時間:2022-04-05 06:59:26
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇混凝土結構論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:預應力混凝土;無粘結;預應力筋;施工
1前言
無粘結預應力是后張預應力混凝土的一種新的施工工藝,其做法在預應力絲束表面涂防腐涂料并用塑料管包裹后,如同普通鋼筋-預先鋪設在支好的模板內,然后澆筑混凝土,待達到強度后進行張錨固。由于其具有無需留孔與灌漿、孔道摩擦力小、預應力筋易形成跨度曲線、施工簡便等優點,近年來得以推廣并廣泛應用,但其技術量高、專業性強、施工中如果質量控制不嚴,易造成結構隱患,影響結構安全,在施工中應采取質量控制措施。
2工程概況
某出版基地科技文化活動中心-康樂中心,康樂中心共三層,一層層高5m,二層4.5m,三層6m,局部4.5m和7m。建筑物最高點19.1m,室外地坪最低標高-0.6m。康樂中心建筑物長度88.15m,寬度48.575m。各層建筑面積分別為:一層2840.81m2,二層2249.57m2,三層2593.5m2,單項工程建筑面積7880.92m2。其屋面設有4根24m跨無粘結預應力大梁,為本工程特殊結構部位。
3無粘結預應力屋面大梁施工
3.1施工前的準備工作
圖紙會審和技術交底:在施工前組織各級技術人員審圖對關鍵部位放出大樣圖,發現問題及時與設計者協商解決。
嚴格拉制所用材料:鋼絞線、錨具進場后要檢查與貨同行的產品標牌、合格證、廠家出具的物理性能證明書或產品質量檢驗報告。對鋼絞線進行外觀檢查,不得有接頭或死彎,油脂飽滿均勻,不漏涂、護套圓整光滑,松緊適當。預應力筋的表面如有破損,必須及時用塑料膠帶紙修補,外觀檢查必須逐盤進行。同時鋼絞線及水泥要進場后抽樣送試。
張拉設備與壓力表:使用前應由計量部門配套檢測是否合格,并提供相應拉力對照表。
3.2屋面大梁施工
康樂中心屋面結構層,縱向17軸、19軸的C軸至J軸線段,橫向G軸、E軸的15至21軸線段設計為無粘結預應力屋面大梁,共四根,呈井字狀布置。跨度24m,截面尺寸寬500mm,高1350mm,C40砼。除配設普通鋼筋外,另配設8根單束φs15.2鋼鉸線作為預應力主筋,呈拋物線布置,一端作固定端,一端作張拉端,大梁與柱為剛結點。
3.2.1施工順序
施工中采用如下的施工順序:搭設大梁、板支撐架鋪大梁底模綁扎大梁普通鋼筋和敷設無粘結預應力筋固定端附加螺旋鋼筋、安裝錨板及夾具張拉端附加鋼筋網片、安裝錨墊板支次梁底模、扎次梁鋼筋支大梁側模、次梁側模、板底模綁扎屋面板鋼筋澆搗梁板砼大梁砼達到75%設計強度后,張拉鋼鉸線建立預應力張拉端錨板、錨具防腐處理、澆砼封閉張拉端預留張拉口處砼后澆封閉模板拆除。
3.2.2屋面大梁支撐及模板施工
支模體系:雙立桿鋼管、雙扣件支模架體系。雙立桿縱橫間距不大于800mm,水平橫桿間距不大于1200mm,支撐架體縱、橫向均開設剪刀撐。梁底受力桿為8號槽鋼。
模板材料:為確保模板自身剛度,梁底、側模均采用20mm厚鋼框竹膠合板。
特殊措施:梁底模起拱3‰L,梁底中部加設雙立桿頂撐,梁兩側模板設置3道直徑16、間距600mm的對拉螺桿。立桿底部帶鋼墊板,一、二層樓板頂撐保留不拆除并垂直對應,使大梁梁板砼及支撐架的重量直接傳至地面。屋面梁板砼澆筑時,派專人看模,發現異常情況,停止砼澆筑,待加固支撐體系后再施工。
3.2.3屋面大梁無粘結預應力鋼鉸線施工
采用擠塑涂層工藝生產的1×7,直徑為15.2的標準型鋼鉸線,強度級別為1860Mpa。鋼鉸線的下料長度及下料方法:下料長度按鋼鉸線一端張拉L=L0+2(L1+100)+L2+L3公式計算。L0為構件內孔道長度,L1為夾片式工作錨厚度,L2為穿心式千斤頂長度,L3為夾片式工具錨厚度。經計算,17軸線、19軸線梁鋼鉸線下料長度為25.6m,E軸線、G軸線梁下料長度為25.8m。因鋼鉸線盤重大,盤卷小,彈力大,采用簡易鐵籠,將鋼鉸線盤卷裝在鐵籠內,從盤卷中央逐步抽出,丈量長度后,采用砂輪切割機斷料。
鋼鉸線鋪設與固定:在大梁底部普通鋼筋鋪設后進行,采用人工穿束鋪設。先臨時固定在模板支撐體系的橫桿上,待普通鋼筋箍筋綁扎后,根據設計圖紙確定的拋物線狀標記出鋼鉸線每距1m的高度位置,用直徑14的鋼筋點焊固定在箍筋上,作為鋼膠線就位的支桿。復核支桿高度無誤后逐步拆除臨時支桿,使其就位。并按設計給定的水平位置將8根單束鋼鉸線排列均勻,用8號鐵絲綁牢。對預應力筋和普通鋼筋分別隱蔽驗收。
3.2.4鋼鉸線錨固端、張拉端的特殊處理
17、19軸線預應力大梁鋼鉸線張拉端考慮設在C軸柱頂外側端,固定端則直接錨入J軸柱梁端頂部內。E、G軸大梁鋼鉸線張拉端考慮設在21軸柱梁端固定端則直接錨入15軸柱梁端內。
鋼鉸線錨固端的特殊構造處理:鋼鉸線錨固端處按單根套設直徑8mm的螺旋鋼筋,螺旋鋼筋圈數5圈以上。單孔鋼錨墊板設4根螺紋直徑14mm的錨筋,錨筋長度大于140mm,直接點焊固定在柱、梁鋼筋上。鋼鉸線末端穿過錨板孔口后,采用單孔15-1P夾片式錨具固定。
鋼鉸線張拉端的特殊構造處理:鋼鉸線張拉端處按設計增設5片直徑10mm,間距50~80mm的鋼筋網片,鋼筋網片與柱梁鋼筋點焊固定。8根單束鋼鉸線按設計設二塊錨墊板,錨墊板采用Q235材質,厚度14mm,長寬按設計尺寸。錨墊板設直徑16的螺紋錨腳,鋼筋長度大于160mm。錨腳點焊固定于柱梁鋼筋上,并固定于端部模板上,確保錨板位置正確,平整無誤。張拉端的鋼鉸線通過錨板孔,甩頭長度確保大于穿心式千斤頂的長度,以便張拉。
3.2.5大梁砼澆搗
大梁分三層澆搗,每層分別澆搗密實,特別是錨固端及張拉端部砼必須仔細澆搗,確保密實。大梁一次連續澆搗成型,沒有水平、垂直施工縫。大梁澆搗沉實1小時后再澆板砼,以免出現裂縫。為提早張拉時間,大梁砼強度宜提高一級,按C50砼澆搗。
3.2.6錨具
固定端采用單孔15-1P夾片式錨具,張拉端采用單孔15-1夾片式錨具。錨具錨環采用45號鋼,調直熱處理硬度HRC32-35。夾片采用20Cr鋼,表面熱處理后的齒面硬度為HRC60-62。
3.2.7無粘結預應力張拉施工
預應力張拉準備工作:砼澆搗時預留試塊,按現場同條件養護,試壓檢驗砼強度達到設計強度75%以上時,才進行張拉。張拉端預埋墊塊與錨具接觸處的焊渣、砼殘渣等清理干凈。準備四臺穿心式YC20D千斤頂,四臺ZB0.8-500電動油泵。未張拉前,模板及支撐系統不得拆除。
張拉方法及順序:采取一端張拉,雙控方法(即控制張拉應力、控制張拉伸長值),分束分批建立預應力。因四根梁呈井字布置,考慮張拉應力平衡,每根梁端設一套張拉機具,四根大梁同步分束建立預應力。
張拉程序:因鋼鉸線為曲線布置,以0.2Pj級載量初始伸長值,Pj級或1.03Pj級為伸長終點值。本工程張拉程序征求設計單位意見,取其中一種與設計松馳應力相吻合的張拉程序。為便于同步建立預應力和便于校核張拉伸長值,實行分級加載,中間增加一級0.6Pj載級。
張拉最大控制應力:最大張拉應力бcon不大于規范和設計要求的75%fPtk,即最大張拉力бcon=0.75×fPtk×AP=0.75×1860×139=19.3905kN。最大張拉力由千斤頂與電動油泵配套標定的壓力讀數表控制。
伸長值校核:按直線段、曲線段分別計算伸長值后疊加,大梁鋼鉸線理論伸長值初步計算為180mm??紤]鋼鉸線為曲線布置,以0.2Pj級載量伸長起點值,以0.6Pj級載量伸長中間值,以1.0Pj或1.03Pj時量伸長終點值。
張拉端錨固區處理:張拉端錨固后,將多余的鋼鉸線采用手提式砂輪切割機切除,外露長度不少于300mm,并清除錨板及錨具上的油污、雜物,涂刷防銹漆后,采用C40膨脹砼封閉。
張拉端區預留板孔處理:將張拉端錨固處理后,對預先為方便張拉留設的板孔洞支模,按施工縫處理后,后澆C30膨脹砼封閉。
3.3預應力張拉準備工作中應注意的問題
預應力張拉前,對從事張拉工作的人員進行專門的技術培訓和全生產教育,操作人員必須熟記張拉程序和機械操作規程,熟悉機性能,并進行以下工作。
3.3.1所有用于預應力的千斤頂應是專為采用的預應力系統所設計,經國家認定的技術監督部門認證的產品。
3.3.2千斤頂的精度應在使用前校準。千斤頂一般使用超過6個月或200次,或在使用過程中出現不正常現象時應重新校準。測力環或測計應至少每2個月進行重新校準,并使監理工程師認可。任何時候工地測出的預應力鋼絞線延伸量有差異時,千斤頂應進行再校準。
3.3.3用于測力的千斤頂的壓力表,其精度應不低于1.5級。校正千頂用的測力環或測力計應有±2%的讀數精度。壓力表讀盤直徑應小于15mm。每個壓力表應能直接讀出以“kN”為單位的數值或伴一換算表可以將讀數換算為“kN”。壓力表應具有大致兩倍于工作力的總壓力容量,被量測的壓力荷載應在壓力表總容量的1/4~4范圍內,除非在量程范圍建立了精確的標定關系。壓力表應設于作者肉眼可見的2mm距離以內,使無視覺差能夠獲得穩定和不受動的讀數。每臺千斤頂及壓力表應視為一個單元且同時校準,以確張拉力與壓力表讀數之間的關系曲線。
3.3.4張拉前根據鋼絞線的強度、拉力和彈性模量值計算出每束(根)絞線的初始拉力、控制拉力和超張拉力下的伸長值,作為施工時的拉伸長值控制指標。
3.3.5無論是進行預應力張拉,還是進行孔道壓漿,事先在操作部位兩端用鋼板設置屏障,用纜繩隔離并設置明顯警示標志,操作期間禁任何非施工人員進入施工現場,操作人員也嚴禁將身體直接對準道部位。
4結束語
通過對無粘結預應力混凝土工程質量施工過程各個環節的控制,出版基地科技文化活動中心-康樂中心的施工質量得到了很好的效果。實踐證明,只要強化管理、精心施工,在技術上嚴格把關,操作上嚴格按照工藝要求去施工,無粘結預應力混凝土就會達到預期的效果,杜絕質量隱患的發生。
參考文獻:
[1]蔡鴻飛.無粘結預應力混凝土大梁的施工實例.建筑技術開發,2004-09:43~44.
[2]陳慶波.大跨度、大體積無粘結預應力梁施工質量控制技術.廣西城鎮建設,2006-10:19~21.
[3]鄭康喜.某教學實驗樓無粘結預應力混凝土大梁施工技術.廣東土木與建筑,2005-07:28~29
關鍵詞:混凝土,耐久性.影響因素,措施
1前言
混凝土結構以其整體性好、耐久性好、可塑性強、維修費用少等優點廣泛使用于整個20世紀,發現混凝土的耐久性問題則是在60至70年代。一些發達國家的混凝土橋使用了三四十年后,紛紛進入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環境、運用條件下,出現了一系列影響結構耐久性的物理、化學現象,如結構混凝土的碳化、保護層剝落、裂縫的發展、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學腐蝕等等。我國七十年代后期建造的混凝土橋梁亦發現有嚴重的開裂現象。因而混凝土結構的耐久性問題已成為結構工程師們不容忽視的一個問題。
混凝土結構的耐久性概括起來是指混凝土抵抗周圍不利因素長期作用的性能。結構耐久性問題主要表現為:混凝土損傷;鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應力腐蝕;以及鋼筋與混凝土之間粘結錨固作用的消弱等三個方面。從短期效果而言,這些問題影響結構的外觀和使用功能;從長遠看,則為降低結構安全度,成為發生事故的隱患,影響結構的使用壽命。下面從影響混凝土結構耐久性的主要因素和提高耐久性的技術措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。
2影響混凝土結構耐久性的主要因素
(1)混凝土的材質。
混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。這些材料的優劣直接影響到硬化后混凝土的質量(包括密實度和強度等),好質量的材料將為工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基礎。近年來由于基本建設的迅猛發展,施工中往往忽略對材質的要求,工地上只檢查混凝土試件的強度作為材質的唯一標準。豈知不合規格的材料,將導致混凝土收縮徐變量大大增加,初始裂縫大量產生,這對混凝土結構安全將是一嚴重隱患。
(2)混凝土的密實性。
混凝土的內部缺陷(不密實),使混凝土在使用過程中易受各種不利因素的侵襲,主要有如下幾種形式:
①滲透:當混凝土不密實,空氣和水容易滲入,水中有害物質就易對混凝土產生化學侵蝕,影響混凝土的耐久性。
②碳化:混凝土中因水泥石含有氫氧化鈣而呈堿性,在鋼筋表面形成堿性薄膜而保護鋼筋免遭酸性介質的侵蝕,起到了“鈍化”保護作用。但當混凝土密實度低,空氣中水和C02滲入,形成碳酸,盡管其酸性很弱,也能中和氫氧化鈣使鋼筋銹蝕,這一過程成稱混凝土的“碳化”。
③凍融破壞:混凝土不密實,體內滲入的水量大,低溫時水結冰體積膨脹產生壓力,從內部破壞混凝土的微觀結構,經多次凍融循環后,損傷積累將使混凝土剝落酥裂,強度降低。
(3)混凝土結構所處的環境條件。
工程結構使用時所處的環境條件是影響混凝土結構耐久性的外部因素,如海水侵蝕、大氣腐蝕、極高溫度、冰凍、水、風、地震災害的襲擊等。根據環境條件對混凝土耐久性的影響,《橋規》(JTGD62)根據公路橋梁的使用情況,將橋梁結構使用環境條件劃分為下列4類:
Ⅰ類環境——系指溫暖或寒冷地區的大氣環境;與無侵蝕性的水或土接觸的環境。
Ⅱ類環境——系指嚴寒地區的大氣環境;使用除冰鹽環境;濱海環境。
Ⅲ類環境——系指海水環境。
Ⅳ類環境——系指受侵蝕性物質影響的環境。
在上述環境分類中,嚴寒地區是指累年最冷月平均溫度低于-10℃地區;寒冷地區是指累年最冷月平均溫度高于-10℃,低于或等于0℃的地區。除冰鹽環境是指北方城市依靠噴灑鹽水除冰化雪的且其主梁受到侵蝕的環境;濱海環境是指海水浪濺區以外且其前無建筑物遮擋的環境;海水環境是指潮汐區、浪濺區及海水中的環境;受侵蝕性物質影響的環境是指某些化學工業和石油化工廠的氣態、液態和固態侵蝕性物質影響的環境。
如上所述,混凝土結構的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結構的使用環境,同時與結構設計、施工及養護密切相關。3提高混凝土結構耐久性的主要技術措施
(1)合理選擇混凝土結構的組成材料。
混凝土各組成材料及鋼筋的選用應滿足材料的耐久性質量要求,應按規范規定對進場原材料進行嚴格的質量檢驗。同時合理改善顆粒級配,提高混凝土的密實性。從而提高耐久性。
(2)提高混凝土的密實性。
控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,改善混凝土的施工工藝,攪拌均勻、充分振搗,加強養護,嚴格控制施工質量。除了選擇及配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實和水泥充分水化外,水灰比是影響混凝土密實性的最重要的條件,故《橋規》(JTGD62)中規定了各類環境條件下滿足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時適當摻用外加劑,如摻用減水劑或引氣劑,可改善混凝土的孔隙結構,提高混凝土的密實性。
(3)改進結構設計。
結構的選型、布置和構造應有利于減輕環境因素對結構的作用。采用具有防腐保護的鋼筋(例如,體外預應力筋,無粘結預應力筋,環氧涂層鋼筋等);加強構造配筋,控制裂縫發展;加大混凝土保護層厚度等?!稑蛞帯罚↗TGD62-2004)與舊《橋規》相比,構造鋼筋用量增多,混凝土保護層加大,構造不合理的地方進行了調整。
(4)采用高強混凝土以提高結構物的耐久性。
高強度混凝土(50MPa以上)的配制特點就是低水灰比,加外加劑,摻用超細活性摻合料,它的研制和應用解決的核心問題之一就是保證耐久性。由于高強混凝土的密實性能好,抗滲、抗凍性能均優于普通混凝土,因此不但適用于高層和大跨度結構物,對于海洋和港口工程,其抗滲和耐腐蝕性能均大大優于普通混凝土。
(5)加強橋面排水和防水層設計,改善橋梁的環境作用條件。
(6)加強結構使用階段的維護與檢測,提高混凝土的耐久性。
4結語
混凝土破壞絕非是某一孤立原因造成的,多是與其他綜合不利因素有關。本文通過對影響混凝土結構耐久性主要因素的分析,提出綜合提高混凝土結構的各種性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。從混凝土技術的發展來看,采用高強度混凝土是解決結構耐久性要求的發展趨向。
參考文獻
[1]戴文躍,安美華.高性能混凝土發展前景淺析[J].中國建設信息,2006,(11)
[2]王建花.淺談鋼筋砼結構的耐久性[J].淮陰工學院學報,2004,(05)
1.1混凝土內外溫差過大
澆注混凝土直至澆注完畢,因為大量的水化熱會在水化時產生,剛開始時會因為混凝土聚集大量水化熱,因而內部熱量不易揮發,進而造成混凝土中內外溫差過大,同時在混凝土的內部產生強烈的拉應力,導致拉應力比此齡期的混凝土容許拉應力大很多時,會形成溫度裂縫。另外,再加上通常大體積的混凝土配置鋼筋沒有深入到內部,因而由混凝土承擔因過大的內外溫差產生的拉應力,導致更容易產生溫度裂縫。
1.2混凝土收縮
然而伴隨著初期大量水熱化混凝土的漸漸消失,混凝土在后期會逐漸蒸發內部自由水,在外力不影響的條件下,混凝土會伴隨著硬結而自發的形成收縮和變形,但是,當這種收縮變形產生時會因為內部鋼筋的影響而受限,進而大量的拉應力會產生在混凝土當中,如果混凝土承擔不了該拉應力時,就會產生溫度裂縫。
1.3溫度突變
在土木工程中,待澆注完畢主梁,因為太陽會暴曬主梁的側面,所以這部分的混凝土的溫度顯然比其他地方的要高,進而造成內部溫度上升呈現非線性,使得主梁因為自己的限制產生過大的局部拉應力,進而因此產生溫度裂縫;除此之外,因為暴雨、陣雨以及冷空氣等氣候變化原因,澆注完畢的混凝土表面溫度會驟降,進而導致內外溫度形成梯形,如果溫度應力達到一定的高溫,就會產生溫度裂縫。
2土木工程大體積混凝土結構施工技術分析
2.1設計優化
在設計土木工程的時候,必須結合工程當地的氣候情況正確選擇混凝土配合比,而且還要布置適量的溫度鋼筋在易產生溫度裂縫的地方,以此和拉應力抗衡,與此同時,選擇在規定范圍內厚度最小的鋼筋保護層,防止由于過大厚度保護層而產生的溫度裂縫;除此之外,在劃分大體積混凝土的過程中,必須利用后澆帶和伸縮縫的正確設置來進行規則的分隔,同時還要根據科學設計的混凝土結構形狀,擴大混凝土水化熱的散熱范圍,進而防止加快增加其內部溫度,進而分散應力,減小產生溫度裂縫的可能性;而且,還要最大限度使用二次澆注的方法設計和施工混凝土,而且,在進行二次澆注的過程中為了增加混凝土抗拉能力,必須在其中添加聚丙烯纖維網或者鋼筋網。
2.2材料控制
大體積的混凝土之會有溫度裂縫產生,原因在于混凝土釋放大量的水化熱,因此,盡可能使用水熱化程度較低的水泥在大體積的混凝土當中,為了最大限度使用較少用量的水泥,還可以利用摻合料的方式,比如可以添加一些粉煤灰等。就混凝土的粗骨料的選擇而言,盡可能使用級配良好、強度高和粒徑大的粗骨料,可以有效防止混凝土產生收縮變形的現象,與此同時,也不會忽視含泥量和其他有害物質的含量的控制。而在混凝土的細骨料的選擇上,就必須符合泵送的要求,盡可能使用細砂或者中砂,這樣可以保證以最小的表面積和空隙率充分減少使用水泥的用量。除此之外,為了更好地增加同齡期混凝土的抗拉能力,還可以采用摻加外加劑的方式進行,有效提高了混凝土的和易性,減少水灰配比。
2.3施工控制
在實際施工混凝土澆注時,試驗人員的職責是根據現場的情況,及時跟蹤坍落度和和易性變化現象并隨時測量,根據結果上報攪拌站并及時進行處理。對于混凝土搗固人員來說,要經過嚴格的培訓,考核通過之后才能夠上崗,并且要權責明晰,分工明確,特別是要由專職人員搗鼓和處理鋼筋集中的地方、端模、拐(死)角等,技術人員和施工員要跟班指揮現場。通過插入式的為主要方式進行混凝土振搗,插入振搗最佳厚度為30cm,以垂直等距離插入到下層間距在60cm以內,高度大約為5~10cm。施工人員必須邊振搗邊觀察,盡可能避免漏振或過振等現象。
2.4冷卻管降溫
利用提前鋪冷卻管路在混凝土結構內部中,以此降低在硬化時混凝土內部的溫度,保證腳注混凝土完畢后通水循環冷卻的正常實施,冷卻管路中的水量的范圍不能超過1.5m3/h,如果管內為過高水溫,那么也會加快水流的速度和流量。施工的部位不能因為冷卻管的出水而受到影響,如果混凝土總體初步凝固,那么可以酌情通過該出水進行保溫養護。待混凝土養護的步驟結束,為保證混凝土的強度以及其他不受中空的冷卻管的影響,所以下一步一般利用真空壓漿的方式完成注漿和壓漿的工作。
3結語
關鍵詞:現澆混凝土結構,后澆帶施工
目前隨著國民經濟的發展,各地均出現了體量大、投資多、標準高的高層建筑,有時為了功能的需要和解決高層主體與裙房間的沉降差異。鋼筋混凝土的收縮變形以及混凝土的溫度應力等問題,往往在現澆混凝土結構中,引入后澆帶的施工,是最近幾年結構設計和施工中的一項新生事物。為了做好現澆混凝土結構的后澆帶施工,筆者著從后澆帶的形式,正確理解后澆帶的途徑及設計要點、施工要點幾個方面進行簡要闡述。
一、形式分類及特點。
1、平直型:其特點是施工時模板安裝與拆除較方便,常作為事故性處理方法或應用于厚度較薄的工程中,值得注意的是滲水線路短,后澆帶的界面結合質量不好保證。
2、階梯型:其特點是支模簡單,拆除容易,抗滲線路長?;炷两Y合面垂直于水壓方向。界面結合質量容易保證,抗滲性好,后期施工容易。
3、企口型:其特點是混凝土結合面也垂直于水壓方向,界面結合較好,抗滲線路延長。但這種后澆帶形式支模較費工,澆筑時有不易密實的死角,而且拆模清理困難,成型后還應保護邊角,稍有疏忽就影響后期施工質量。
4、V字型:其特點是抗滲線路延長,界面結合較好。但也存在支模、拆模較費工的問題,成型后應注意保護邊角。
后澆帶具體形式選擇,應視具體工程結構形式而定。
二、正確理解后澆帶的用處及設計特點。
所謂后澆帶是指在現澆整體鋼筋混凝土結構中,只在施工期間留存的臨時帶型縫起到消化沉降與收縮變形以及防水的作用。根據工程需要,保留一定時間后,再用混凝土澆筑密實成連續整體的結構,后澆帶的位置應視工程具體結構形狀而定。應選擇于受力和變形較小的部位,盡量避開地下水。后澆帶的用途不盡相同,例如:
1、為解決高層建筑主樓與裙房間的沉降差而設置的后澆帶,應明確按“沉降后澆帶”進行設計。
2、為防止混凝土因溫度變化拉裂而設置的后澆帶,應明確按“溫度后澆帶”進行設計‘
3、為防止混凝土凝結收縮開裂而設置的后澆帶,應明確按“收縮后澆帶”進行設計。
4、為防止結構因溫度變化和混凝土收縮開裂而設置的后澆帶,應明確按“伸縮后澆帶”進行設計。論文參考,后澆帶施工。。
不同類型的后澆帶其配筋特點各有不同,對于伸縮后澆帶可采用直通加彎的形式,以消除混凝土因溫度脹縮、干縮等引起的變形影響,待后期后澆帶施工時可直接澆筑;對于沉降后澆帶一般采用搭接方法或先采用搭接方式留出焊接位置,待結構沉降穩定以后,進行后澆帶施工時再焊接施工的方法,將沉降變形影響降低到最小程度。另外還應在后澆帶處附加長度500~600mm、φ12~φ16間距500mm的鋼筋。后期采用焊接連接,同一截面的鋼筋焊接連接率不得大于50%。
三、施工要點
1、后澆帶的保護,基礎底板的后澆帶留設后,應采取保護措施,防止垃圾雜物掉入。保護措施可采用木蓋板覆蓋在基礎底板的上皮鋼筋上,蓋板兩邊應比后澆帶各寬500mm以上;地下室外墻豎向后澆帶可采用混凝土預制板保護。樓面后澆帶兩側的梁底模及梁板支撐不得拆除。
2、后澆帶的保護時間,應按設計要求確定,當設計無要求時,應不小于40天,在不影響施工進度的情況下,應保留60天。
3、澆筑結構混凝土時,后澆帶的模板上應設一層鋼絲網,后澆帶施工時,鋼絲網不必拆除。后澆帶封閉前。必須仔細將整個混凝土表面的浮漿剔除,并鑿成毛面,徹底清除后澆帶中的垃圾及雜物并隔夜澆水濕潤,滿涂一道2-3mm厚的摻5%107膠(水泥重)的1:1水泥稀漿,確保后澆帶與先澆搗的混凝土連接良好。
4、地下室底板和外墻后澆帶的止水處理,要按設計要求及相應的施工驗收規范進行。論文參考,后澆帶施工。。后澆帶的封閉材料應采用比先澆搗的結構混凝土設計強度等級提高一級的補償收縮混凝土澆筑振搗密實并保持小于14天的保溫保濕養護。
5、后澆帶混凝土中使用的微膨脹劑,必須具有出廠合格證及產品技術資料,并符合相應技術標準和設計要求,使用前必須進行復試合格后方可使用。
6、后澆帶混凝土中使用的微膨脹劑和外加劑的品種,應根據工程性質和現場施工條件選擇,并事先通過試驗確定摻入量。(UEA一般為水泥重量的10%-12%)起其稱量應由專人負責,允許誤差一般為摻入量的±2%。
7、混凝土應攪拌均勻,否則會產生局部過大或過小的膨脹影響混凝土質量。所以應對摻微量膨脹劑的混凝土攪拌時間適當延長。
8、后澆帶的混凝土要拌制成低流動性混凝土,混凝土的塌落度控制在40mm以內,盡量降低水灰比以保證混凝土的膨脹率和混凝土強度不受損失。
9、后澆帶混凝土應振搗密實,與先澆搗的混凝土連接牢固,受力后不應出現裂縫。論文參考,后澆帶施工。。后澆帶混凝土如有抗滲要求還應按規范規定制作抗滲試塊。
10、在后澆帶混凝土施工前,后澆帶附近一定范圍內不應允許施工堆放材料,限制施工荷載,并做后澆帶兩側的臨時支護。防止在拆除模板過程中,由于支撐松動,移位等造成結構開裂。
11、因后澆帶的收縮補償,混凝土的澆筑時間與結構混凝土澆筑時間的間隔均較長,一般的在2-3個月以上,個別需要6個月或更長時間,為防止后澆帶內的鋼筋銹蝕,在結構層混凝土澆筑完成后及時清理模板內的浮漿雜物的同時,可用摻5%107膠(水泥重)的1:1水泥稀漿用刷子在裸露的鋼筋表面上滿涂一道以防止鋼筋在這段時間內銹蝕。
四、結束語
通過設置后澆帶給超長結構的建筑施工帶來可能,也使大體積混凝土可以分塊施工加快了施工進度縮短了施工工期??傊鬂矌У氖┕ぃòㄔO計)做不好,會直接影響到建筑結構的整體性與安全性,做為工程技術人員,必須做好后澆帶的施工,確保結構安全可靠,消除質量隱患。
關鍵詞:混凝土、裂縫、溫度、成因、措施
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A
前言
隨著我國建筑行業的快速發展,鋼筋混凝土結構在工程中得到廣泛應用,但同時由于混凝土結構的裂縫問題而引發的質量問題也開始凸顯。建筑混凝土結構的裂縫現象是建筑中較為普通的現象,其主要表現在鋼筋混凝土構件中。根據工程實踐和對材料的微觀分析,建筑混凝土結構裂縫是不可避免的,在施工過程中可以對其危害程度進行控制。因此要通過加強結構設計,來減少裂縫產生的危害程度,控制裂縫發展。
裂縫成因
由于受房屋建筑設計單位和施工單位企業資質、資金狀況、施工技術、監理等因素的影響和限制,各組織單位之間的設計水平和施工質量也是良莠不齊。有的設計單位在房屋建筑初步設計階段,考慮的不夠周全,沒有對當地施工環境(溫度、濕度、地質條件等)進行認真的分析,導致變形縫設置位置和伸縮不當、建筑結構不合理等設計缺陷,從而降低了房屋建筑的剛度要求,使混凝土在凝結過程中承受的拉壓應力出現的過早、過大,進而導致出現各種裂縫等。
在施工和使用過程中,引起建筑混凝土結構開裂的原因很多,當發生溫度和濕度變化、結構受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當時,都非常容易產生裂縫。在設計構造時,由于考慮不周,結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中;在構造處理不當時,現澆主梁在擱次梁處如果沒有設置附加箍筋或附加吊筋;以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。
氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,就會出現裂縫。另外,當混凝土表面濕度變化較大或發生劇烈變化(如養護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內部混凝土的約束),也往往導致裂縫。
溫度裂縫通常出現在大體積或溫差變化過大區域的混凝土工程結構中,混凝土工程在澆筑工作結束后,其硬化期間水泥水化會產生大量水化熱。因為混凝土體積過大,水化熱大量聚集到混凝土的內部,并且這種現象非常不易揮發,致使混凝土內部的溫度不斷升高,但是混凝土的表面散熱性較好,這樣就使得形成較大的內外溫差,致使混凝土結構溫差導致外部和內部的熱脹冷縮程度大不相同,使得混凝土表面出現較大拉應力。當混凝土表面的拉應力過高時,混凝土結構就會有裂縫出現,該類裂縫通常發生于混凝土工程施工后期。在工程施工建設過程中,如果溫度出現較大裱花,或者混凝土遭受寒潮襲擊,都會致使混凝土的表面溫度下降,從而致使收縮現象發生?;炷恋谋砻媸湛s會使得混凝土內部受到約束,致使更大拉應力產生,從而形成混凝土裂縫,這類裂縫一般只形成于混凝土表面的較淺范圍內。
溫度裂縫走向一般都沒有特定規律,混凝土結構裂縫通常都是縱橫交錯的,梁板類較大長度的結構,其裂縫大多與短邊平行,裂縫會沿著長邊依次分段出現。裂縫的寬度不一致,受到溫度變化的影響會出現一定差異,夏季時裂縫較窄而冬季時裂縫較寬。高溫膨脹會引起混凝土中間粗兩端細縫的出現,這種裂縫會導致鋼筋銹蝕,使得混凝土出現碳化現象,致使混凝土抗疲勞能力、抗滲能力以及抗凍融能力降低。
施工中的溫度與裂縫控制
1、從材料、配合比方面采取技術措施
(1)選用中低熱的水泥品種
造成混凝土上升的唯一熱源就是水泥的水化熱,它取決于水泥的品種和水泥用量,資料表明,不同品種與標號的水泥有著顯著的差異。在水泥用量相同的條件下,盡可能地選用中低熱水泥,可以顯著地減少水化熱含量,從而有效地減少混凝土的溫升。
(2)盡量減少單位體積混凝土的水泥用量
盡量減少單位體積混凝土的水泥用量,目的也就是為了減少水泥的總發熱量,削減混凝土的溫升值。在配合比設計中常用的方法有:利用混凝土的后期強度、摻加粉煤灰、摻加減水劑。
(3)摻加緩凝劑
在混凝土摻加適量的緩凝劑,能夠在一定程度上延緩水泥的水化作用,減緩水化熱的釋放速率。它的作用是推遲熱峰出現時間,同時也降低了溫度峰值。通過延緩水化熱釋放速率,可以讓更多的熱量通過界面散失出去,用來升溫的部份則大為減少,從而使混凝土的溫度峰值得到削減,出現時間也相應延遲。
2.控制溫度的措施:
(1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中水泥用量;
(2)拌和混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;
(5)規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;
(6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施。
3.收縮裂縫的預防措施
(1)減少混凝土自身的收縮性, 如選取用鋁酸三鈣含量低, 細度不過細,穩定性較好的水泥, 不宜選用礦渣、火山灰水泥, 砂采用中砂或粗砂, 不宜采用細砂, 采用規格和級配良好的碎石, 選用高效減水劑, 降低水灰比, 單方水泥用量和單方用水量, 使混凝土的內部組成密實骨架結構。添加聚合物或纖維可使砼具有良好的抗裂性。
(2)加強施工質量控制, 混凝土澆注前應對模板或基礎進行灑水濕潤或降溫(防凍)處理, 混凝土振搗充分、均勻、適當, 控制好混凝土的拌和溫度及澆注溫度, 為了減少沉降裂縫, 可在混凝土澆注后 1h-15h 內,混凝土初凝前,對混凝上進行二次振搗或二次抹壓, 當混凝土澆注到變截面時,如箱梁及工梁的翼板根部或板梁的鉸區部位,宜稍作停留,待混凝土泌水沉降后再行澆注,都有助于避免該部位裂縫的產生。加強混凝土結構的養護,做到及時周到,保證濕度,減少結構自身內外層溫差及結構與環境之間的溫差, 避免構件受曬、受干、受風、受凍, 再次從設計角度, 適當提高砼標號, 增加抗裂鋼筋, 加大保護層厚度, 減少截面突變, 也有助于減少收縮裂縫。
4.混凝土干縮裂縫的處理措施分析
(1)選擇收縮量比較小的水泥進行混凝土配比,普通水泥的干縮要低于礦渣水泥。(2)混凝土干縮會受到水灰比影響,水灰比較大時干縮現象就會越嚴重,所以,在混凝土調配過程中,設計時應盡可能的將水灰比備用材料控制好,同時應才加適合的減水材料。(3)嚴格管控混凝土耗材和混凝土拌合的配比量,混凝土用水量一定不能大于配比設計所給出的用水值。(4)強化混凝土早起養護力度,并且應適當對混凝土養護時間進行延時。在北方冬季天施工時,應注意將混凝土的保溫時間適當延時,并且使用涂刷養護材料的方式對其進行養護。(5)在混凝土工程結構內設置適合的收縮細縫。
結束語
建筑工程是一項復雜的定制型工程,在進行工程設計時需要考慮的因素較多。為了提高建筑安全,減少混凝土結構裂縫,進行結構設計時要引起足夠的重視,通過措施預防、技術防備等措施,來減少混凝土裂縫帶來的建筑危害。
參考文獻
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3.楊樹永 談談建筑混凝土結構中常見裂縫問題 [期刊論文] 《赤子》 -2012年7期
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【關鍵詞】區域約束混凝土 抗震性能 延性 結構 應用
中圖分類號: TU37 文獻標識碼: A 文章編號:
1.引言
鋼筋混凝土是在19世紀中葉開始得到應用的,由于水泥和混凝土剛剛問世,同時設計計算理論尚未建立,所以發展比較緩慢。19世紀末,隨著生產的發展,以及試驗工作的開展、計算理論的研究、材料及施工技術的改進,鋼筋混凝土在以后的兩百年得到了飛速發展,各種形式的約束混凝土結構隨之出現。人們對約束混凝土的研究始于20世紀30年代,并逐漸形成了鋼管混凝土、碳纖維約束混凝土、鋼筋約束混凝土三大體系。其中,鋼筋約束混凝土的應用和研究最為廣泛。曹新明教授提出了區域約束的概念[1],以往的研究均是將構件截面作為整體進行約束,而且強調橫向箍筋對混凝土的約束作用,其實約束混凝土中縱向鋼筋與橫向箍筋有著同等重要的作用;再者,盡管約束可以提高混凝土的強度和延性,但是構件在受力時并非所有的地方都需要有強約束,有效而經濟的做法應該是在需要的地方施加有效約束。區域約束混凝土概念的提出,突破了傳統思維模式,以一個全新的視角考察鋼筋混凝土結構中各個組成成分的功能,通過調整縱向鋼筋及橫向箍筋的布置方式,改變了混凝土、縱向鋼筋及箍筋的受力機理,并將區域約束與整體約束有機地結合,使鋼筋與混凝土的結合更為緊密,充分發揮了各個組成部分的性能。
2.關于約束混凝土
(1)約束混凝土結構約束機理[1]
對于約束混凝土構件,在混凝土受壓時,由于側向壓力的約束,限制內部微裂縫的發展,能極大地提高混凝土的抗壓強度。工程上運用這一現象,把以受軸心壓力為主的柱子做成鋼管混凝土柱(鋼板焊接成為筒狀或直接用大直徑鋼管,內澆注混凝土)、側向密排配置螺旋形或者環形箍筋柱。在混凝土構件受到軸心壓力過程中,混凝土發生與軸壓力相互垂直的橫向變形,內部產生裂縫,此時的鋼管或者密排環狀箍筋就發生作用,向混凝土提供徑向反作用力,緊緊地約束了混凝土的橫向變形,從而限制內部微裂縫的發展,以達到提高混凝土的抗壓強度和延性(發揮混凝土的塑性性能,得到良好的變形效果),我們通常稱鋼筋對混凝土的這種約束效果為有效約束:如矩形截面柱,普通配筋情況下的鋼筋對混凝土的約束機理如圖1所示。把箍筋與縱筋的連接點視為不動點,則虛線范圍內為有效約束區域(拱作用)
圖1矩形截面柱約束機理示意圖
縱筋則可視為同時受軸向壓力及彎矩的連續梁,共同為核心混凝土提供約束。當鋼筋(縱筋及箍筋)配置達到一定水平后,可以有效提高核芯混凝土的強度及延性。
(2)區域約束混凝土結構特點
傳統約束與區域約束:
傳統矩形截面鋼筋約束混凝土柱的箍筋形式主要有螺旋箍、井字箍、復合箍(圖2)等,它們都是將整個截面進行約束,并在截面中心形成約束最強的約束核心。其縱筋主要分布在柱截面四邊,當然這對柱體抗彎是很有效的。
圖2 傳統箍筋形式
區域約束混凝土旨在在最需要的地方設置約束鋼筋。將約束鋼筋集中布置在受壓或剪壓區,以便更有效提高該區域混凝土的強度及延性;并且以合理的方式布置約束鋼筋。有效的約束是由混凝土、縱向鋼筋及橫向箍筋共同實現的,縱向鋼筋的配置、橫向箍筋的形態及配箍率、鋼筋的強度與混凝土強度的比值都影響到約束的效果,因此,需要有合理的配置(圖3)。
圖3 區域約束箍筋形式
區域約束混凝土受力特點:
a.區域約束混凝土結構承載能力、強度比普通混凝土均有所提高,提高的幅度根據約束程度而定(圖4);
b.同等強度下,可以減小構件截面尺寸,減輕結構自重,從而獲得更多的使用空間;由于截面減小,結構耗能略有降低,但是延性性能大幅度提高,更有利于結構抗震;
圖4混凝土抗壓強度與應變關系圖
c.隨著軸壓比的提高,區域約束混凝土試件的剛度的提高略低于普通約束混凝土試件,這就使得區域約束混凝土構件在地震中耗能有所降低,安全儲備相應提高;
d.在工程設計中,區域約束軸壓比限值在滿足配箍率的前提下,對于矩形截面柱可以比規范取值提高1.1倍,對于圓形截面柱可以比規范取值提高1.2倍[2] [3]。
3.區域約束混凝土結構的應用
區域約束混凝土定性描述了混凝土結構中各個組成成分的工作性能,箍筋的強度、混凝土的延性都得到了充分發揮,鋼筋與混凝土的粘滯性及混凝土間的咬合力得到了實質改善,提高結構的承載力的同時不降低安全度。區域約束混凝土有了很強的耗能能力,可以大幅度地提高結構的抗震性能。因此當它用作多層及高層建筑中的柱子時,不僅可以減小柱子的截面尺寸,還可以擴大建筑的使用空間。并且在建筑上一改“肥梁、肥柱”的舊結構形式,使建筑更加美觀,由于柱子截面的減小,必然會增加建筑的使用空間,減輕柱子自重,減少混凝土用量。這樣將帶來很大的經濟效益與綜合效益。此外,區域約束混凝土結構構造簡單、施工方便,與傳統混凝土結構相比,區域約束混凝土有著同樣簡單的構造形式,采用同樣的施工方法,因此極易為施工單位所接受,便于推廣使用。
當前建筑業已成為國民經濟的支柱產業,約束混凝土結構在我國的發展十分迅速。合理地利用約束混凝土結構,可明顯提高混凝土的承載能力,充分發揮材料的使用效率,在技術和經濟上都具有很大的優越性?;谏鲜鰞瀯荩瑓^域約束混凝土構件可以應用于橋梁工程、高層與超高層建筑,工程中應用于受拉、受壓、受彎、受扭等梁柱構件,以及一些大體積鋼筋混凝土構件,如大壩、橋墩、承臺等,可以充分減輕結構自重,增加使用空間。
約束混凝土結構是現代建筑最重要的結構形式之一,具有節約材料和勞動力,提高施工工效,加快施工進度,提高建筑工程的產品質量等優勢。從環保和節能的角度講,應用區域約束混凝土技術,可以減少環境污染,取得較大的經濟效益。在當前狠抓工程質量,加強設計施工管理的情況下,應用區域約束混凝土技術,不僅改善了構件的受力性能,降低結構的總體造價,能夠滿足現代工程施工質量和效率的要求。相信在本世紀的初,我國工程建設必將出現嶄新的氣象。
4.結語
區域約束混凝土結構是針對工程結構設計高層、超高層鋼筋混凝土以及大跨結構中遇到的軸壓比超限問題,在約束混凝土基礎上發展起來的,能有效實現滿足建筑、結構、經濟、安全之間合理協調的新型結構。
鋼筋混凝土抗震設計中,經濟而有效的方法是提高結構及構件吸收地震能量的能力,利用結構或構件的變形能力來耗散地震能量。對區域約束混凝土結構抗震性能和設計方法的研究還有待于進一步深入。
參考文獻
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關鍵詞:時間;鋼筋混凝土結構;抗力
1.引言
由于鋼筋混凝土結構價格相對低廉,它被廣泛應用于現代土木工程中。傳統的建筑結構設計和鋼筋混凝土材料的研究對鋼筋混凝土強度與時間關系研究較少,尤其對鋼筋混凝土結構中的鋼筋與混凝土的粘結應力隨時間變化的研究更少。近年來,隨著建筑設計和施工技術的發展,才涉及了鋼筋混凝土結構抗力與時間的關系。通過對鋼筋混凝土柱的破壞概率的研究,表明低強度的鋼筋混凝土柱破壞概率低于偶然荷載作用下的破壞概率,這種方法已經被運用到隨時間而變化的破壞概率上。低強度的鋼筋混凝土結構和混凝土結構耐久性上的研究認為這種作用加速了鋼筋混凝土結構的破壞。鋼筋混凝土結構的耐久性分析表明,不同因素作用影響鋼筋混凝結構強度?;诨炷两Y構的安全性,研究時間對鋼筋混凝土結構抗力影響是必要的。
2.影響鋼筋混凝土結構強度因素
許多因素影響鋼筋混凝土結構的抗力,如鋼筋的幾何尺寸、鋼筋混凝土結構的使用環境以及時間因素等影響鋼筋混凝土結構的抗力。
鋼筋混凝土結構抗力的變化是的一個隨機函數過程或者說是一系列材料和結構變量的相互作用?,F在許多研究鋼筋混凝土結構中鋼筋斷裂、疲勞破壞的模型還沒有得到大家認可,獲得相關鋼筋混凝土模型的實際方法是一種多因素理解方法。對于單一的因素許多結果只考慮到混凝土的碳化作用,碳化的厚度公式:
D(t)= K t(1)
式中D(t),K和t分別為厚度,速度系數與碳化的時間。
鋼筋混凝土碳化是混凝土合成物與空氣中二氧化碳緩慢中和反應的過程。密實的混凝土在空氣中碳化需要花幾十年的時間,但是非密實混凝土碳化只要幾年的時間。若是混凝土合成物的含量較高,隨著碳化過程的進行,混凝土的抗力就會下降。碳化作用會造成混凝土堿度下降及鋼筋的銹蝕,使鋼筋混凝土結構保護層產生裂縫甚至脫落,降低鋼筋與混凝土之間的粘結力,造成鋼筋混凝土結構抗力下降。
近年的研究成果表明非碳化保護層15mm處的鋼筋腐蝕最嚴重,主要是因為混凝土保護層上裂縫和較薄的表層加速了鋼筋腐蝕。當鋼筋的應力小于其屈服應力時,鋼筋腐蝕較為緩慢,當鋼筋的應力超過其屈服應力,鋼筋的腐蝕加速。鋼筋的銹蝕導致鋼筋的面積減小、粘結力破壞,從而引起結構抗力下降。疲勞破壞分為固定疲勞破壞和隨機疲勞破壞,固定疲勞破壞是周期荷載作用,隨機疲勞破壞是任意荷載。當結構承擔活載時,鋼筋混凝土結構在鋼筋腐蝕的情況下承擔活載,其極易發生疲勞破壞,也易造成結構剛度下降及裂縫的擴展。荷載的調幅可以使鋼筋混凝土結構的抗力降低。
3.時間對鋼筋混凝土結構抗力的影響
3.1時間對鋼筋混凝土結構抗力影響解析公式
時間對鋼筋混凝土結構抗力影響是屬于該情況結構的隨機變量是彼此相互獨立的,以隨機時間相依函數為特征的鋼筋混凝土可以用下面公式來表示:
計算結果表明,鋼筋混凝土結構的抗力隨著時間增加而減小。這對于校核鋼筋混凝土結構的安全性不可忽略。
4.結論
通過對影響鋼筋混凝土結構抗力因素的分析,可以得到以下結論:
(1)混凝土碳化、鋼筋的腐蝕影響鋼筋混凝土結構的抗力。
(2)鋼筋混凝土結構抗力隨時間的增加而減小,這對鋼筋混凝土結構養護,安全性評估提供理論參考。
(3)針對鋼筋混凝土結構的抗力隨著時間的變化,建議采用解析方法進行分析。(作者單位:1.江西建工集團有限公司;2.綠地房地產集團有限公司)
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關鍵詞:混凝土結構;教學方法;課程
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)05-0105-02 混凝土結構使用至今已經有160年的歷史,與鋼、木和砌體結構相比,因其在物理力學性能及材料來源等方面的諸多優點,同時結合高強度結構鋼材很好的受拉性能、延性以及與混凝土間良好的粘結性能等優點,目前已發展出了鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構、鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土組合結構、纖維混凝土結構等諸多結構形式,發展速度快,應用范圍也非常廣泛。混凝土結構是我國高等院校土木工程專業本科培養計劃中一門重要的專業學位課,一般而言的混凝土結構是《混凝土結構設計原理》和《混凝土結構與砌體結構設計》兩門課的總稱,以下簡稱“混凝土結構”課程。作為土建類專業本科生必修的一門重要的專業課程,近年來關于混凝土結構的教科書、專著和論文很多,但有關其教學方法研究方面的論文卻很少,基于這一點,本文從土木工程專業本科教學的角度出發,對混凝土結構的教學方法進行探討。
一、《混凝土結構》課程的特點
《混凝土結構》課程包括基本(構件)理論和結構設計兩大部分內容。第一部分為基本(構件)理論,主要探討鋼筋混凝土基本構件——受彎構件、軸心受拉、受壓構件、偏心受拉、受壓構件以及受扭構件等,在單一的拉、壓、彎、剪、扭應力狀態及幾種復合應力狀態共同作用下的受力性能分析方法、設計計算和構造配筋等方面內容。在教學計劃上,這部分內容屬于專業基礎課,重點在于讓學生掌握鋼筋混凝土各種構件受力性能的分析和設計計算[1]。第二部分為結構設計部分,主要探討樓蓋結構、單層廠房結構和高層建筑結構的設計,在教學計劃上,這部分內容屬于專業課,重點在于讓學生掌握結構設計的總體思路、設計步驟及具體施工圖的繪制,培養學生解決實際問題的綜合能力。
由于在第一部分基本(構件)理論中,概念多、公式多、符號多、配筋構造多、計算過程繁瑣,使得初學者往往抓不住重點;而在結構設計部分中,需要當把各種單個構件組合成整體結構進行設計時,就更難弄清楚了。因此在講授本課程時,必須首先了解本課程的特點。
1.混凝土結構涉及的問題往往都是工程上的一些實際問題,很少有孤立存在的,學生在學習本課程之前一般都缺少工程概念,有一些構件是怎么連接的根本不清楚,就更談不上清楚構件間受力的傳遞路徑是怎樣的了,因此在開始學習本課程時必然感到不適應。
2.鋼筋混凝土結構是由鋼筋和混凝土兩種力學性能完全不同的材料組成的,根本不屬于理想變形體,因此不能采用以往在材料力學和結構力學課程中學習的桿件或結構的一些力學公式進行計算分析。因此,混凝土結構中各種構件的承載力計算公式,一般都是以室內模型實驗分析數據為依據,再基于某些基本假定,得到截面破壞時的應力圖形,利用分析截面應力平衡條件建立平衡方程,進而得到各種構件承載力計算的基本公式。
3.混凝土結構構件承載力極限狀態設計主要包括:材料選擇、截面預估和配筋計算三部分。在這三部分中,“材料選擇”是根據工程特點和設計經驗確定的,“截面預估”是根據構造要求和工程上常用尺寸確定的,只有“配筋計算”是根據承載力計算公式計算出來的??梢哉f,我們在進行結構構件設計時,是“由未知求未知”的過程,解答必然也是多種多樣的,因此如何合理的選擇設計參數并優選出最佳的配筋結果,這是學生在以往課程中所沒有遇到的。
二、教學方法分析
根據《混凝土結構》課程的特點,總結出如下幾條教學經驗,以提高本課程的教學效果,加強學生綜合能力的培養。
(一)從全局建立結構系統概念
為了使學生了解和掌握結構系統概念,了解本課程的主要層次關系,從全局把握學習重點,理清學習思路。我們首先以一個學生比較熟知的、具體的結構(如教學樓)為例,從全局上介紹結構—構件—截面—材料體系,講清結構設計程序是從結構構件截面,同時構件的受力性能又取決于材料,而課程的教學程序則與設計程序相反,是從材料截面構件結構,通過這樣講授,使學生一開始就建立結構整體系統的概念,理清了各部分的關系,為課程學習建立了一個總體框架,更重要的是使學生明白了所應解決的問題[1,2]。
(二)強調實踐性教學環節
實踐性教學環節包括:到施工現場參觀的認識實習、課程設計及綜合技能訓練等。在《混凝土結構》課程開課之前,安排學生到一些建筑工地去參觀正在施工中的混凝土結構工程,觀察結構形式、分析梁、板、柱的受力和傳力關系,了解各種構件的配筋特點及主要的構造措施,使學生對梁、板、柱等常見的混凝土基本構件和框架結構、剪力墻結構等常見的混凝土結構形式有一些初步的感性認識,并借以引發和提高學生學習《混凝土結構》課程的興趣。在《混凝土結構》課程后期安排的混凝土樓蓋結構設計、混凝土單層廠房結構設計等課程設計,使學生有機會完成混凝土結構設計的完整過程,諸如確定結構方案、建立結構計算簡圖、結構受力分析、結構配筋計算、結構施工圖繪制等各個環節的訓練,使學生全面消化、吸收和運用在課堂教學中已經學到的理論知識,培養學生綜合分析和處理實際工程問題的能力。
(三)注重采用對比聯系的方法介紹問題
由于混凝土材料物理力學性能的復雜性,使得混凝土結構構件在許多情況下的受力分析也變得十分復雜,因此,在課堂授課過程中要盡量采用對比、分析因果關系和聯系的方法進行講解,使學生對所研究問題的思路更加清晰,理解也更加深刻。
例如我們在講解梁的正截面受彎及偏心受壓柱的實驗研究時[3,4],可將三種破壞類型采用如表1、表2所示的對比方法講述,這樣把引起三種破壞形式的原因就清晰直觀的表達了出來。
另外,我們在講解問題時還應注重各章之間的聯系,使知識融會貫通,形成一個網絡,例如,“受彎構件”和“受壓構件”是兩個完全不同的章節,也是兩個不同的結構構件,但它們之間卻存在著一定的聯系,如在講解“矩形截面偏心受壓構件”時,可以指出“矩形截面偏心受壓構件的受力模式,就是受彎構件豎立起來再施加軸力的模式”,由于學生之前已經學過了“受彎構件”,所以在學習這一知識點時就不會感覺到新內容的負擔。這樣不僅學習起來比較輕松,而且容易將前后知識點聯系起來,加深印象,提高學習效果。
(四)重視構造措施
結構和構件設計時,必須經過計算和構造設計兩部分才能完成。由于強度和變形計算并非考慮了結構上的所有作用,因此除了利用承載力公式計算配筋外,還必須用構造設計來補充。構造措施是人們在長期實踐經驗的基礎上總結出來的,可防止因計算中沒有考慮的影響因素而使結構構件開裂和破壞,同時也是為了結構構件在使用和施工上的需要而采用的。
構造措施是《混凝土結構》課程學習中既簡單又難于掌握的一部分知識,簡單在于規范規定很明確,而且表達形式簡單;難于掌握在于內容多且零散,系統性和邏輯性較差。但構造措施在混凝土結構設計中又是非常重要的,大多數抗震設計的相關問題都是通過構造措施來保證的,所以在給學生授課時一定要重視構造措施的講解。仔細分析不難發現,混凝土結構的構造措施主要包括三個方面:關于構件截面尺寸的要求、縱筋(主筋)的要求以及箍筋的要求,對于這些規定性的內容,只有將其進行適當的分類和文字上的加工,使其變為條理化和簡單化的形式,才能產生良好的理解和記憶效果。
(五)重視現行設計規范與書本內容的結合
我們培養的土木工程專業學生畢業后有一部分要到設計單位工作,從事與鋼筋混凝土結構設計有關的工作,因此必須熟悉、掌握和應用國家頒布的有關結構設計計算和構造要求的技術規定和標準,如《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)、《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)、《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)等。它是工程技術人員進行設計時必須遵守的法規,因此我們在講課過程中,應該緊密結合現行規范,分析工程設計實例,對教材的內容加以拓寬,使學生認識到:作為實際工程結構設計,既要滿足理論分析計算,還要符合現行規范規定的要求。
綜上所述,《混凝土結構》是一門理論與實踐緊密聯系的課程,具有很強的工程概念,教授這門課時,應緊緊把握住《混凝土結構》課程的特點,從全局建立結構系統概念,以力學知識為基礎,合理的安排教學次序,加強理論與實際的聯系、章節之間的聯系,同時結合設計規范,通過多種考核方式使學生真正的掌握這門課程,為土木工程專業的學生畢業后成為一名合格的工程師打下堅實的基礎。
參考文獻:
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關鍵詞:混凝土裂縫,原因,措施
0.引 言
混凝土是目前用量最大的一種建筑材料,廣泛應用于工業與民用建筑、農林與城市建設、水利與海港工程。然而,許多混凝土結構在建設與使用過程中出現了不同程度、不同形式的裂縫。然而,大量工程實踐以及近代科學關于混凝土強度的細觀研究都表明結構物的裂縫是不可避免的,它是材料的一種特性。因此,科學地對待裂縫問題是在對裂縫進行分類、研究的基礎上,采取有效的措施,將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內。
1.混凝土裂縫的分類
1.1 按裂縫的成因劃分
根據混凝土裂縫產生的原因,可分為結構性裂縫與非結構性裂縫兩大類。免費論文參考網。
(1) 結構性裂縫是由各種外荷載引起的裂縫,也稱荷載裂縫[1][2]。
(2) 非結構性裂縫是由各種變形變化引起的裂縫[1][2],干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫。從國內外的研究資料以及大量的工程實踐看,非結構性裂縫在工程中占了絕大多數,約為80 % ,其中以收縮裂縫為主導[1~5 ] 。
2.混凝土常見裂縫的成因與控制措施
2.1 收縮裂縫
收縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為0104 %~0106 %。收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、表面失水越大,則其收縮值越大,也越易產生收縮裂縫。
對收縮裂縫的防治可采取以下措施 :
(1) 摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量;施工時,下料不宜過快,并振搗密實。
(2) 對于早期收縮裂縫的防治,除加強早期養護外,宜在混凝土終凝前進行二次抹壓,在材料上可摻加促凝劑,且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥;對于干縮裂縫的防治,可以適當延長養護時間,材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。
(3) 盡可能降低水泥用量,增大粗骨料的含量,且宜選用石灰巖作為粗骨料,
(4) 防止碳化收縮裂縫關鍵是降低生成物的堿度,對新澆混凝土做好濕水養護,而對使用當中的混凝土結構要盡量保持干燥,在CO2 等腐蝕性氣體含量高的環境下要做好防腐措施。
(5) 混凝土澆筑抹光后要及時用潮濕的草墊或塑料薄膜覆蓋,風季施工時應設擋風設施。
2.2 溫度裂縫
溫度裂縫是由于混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大而形成的。
在混凝土澆筑過程中,水泥水化反應將放出大量的熱(一般每克水泥可放出502J 熱量) ,使混凝土內部溫度升高并在一定齡期出現溫峰,之后下降。由于混凝土內部散熱慢而表面散熱快,必將在內外形成溫差,為協調溫度變形,混凝土表面將產生拉應力(即溫度應力) ,當超過混凝土抗拉強度后將使之開裂。免費論文參考網。這種裂縫多為貫穿性的,且較深,嚴重降低結構的整體剛度;一般在施工結束幾個月后出現??刂茰囟攘芽p的產生主要是從降低溫差入手,可采取以下的防治措施:
(1) 在材料方面,宜采用粉煤灰水泥,盡量減少水泥用量,可摻加緩凝高效減水劑;對大體積混凝土,可適當摻入塊石。
(2) 在施工方面,應合理安排施工工序,改進施工工藝,改善結構約束條件,如較長結構要設溫度縫或后澆帶,在基巖上澆筑時,要鋪50~100 mm 砂層以消除其嵌固作用。免費論文參考網。
(3) 在設計方面,主要是做好溫度應力計算,根據可能產生的溫度應力采取相應的構造措施,如適當地配置溫度鋼筋,分擔混凝土溫度應力。
(4) 此外,尚需加強混凝土養護,做好表面保溫措施(如蓄水養護或覆蓋潮濕的草墊等) ,適當延長拆模時間,以使混凝土表面緩慢散熱;控制混凝土內外溫度差在25 ℃以內。
2.3 沉陷裂縫
沉陷裂縫是建筑物建成后各部分發生不均勻沉降而引起的,多為貫穿性的,其位置與沉陷方向一致。
建筑物墻體的八字形或倒八字形的裂縫便是一種典型的沉陷裂縫?;靥钔廖唇浐粚嵦幚?地層中含有軟弱下臥層,建筑物在使用過程中地基被水(雨水、生活用水等) 長期浸泡等原因都將引起建筑物的不均勻沉降,從而開裂。另外在新建工程的地基施工中,若不做好必要的措施防止土坡失穩或地下水倒灌,會削弱相鄰老建筑物的地基承載力,從而導致建筑物沉陷開裂。沉陷裂縫往往嚴重影響建筑物的外觀,并危及結構的耐久性,防止其產生的控制措施有:
(1) 在基礎設計時確保持力層的承載力與地基的均勻受力,在層高不同的部位以及新老建筑物連接處設置沉降縫。
(2) 在施工中,模板要有足夠的強度和剛度,并支撐可靠;另外,注意施工順序,如先高層后低層,先主體后裙房。
(3) 施工前要做好地質勘測工作,盡量選擇好的持力層,竣工后要避免地基受到雨水等浸泡。
3.裂縫的處理
混凝土結構一旦開裂應立即在鑒定的基礎上采取相應的措施。目前,常用的修補方法有表面封閉法、壓力灌漿法及填堵法。[2-4]
3.1 面封閉法
針對寬度小于12mm 的微裂縫,可將聚合物水泥膏、彈性密封膠或滲透性防水劑涂刷于裂縫表面,以恢復其防水性和耐久性。該法施工簡單,但僅適用于淺裂縫。
3.2 壓力灌漿法
針對寬度大于13mm且深度較大的裂縫,可將化學灌漿材料(如聚氨酯、環氧樹脂或水泥漿液) 通過壓力灌漿設備注入到裂縫深處,以恢復結構整體性、防水性及耐久性。[2][4][8
3.3 填堵法
針對寬度大于15mm的寬大裂縫或鋼筋銹蝕裂縫,可沿裂縫將混凝土鑿成“U”型或“V”型槽,然后嵌填修補材料,以恢復防水性、耐久性或部分恢復結構整體性。
4.小 結
混凝土裂縫問題是項技術難題,長期困擾工程界。近年來,隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高、大體積混凝土的涌現,在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出,甚至成為混凝土質量問題的焦點。而目前混凝土裂縫主要是收縮變形和溫度變形所致,控制這些裂縫除了廣大工程建設人員在設計與施工方面采取相應措施外,也需要科研人員盡快地研制出能減少水泥收縮和水化熱的高效材料,從而將裂縫問題降低到最小限度。
參考文獻
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混凝土是由水泥石、砂(細骨料)、石(粗骨料)組合而成的材料。在水泥石結硬過程中,存在氣穴、微孔和微裂縫多種結合體,由于混凝土的組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同,混凝土(房屋)產生裂縫的原因較為復雜;、主要有以下幾個方面:—是大體積混凝土水化熱引起的裂縫;二是混凝土干縮引起的裂縫;三是結構基礎不均勻,沉陷引起的裂縫;四是鋼筋腐蝕引起的裂縫;五是荷載作用引起的裂縫;六是塑性收縮裂縫;七是混凝土塑性塌落引起的裂縫等等。
二、裂縫的防治基本措施
混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關?;炷猎胶瘢嘤昧吭酱?,水化熱越高的水泥,其內部溫度越高,形成溫度應力越大,產生裂縫的可能性越大。因此防止大體積混凝土出現裂縫最根本的措施就是控制混凝土內部和表面的溫度差。
1.混凝土原材料和配合比的選用要科學。
(1)水泥品種選擇和水泥用量控制。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現早期升溫和后期降溫,產生內部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。同時,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。在取得設計單位的同意后,可用56天或90天抗壓強度代替28天抗壓強度作為設計強度。(2)摻加摻合料。國內外大量實驗研究和工程實踐證明,混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應,起到作用;可改善混泥土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,從而改善了可泵性。特別是摻加原狀或磨細粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高。
2.改進施工工藝。(1)攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥沙漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大,從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%,并進一步減少水化熱和裂縫。(2)振動工藝。對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水,在石子、水平鋼筋下部興盛的空隙和水分,提高粘結力和抗強度,并減少內部裂縫與氣孔,提高其抗裂性。(3)注重養護工藝。為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差,確保混凝土質量,減少裂縫,養護是一個十分重要和關鍵的工序,必須切實做好?;炷琉B護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫。
3.有關裂縫的處理措施。裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力。因此根據裂縫的性質和具體情況,我們要區別對待、及時處理,以保證建筑物的安全使用。
4.裂縫的修補措施有三種。
(1)表面修補法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法。它主要使用于穩定和結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理方法是:在裂縫的表面涂抹泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。(2)嵌縫法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌天塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。(3)結構加固法。當裂縫影響到混凝土結構的性能時,就要考慮采用加固法對混凝土結構進行處理:加大混凝土結構的截面面積,在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。
總之,裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,也是造成房屋裂縫的根本原因。它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。施工單位要保證建筑質量,要采取有效措施預防裂縫出觀,以保證建筑物的構件安全質量,給廣大業主和居民營造一個安全、舒適的居住生活環境。
【關鍵詞】高層建筑 建筑施工混凝土控制高層施工混凝土施工
中圖分類號: TU97 文獻標識碼: A 文章編號:
1.引言
隨著經濟發展速度的加快,城市建設也得到快速發展,各類高層建筑也不斷涌現。在高層建筑中,由于建筑結構復雜,建筑施工工期較長,混凝土用量較大等特點,為避免施工后期出現質量問題,要加強對高層建筑的施工管理。由于高層建筑的特殊性,其混凝土控制手段也較為特殊,本文從高層建筑特點入手,分析了高層建筑混凝土施工控制要點。
2.高層建筑施工特點。
2.1.高層建筑結構特點。
在現代高層建筑結構中,一般可分為鋼筋混凝土結構體系、鋼結構體系、鋼和混凝土混合結構體系以及鋼和混凝土組合結構體系等。
(1)鋼筋混凝土結構體系。
合理利用鋼筋和混凝土這兩種材料的功能,根據受力性能進行配比,這種結構在現代高層施工中,應用較多,因為其本身具有造價低、耐水性和結構靈活,可塑模性好,整體性能好等優點,由于這些優點,使得鋼筋凝土被廣泛應用于高層建筑結構中。
(2)鋼結構體系。
鋼結構因為構件截面較小和自重輕、抵抗地震性能好、工廠制作程度較高且建筑周期短等優點,被應用于高層建筑結構中。但鋼結構材料較貴,造價高,而且易于銹蝕,抵御火災能力較差,在施工設計時較復雜,由于上述缺點,導致鋼結構在高層建筑施工中,未普遍使用。
(3)鋼和混凝土混合結構體系。
鋼和混凝土混合結構就是將鋼構件和混凝土構件二者混合使用,互相取長補短,既利用鋼結構的硬度高,又利用了鋼筋混凝土擁有的較大剛度的抗推性和抗剪承載能力。鋼和混凝土混合結構,可以形成高效的抗側力體系,同時因為用鋼量較少,造價較低。對于此類結構,一般被應用到30-80層的高層建筑施工中。
(4)鋼和混凝土組合結構體系。
由型鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構組成的結構,為鋼和混凝土組合結構,其擁有承載能力較高,具有較好的抗裂性和抗震性能。一般在高層建筑的底部或者用于跨度比較大的部分。
2.2高層建筑施工特點。
(1)高層建筑施工規模龐大,施工工期較長,施工成本高。
高層建筑建筑面積大,對各類建筑材料使用量較大,建筑施工期間需要消耗大量的人力、物力和財力;加上高層建筑施工工期較長,施工單位需要投入更多的資金來給付建筑施工的消耗,這樣就無形之中增加了施工單位的成本壓力,如果一旦工程出現延期,就會導致建筑工程投資成本的增加,影響了投資收益。
(2)建筑施工難度較大。
高層建筑為了保證結構的穩定性,需要進行基礎開挖,要選擇多種基礎方案。同時為了利用地下空間的需要,還會增加地下室的開發,這導致高層建筑的基礎需要埋置更深,地基處理較為復雜,對深基礎開挖和支護技術要求較高,也增加了施工難度。
(3)施工工期長,難避免氣候的影響。
高層建筑由于建模面積大,需要較長的施工工期,在這種情況下,就難以避免出現在冬季或雨季進行施工,當建筑高度增加時,施工難度也越來越大,作業環境也越來越惡劣。氣溫變化和低溫天氣都對高層建筑施工造成影響。
(4)施工空間較小,組織難度高。
高層建筑的施工是在一定的空間內,隨著建筑高度的增加,施工空間變的狹小,不利于施工的組織和安排。同時,高層建筑施工需要突出解決材料、施工機具、設備和人員的垂直運輸,并做好防止物體墜落事故。
(5)施工要求高。
高層建筑施工通常是采用鋼筋混凝土為主要結構,對鋼筋混凝土施工是采用現澆的方式,這就要求對各種施工模板、混凝土強度等級、結構安裝、鋼筋連接以及建筑制品安裝等施工技術要符合高層建筑施工特點,相對于底層建筑來講,高層建筑施工要復雜的多,施工要求也要高很多。
(6)項目復雜,管理雜亂。
高層建筑的工程項目內容繁雜,其施工工種多、施工項目多、施工技術應用多、施工機械設備投入多等等都是需要大量的人、物、設備的消耗和投入,這無疑增加了管理難度。加上技術層面要求嚴格,在設計、施工、檢查中需要進行多方面考慮,同時也需要多部門配合和協作。尤其是對于一些比較復雜的大型高層建筑,通常都存在一邊設計一邊進行施工準備,一邊開始準備一邊開始施工的現象,由于工程量大,施工層包單位多,導致各部門出現協作困難,加大了管理難度。
3.高層建筑混凝土控制要點。
3.1高層建筑中混凝土質量問題。
在現階段的高層建筑施工中,混凝土主要質量問題是產生裂縫。高層建筑一旦出現裂縫,對導致混凝土強度和抗滲性無法達標,容易形成功能缺陷。高層建筑混凝土產生裂縫通常有三個因素:
溫差裂縫:在高層建筑的大體積混凝土中,水泥在水化的過程中,需要釋放熱量,但由于混凝土的體積較大,其內部的熱量發生聚集無法及時排除,導致在混凝土的表面形成溫差,一旦溫差較大就形成了溫差裂縫。
收縮裂縫:在高層建筑混凝土中,混凝土在硬化過程中,發生收縮應力,其收縮應力超過水泥混凝土最大抵抗強度就形成收縮裂縫。同時,由于選用水泥的標號不同,也會容易形成收縮裂縫。
安定性裂縫:在大體積混凝土中,水泥在硬化過程中出現不均勻的體積變化,導致混凝土發生龜裂,出現膨脹性的裂縫。
3.2高層建筑混凝土質量控制措施。
(1)混凝土強度控制。
在進行高層建筑施工前,要根據混凝土的不同強度,結合設計要求和實際情況進行配比的研究,通過工地實驗室的配比實驗,找出離析小強度高,符合設計質量的配比率,并通過驗證,確定配比率是否符合建筑物質量要求。要根據《混凝土強度檢驗評定標準》(GBJ107)規定,對施工中使用的混凝土進行強度檢查和評定,選用同一種強度進行配比和生產工藝實驗。同時要根據建筑施工工期和養護天氣等因素,確定混凝土強度,必要情況下,要超過設計標準進行配比和評定。在高層建筑施工中,通常是采用泵送水泥混凝土施工方式,雖然可以提升施工效率,保障施工工期,但同時更要注意泵送水泥混凝土的強度控制,不能出現只顧施工工期,忽視施工要求。
(2)混凝土材料控制。
高層建筑混凝土材料是影響混凝土質量的主要因素,也是關鍵所在。對混凝土的材料要嚴格控制,對砂、石的含水量和含泥量都要進行控制和檢測。特別是在混凝土澆筑中,由于水的加入使混凝土具有可塑性,這就要求混凝土拌合用水不能摻雜其他過量的酸、鹽、堿等礦物質和有害成分。通過加強對各材料的選用,提高混凝土配比準確性,降低混凝土的離析性能。
(3)混凝土施工控制。
落實混凝土施工工序是混凝土施工要求的保證。在高層建筑施工中,混凝土施工需要有專業技術人員在施工現場進行指導,根據施工設計圖紙要求,對施工全過程進行監督,保障施工質量?,F場監督人員要對施工方案進行把關,對混凝土澆筑工藝和施工質量進行嚴格督導,對混凝土澆筑、振搗、支模、拆模等工藝要進行檢測,督促施工人員根據施工圖紙和施工要求進行合理施工,提升混凝土強度。同時要根據設計要求,做好混凝土養護工作,避免出現養護不足導致建筑物出現質量問題。
4.結束語
高層建筑具有特殊性,其施工難度較大,工期長,對各項資源消耗較大,施工投入也較多。對高層建筑混凝土進行施工控制,能有效提升高層建筑質量,保障高層建筑投資收益。
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【關鍵字】建筑工程,鋼筋混凝土,保護層,重要性,控制措施
中圖分類號: TU761 文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
鋼筋和混凝土結合運用于工程,使得工程抗震設防等級和耐久年限得以保證,更使得工程造型千變萬化、多姿多彩。隨著鋼筋混凝土的普及,在工程實施過程中仍然存在著一些問題,特別是鋼筋保護層方面顯得尤為突出。雖然國家規范對鋼筋混凝土的保護層做了強制性規定,但施工技術仍然參差不齊。施工中較普遍存在鋼筋混凝土保護層質量問題。鋼筋混凝土保護層在保證結構受力性能、結構安全、耐久性、耐火性等方面起著重要作用。關系到建筑物的正常使用和人生安全,在施工過程中,應采取有效措施進行控制。下文主要對建筑工程鋼筋混凝土保護層的重要性及控制措施進行探討分析,可供大家交流。
二.工程簡介
某省高速公路某市路段項目位于該市南繞城開發區境內,路線起于古運河西側,起點樁號為K23+700,跨揚子江中橋(即$244)和通港路互通A匝道,沿開發區高架橋向西,止于高架橋西側,終點樁號為K27+250,路線全長3.550km,標段內主要施工的鋼筋混凝土結構物分別是鉆孔L樁、系梁、承臺、板式墩、蓋梁、預制空心板梁及小型結構物。以下將板式墩、蓋梁及板梁3種鋼筋混凝土結構物施工過程中鋼筋保護層厚度控制措施做一簡述。
三.鋼筋混凝土保護層的重要性
鋼筋的主要成分是鐵,鐵在常溫下就很容易生銹及氧化,在高溫或潮濕的環境中就更容易發生化學反應了。鋼筋被包裹在混凝土構件中形成鈍化保護膜,不與外界接觸相對還比較安全,但如果鋼筋保護層厚度過小,也就是鋼筋過分靠近構件受拉區邊緣。一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落,另一方面隨著時間的推移,表面的混凝土將逐漸碳化,用不了多久。鋼筋外混凝土就失去了保護作用,從而導致鋼筋銹蝕,斷面減小,強度降低,鋼筋與混凝土之間失去粘結力,構件整體性受到破壞,嚴重時還會導致整個結構體系的破壞。
在現實工程中,由于鋼筋保護層厚度未按規范要求施工所導致的質量問題很多。比較突出的如工程建設中樓板負彎矩鋼筋保護層和梁面筋保護層偏大的質量問題。以懸挑板為例,有從梁頂部向外挑的,有從梁底部向外挑的,特別是從底部向外挑時,施工中往往容易忽視鋼筋的正確位置,容易出現沒有設置馬凳筋或設置的馬凳筋數量偏少,在其挑出端根部沒有設置橫向鋼筋固定。多數固定在梁箍筋上。容易滑落或易被踩落至底部,澆筑混凝土時又沒有及時復位,因這種情況發生的坍塌事故已經有很多例了。
第二種情況就是板面的負筋了,也是在綁扎過后,其他工種交叉施工時踩落至下部,特別是板面負筋采用06和08的鋼筋時出現偏位就更多了,而澆筑混凝土時沒有及時復位,最后導致樓板面裂縫;第三種情況是梁、板底筋施工時墊塊放置偏少,造成拆模后露筋;第四種情況就是梁墻柱側面的墊塊放置偏少,造成澆筑混凝土過程中鋼筋偏位,拆模后也會出現露筋現象。上述問題是施工單位在施工過程中最容易被忽視的問題。結果工程剛完工就出現裂縫,后經權威檢測部門檢測鑒定發現,多數都是因鋼筋保護層引起的裂縫,支座處負筋的保護層普遍超過規范2―4cm,最大甚至超過了7cm,使樓板上部的負彎矩鋼筋的作用大大降低,有些甚至完全失去作用。據有關資料統計,目前挑板坍塌和樓板開裂原因中70%左右是由于鋼筋保護層位置不正確引起的。
四.鋼筋混凝土保護層作用
1.鋼筋和混凝土在建筑結構中是一個不可分割的整體,從材料的力學性能來分析,鋼筋具有較強的抗拉、抗壓強度,而混凝土只具有較高的抗壓強度,抗拉強度則很低。但兩者的彈性模量較接近,還有較好的粘結力,這樣既發揮了各自的受力性能,又能很好地協調工作,共同承擔結構構件所承受的外部荷載。
2.鋼筋被包裹在混凝土構件中形成鈍化保護膜,不與外界接觸相對還比較安全,但如果鋼筋保護層厚度過小,也就是鋼筋過分靠近受拉區一側 ,一方面容易造成鋼筋露筋或鋼筋受力時表面混凝土剝落,另一方面隨著時間的推移,表面的混凝土將逐漸碳化,用不了多久,鋼筋外混凝土就失去保護作用,從而導致鋼筋銹蝕,斷面減小,強度降低,鋼筋與混凝土之間失去粘結力,構件整體性受到破壞,嚴重時還會導致整個結構體系破壞。
鋼筋和混凝土的組合“耐久性、安全性、耐火性”為各種建筑所青睞,而這種強大的組合也有其弱點,在建筑所處的環境中,水、二氧化碳等酸性物質都會不斷的滲透到鋼筋混凝土結構中造成碳化,使構件發生一系列的物理化學反應,進而破壞建筑物的結構,影響使用壽命。此時鋼筋混凝土保護層在保證結構受力性能、結構安全和持久性、結構耐火性能等方面起到了重要作用,被人們廣泛采納,目前建筑施工中較普遍的存在混凝土保護層質量等問題,值得人們關注和研究,以使其更好的發揮作用。
五.建筑工程鋼筋混凝土施工保護層厚度控制措施
1.墊塊選擇
墊塊必須采用與保護層尺寸相同的同強度混凝土墊塊或其他滿足要求的定型加工產品。本項目采用的是定型加工的點觸式梅花型混凝土墊塊。
2.鋼筋加工及安裝
(一)鋼筋半成品的下料尺寸決定著鋼筋保護層厚度的大小,所以下料要嚴格按照圖紙要求尺寸下料,嚴格控制各規格鋼筋尺寸,不得任意加大或者縮小各型號規格鋼筋的尺寸。
(二)鋼筋安裝時,應準確定位各型號類型鋼筋的位置,不得偏位或偏移。
(三)鋼筋安裝時,綁扎或焊接應牢固,不得松動,不得隨意更改其位置,若有影響保護層厚度情況,可規范允許范圍內調整其尺寸及位置,以確保保護層厚度滿足設計及規范要求。
(四)提高結構物鋼筋骨架加工質量控制,鋼筋安裝過程中,現場技術員及質檢工程師隨時檢查鋼筋尺寸、間距、保護層厚度是否符合設計及規范要求。
3.模板
(一)控制模板的施工質量,嚴格檢查模板的平整度、剛度,使其符合設計及規范要求。
(二)模板進場后首先進行預拼裝,以保證模板制作及安裝精度。
(三)定期檢查模板的尺寸。
(四)立模過程中,應加強對保護層厚度檢查的頻率,特別在靠外模后,混凝土澆注前的檢查。
4.板式墩保護層厚度控制
(一)鋼筋加工時嚴格控制內箍尺寸,彎曲內箍鋼筋一定要符合設計尺寸和形狀,作為樣板使用,然后再進行大面積加工生產。
(二)立柱保護層主要在承臺施工中立柱鋼筋籠一定要定位牢固預埋準確,這是保證立柱保護層厚度的關鍵,立柱鋼筋籠制作時部分箍筋與主筋進行點焊形式
連接,以保證整體鋼筋骨架的穩定性。
(三)墊塊間距設置應滿足保護層厚度的相關要求,模板墊塊保證4"J'/m ,且應綁扎牢固,梅花形布置。墊塊由兩根綁絲綁扎,將其牢牢固定在箍筋與主筋交接處,墊塊不得出現傾斜及下垂現象,并保證每個墊塊于模板結合緊密,確保墊塊處于最佳受力點上,墊塊綁扎尾絲一律朝鋼筋骨架內側按倒,嚴禁向外深入保護層內。
(四)加強對工前保護層厚度的檢測力度。混凝土澆注前檢測人員必須對立柱每根主筋保的護層厚度進行量測,并做好記錄。工前保護層厚度檢測合格率必須達到100%方可允許其進行混凝土澆注。立柱拆模后實驗人員及時對保護層厚度進行檢測,并與工前檢測數據進行對比,對出現個別保護層厚度不合格的進行原因分析,并在后續施工過程中持續改進。
5.蓋梁保護層厚度控制
(一)嚴格控制各規格鋼筋下料尺寸,不得任意加大或者縮小各型號規格鋼筋的尺寸。
(二)鋼筋安裝時,綁扎或焊接應牢固,不得松動,不得隨意更改其位置,若有影響保護層厚度情況,可規范允許范圍內調整其尺寸及位置,以確保保護層厚度滿足設計及規范要求(見圖1)。
圖一 蓋 梁保護層厚度控制
(三)墊塊間距設置應滿足保護層厚度的相關要求,底模及側模墊塊保證4個/m ,且應綁扎牢固,梅花形布置。墊塊由兩根綁絲綁扎,將其牢牢固定在主筋上,墊塊不得出現傾斜及下垂現象,并保證每個墊塊于模板結合緊密,確保墊塊處于最佳受力點上,墊塊綁扎尾絲一律朝鋼筋骨架內側按倒,嚴禁向外深入保護層內。
(四)立側模前檢查底模保護層厚度,側模靠好之后再次進行工前保護層厚度檢查,如有墊塊脫落,偏位情況,應立即進行糾正,否則不得澆注混凝土。
6.預應力空心板梁保護層厚度控制
(一)對于板來說,由于厚度較薄,又養護不到位,在施工過程中一個是移位,一個是破碎,從而失去墊塊的作用,使這一區域的鋼筋下沉,保護層不能滿足要求,所以墊塊必須采用同強度砂漿制作而成的梅花型點觸式墊塊。
(二)半成品鋼筋的下料及彎曲形狀必須嚴格按照設計尺圖紙進行,不得任意加大或者縮小各型號規格鋼筋的尺寸。
(三)板梁施工時將腹板鋼筋撐點焊至外側主筋與縱向水平筋交匯處,并加密設置鋼筋撐,每1m按上中下設置3道,保證主筋不往內側偏移
(四)墊塊間距設置應滿足保護層厚度的相關要求,一般底板墊塊問距不大于1.5m,側模墊塊間距不大于lm,且應綁扎牢固,曾梅花形布置。墊塊由兩根綁絲綁扎,將其牢牢固定在主筋上,墊塊不得出現傾斜及下垂現象,并保證每個墊塊于模板結合緊密,確保墊塊處于最佳受力點上,墊塊綁扎尾絲一律朝鋼筋骨架內側按倒,嚴禁向外深入保護層內。外??亢弥笾匦聶z查墊塊有無脫落,偏位情況,如出現立即糾正,否則不得澆注混凝土(見圖2)。
圖二 預應力空心板梁保護層厚度控制
7.管理控制
(一)做好鋼筋加工綁扎的驗收工作。按照橋涵施工規范和驗收標準進行檢查和驗收,重點檢查鋼筋下料加工尺寸誤差、鋼筋籠成型后外形尺寸及剛度、墊塊類型及問距等關鍵項目。
(二)加強混凝土澆注前的保護層厚度檢查。在立模過程中加強抽檢,對于立模后也應加強檢查力度,保證保護層厚度滿足設計和規范要求。
(三)將保護層厚度質量控制作為現場技術員,質檢工程師進行工序驗收時的一項重點驗收內容,對不符合要求的,一律不得澆注混凝土。
六.建筑工程鋼筋混凝土保護層的質量控制
鋼筋混凝土保護層是關系到鋼筋混凝土結構構件力學性能和建筑物使用壽命的重要因素,在施工中要加強混凝土保護層厚度控制,滿足設計和規范要求。經過實踐總結,在施工中要從以下幾個方面對混凝土保護層厚度進行控制:
1.認真做好圖紙會審,技術交底,特別是對施工班組的交底
要使施工人員明白不同的施工部位對保護層厚度有不同的要求。在我合同段,承臺保護層厚度設計要求為不小于50mm,墩柱的保護層要求是不小于40mm。
2.注重鋼筋的放樣工作。
鋼筋放樣人員應熟悉圖紙及規范的要求。鋼筋加工時要放樣尺寸要正確,特別是對一些鋼筋布置密集,復雜的圖紙,鋼筋須經計算后根據實際進行放樣,避免由于交接點處鋼筋密集無法安裝。
3.加強模板質量控制。
模板制作的尺寸偏差也會導致保護層的超標,所以還要注意模板工程的制作和安裝。制作要規范、尺寸要精確,特別是縮模、擴?,F象很容易導致鋼筋保護層超限。盡量使用定型鋼模板,使用前要加強對模板的尺寸和質量進行檢查。
4.重視鋼筋的綁扎成型工序。
綁扎時要按圖紙、規范操作,保證鋼筋骨架各部分尺寸及精度。合理安排各方向的主筋與副筋位置,確保主筋位置的安放準確,是避免出現鋼筋保護層偏差的前提。
5.安放、綁扎固定鋼筋保護層墊塊應作為鋼筋工程施工中的一個重要環節
統一采用細石混凝土墊塊,施工中要做到以下幾點:一是不同的施工部位使用不同尺寸的墊塊;二是墊塊的數量應滿足要求,墊塊的縱橫向間距控制在120cm 以內;三是當鋼筋直徑較小時,應適當加密墊塊。
6.提倡文明施工,注意成品保護
加強監管力度,禁止施工人員在已綁扎成型并經驗收的鋼筋上隨意的亂踏,且不得將較重的機械設備器具放在鋼筋骨架上,造成墊塊被傾倒或脫位,使保護層厚度得不到保證。
7.保護層檢查
砼澆筑前項目部質檢人員要對鋼筋、模板、保護層厚度等項目進行檢查。檢查方法采用尺量,即對工程實體周邊采用直尺或卷尺對保護層厚度進行檢查,確保保護層厚度滿足設計和規范要求,尺寸超限的不得澆筑砼;同時還要確保墊塊綁扎牢固。
8.混凝土澆搗過程中振搗做到有序振搗
混凝土過振、漏振或振動棒觸及鋼筋骨架,都會造成保護層厚度不滿足要求。施工中還要對易于偏位的鋼筋應作有效的固定。
七.結束語
建筑工程鋼筋混凝土保護層對于建筑工程的質量具有重要的影響,努力做好建筑工程鋼筋混凝土保護層的控制措施,對于建筑工程以及施工企業都具有重要的作用。
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