使混凝土開裂甚至是崩裂。
1.4、表層缺陷
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于設(shè)計或者施工階段不夠科學(xué)合理,例如混凝土在攪拌過程中未拌和均勻,攪拌時間不夠,就會致使混凝土振搗不密實,和易性差,或者是使用粘附水泥漿渣、表面不光滑等雜物沒有清楚干凈的模板,這樣就會造成的麻面、蜂窩等現(xiàn)象。除此之外,還有施工質(zhì)量差的原因,例如在結(jié)構(gòu)設(shè)計時鋼筋選配不當(dāng),使得鋼筋布置過密,或施工時混凝土離析,砂漿分離,石子成堆,嚴重漏漿,又未進行振搗亦能產(chǎn)生露筋、孔洞等現(xiàn)象。沒有經(jīng)過處理的變形縫、施工縫,未清除松散混凝土面層,未清除水泥表層薄膜,或者混凝土澆灌高度太大,沒有設(shè)置溜槽、串筒,就會產(chǎn)生混凝土離析,底層交接處未灌接縫砂漿層,易產(chǎn)生縫隙、夾層現(xiàn)象?;炷翝仓笕绻B(yǎng)護不夠好,就會出現(xiàn)脫水現(xiàn)象,使混凝土強度降低,或模板吸水膨脹使混凝土邊角拉裂,拆模時,邊角處被粘掉或者邊角受到外力或重物撞擊,或保護不好,導(dǎo)致棱角被碰掉以及模板未涂刷隔離層,或涂刷不均,易發(fā)生缺棱掉角的破壞現(xiàn)象。此外,混凝土澆筑后,表面未進行掃平壓光,造成混凝土表面粗糙不平,模板的支撐面松軟、松動、不足或泡水等,新澆灌混凝土將發(fā)生不均勻沉降,混凝土強度未達到設(shè)計標準時,上人操作或運料,也將使混凝土表面出現(xiàn)不平或印痕。
對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的病害的處理對策
2.1、摻入高效減水劑
提高混凝土耐久性的最主要的方法就是降低拌和混凝土的用水量,這樣可以降低混凝土的孔隙率,特別是毛細管的孔隙率。但是在工程中,不能盲目減少用水量,因為混凝土的工作性與用水量是相關(guān)的。所以,我們要在混凝土正常工作的情況下,盡可能減小水灰比,降低用水量,減少混凝土的總孔隙率,特別是毛細管的孔隙率。我們采用的方法就是在拌合混凝土?xí)r摻入高效減水劑,減水劑不但能使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),還能在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜,釋放游離水,達到減水的目的。
2.2、防止鋼筋銹蝕
防止鋼筋銹蝕的根本舉措不是控制外荷載引起的橫向裂縫寬度,而是減慢二氧化碳、氧、水等腐蝕因子通過混凝土保護層向鋼筋表面滲透擴散的速度,以及防止氯離子在鋼筋表面的積聚。主要措施有:保證必需的保護層厚度,提高混凝土密實度,設(shè)計合理的配筋及構(gòu)件形式,控制混凝土拌合物中的氯鹽含量等。當(dāng)然,也可以采用防護材料或其他外部措施,如采用噴塑(樹脂)鋼筋,鋼筋表面涂鋅,混凝土中摻加緩蝕劑、混凝土表面涂刷防護層,采用聚合物浸漬混凝土表層以及設(shè)置陰極保護設(shè)施等。
2.3、摻入高效活性礦物摻料
混凝土出現(xiàn)病害的另一主要因素是,一般的水泥混凝土的水泥石中水化物不夠穩(wěn)定。因此,要在混凝土中摻入活性礦物如硅灰、礦渣、粉煤灰等,這樣可以改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成;同時,還能改善水泥石與集料的界面區(qū)和界面結(jié)構(gòu)性能。這些重要的作用,都對混凝土病害的防治有著本質(zhì)性的貢獻。
2.4、消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素
混凝土本身具有的一些物理化學(xué)因素,有可能引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)的嚴重破壞,導(dǎo)致混凝土的功能失效。例如,混凝土的水化熱過高引起的溫度裂縫,化學(xué)干縮和收縮過大引起的開裂,混凝土的堿集料反應(yīng),以及硫酸鋁的延遲生成等。因此,要對混凝土病害進行治理,就要限制或消除從原材料引入的堿、氧化硅、氯離子等可以引起鋼筋腐蝕和破壞的物質(zhì),嚴格控制施工環(huán)節(jié),避免產(chǎn)生裂縫,提高混凝土的耐久性。
2.5、增加混凝土的保護層厚度
增加混凝土保護層厚度可提高對鋼筋銹蝕膨脹的抵抗力,并且顯著地推遲腐蝕因子滲透到鋼筋表面的時間。保護層厚度的平方與混凝土碳化達到鋼筋表面的時間成正比,所以增大保護層厚度能有效地推遲碳化時間。應(yīng)注意,加大保護層厚度能提高建筑的耐久性,但是如過建筑物有外觀要求時,就不能任意加大保護層厚度,因為會使構(gòu)件的表面橫向裂縫寬度增大。現(xiàn)場的監(jiān)督任意要對隱蔽工程進行驗收檢查,主要檢查混凝土保護層厚度是否滿足設(shè)計要求、鋼筋的位置是否正確。鋼筋墊塊最好采用定型的塑料墊塊,一般用細石混凝土塊或水泥砂漿塊也可以,但不得采用石子,更不能使用短鋼筋作為墊塊。
2.6、加強對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護及監(jiān)測
夏季高溫時,為防止水分蒸發(fā)過快,應(yīng)進行保水養(yǎng)護,采取覆蓋、澆水等措施;冬季則應(yīng)采取蓋草袋。加防凍劑等保暖措施,以防止內(nèi)外溫差過大或凍壞;對于一些大體積的混凝土結(jié)構(gòu),往往需要進行內(nèi)部溫度的檢測控制,以便及時調(diào)節(jié)溫度,防止因溫差過大而產(chǎn)生裂縫。
結(jié)語
綜上所述,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)病害的防治是一個重要、迫切需要加以解決的問題。要提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性,需要從結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工及監(jiān)督、檢測評價、材料等諸多方面考慮。我們要不斷加強對混凝土結(jié)構(gòu)病害的治理,在施工與維護中,不斷尋求有效可行的措施。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:混凝土,結(jié)構(gòu)用鋼
一、熱軋鋼筋
是經(jīng)過熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋。
根據(jù)其表面形狀分光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩類。(1)熱軋光圓鋼筋:經(jīng)熱軋成型,橫截面通常為圓形,表面光滑的成品鋼筋。1)分級 鋼筋按屈服強度特征值分為235、300級。(2)熱軋帶肋鋼筋:經(jīng)熱軋成型,橫截面通常為圓形,且表面帶肋的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材。1)分級 鋼筋按屈服強度特征值分為335、400、500級;2)牌號 鋼筋牌號的構(gòu)成及其含義如表7-3所示;3)種類 普通熱軋鋼筋和細晶粒熱軋鋼筋兩類
熱扎鋼筋的應(yīng)用情況:HPB235鋼筋的強度較低,但塑性及焊接性較好,便于各種冷加工,因而廣泛用于小型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的主要受力筋以及各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造筋。HRB335、HRB400鋼筋的強度較高,塑性及焊接性也較好,是鋼筋混凝土的常用鋼筋,廣泛用于大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的主要受力鋼筋。HRB500鋼筋強度高,但塑性和焊接性能較差,可用作預(yù)應(yīng)力鋼筋
二、冷拔低碳鋼絲
冷拔低碳鋼絲是由φ6~8mm的Q235或Q215熱軋圓盤條經(jīng)冷拔而成。低碳鋼經(jīng)冷拔后,屈服點可提高40%~60%,同時塑性降低。因此冷拔低碳鋼絲已失去低碳鋼的特性,變得硬脆。牌號:根據(jù)國家標準GB 13788-2008《冷軋帶肋鋼筋》,冷軋帶肋鋼筋的牌號由CRB和鋼筋的抗拉強度特征值及H構(gòu)成。C、R、B分別為冷軋(Cold-rolled)、帶肋(Ribbed)、鋼筋(Bar)三個詞的英文首位字母,H為高延性(High elongation)的簡稱。帶肋鋼筋分為CRB600H、CRB650H、CRB800H三個牌號。
CRB600H級鋼筋宜用做普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋、架立筋、箍筋和構(gòu)造鋼筋。
三、冷軋帶肋鋼筋
冷軋帶肋鋼筋的牌號表示方法與技術(shù)要求。根據(jù)《冷軋帶肋鋼筋》(GB 13788―2008)的規(guī)定,冷軋帶肋鋼筋的牌號由
CRB和抗拉強度最小值表示,有CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四個牌號,其力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表7-4的規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋既具有冷拉鋼筋強度高的特點,同時又具有很強的握裹力,混凝土對冷軋帶肋鋼筋的握裹力是同直徑冷拔低碳鋼絲的3~6倍,大大提高了構(gòu)件的整體強度和抗震能力。
四、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲
是應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制作,經(jīng)冷拉或冷拉后消除應(yīng)力處理制成?!额A(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲》(GB/T5223-2002)規(guī)定:按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲(代號為RCD)和消除應(yīng)力光圓鋼絲(代號為S)、消除應(yīng)力刻痕鋼絲(代號為SI)、消除應(yīng)力螺旋肋鋼絲(代號為SH)四種;刻痕鋼絲與螺旋肋鋼絲與混凝土的粘結(jié)力好,也即鋼絲與混凝土的整體性好;消除應(yīng)力鋼絲的塑性比冷拉鋼絲好。按松弛性能分為低(HRB335)松弛鋼絲(代號為WLR)和普通(HPB235)松弛鋼絲(代號為WNR)兩種。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲質(zhì)量穩(wěn)定、安全可靠、強度高、無接頭、施工方便,主要用于大跨度的屋架、薄腹架、吊車梁或橋梁等大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,還可用于軌枕、壓力管道等預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。
五、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線
是由若干根直徑為2.5~5.0mm的高強度鋼絲,以一根鋼絲為中心,其余鋼絲圍繞其中心鋼絲絞捻,再經(jīng)消除應(yīng)力熱處理而制成。如圖7.8所示
根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224-1995)規(guī)定,按應(yīng)力松弛性能分為HPB235松弛和HRB335松弛。根據(jù)鋼絲的股數(shù)分為三種結(jié)構(gòu)類型:1×2、1×3和1×7。1×7結(jié)構(gòu)鋼絞線以一根鋼絲為芯、六根鋼絲圍繞其周圍捻制而成。
預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線的標記方式為:預(yù)應(yīng)力鋼絞線 結(jié)構(gòu)類型―公稱直徑―強度級別―松弛等級―GB/T5224―1995
標記示例。①公稱直徑為10.80mm,強度級別為1
720MPa Ⅰ級松弛的三根鋼絲捻制的鋼絞線標記為:預(yù)應(yīng)力鋼絞線 1×3―10.80―1 720―Ⅰ―GB/T 5224―1995。②公稱直徑為15.20mm,強度級別為1 860MPa Ⅱ級松弛的七根鋼絲捻制的標準型鋼絞線標記為, 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 1×7標準型―
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;腐蝕;機理;防腐措施
Abstract: in most of our country in the monsoon belt, in hot summer and more rain, cold in winter, this makes a lot of reinforced concrete structure erosion. Reinforced concrete disease performance: surface desertification, structure and the intensity of the loose decline. This article analyses the corrosion mechanism of reinforced concrete structure, based on study of reinforced concrete structures in the construction of the actual experience, put forward the measures of anti-corrosion of reinforced concrete structure, and I hope to building the anti-corrosion of reinforced concrete structures provide a theoretical support and work in practice guidance.
Keywords: reinforced concrete; Corrosion; Mechanism; Anticorrosion measures
中圖分類號:TU528文獻標識碼:A 文章編號:
前言
我國地處北半球季風(fēng)帶,夏季風(fēng)從太平洋方向吹來炎熱多雨,冬季風(fēng)從西伯利亞吹來干燥寒冷,這樣的氣候條件對建筑物鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)造成侵蝕作用,表現(xiàn)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面疏松、混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)強度下降等現(xiàn)象。導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原因有很多,在酸性、硫酸鹽、氯鹽等介質(zhì)中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)物理和化學(xué)性質(zhì)的下降。要治理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕,應(yīng)從混凝土中鋼筋腐蝕機理入手,找到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐的具體措施,更好地為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證工作和建筑整體質(zhì)量作出基礎(chǔ)上的努力。
1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的機理
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的經(jīng)常出現(xiàn)的腐蝕有兩種,即:化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,其成因是鋼筋的不均質(zhì)性和雜質(zhì)等原因,在鋼筋表面和內(nèi)部發(fā)生腐蝕,降低鋼筋和混凝土的附著度和鋼筋的強度?;瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕可以單獨出現(xiàn),在一定條件下也可以共同出現(xiàn),影響鋼筋的性能。
1.1鋼筋的電化學(xué)腐蝕
鋼筋的電化學(xué)腐蝕分為兩種:陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng),陰極反應(yīng)是指在鋼筋的負極處氧氣和水接受電子生成具有腐蝕性的堿根離子,腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。陽極反應(yīng)是指在鋼筋的陽極處鐵原子分解為二價鐵離子,降低鋼筋的強度
1.2鋼筋的化學(xué)腐蝕
鋼筋在酸性環(huán)境下會置換出酸中的氫離子,釋放氫氣,使鋼筋性質(zhì)和強度降低,在建筑業(yè)將這一現(xiàn)象稱為“氫脆”
1.3鋼筋的綜合性腐蝕
鋼筋混凝土的介質(zhì)中存在電位較高的氧化劑時電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕會綜合作用,對鋼筋帶來更大的腐蝕危害,不但在鋼筋中引發(fā)交換電流導(dǎo)致腐蝕。而且加速腐蝕的擴散速度。
2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土腐蝕的機理
2.1氯鹽對混凝土的腐蝕
氯鹽離子透過混凝土保護層被吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上,與鈍化膜的氧化鐵反應(yīng)生成無保護作用的氯化鐵,銹蝕的鋼筋體積膨脹,擠壓破壞混凝土,從而產(chǎn)生順筋破壞。鋼筋混凝土中氯鹽的侵入有兩種途徑:一種是在鋼筋混凝土拌合時為了改善混凝土的某些性質(zhì)如工作性、早強性等作為外加劑時加入的。另一種是在鋼筋混凝土硬化后,外界氯離子通過滲透作用從混凝土毛細孔中引入的。當(dāng)混凝土有裂縫時,氯鹽進入的量會增加。一般認為在混凝土拌合時加入的氯鹽,其氯離子被C-S-H膠體吸附,對鋼筋的腐蝕沒有多大的影響。但滲透進入的氯離子到達表面時,盡管一般不改變鋼筋周圍的堿性環(huán)境,但它降低鋼筋作為陽極反應(yīng)的活化能,使鋼筋容易發(fā)生腐蝕。
2.2碳化作用對混凝土的腐蝕
混凝土空隙中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng),生成碳酸鈣的過程,我們稱之為混凝土的碳化。鋼筋混凝土中的氫氧化鈣使混凝土保持堿性,有利于鋼筋的鈍化,但當(dāng)碳化的鋒面到達鋼筋時,鋼筋周圍的堿性環(huán)境也就消失了。同時碳化使被C-S-H膠體吸附的氯離子成為自由活動的氯離子,使鋼筋容易發(fā)生腐蝕。但在密實的鋼筋混凝土中,碳化對鋼筋混凝土也是有利的。
3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕防治措施
3.1嚴格控制鋼筋混凝土原材料的質(zhì)量
首先,優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥,低堿水泥,使用高性能混凝土,控制水泥的質(zhì)量,力爭制止不合格產(chǎn)品進入施工現(xiàn)場。其次,采用合格的摻合料和低堿外加劑。優(yōu)質(zhì)Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰的細度可達600m2/kg,顆粒外形呈圓形,與水泥摻合后形成良好的物理級配,從而可大大提高混凝土的密實性。最后,選用合格的功能材料,促進鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中氫氧化鈣生成強度較高的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,不但降低了混凝土的堿度,大大改善混凝土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)和骨料界面結(jié)構(gòu),而且提高混凝土的強度和密實性,阻止空氣和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的接觸。
3.2采用摻高性能的外加劑
磨細礦粉與粉煤灰一樣,具有火山灰活性。磨細礦粉中的二氧化硅,Al2O3與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。另一方面,在氫氧化鈣激發(fā)劑的作用下,礦粉中的Al2O3能與水泥中的石膏反應(yīng),生成水化硫鋁酸鈣。從而產(chǎn)生比較高的混凝土強度,同時降低了混凝土的堿度和提高了混凝土的密實性。但是大摻量的磨細礦粉可能使混凝土自收縮偏大,稍有不慎可能造成混凝土收縮裂縫。建議摻量30%~35%為宜,不宜超過50%。
3.3做好物理防護工作
鋼筋混凝土澆注過程中加強振搗和養(yǎng)護保濕措施,減少混凝土空隙,減少氯離子,二氧化碳,氧氣等進入的途徑,同時要振搗均勻,使混凝土成為均勻物質(zhì),防止鋼筋因處于不均勻的介質(zhì)中發(fā)生局部腐蝕嚴重的情況。
3.4控制鋼筋混凝土的水灰比
降低水灰比不但可以降低鋼筋和水分的接觸,并且可以減少混凝土孔隙率,使混凝土吸水率降低,從而降低氧氣攝入量。
3.5涂覆防護層
在鋼筋混凝土的澆筑和施工前對鋼筋混凝土表面進行防腐層涂刷,或者在鋼筋表面做一層涂層,這有利于防止有害液體從混凝土孔隙中深入與鋼筋接觸而產(chǎn)生腐蝕,還有利于鋼筋混凝土表面防止碳化。
結(jié)束語
做好鋼筋混凝土防腐工作對于建筑企業(yè)來說意義非常重要,只要能在認清鋼筋混凝土腐蝕機理的基礎(chǔ)上,做好鋼筋混凝土中各項原材料的防腐施工,在設(shè)計、施工和后期養(yǎng)護中強化防腐意識就可以做好鋼筋混凝土的防腐工作,對進一步提高建筑工程質(zhì)量和確保有關(guān)各方面的利益作出基礎(chǔ)型的貢獻。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);爆炸荷載
Abstract: the reinforced concrete structure under impact loading in explosion dynamic response is a complicated process, and reinforced concrete structure of the experiment was relatively small. Most scholars is through the finite element software to simulate the process, but by finite element method, the related theory of development, for example the dynamic characteristic of explosion, material and structure of the shock wave interaction theory, reinforced the bond-slip theory, and material plastic damage theory and so on. This paper introduced the reinforced concrete structure in the explosion load of dynamic response and failure mode of the related theory, and presents some problems of the further solution.
Keywords: reinforced concrete structure; Explosion load
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
一、引 言
由于恐怖襲擊(汽車炸彈,等)或者是生活、生產(chǎn)中的疏忽和意外,爆炸時有發(fā)生,嚴重威脅建筑物的安全與穩(wěn)定以及人民的生命財產(chǎn)安全。比如近些年,阿富汗、伊拉克、以色列、巴勒斯坦等許多國家都發(fā)生過影響巨大的恐怖爆炸事件。
二、現(xiàn)有研究成果及存在的主要問題
1、爆炸波與結(jié)構(gòu)相互作用理論
國內(nèi)外學(xué)者對爆炸沖擊荷載作用下應(yīng)力波的傳播規(guī)律進行了廣泛的研究,通過對大量的實驗數(shù)據(jù)進行擬合而得出的諸多經(jīng)驗公式,為實驗設(shè)計、理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果的比較提供了重要的理論基礎(chǔ)。
W.E.Baker等基于大量實驗研究提出了不同沖擊波形式下的入射波壓力與時間關(guān)系曲線中的正壓力部分的描述方程。美國防護設(shè)計手冊TM5-1300,根據(jù)試驗結(jié)果給出了壓力峰值、正壓力持續(xù)時間等沖擊波參數(shù)與折合距離的關(guān)系曲線圖表,同時也給出了在自由空氣爆炸作用下的反射波壓力與入射波壓力峰值的關(guān)系曲線。J.Henrych等]學(xué)者通過數(shù)值模擬給出自由空氣爆炸作用下的壓力峰值、預(yù)測壓力、質(zhì)點速度峰值、質(zhì)點加速度峰值和持續(xù)時間的擬合公式。賈光輝、王志軍、張國偉等]人通過對爆炸過程的分析,運用質(zhì)量和動量守恒原理,導(dǎo)出了爆炸過程中應(yīng)力波傳播規(guī)律。該規(guī)律表明隨著介質(zhì)質(zhì)點距裝藥中心距離的增大,應(yīng)力波幅值在衰減,應(yīng)力波波形在變化,其傳播速度也在減小。都浩、李忠獻、郝洪應(yīng)用非線性顯式動力分析軟件建立了建筑物外部爆炸超壓荷載的數(shù)值分析模型,分析了網(wǎng)格劃分尺寸的大小對爆炸超壓荷載計算結(jié)果的影響,模擬了建筑物外部的剛性地面上發(fā)生爆炸的過程,研究了爆炸沖擊波在建筑外部空間中的傳播與衰減規(guī)律,以及作用在建筑物外表面的爆炸超壓荷載的特性,模擬了鄰近建筑物對爆炸沖擊波的反射和阻擋作用,同時研究了鄰近建筑物的幾何尺寸和位置等因素對作用在目標建筑物上的爆炸超壓荷載的影響。
2、爆炸荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷破壞的理論分析
(1)鋼筋的動態(tài)響應(yīng)
Rohr I等使用試驗和數(shù)值模擬的方法研究了高強鋼筋在大應(yīng)變率下的動力性能。林峰等采用靜力和高應(yīng)變率試驗系統(tǒng),研究了等級為HPB235、HRB335和HRB400的建筑鋼筋在靜載以及應(yīng)變率為2~80/s下的力學(xué)性能,并經(jīng)過回歸分析,給出了以鋼筋力學(xué)性能特征值為基礎(chǔ)的建筑鋼筋動態(tài)本構(gòu)模型和Johnson-Cook模型中的參數(shù)。由于鋼筋材料的靜態(tài)本構(gòu)模型較成熟,大多數(shù)鋼筋材料的動態(tài)本構(gòu)模型是基于已有的靜態(tài)本構(gòu)模型,通過引入應(yīng)變率參數(shù)修正得到,比如歐洲國際混凝土委員會(CEB)提出的高應(yīng)變率下鋼筋材料屈服強度的提高系數(shù)。林峰等提出的修正三折線鋼筋動態(tài)本構(gòu)模型,彈塑性隨動強化模型和廣泛使用的Johnson-Cook模型等。由此可以看出,當(dāng)前對鋼筋材料的動態(tài)本構(gòu)模型的試驗研究工作相對較少,需要更多的試驗研究。
(2)混凝土的動態(tài)響應(yīng)
混凝土在動態(tài)荷載作用下,其動態(tài)特性和損傷特性與靜態(tài)情況下相差很大?;炷恋膭討B(tài)損傷模型有:1.粘彈性模型:其中具有代表性的粘彈性模型有Maxwell模型和Kelvin模型;2.粘彈性—彈塑性模型:該模型將荷載等效為在較大的靜荷載的基礎(chǔ)上疊加一個較小的循環(huán)動載。3.粘塑性模型,具有代表性的有根據(jù)Malvern和Perzyna的基本理論建立的一維過應(yīng)力模型,及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的三維Perzynall模型及擬線性模型;4.塑性損傷模型:該模型用損傷變量來定義和描述材料的損傷程度和狀態(tài),用經(jīng)典塑性理論來處理材料的不可逆變形。Lee和Fenves基于混凝土的斷裂能提出了一種新的循環(huán)荷載作用下的混凝土的塑性損傷模型,對于材料的不同損傷狀態(tài),分別用受拉和受壓損傷兩個變量來描述。屈服函數(shù)用多個損傷硬化變量來進行修正。
(3)鋼筋和混凝土的粘結(jié)滑移
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下,鋼筋的粘結(jié)滑移不能忽略。影響鋼筋與混凝土的粘結(jié)因素有:鋼筋表面情況、埋長、變形肋的尺寸和位置、混凝土的密實性、混凝土保護層厚度、鋼筋間凈距等。T.D.Mylreal 和Mains提出了沿鋼筋長度上的粘結(jié)應(yīng)力的分布規(guī)律。S.Sorotz,Hamad等通過試驗研究了變形鋼筋肋的尺寸和形狀對粘結(jié)應(yīng)力的影響。L.A.Lutz用有限元法分析了握裹層混凝土的應(yīng)力狀態(tài)及相應(yīng)變形。R.Tepferst應(yīng)用有限元方法重點分析了鋼筋橫肋附近混凝土咬合齒的應(yīng)力狀態(tài)Kemp和Wilhelm對配置箍筋的試件進行了研究,給出了配置箍筋構(gòu)件的劈裂粘結(jié)應(yīng)力和極限粘結(jié)應(yīng)力,Darwin等學(xué)者根據(jù)他們多年的研究成果給出了粘結(jié)力的計算公式。Esfahani和Rangan在R.Tepfers研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合試驗結(jié)果給出了普通混凝土和高強度混凝土的劈裂粘結(jié)應(yīng)力計算公式。
(4)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下的動力響應(yīng)及損傷
爆炸荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)(尤其是破壞模式)的計算與分析是當(dāng)前抗爆結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域重要研究課題。國外許多專家學(xué)者都在從事著結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的動態(tài)響應(yīng)方面的研究工作,做了很多相關(guān)的試驗與理論分析。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用可能發(fā)生彎曲破壞、剪切破壞或彎剪破壞。彎曲破壞通常表現(xiàn)為鋼筋的屈服、拉斷以及受壓區(qū)混凝土的壓碎;剪切破壞通常表現(xiàn)為支座處發(fā)生直剪破壞或剪跨區(qū)發(fā)生斜剪破壞。數(shù)值模擬結(jié)果表明,在爆炸荷載作用下,以上三種破壞模式均有可能發(fā)生。
壓力—沖量曲線,即P-I曲線,常用來對結(jié)構(gòu)構(gòu)件在爆炸沖擊荷載作用下的損傷進行評估。國內(nèi)外對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的P-I曲線的研究由來已久,并取得了一定的成果。P-I曲線能夠簡單的通過爆炸荷載的超壓峰值和爆炸荷載的沖量大小來確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度。不同的文獻對損傷程度的劃分不一樣,大致分為:未破壞、輕微破壞、嚴重破壞、徹底破壞。目前常用的破壞準則有結(jié)構(gòu)中最大位移、最大應(yīng)力、最大應(yīng)變和剩余承載力。以上破壞準則都有其局限性,例如最大位移,不同的破壞模式,相同的最大位移所對應(yīng)的破壞程度相差較大,所以如何確定一個能夠全面、準確的反應(yīng)破壞程度的破壞準則至關(guān)重要。
目前,繪制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的P-I曲線有試驗方法,數(shù)值方法,和解析方法。在解析方法中[27-29],通常將結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡化為單自由度體系,但單自由度體系僅能代表結(jié)構(gòu)某階模態(tài)的響應(yīng),因此,簡化為單自由度體系對于分析爆炸荷載作用下構(gòu)件的動力行為可能并不合適。試驗方法是通過試驗得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件在一系列爆炸荷載作用下的損傷程度,將各個損傷程度對應(yīng)的爆炸荷載點繪制到P-I空間中,然后根據(jù)這些點通過曲線擬合方法得到某一特定損傷程度對應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的P-I曲線。試驗法是得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件P-I曲線的精確方法。但實驗法需要大量的實驗數(shù)據(jù),實驗經(jīng)費巨大。數(shù)值方法與試驗方法相比有著經(jīng)濟、高效、可重復(fù)性高等優(yōu)點,缺點則是數(shù)值模擬的準確性受到材料模型及破壞理論的限制。同時,數(shù)值方法同樣需要很大量的數(shù)據(jù)點,雖然不需耗資巨大,但需要較多的計算時間和復(fù)雜的計算。
三、需要進一步研究的幾個問題
盡管近年來,學(xué)者們對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗爆及加固方法有了較多的研究,但仍然存在許多問題。
首先,理論分析中都是單獨考慮鋼筋和混凝土的材料特性,其實鋼筋在混凝土中的材料特性不同于裸筋的單軸拉伸和壓縮的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系[64],結(jié)構(gòu)的延性對承載力的影響、鋼筋的粘結(jié)滑移、混凝土的剝落、鋼筋對混凝土整體性的影響考慮的相對較少;而且混凝土動態(tài)損傷本構(gòu)模型的研究主要基于混凝土單軸動態(tài)損傷特性,有些損傷模型的推導(dǎo)是建立在靜態(tài)損傷模型的基礎(chǔ)上,缺乏足夠的試驗驗證;大多數(shù)混凝土動態(tài)損傷本構(gòu)模型研究的主要內(nèi)容都是混凝土在一次荷載作用下的應(yīng)變率效應(yīng)損傷演化問題,沒有考慮動態(tài)荷載歷史及動態(tài)周期荷載作用下疲勞累積損傷演化問題。因此,要建立合理的動態(tài)損傷演化方程和損傷本構(gòu)模型,既要考慮動態(tài)荷載的應(yīng)變率效應(yīng)損傷問題,也要考慮周期性荷載的疲勞累積損傷問題。
其次,在數(shù)值模擬研究方面,雖然近年來有較多研究成果,但在數(shù)值計算模型的準確性、拓寬構(gòu)件抗爆動力性能的研究范圍以及簡化數(shù)值計算模型方面,仍然需要進一步總結(jié)一些對實際工程有指導(dǎo)意義的規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu);加固技術(shù)
當(dāng)今社會,人民的生活水平逐漸的提高外加我國的建設(shè)方面發(fā)展得也比較迅速,逐漸的建造了許多民用的和工業(yè)用的建筑物。緊接著建筑物結(jié)構(gòu)建造的年代、建筑物使用的年限、建筑物的設(shè)計和建筑物實際使用功能上的一些區(qū)別、并且遭受人為的或者自然災(zāi)害等等一些因素的影響,大量的已經(jīng)完工的或者是正在建設(shè)中建筑物產(chǎn)生了或多或少程度的破壞,為此,我們必須進行一些結(jié)構(gòu)的改造或者是結(jié)構(gòu)的加固,從而延伸建筑物的使用年限。當(dāng)下,我國的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工比較規(guī)范,也比較標準,這樣就會大范圍的應(yīng)用在建筑物的設(shè)計中去,同時作為一名鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的人員,在這方面碰到一些技術(shù)方面的問題,這就會值得我們來進一步的探討和研究。
1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改造加固機理的思考
人們都知道,在土木工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越被廣泛的應(yīng)用,這樣就會滿足新的荷載需要、施工缺陷、薄弱的結(jié)構(gòu)等等,這些會在工程中可能出現(xiàn)的一系列的錯誤。同時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)也可以用來修補因自然災(zāi)害或者是人為因素的一些工程結(jié)構(gòu)。特別是一些年代比較長的建筑物。所以說,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)作為一種現(xiàn)代的技術(shù),并且這種技術(shù)在建筑工程方面也取得了比較大的成績,例如外包粘鋼法就可以加固鋼筋混凝土梁。外粘鋼板或者是一些聚合物片材補強加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些技術(shù),現(xiàn)在已經(jīng)能夠成功的用在土木工程中了。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般在土木工程中是經(jīng)常進行受彎加固的。一般在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受拉的地方粘結(jié)鋼板或者是一些聚合物板材來進行加固,這是一種減少撓度和控制裂縫和增加受彎承載力的一種有效的方法。纖維增強聚合物系列有許多的優(yōu)點,例如:本身比較輕、比較耐腐蝕和使用比較便捷等等。
2.混凝土結(jié)構(gòu)改造加固的方法的討論
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固的方法一般情況下可以分為兩種:直接加固和間接加固。在進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計時可以根據(jù)當(dāng)時的實際條件和當(dāng)時的使用要求來選擇合適的辦法。
2.1直接加固的一般的方法
(1)錨栓錨固法。這種方法比較適用于混凝土強度等級比較大的混凝土承重結(jié)構(gòu)的加固和改造,這種方法不適用于那種長久地經(jīng)受比較嚴重的風(fēng)化的建筑物。(2)粘鋼加固的方法。鋼筋混凝土的構(gòu)件承載力不足的地方需要受彎構(gòu)件在外面粘鋼來加固。由此來提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承受力。并且其施工的過程也比較簡單方便迅速。(3)繞絲法。這種方法的優(yōu)點和缺點和加大橫截面的加固方法比較接近,這種方法比較適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面的承載能力比較低的情況下然后加固,或者是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件施加一些橫向的約束力。(4)有粘接外包型鋼加固法。它是把型鋼家在構(gòu)建的外面,外包型鋼加固鋼筋混凝土梁經(jīng)常用濕式外包法,也就是用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型剛和應(yīng)該被加固的構(gòu)建連接在一塊兒,這樣以后,加固后的構(gòu)件的承受力和剛度提高是因為它的受拉和受壓鋼截面的面積提高而形成的。(5)加大橫截面加固法:加大受力面的截面的加固方法,它的施工工藝比較簡單、也能適用,比且含有施工的經(jīng)驗,主要適用于粱、板、柱、墻和一般的建筑物的混凝土的加固,如果現(xiàn)場施工時間比較長的話,就會對生產(chǎn)和生活的有很大的影響。(6)粘貼纖維增強塑料加固法。外貼纖維加固是用那些膠結(jié)材料把纖維增強復(fù)合材料貼在被加固的鋼筋混凝土構(gòu)件中受拉力的地方,這樣就會使其達到提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力。它具有耐腐蝕、本身比較輕、使用年代比較長、維護的費用也比較低、比較防潮。(7)置換混凝土加固法。置換混凝土加固法的優(yōu)點是加固以后不會影響建筑物的凈空但是和加大橫截面加固法的施工時間長的缺點也一樣,比較適用于受壓的地方混凝土的強度比較低和一些梁柱承重構(gòu)件的加固。
2.2間接加固的一般方法
(1)鋼筋混凝土外加層的加固方法。鋼筋混凝土外加層的加固方法的優(yōu)點是施工工藝比較簡單、砌體加固后的承載能力也提高了很多、適應(yīng)性比較強,這種方法具有比較成熟的施工經(jīng)驗,一般適用于柱、帶壁墻的加固方面。它的缺點就是現(xiàn)場施工的時間比較長,對生產(chǎn)和生活還是有影響的,并且它在加固后建筑物的凈空面積有所減少。(2)預(yù)應(yīng)力加固法。這種加固法克服了一部分從外面荷載所產(chǎn)生的彎矩,同時也減少了外部荷載的效應(yīng),在這個的同時卻增加了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的抗彎的能力。
3.結(jié)語
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的作用下,它的功能肯定會慢慢的下降,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程的任務(wù)不僅要做好建筑物剛開始的設(shè)計工作,而且還要能科學(xué)的去評估結(jié)構(gòu)受損壞的客觀規(guī)律和損壞程度,而且一定要采取一些有效的方法來為結(jié)構(gòu)的安全是用作保障,從而使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固以后會成為一項非常重要的工作。在當(dāng)今社會,建筑物一般都會以混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等等為主要的建筑結(jié)構(gòu),所以我們還是得把鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固這方面為突破方向當(dāng)成主要研究的方面。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;建筑施工;機理;因素;防腐措施
有資料顯示造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因是腐蝕,長期各界以來對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐工作重視程度一直不高,這導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)外觀缺陷、安全性下降、耐久性降低等情況,最終造成人力和資金巨大的浪費。應(yīng)該站在科學(xué)發(fā)展的高度,在已有鋼筋混凝土施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,對鋼筋混凝土腐蝕的機理進行分析,對鋼筋混凝土腐蝕的主要因素進行歸納,精心進行鋼筋混凝土施工的每個操作,找到有效控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐的措施,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐、企業(yè)進步和社會健康持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
1 鋼筋混凝土腐蝕機理分析
鋼筋混凝土腐蝕是一個綜合性、長期性的物理化學(xué)和生物過程,根據(jù)目前國際上通行的機理分析,本文提出如下幾種鋼筋混凝土腐蝕機理:
1.1 鋼筋混凝土腐蝕的物理機理
其一,鋼筋混凝土外界的侵蝕作用,鋼筋混凝土環(huán)境中的侵蝕性介質(zhì)長期與混凝土接觸,造成混凝土中可溶性和可揮發(fā)性物質(zhì)溶解和揮發(fā),導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。其二,鋼筋混凝土內(nèi)部的結(jié)晶作用,鋼筋混凝土是一種具有孔隙的建筑材料,環(huán)境中的水分、鹽類沿著孔隙形成結(jié)晶,引起鋼筋混凝土的膨脹和酥軟,典型的代表是東北地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的凍融破壞。
1.2 鋼筋混凝土腐蝕的化學(xué)機理
首先,改變性質(zhì)類腐蝕,鋼筋混凝土在化學(xué)腐蝕過程中產(chǎn)生了新的物質(zhì),而新物質(zhì)的力學(xué)性能和化學(xué)性能的改變,使鋼筋混凝土強度和功能發(fā)生降低或改變。其次,流失類腐蝕,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在化學(xué)腐蝕過程中產(chǎn)生易溶于水或易揮發(fā)的物質(zhì),溶解或揮發(fā)的周圍的環(huán)境中,引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的改變。最后,復(fù)合類腐蝕,在鋼筋混凝土中原材料與腐蝕性介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成新物質(zhì),在混凝土的毛細孔中結(jié)合水而形成體積較大的晶體,造成水泥石脹裂破壞。
1.3 鋼筋混凝土生物腐蝕的機理
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受到植物根莖的侵蝕、硫化細菌的侵擾,導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫擴大和生物腐蝕。
1.4 鋼筋腐蝕的機理
由于混凝土中鋼筋材質(zhì)的原因,其表面總有可能形成電位差電,為電化學(xué)腐蝕提供了可能,特別是在潮濕環(huán)境下會造成鐵銹的產(chǎn)生,不但對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變的危害,而且使關(guān)進的力學(xué)性能降低。
2 鋼筋混凝土腐蝕的主要因素
2.1 鋼筋混凝土密實性對腐蝕的影響
鋼筋混凝土的密實程度直接影響著混凝土毛細孔隙的大小、數(shù)量和分布,特別是在普通硅酸鹽水泥鋼筋混凝土施工中,混凝土密實性對腐蝕的速度、程度和深度有直接的影響。
2.2 鋼筋混凝土中硫酸鹽的影響
鋼筋混凝土受硫酸鹽的作用下可以生成鈣釩石,鈣釩石呈針柱狀晶體,又稱之為“水泥桿菌”,其體積比原物質(zhì)增加了近三倍,產(chǎn)生鈣釩石的膨脹性破壞
2.3 鋼筋混凝土中鎂鹽的影響
鋼筋混凝土在鎂鹽的作用下生成氫氧化鎂,降低了鋼筋混凝土的堿性,導(dǎo)致水泥石的粘結(jié)力下降,混凝土的強度大大降低.
2.4 鋼筋混凝土中氯鹽腐蝕
鋼筋混凝土外部氯離子一般通過滲透、擴散等方式侵入混凝土中,生成易溶的氯化鈣,引起鋼筋混凝土表面的潰散,此外,氯化鈣的水合物對鋼筋混凝土有高強度的腐蝕性。
2.5 鋼筋混凝土堿性骨料反應(yīng)
該反應(yīng)首先是骨料在孔溶液表面作用下形成硅醇基,接著使活性硅質(zhì)骨料逐漸溶解,發(fā)生嚴重的堿骨料反應(yīng)。
2.6 鋼筋銹蝕
首先,鋼筋混凝土順筋開裂的產(chǎn)生,鋼筋在銹蝕過程中,體積會膨脹,對混凝土造成巨大的膨脹應(yīng)力,使混凝土沿鋼筋產(chǎn)生順筋裂縫。其次,鋼筋與混凝土的粘結(jié)力下降,隨著鋼筋銹蝕反應(yīng)的發(fā)生,鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力將發(fā)生下降,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,引發(fā)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)局部或整體失效。最后,鋼筋有效面積減小,鋼筋在銹蝕過程中,鋼筋能夠承受荷載的有效面積減小,實際承載力下降。
3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐措施
3.1 做好鋼筋混凝土原材料的選擇工作
首先,做好水泥的選擇工作,水泥是混凝土的重要組成部分,其性質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著重要影響。其次做好外加劑的控制工作,使用外加劑時,除了要看到它有利的一面,還要重視其不利的一面,嚴格控制外加劑中的有害雜質(zhì)含量,積極推廣技術(shù)成熟的外加劑產(chǎn)品,慎用技術(shù)不成熟的外加劑。其三,控制礦物摻合料用量,應(yīng)該在實踐的基礎(chǔ)上加強對各種礦物摻合料的綜合性能研究,科學(xué)合理確定礦物摻合料的用量。其四,特種鋼筋的選用,建議選擇特種不銹鋼筋和環(huán)氧涂層鋼筋,它們也可以大幅度提高鋼筋混凝土的抗腐蝕能力,盡管特種鋼筋的價格較貴,初期成本投入較大,但其長期的耐腐蝕性足以彌補初期成本的投入。
3.2 提高鋼筋混凝土保護層的厚度
適當(dāng)增加鋼筋保護層厚度,能顯著降低鋼筋腐蝕速率,提高混凝土的耐久性.因為增加保護層厚度可以降低陰極區(qū)的氧離子以及有害離子氯離子和鎂離子在混凝土中的擴散系數(shù)
3.3 噴涂鋼筋阻銹劑
鋼筋阻銹劑能抑制、阻止并延緩鋼筋腐蝕的電化學(xué)過程,禁止使用亞硝酸鹽類鋼筋阻銹劑,制訂鋼筋阻銹劑的技術(shù)標準,
3.4 在特殊部位實行陰極保護技術(shù)
土壤腐蝕環(huán)境介質(zhì)通常具有良好的導(dǎo)電性,對鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的下部結(jié)構(gòu)做好陰極保護工作,阻止鋼筋混凝土中鋼鐵構(gòu)件的電化學(xué)的腐蝕速度。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu);檢測;評價
引言
施工質(zhì)量波動大、材料質(zhì)量差異大等原因?qū)е铝朔涓C、露筋、夾渣、孔洞、起砂、麻面、缺棱角、開裂、尺寸偏差、保護層厚度不足等混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生。鋼筋混凝土構(gòu)件在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛,加強對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測與評價能夠在一定程度上改善上述質(zhì)量缺陷。
1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測
1.1 材料強度檢測
無損檢測與半破損檢測是常用的鋼筋混凝土材料強度檢測方法。無損檢測不會破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能,其利用鋼筋混凝土材料強度和物理量之間的相關(guān)關(guān)系,先對鋼筋混凝土某些物理量的測試,再推算出鋼筋混凝土材料強度的標準值。無損檢測常用的方法有超聲法、回彈法、成熟度法和射線法等,目前普遍采用的是回彈法。無損檢測具有費用較低、測試方便等優(yōu)點,但是,鋼筋混凝土強度和被測物理量之間的相關(guān)性決定了檢測結(jié)果的可靠性。又因為影響鋼筋混凝土強度和被測物理量之間相關(guān)性的因素較多,所以推算出的材料強度標準值具有一定的局限性。半破損檢測在不破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的情況下,鉆取鋼筋混凝土的芯樣進行檢測或進行局部破壞性試驗,利用鋼筋混凝土強度和試驗值之間的相關(guān)關(guān)系,推算材料強度的標準值。半破損的常用方法有拔出法、鉆芯法和射擊法等,目前普遍采用的是鉆芯法。半破損檢測比無損檢測推算出的測試結(jié)果更加直觀、可靠,然而半破損檢測對局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有破壞性,不宜大范圍使用。
1.2 施工缺陷檢測
鋼筋混凝土施工缺陷包括外觀缺陷和內(nèi)部缺陷。構(gòu)件缺陷主要表現(xiàn)為蜂窩、露筋、夾渣、孔洞、起砂、麻面以及缺棱角等現(xiàn)象。這些缺陷會導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部容易被有害物質(zhì)侵入,致使鋼筋耐久性下降與銹蝕。當(dāng)夾渣、露筋等缺陷出現(xiàn)在受力最大的構(gòu)件節(jié)點位置時,構(gòu)件容易被破壞。導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)外部缺陷的原因主要有不合理的混凝土配合比例、不恰當(dāng)?shù)墓橇霞壟?、攪拌不均勻、振搗不實、澆筑離析、雨水沖刷、鋼筋過密、模板不善以及鋼筋位移等。檢測外部缺陷時應(yīng)當(dāng)采取全數(shù)檢測法,用肉眼檢查一般的外觀缺陷,并對缺陷的深度、大小進行測量,繪制外部缺陷分布圖,判定缺陷的程度。鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)部缺陷檢測主要采用超聲波脈沖檢測法。因為材料的密實度影響著超聲波脈沖的速度,所以可以運用超聲波脈沖檢查鋼筋混凝土的內(nèi)部缺陷。如果鋼筋混凝土內(nèi)部存在裂縫或空洞時,超聲脈沖波就會繞過裂縫或空洞傳播,傳播的路程就會變長、聲速低、聲時長。因為混凝土的聲阻抗率顯著大于空氣的聲阻抗率,超聲脈沖波會在存在缺陷的部位發(fā)生散射或反射,導(dǎo)致聲能衰減,從而接受到較低頻率和波幅的脈沖波。所以,通過確定超聲波脈沖在鋼筋混凝土中的聲速、聲時、頻率和振幅等參數(shù),可以檢測鋼筋混凝土的內(nèi)部缺陷。
1.3 結(jié)構(gòu)性能檢測
載荷試驗是結(jié)構(gòu)性能檢驗的主要方法之一,其能夠直觀、準確地檢測出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實際性能。然而,載荷試驗可能會導(dǎo)致被檢驗的構(gòu)件遭到破壞或出現(xiàn)永久性損傷,所以這種檢測方法受到了一定的限制,通常用于校準別的檢測方法。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能檢測主要是預(yù)制構(gòu)件檢測,對允許存在一定裂縫的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件的裂縫寬度、撓度與承載力進行檢測;對不允許存在裂縫的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件的抗裂度、撓度與承載力進行檢測。
2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)評價
2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件評價
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力決定了結(jié)構(gòu)的安全性,是保證結(jié)構(gòu)安全可靠的關(guān)鍵因素。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力不足或下降,將會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏差、變形和裂縫等不良情況的出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所受的外力和構(gòu)件的極限承載能力,能夠推算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級與結(jié)構(gòu)的可靠性指標。評定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性要素可以分成四個等級。一級:符合國家先行標準;二級:略低于國家標準要求,不影響正常使用;三級:不符合現(xiàn)行標準要求,不能夠安全使用;四級:完全不符合現(xiàn)行標準規(guī)范,危及安全。承載能力、變形、裂縫和構(gòu)造連接四個項目是進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性評價的主要指標。鋼材、混凝土的材質(zhì)決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,是構(gòu)件評價中重點關(guān)注的對象。
2.2 結(jié)構(gòu)整體評價
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性等級評價能夠提供一定的科學(xué)依據(jù),用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體安全性評價。結(jié)構(gòu)整體安全性評價可以采用從構(gòu)件評價到局部評價,從局部評價到整體評價的方法。鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)整體安全性評價可以分成三個部分:圍護系統(tǒng)評價,結(jié)構(gòu)布置與支撐系統(tǒng)評價、承重結(jié)構(gòu)體系評價,其中承重結(jié)構(gòu)體系評價是重點評價部分。因為建筑物是一個有機的整體,包括主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成的承載結(jié)構(gòu)體系,隔熱、防寒等結(jié)構(gòu)構(gòu)建的維護體系,所以要進行科學(xué)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體評價,就必須全面地認識、分析建筑物整體,對建筑物各個子系統(tǒng)逐一評價。此外,建筑物處于特定的環(huán)境中,在進行鋼筋混凝土檢測時應(yīng)當(dāng)綜合考慮外部環(huán)境的影響,進而開展定性與定量分析,根據(jù)實際情況進行評價。
3 結(jié)束語
綜上所述,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測包括材料強度檢測、施工缺陷檢測、結(jié)構(gòu)性能檢測等,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)評價應(yīng)當(dāng)從結(jié)構(gòu)構(gòu)件評價和結(jié)構(gòu)整體評價兩方面分別進行。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測及評價有利于建筑的加固,有利于改善建筑工程質(zhì)量偏差,有利于消除建筑物安全隱患,在提高建筑質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。
參考文獻
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