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【关键词】水利施工;钢筋;混凝土
中图分类号:TU375文献标识码: A 文章编号:
一、水利工程中钢筋混凝土结构施工要点
1、钢砼结构中有关钢筋的检测与施工
在建设施工场地中的各项检测中可以说对于钢筋及混凝土的检测是特别重要的,因为该建筑材料在建设工程中所起的作用是尤为重要的,是主要的承重结构,所以在对其进行检测的过程中要严格落实。
一般在钢筋的进场之前,都要进行严格的产品出产许可证检查,以及各项检测试验的相关报告及报表,以证明其各项试验检测值是符合国家技术规范所要求的各项技术指标值。如若出现手续不齐全的或试验检测中标准等不符合要求的要及时的处理,可以降级使用的要降级使用,不能进行使用的要及时运离施工现场。
对于经检合格的钢筋等材料要进行良好的分类及堆放,以免出现后期因使用而出现乱翻乱找的现象,不能及时供应的同时,也不利于对钢筋进行准确的用量及剩余量的登记与添置,所以对各项已进场的材料进行合理分类及堆放很有必要的,且由于各种钢材易腐蚀性要进行必要的防腐蚀措施,对于仓库则要做好相应的排水设施,以防出现因天气降水等原因引起的雨水堆积给仓库内钢材带来腐蚀。钢筋堆放不能直接与地面进行接触,一般是在最底端垫上枕木,且距离地面的高度要保证在20cm以上,也可以采用专有的钢筋堆放架进行钢筋的堆放,堆放一般常由较多的钢筋支架焊接而成,且立柱的长度一般为1.5m,而间距一般为3m为宜,使用堆放架的优点则是可以迅速的辨别出不同等级、牌号和规格等,以方便存放与取用。
钢筋常见的连接方式可分为机械连接、绑扎搭接与焊接等几种,而对于各种焊接与搭接的接头则要严格按照国家等部门的有关规定进行。同一根钢筋应避免多处接头现象的产生。对于同一个构件而言,相邻的纵向手里钢筋的绑扎搭接部分应做到有序错开,同一连接段的区段内搭接接头面积百分率的求取,一般是该区段内接钢筋的纵向截面面积比全部手里钢筋截面的面积,一般一个区段内,连接区的搭接接头一般为两根,所以对于具有相同直径的钢筋,则其搭接接头的面积百分率为50%。
2、钢砼结构中混凝土工程施工要点
刚运至施工现场的水泥原材料也是要进行严格的试验检测,与钢筋材料是类似的,如标号、等级、规格等都要严格按规范的要求进行。且对于不同厂家的产品也要进行必要的分门别类,不得肆意混放。
对于水利工程而言,水泥混凝土的抗渗性及防水性必须要有严格的保证,所以常见的有水泥有防水材料的水泥有内掺的混凝土体防水剂,也就因此分别得出了两种防水体系,即表面防水体系及自防水体系。对于混凝土表面的防渗漏,一般采用的方式是按规定比例拌合成浆,涂刷在混凝土的表面。
有关灌浆材料的使用一般是通过实现环氧树脂与聚氨酯的结合,以实现其两者整体性能特点的展示,可调的凝结时间、较低的粘稠度、良好的变形性以及较高的强度。尤其对于水下混凝土应有的性能可以很大程度上的进行满足。
对于裂缝注浆技术,近些年最为常用的应该就属环氧树脂这种材料了,但并非在所有工程中都能有良好的应用。随着时间的推移,人们又发现了一种名为“壁可”的注浆施工技术,一般是通过橡胶管的弹性压力来实现整个注浆过程的实施。在灌浆的过程中,要注意尽量保证缓慢、均匀,同时其压力也可以将缝隙中的砌体压进水泥混凝土的毛细管中,进而通过混凝土自身的硬化过程有效避免一定的气阻现象,因此实现了对灌浆质量的有效控制。
混凝土后期的养护过程中,很容易因为过大的温差,从而形成不同的种类的损坏裂缝,一般情况下要根据施工现场的具体情况及外界环境的气温状况,采用“蓄水法”对混凝土进行后期的养护。由于水泥混凝土自身已具有大量的水分,所以在混凝土升温的整个过程中是会有水分蒸发的,因而一般会采取在其上部盖薄膜的方式,来减小外界温度给混凝土带来的不良影响。但浸水麻袋则可以使之更加的密实,从而是水分不容易被散发掉,以减少混凝土在水中的不良变形,按规定养护15天即可。
二、水利工程中对混凝土裂缝的预防控制
1、优化混凝土的设计配合比
采集原材料进行试拌,尽可能地减少水泥用量,添加I级粉煤灰,将水胶比控制在规范允许的范围内,粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性、降低温升、减少收缩、提高抗侵蚀具有良好的作用。为了避免裂缝的出现,在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。
2、塑性收缩裂缝的预防措施
首先是要选择合适的材料,一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比例,掺加高效减水剂来增加混凝土的强度,减少水和水泥的分量。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜,保证混凝土的湿度,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
3、沉陷裂缝的预防措施
要保证地基的稳定,对松软土的地质结构在施工前要进行必要的夯实和加固。要保证模板有足够的强度和刚度,以保证地基的受力均匀。混凝土在浇注的过程中不能被水浸泡,模板的拆除要控制在一定的时间以内,还要注意拆模的先后顺序。在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
三、结语
对于水利工程而言,加强施工企业内部的技术管理,加强各员工的技术含量是相当有必要的,施工技术可以说是贯穿了整个工程建设的始终,从根本上决定了工程的建设质量及等级。而钢筋混凝土等的是施工技术也是最为基本的,最需要进行严格控制的技术项目,所以要想实现对最终目标的实现,必须要从前期的检测到后的施工养护整个过程实行严格落实的制度,对各种不良的施工技术及施工质量加以及时的遏制与改良。
【参考文献】
关键词:钢筋混凝土结构;自防水;施工技术
Abstract: the reinforced concrete structure is to use the waterproofing density of anti-permeability, high waterproof concrete, for the structure of bearing system, structure itself is bearing and waterproof so widely used, this paper discuss the reinforced concrete structure in waterproof construction technology.
Keywords: reinforced concrete structure; Since the waterproof; Construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
一、防水混凝土施工前的准备
①做好基坑的排水。基坑要清理干净,不得有泥浆、杂物等,严防地下水或地面水流人基坑造成积水,影响混凝土的强度和抗渗性。
②模板应表面平整、支撑牢固、拼缝严密不漏浆。固定模板时,严禁用铁丝穿过防水混凝土结构,以防在混凝土内部形成渗水通道。如必须用对拉螺栓来固定模板,则应在预埋套管或螺栓上至少加焊(必须满焊)一个直径为80~100mm的止水环。若止水环是满焊在预埋套管上的,则拆模后,拔出螺栓,用膨胀水泥砂浆封堵套管;若止水环是满焊在螺栓上的,则拆模后,将露出防水混凝土的螺栓两端多余部分割去。
二、防水混凝土的施工
防水混凝土的施工操作顺序是:配料――搅拌――运输――浇捣――养护――拆模――回填。
1、配料
①普通防水混凝土配料:水泥标号不低于425号,用量≥320kg/m³;砂率为35%~40%;石子粒径≤40mm;水灰比≤0.6;坍落度≤5cm。
②外加剂防水混凝土配料
第一,减水剂的适宜掺量,见下表:
第二,三乙醇胺防水剂的配料,见下表:
注:①配方中百分数为水泥质量的百分数。
②1号配方适用于常温和夏季施工;2、3号配方适用于冬季施工。
③三乙醇胺为橙黄色透明粘稠状的吸水性液体,无臭、不燃、呈碱性,相对密度为1.12~1.13,pH值为8~9。工业品,纯度为70%~80%。
④氯化钠和亚硝酸钠均为工业品,严禁食用。
第三,氯化铁防水混凝土的配制。配料时,先将称好的氯化铁防水剂用≤80%的拌合水稀释,搅拌均匀后,再将该水溶液和混凝土拌合,最后加入剩余的水。按照规范配比氯化铁防水混凝土。
第四,加气剂防水混凝土的配料:含气量:3%~6%;砂:采用中砂或细砂;加气剂:为淡黄色粉末,包括松香酸钠、松香热聚物,另外还有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等,前者用的较多。当加气剂为松香酸钠时,加入量为0.1%~O.3%;当加气剂为松香热聚物时,加入量为0.1%。
第五,UEA膨胀剂防水混凝土配料:
①UEA膨胀剂:掺量为10%~14%。
②水泥:425号及425号以上硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。
③石子:最大粒径≤32mm;含泥量≤1%,所含泥土不得呈块状或包裹在石子表面,否则应冲洗干净;含水率
④砂:洁净中砂、粗砂,含泥量≤2%,含水率
⑤水:自来水或天然水。
⑥外加剂:可与减水剂、缓凝剂、早强剂等复合使用。
2、搅拌。制备防水混凝土所需水泥、砂、石、水、外加剂等必须按规定配合比,准确称量。外加剂应按比例加水拌合搅匀后,再投入搅拌机中,不应直接投放。防水混凝土必须用机械搅拌,搅拌时间不少于2min,确保混凝土中的各种材料拌合均匀。掺入外加剂的防水混凝土,应延长搅拌时间。
3、运输。搅拌好的混凝土在运输中应防止出现离析和坍落度减小现象。若有离析、泌水产生,则应在浇筑前进行二次搅拌。当运输路程远或气温较高时。可在混凝土中掺入缓凝型减水剂,以减少坍落度的损失。
4、浇捣。混凝土下料的自由倾落高度不得超过1.5m,否则应采用串筒、溜槽和溜管等工具进行浇筑,以降低自由倾落高度,从而避免石子滚落堆积、混凝土离析,确保浇筑质量。
混凝土的浇筑应尽量一次连续完成,尽可能不留或少留施工缝。若浇筑面积较大,无法连续浇筑,必须留施工缝时,应采用膨胀止水条对施工缝进行密封防水处理。对于大体积的防水混凝土应分层浇筑,每层厚度为200~350mm,在下面一层混凝土初凝前,接着浇筑上一层混凝土,一般相邻两层混凝土的浇筑间隔时间不超过2h,气温高时还应缩短。
5、养护。为确保防水混凝土的质量,必须对其进行养护,避免混凝土内水分过早蒸发而使混凝土收缩开裂。
浇筑防水混凝土4~6h后,应覆盖并浇水养护。浇捣后3d内每天浇水3~6次,3d后每天浇水2~3次,养护天数不少于14d。
防水混凝土不宜用蒸汽养护。冬季施工时,要加强养护,并采取适当的保温措施,使混凝土表面温度控制在30℃左右。保温办法一般有:在混凝土表面覆盖湿草袋,上铺塑料薄膜保持湿度,再盖干草袋保温;采用岩棉被覆盖保温;采用远红外电暖气等综合蓄热法。
6、拆模。为保证防水混凝土充分养护,拆除模板不宜过早。只有当混凝土强度超过设计强度的70%,混凝土表面温度与环境温度相差不超过相关规定的时候,方可拆模。
7、回填。防水混凝土拆模后,最好在结构外侧再设置一道柔性或刚性附加防水层,待整个防水工程验收合格后,及时回填灰土,分层夯实,使混凝土结构的防水更为可靠。
三、防水混凝土的施工缝处理
1、施工缝的有关规定。防水混凝土应连续浇筑,尽量少留施工缝,如必须留设施工缝,应遵守下列规定:
①顶板、底板不得留施工缝,墙体在必须留设施工缝时,只准留水平施工缝,并距底板200mm以上;拱墙结合的水平施工缝宜留在起拱线以下150~300mm处。施工缝构造形式按有关图集要求处理。
②施工缝应尽量与变形缝结合。
③在施工缝处可采用多道设防。一是迎水面抹聚合物防水砂浆并在其表面粘贴厚质高聚物改性沥青卷材或涂刷厚2mm的合成高分子涂料,并进行妥善保护;二是在施工缝中嵌粘遇水膨胀橡胶腻子条。
2、墙体施工缝的处理。传统的施工缝止水措施是将施工缝做成凹凸型接缝或在施工缝处增设钢板止水带。这两种方法实际上没有起到止水作用,只是延长了渗水通道而已,而且施工难度大,钢板成本高,易生锈。
为了有效解决墙体施工缝的渗漏水问题,目前常用SPJ型遇水膨胀橡胶或BW型遇水膨胀橡胶止水条,对施工缝进行防水处理。以下介绍BW型遇水膨胀橡胶止水条对施工缝的防水处理。BW型遇水膨胀橡胶止水条的防水机理是,BW型遇水膨胀橡胶止水条是由聚氨酯和膨润土等材料混合加工制成的,其横截面为20mm×30mm,当水压力达到1.5MPa时,吸水膨胀率>300%,故能在施工缝中遇水膨胀,堵塞渗水孔隙,完全切断渗水通道,收到抗渗止水的效果。
五、结束语
综上所述,由于防水问题的重要性,所以混凝土结构自防水的施工技术也越来越得到关注,但是我们不仅要注意要保证好施工的质量、和施工后的养护,而且还要注意做好防水混凝土的适量验收工作。
参考文献:
[1] 廖代广,土木工程施工技术[M].武汉,武汉理工大学出版社,2002.
(延安大学西安创新学院,陕西 西安 710100)
摘 要:本文分析了钢筋混凝土水池荷载情况,以矩形钢筋混凝土水池为例探讨了结构形式和荷载计算情况,并对施工中需要注意的技术要点与施工实例进行了分析介绍,希望能为市政建设中钢筋混凝土水池的设计施工提供参考。
关键词 :钢筋混凝土水池;荷载;结构设计;施工
中图分类号:TU375文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)03-0150-03
混凝土水池是排污工程、环保工程中的常用构筑物,随着近几年来国家积极治理污染、提倡环保节能力度加大,水池设计与施工的要求也越来越高。钢筋混凝土水池作为经济性和耐久性都较佳的设计,广泛应用到各类市政工程建设中,无论是水池设计的体积还是难度都逐渐增大,也给施工与设计带来了难度[1]。下面我们针对市政建设中钢筋混凝土水池的结构设计与施工做简要分析。
1 钢筋混凝土水池荷载分析
钢筋混凝土水池根据用途、结构、建造位置、形状、施工方法、配筋方式等有多种分类。水池的池壁也有多种结构形式,根据荷载分布情况可分为变厚池壁和等厚池壁,等厚池壁还可分为圆形与矩形,二者区别在于体积大小,前者容量200m3左右,后者200-1000m3,变厚池壁则主要适用于容量>1000m3的水池。根据用途和施工工艺,水池的池底也有诸如倒球壳、倒锥壳等多个复杂形式。比如倒锥壳和倒球壳具体示意图见图1。
水池承受荷载竖向有池顶与池底荷载两种,水平则为池壁荷载,具体示意图见图2.像池顶荷载计算时需要注意活荷载与雪荷载取最大值的筛选准则。池底何在相对整体式地板而言,荷载计算为地下水浮力与地板承受地基反力,效果为底板中产生弯矩与剪力。
池壁荷载为水压力与土压力共同作用,压力标准值计算公式为:
池壁土压力按照主动土压力计算,外侧压力呈梯形分布,顶端外侧压力标准值的计算公式为:
池壁地段外侧压力标准值的计算公式根据有无地下水分别如下,无地下水时计算公式为:
有地下水时计算公式为:
除去上述荷载之外,对水池结构产生影响的作用力还有诸如温度、湿度与地震作用等。温度与湿度的变化会导致混凝土膨胀或收缩变形,产生附加应力,也称为温度或湿度应力,导致这种应力产生的原因为水池内外温度与湿度的差异[2]。地震作用会破坏水池结构,所以设计时需盐酸水平地震作用,从而达到良好的抗震效果,低于一定烈度下的地震作用。设计时目前多以7度、8度以下地震烈度为考量,多选择地面式或者地下式水池,对于有顶盖的矩形水池着重采取抗震构造措施。在地震烈度>8度时除去考虑水平地震效应外,还必须考虑竖向地震作用影响,通过平方与开平方的方法计算组合获得结果。目前水池的荷载计算主要方式主要依据池内有无满水、池外有无土进行组合计算。
2 混凝土水池设计
在分析完混凝土水池荷载情况之后,在水池结构设计时需要考虑这些荷载作用。下面我们以矩形钢筋混凝土水池为例做结构设计分析。
首先,完成长高比池壁的计算假定。侧向荷载作用下,水池不同长高比受力情况有所差异,根据池壁单向与双向受力情况做划分,具体见表1。
水池结构的布置要符合设计原则,像矩形水池均为长方形,布置时要考虑地形。基础形式为挡土墙水池基础多采用池壁下设置带形基础,地板采用铺砌式结构,地板做成整体式,水池基础为水平框架式和双向板式。
伸缩缝的设置上要考虑建造位置,比如土基中矩形水池,伸缩缝间隔情况如下:普通≤20m,温度区间段≤20m,岩基中间隔≤15m;比如建造在土基中的钢筋混凝土矩形地下式水池,伸缩缝间隔情况如下:普通≤30m,岩基中间隔≤20m。
水池池壁结构形式的选择情况如下:开敞式水池宜选择变厚池壁,池底厚度为池壁的1.5倍;挡土墙式选择等厚池壁;水平框架式池壁选择变厚池壁。遵照以上设计原则,水池的结构设计将会保持合理性与稳定性,利于施工。
水池结构设计完成后,关于水池的地基承载力和抗浮稳定性验算至关重要。假设水池基础选择整体式地板,地基反力均匀分布的情况下承载力验算公式为:
fa代表修正后地基承载力特征值。当池面标高低于地下水位或者地表滞水层无排水措施,水池会受到来自二者的浮力,空池时则有被托浮起来的或顶裂池底板的危险,因此需要进行抗浮稳定性验算,具体情况可根据水池整体和局部做出计算。
水池整体抗浮稳定性验算公式:
水池局部抗浮稳定性验算公式(主要针对池中间有支柱的封闭性水池):
结构设计时事关水池计算,有几个需要注意的要点,比如地上式水池满水和壁面温差效应,地下式水池满水、池外有无土组合情况,池壁、地板受力情况和偏心受压、受拉情况等。
3 钢筋混凝土水池施工要点
钢筋混凝土水池施工中要注意施工缝、混凝土浇筑与养护等施工要点。像施工缝,在底板浇筑完成后,池壁与底板的施工缝要在八字以上1.5m与2m处,底板和柱的施工缝在表面。池壁竖向浇筑要一次浇到施工缝处,并对柱身、柱帽等做两次浇筑,以确保稳定性。对施工缝还要做凿毛处理,将不密实表面或者浮浆凿掉,还要避免损及混凝土棱角,避免剔出粗集料。钢筋绑扎时可使用板凳筋做法或者排架法。混凝土浇筑过程中要保持池壁模板的稳定,避免变形或硬化失败。至于施工缝要提前清理,保持合理湿润度,在浇筑前铺与混凝土配比相同的水泥砂浆,浇筑部分分层完成,每层厚度≤4m,间隔时间不宜过长,均匀摊铺。在浇筑顶部时,要暂停1h,在混凝土下沉后做二次震动,消除可能因沉降造成的裂缝,浇筑完成后及时洒水养护。养护根据季节不同有不同注意要点,比如夏季因高温干燥或者多雨等混凝土强度会受影响出现收缩裂缝后,必须在初凝后联系养护两周才能拆模,养护期间还要及时洒水,保证湿润到位[3]。完成养护拆模时表面还要添加超时的覆盖层,及时回填土,保证混凝土水池的施工质量。
4 钢筋混凝土水池施工实例分析
我们以某公司社区配套设施工程污水处理厂污水池土建工程为例分析下施工情况。污水池长22.5m、宽13.8m,设计绝对标高24.8m,基础底标高-3.17m,基础垫层砼强度等级C10,池体砼强度等级为C25.S6,抗震等级6度。施工前做好现场技术准备与现场准备,尤其是现场准备,标高点根据现场引测的±0.000测定标高,做好钢筋型号抽样检验,器具提前进场,尤其是雨天施工做好现场准备。下面我们以钢筋施工与模板施工两大要点为例进行分析。
钢筋施工是水池施工重点,钢筋要根据施工要求对型号进行选择,对加工尺寸进行核对,所选用钢筋必须保证提前做好清洁,表面无损伤与锈蚀,不使用带颗粒状的老锈钢筋。至于钢筋弯折与弯钩,要根据钢筋等级分类确定弯折标准,比如Ⅰ级钢筋末端180°弯钩,圆弧弯曲半径≥直径2.5倍,平直部分长度≥直径3倍,弯曲加工时φ10以下按配料单尺寸做弯曲点标志。粗钢筋及复杂形状钢筋弯曲时,要标明弯曲点位置,工作台上标明弯曲控制点,做好偏差控制。比如箍筋的内净尺寸允许偏差为±5㎜,弯起钢筋的弯曲位置允许偏差为±20㎜,根据弯曲情况确定允许偏差,确保其合用。柱钢筋安装中要按照给出位置线进行绑扎,控制好间距,根据污水池情况计算好间距与钢筋数量,钢筋箍筋接头绑扣以八字形为主,箍筋与主筋保持垂直,箍筋与柱角筋做双扣绑扎,板钢筋安装前要做好模板清理,按照画线—绑板受力钢筋—绑负弯距钢筋及角筋的顺序完成施工,确定好主筋分布筋间距后按照先受力钢筋后分布筋的顺序进行安装,绑扎时距梁边距为50㎜,绑扎负筋时要中间加Ф8间距1个/㎡的钢筋马凳,以确保上部钢筋的位置。安装完成后要做好质控验收,做成分检验与专项检验确保施工效果,保证钢筋绑扎符合施工要求。
模板制作要根据污水池施工现场进行加工配置,从尺寸、型号到数量做好标记,按照放线-搭设支模架-安装墙壁模板-安装板底模-安装柱节点模顺序完成施工。放线时要注意根据垫层、板面和基础情况做好测量标记,方便放线。根据污水池施工要求,支模架搭设间距为800×800,水平杆设置距地分别为300㎜、1500㎜,拧紧纵横杆与剪刀撑;墙壁模板安装中可采用50×100木方子、直径10㎜对拉螺栓做加固,螺栓中间加焊止水环和钢筋顶托,防漏水和混凝土浇筑时截面变小;板底模安装中要确保稳固不下沉,做抄平检查,模板板缝采用胶带粘贴,复核模板面标高和板面平整度、拼缝、预埋件和预留洞的准确性;最后安装柱节点模,做加固密封,防止漏浆。安装完成后要进行自检,再进行后续施工。
综上所述,市政建设中钢筋混凝土的结构要根据水池荷载和受力情况合理设计,计算荷载、受力并验算地基承载力和抗浮稳定性,确保水池结构稳定性,施工时要多注意多个施工要点,严格按照规定操作,避免产生问题。
参考文献:
(1)魏伟。水厂建设中关于水池结构设计的探讨[J]。现代商贸工业,2008(3)。
【关键词】钢筋混凝土结构;半电池电位法;钢筋锈蚀;评价标准;可靠性
一、钢筋锈蚀对结构的影响
水工混凝土中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题,也是水工建筑物安全鉴定过程中经常遇到的问题。多年来,许多水利工程由于耐久性不良引起的工程损坏事例不断发生,由此带来的工程损失和处理费用也迅速增加,相应的经济损失已不可忽视。在水工建筑物安全鉴定过程中,常遇到大坝、水闸、渡槽、桥梁等钢筋混凝土结构因钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂,混凝土保护层脱落的现象很多,使得结构承载力下降,有些危及安全,必须引起高度重视。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三方面。其一,钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小,从而使钢筋的承载力下降,极限延伸率减少;其二,钢筋锈蚀产生的体积比锈蚀前的体积大得多(一般可达2~3倍),体积膨胀压力使钢筋混凝土产生拉应力,发生顺筋开裂,使结构耐久性降低;其三,钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降。因此,钢筋锈蚀对结构的承载力和适用性都造成了严重影响,由此带来的维修与加固费用也是相当昂贵的。为此,结合水工建筑物安全检测实践,开展了水工混凝土中钢筋锈蚀检测技术及应用研究,目的是为水工建筑物的安全评价提供科学的依据。
二、检测原理及方法
1、检测原理
关于混凝土中钢筋锈蚀状态的无损检测,目前,国内外只能进行定性测量,常用的方法是半电池电位法。钢筋在混凝土中锈蚀是一种电化学过程。此时,在钢筋表面形成阳极区和阴极区。在这些具有不同电位的区域之间,混凝土的内部将产生电流。钢筋和混凝土的电学活性可以看作是半个弱电池组,钢的作用是一个电极,而混凝土是电解质,这就是半电池电位检测法的名称来由。
半电池电位法是利用“Cu+CuSO4饱和溶液”形成的半电池与“钢筋+混凝土”形成为半电池构成一个全电池系统。由于“Cu+CuSO4饱和溶液”的电位值相对恒定,而混凝土中钢筋因锈蚀产生的化学反应将引起全电池的变化。因此,电位值可以评估钢筋锈蚀状态。
2、检测方法
检测前,首先配制Cu+CuSO4饱和溶液。半电池电位法的原理要求混凝土成为电解质,因此必须对钢筋混凝土结构的表面进行预先润湿。采用20L饮用水加上100ml家用液体清洁剂充分混合构成的液体润湿海绵和混凝土结构表面。检测时,既要保持混凝土湿润,又要使砼结构表面不存有自由水。
将CANIN钢筋锈蚀测定仪的一端与混凝土表面接触,另一端与钢筋相连,当钢筋露出结构以外时,可以方便地直接连接。否则,需要首先利用钢筋定位仪的无损检测方法确定一根钢筋的位置,然后凿除钢筋保护层部分的混凝土,使钢筋外露,再进行连接。连接时要求打磨钢筋表面,除去锈斑。根据半电池电位法的测试原理,为了保证电路闭合以及钢筋的电阻足够小,测试前应该使用电压表检查测试区内任意两根钢筋之间的电阻小于1.
检测时,根据用钢筋定位仪测定的钢筋分布确定测线及测点,测点的间距为10~20cm.用CANIN钢筋锈蚀测定仪逐个读取每条测线上各测点的电位值,在至少观察5min时,电位读数保持稳定浮动不超过±0.02V时,即认为电位稳定,可以记录测点电位。
3评价标准
根据美国标准《混凝土中钢筋的半电池电位实验标准》(ANSI/ASMC76-80)和交通部公路研究院、中国建筑科学研究院等单位的研究成果以及大量的现场直观检查验证情况,混凝土中钢筋锈蚀状态判据如下:
(1)电位>-150mV时,钢筋状态完好。
4应用实例
几年来,在水利工程结构安全无损检测中,应用CANIN钢筋锈蚀测定仪分别对新疆阜康市、和静县、布尔津县、多个溉渠系中的钢筋砼建筑物进行了无损检测。现将混凝土中钢筋锈蚀所处状态几种典型的检测结果分别介绍如下。
4.1处于完好状态的钢筋
阜康三宫河引水干渠渠首水闸边墩混凝土钢筋锈蚀电位测试,在检测结构表面抽检了25个测点,电位范围-28mV~-121mV,平均电位-69.5mV,钢筋处于完好状态。测试后对某一检测点进行了凿除对比检查,检查结果为钢筋状态完好,未锈蚀。
4.2处于局部锈蚀、全面锈蚀状态的钢筋
和静县莫乎查汗干渠渠首闸边墩下游混凝土钢筋锈蚀电位测试.在检测结构表面抽检了32个测点,电位范围-149mV~-255mV,平均电位-197mV,钢筋基本处于局部锈蚀状态,部分处于全部锈蚀状态。测试结果与现场实测的混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度变化规律基本一致,即混凝土碳化深度越深,钢筋保护层厚度越薄,则混凝土钢筋锈蚀电位负值越大。
4.3处于全面锈蚀、严重锈蚀状态的钢筋
布尔津县干渠2号分水闸右闸墩混凝土钢筋锈蚀电位测试。在检测结构表面抽检了22个测点,电位范围-209mV~-338mV,平均电位-258.5mV,钢筋基本处于全面锈蚀状态,局部处于严重锈蚀状态。在钢筋处于严重锈蚀状态的地方混凝土表面疏松开裂,混凝土保护层很容易地剥落,打开混凝土保护层,里面钢筋锈蚀十分严重,钢筋锈蚀层较厚且容易剥落,经测量计算钢筋的有效截面积只为原始截面积的61%左右,已经存在结构安全隐患。
5问题商榷
半电池电位法在检测水工混凝土钢筋锈蚀状态已获得了广泛的应用,但要运用该方法很好地解决工程中的实际问题,还必须努力提高半电池电位法检测混凝土钢筋锈蚀状态的可靠性。结合工程安全检测实践作几点探讨。
与基本方法,在目前教学课时数有限的情况下,如何进行这门课程的教学改革,以提高教育教学质量,培养适应社会需要的、德才兼备
的物业管理人才,以更好地满足社会的需要。
关键词 房屋修缮 物业管理 教学改革 随着我国的不断深化,房屋将全面步入货币化、市场化的轨道。而物业管理,作为我国一个新兴的房屋管理行业,近年来得到了良好而快速的发展。而《房屋修缮与预算》作为物业管理专业的主干课程,课程改革首当其冲。根据教育部高职高专教改精神,本人特提出以下改革意见:
一、明确教学目标,划分任务单元
《房屋修缮与预算》是以《建筑识图与构造》课程为理论基础,阐述房屋维修技术及修缮定额预算编制的各种问题,以及房屋维修技术方法和修缮预算编制及结算的规律规则。本课程在完成教学任务的过程中,一般要达到以下三个教学目标。
(一)知识目标
本课程的教学内容是在对物业管理行业相关职业岗位工作进行分析的基础上,分解为五个任务单元,每个任务单元都对应一种房屋维修项目。
任务单元一:地基基础的维修。主要对应各类物业的地基基础维修管理项目,包括各种地基的加固及各种基础的维修等。通过学习该单元,帮助学生了解地基基础的损坏形式及原因;掌握地基基础的维修、加固及防护方法。
任务单元二:砖砌体结构维修。主要对应各类物业的砖砌体结构维修管理项目,包括各种砖墙、砖柱的维修、加固等。 让学生了解砖砌体结构的损坏形式及原因;掌握砖砌体结构的维修、加固方法。
任务单元三:钢筋混凝土结构维修。主要对应各类物业的钢筋混凝土结构维修管理项目,包括各种钢筋混凝土结构中梁、板、柱的维修、加固等。学习了这部分内容,促使学生了解钢筋混凝土结构的常见缺陷及原因;掌握钢筋混凝土结构的维修和防护方法。
任务单元四:房屋防水工程维修。主要对应各类物业的防水工程维修管理项目,包括屋面、有水房间、外墙防水的维修等。促使学生了解房屋防水工程的一般知识;掌握屋面防水工程的维修方法;掌握有水房间渗漏的维修方法;掌握外墙防水工程的维修方法。
任务单元五:房屋装饰装修工程维修。主要对应各类物业的装饰装修工程维修管理项目,包括各种楼地面、墙面、顶棚装饰的维修等。帮助学生了解房屋装饰装修工程的一般知识;掌握楼地面装饰装修工程的维修方法;掌握墙面装饰装修工程的维修方法;掌握顶棚装饰装修工程的维修方法。
任务单元六:房屋维修工程预算。该部分内容主要对应各类物业维修的预算管理项目,包括房屋维修工程单位估价表、预算的编制等。 帮助学生了解房屋维修工程预算的概念;掌握房屋维修工程定额原理;掌握房屋维修工程单位估价表的编制方法;掌握房屋维修工程预算的编制步骤和编制方法。
(二)能力目标
本课程的教学工作培养目标是使学生掌握有关房屋维修与预算的基本知识和基本技能,掌握房屋及其设备的主要维修技术,施工技术和管理方法,具有独立编制房屋、房屋设备修缮工程施工图预算的能力。为《楼宇智能化》等相关课程的学习和毕业实习做好准备,同时为学生毕业后从事各类物业的房屋维修项目管理工作及其他相关工作奠定基础。按任务单元划分如下,每个任务单元都对应相应的能力目标。
任务单元一:地基基础的维修。能对地基基础损坏的原因进行分析;能根据地基基础的损坏情况制定维修方案。
任务单元二:砌体结构的维修。能对砖砌体结构损坏的原因进行分析;能根据砖砌体结构的损坏情况制定维修方案。
任务单元三:钢筋混凝土结构的维修。能对钢筋混凝土结构的缺陷进行分析;能根据钢筋混凝土结构的缺陷制定维修方案。
任务单元四:房屋防水工程的维修。能对房屋防水工程的损坏情况进行分析;能根据房屋防水工程的损坏情况制定维修方案。
任务单元五:房屋装饰装修工程维修。能对房屋装饰装修工程的损坏情况进行分析;能根据房屋装饰装修工程的损坏情况制定维修方案。
任务单元六:房屋维修工程预算。能对房屋装饰装修工程的损坏情况进行分析;能根据定额编制房屋维修工程单位估价表;能编制一般的房屋维修工程预算。
(三)德育目标
目前,学院所开设的物业管理专业课程,以及物业管理岗位培训,都比较重视理论教育和培训,而对实际操作能力方面的培训相对较弱,特别是没有将房屋修缮与预算这方面作为一项重要培训内容切实抓好。因此,学生虽然具备一定的理论知识,却缺乏实际操作能力,并未切实进行过操作,这成为影响我国物业管理健康发展的一个不可忽视的因素。《房屋修缮与预算》课程实践性强,将着重培养学生爱岗敬业,一丝不苟的工作精神,促使他们了解物业管理有关法规,认真贯彻房屋维修政策,严格执行修缮原则,工程量计算规则等,注重理论联系实际,强调动手能力。
二、打破教材编排顺序,优化教学内容
随着市场经济的发展,对物业管理人员在房屋管理方面的要求大大提升。根据房屋修缮与预算课程特征,并结合学院现状,教学改革势在必行。传统的《房屋修缮与预算》包括“房屋修缮技术”、“房屋修缮工程预算”两大部分,房屋修缮技术主要是介绍房屋可能出现的各种损坏症状,包括裂缝、腐蚀、锈蚀、起鼓等,并分析其产生原因,检查房屋损坏的方法、维修的技术要求及房屋的养护。房屋修缮工程预算主要介绍工程量的计算依据、方法和规则,套用预算定额,确定工程造价等。
三、改善教学手段,引用先进教学方法
1.课件生动形象化。《房屋修缮与预算》不同于其他学科,着重体现在该课程实践性极强,要求学生具有一定的生活经验和一定的空间想象力,这部分教学手段大多只能依靠多媒体课件教学来实现。而此时,多媒体课件就担负着提供学生更生动直观的形象,帮助学生全方位地接受信息,加深理解等诸多重担,这就要求教师在教学过程中应尽量使课件更加形象化。
2.结合实际,合理举例。在当代大学生眼中,房屋维修并不是随处可见的现象,同学们总觉得日常生活中不容易看见房屋出现问题的各种现象,这种情况极大程度上限制了学生对课程知识点的理解和运用。教学的趣味性就在于如何把课堂上讲授的抽象性理论和实际结合起来,用通俗易懂的语言和相关例子,把所要讲授的内容表达出来,引起学生兴趣,与学生达到思想上的共鸣,从而实现理想的教学效果。
参考文献:
一、混凝土结构的分类
混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。
素混凝土是针对钢筋混凝土、预应力混凝土等而言的。素混凝土是钢筋混凝土的重要组成部分,由水泥、砂(细骨料)、石子(粗骨料)、矿物掺和料、外加剂等按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。这种材料具有较高的抗压强度,而抗拉强度却很低,故一般在以受压为主的结构构件中采用,如柱墩、基础墙等。
钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的,包括薄壳结构,大模板现浇结构,以及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。钢筋承受拉力,混凝土承受压力。具有坚固、耐久,防火性能好,比钢结构节省钢材,成本低,可模性好,结构造型灵活,以及整体性、延性好,适用于抗震结构等特点,因而在建筑结构及其他土木工程中得到广泛应用。
预应力混凝土是在混凝土结构构件承受荷载之前,利用张拉配在混凝土中的高强度预应力钢筋而使混凝土受到挤压,所产生的预压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力,也就提高了结构构件的抗裂度。这样的预应力混凝土一方面由于不出现裂缝或裂缝宽度较小,因此比相应的普通钢筋混凝土的截面刚度要大,变形要小。另一方面,预应力使构件或结构产生的变形与外荷载产生的变形方向相反(习惯称为“反拱”),因而可抵消后者一部分变形,使之容易满足结构对变形的要求,故预应力混凝土适宜于建造大跨度结构。混凝土和预应力钢筋强度越高,可建立的预应力值越大,则构件的抗裂性越好。同时,由于合理有效地利用高强度钢材,因而可节约钢材,减轻结构自重。由于抗裂性高,可建造水工、储水和其他不渗漏结构。
二、混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构在工程中有着广泛的应用,这是因为它有很多优点,其主要优点有:整体性好,可灌筑成为一个整体;可模性好,可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低。
但是钢筋混凝土结构也存在一些缺点,主要是结构自重大、抗裂性差、一旦损坏修复比较困难、施工季节环境影响较大等,这也使钢筋混凝土结构的应用范围受到某些限制。随着科学技术的发展,上述缺点已在一定程度上得到了克服。如采用轻质混凝土可以减轻自重,采用预应力混凝土可以提高结构或构件的抗裂性能,采用植筋或粘钢等技术可以较好地对发生局部损坏的混凝土结构或构件进行修复,等等。
三、混凝土结构的工程应用
改革开放后,混凝土高层建筑在我国有了较大的发展。20世纪70年代北京饭店、广州白云宾馆和一批高层住宅(如北京前三门大街、上海漕溪路住宅建筑群)相继兴建。80年代,高层建筑的发展加快了步伐,结构体系更为多样化,层数增多,高度加大,已逐步在世界上占据领先地位;广州的中天广场,80层,322m高,为框架—筒体结构;香港的中环广场达78层,374m,三角形平面筒中筒结构;广州国际大厦63层,199m,是80年代世界上最高的部分预应力混凝土建筑。随着高层建筑的发展,高层建筑结构分析方法和试验研究工作在我国得到了极为迅速的发展,许多方面已达到或接近国际先进水平。
在大跨度的公共建筑和工业建筑中,常采用钢筋混凝土桁架、门式刚架、拱、薄壳等结构形式。工业建设已经广泛地采用了装配式钢筋混凝土及预应力混凝土。为了节约用地,在工业建筑中多层工业厂房所占比重有逐渐增大的趋势,在多层工业厂房中除现浇框架结构体系以外,装配整体式多层框架结构体系已被普遍采用。整体预应力装配式板柱体系由于构件类型少,装配化程度高,整体性好,平面布置灵活,是一种有发展前途的结构体系。升板结构、滑模结构也有所发展。此外,如电视塔、水培、水池、冷却塔、烟囱、贮罐、筒仓等特殊构筑物也普遍采用了钢筋混凝土和预应力混凝土。如高380m的北京中央电视塔、高405m的天津电视塔、高490m的上海东方明珠电视塔等。
混凝土结构在水利工程、桥隧工程、地下结构工程中的应用也极为广泛。用钢筋混凝土建造的水闸、水电站、船坞和码头在我国已是星罗棋布。如黄河上的刘家峡、龙羊峡及小浪底水电站,长江上的葛洲坝水利枢纽工程及三峡工程,等等。
钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁也有很大的发展,如福建乌龙江大桥,最大跨度达144m,全长548m;四川泸州大桥,采用了预应力混凝土T形结构,三个主跨均为170m,主桥全长1255.6m,引道长达7000m,是目前我国最长的公路大桥。
混凝土结构是我国工程建设中应用广泛的一种结构,在现代化建设事业中起着重要作用。随着改革开放的不断深入,中国的建筑业必将走向世界。
参考文献:
[1]彭少民主编.混凝土结构.武汉工业大学出版社,2002.
水工混凝土中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题,也是水工建筑物安全鉴定过程中经常遇到的问题。多年来,许多水利工程由于耐久性不良引起的工程损坏事例不断发生,由此带来的工程损失和处理费用也迅速增加,相应的经济损失已不可忽视。在水工建筑物安全鉴定过程中,常遇到大坝、水闸、渡槽、桥梁等钢筋混凝土结构因钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂,混凝土保护层脱落的现象很多,使得结构承载力下降,有些危及安全,必须引起高度重视。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三方面。其一,钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小,从而使钢筋的承载力下降,极限延伸率减少;其二,钢筋锈蚀产生的体积比锈蚀前的体积大得多(一般可达2~3倍),体积膨胀压力使钢筋混凝土产生拉应力,发生顺筋开裂,使结构耐久性降低;其三,钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降。因此,钢筋锈蚀对结构的承载力和适用性都造成了严重影响,由此带来的维修与加固费用也是相当昂贵的。为此,结合水工建筑物安全检测实践,开展了水工混凝土中钢筋锈蚀检测技术及应用研究,目的是为水工建筑物的安全评价提供科学的依据。
2检测原理及方法
2.1检测原理
关于混凝土中钢筋锈蚀状态的无损检测,目前,国内外只能进行定性测量,常用的方法是半电池电位法。钢筋在混凝土中锈蚀是一种电化学过程。此时,在钢筋表面形成阳极区和阴极区。在这些具有不同电位的区域之间,混凝土的内部将产生电流。钢筋和混凝土的电学活性可以看作是半个弱电池组,钢的作用是一个电极,而混凝土是电解质,这就是半电池电位检测法的名称来由。
半电池电位法是利用“Cu+CuSO4饱和溶液”形成的半电池与“钢筋+混凝土”形成为半电池构成一个全电池系统。由于“Cu+CuSO4饱和溶液”的电位值相对恒定,而混凝土中钢筋因锈蚀产生的化学反应将引起全电池的变化。因此,电位值可以评估钢筋锈蚀状态。
2.2检测方法
检测前,首先配制Cu+CuSO4饱和溶液。半电池电位法的原理要求混凝土成为电解质,因此必须对钢筋混凝土结构的表面进行预先润湿。采用95ml家用液体清洁剂加上19L饮用水充分混合构成的液体润湿海绵和混凝土结构表面。检测时,保持混凝土湿润,但表面不存有自由水。
将CANIN钢筋锈蚀测定仪的一端与混凝土表面接触,另一端与钢筋相连,当钢筋露出结构以外时,可以方便地直接连接。否则,需要首先利用钢筋定位仪的无损检测方法确定一根钢筋的位置,然后凿除钢筋保护层部分的混凝土,使钢筋外露,再进行连接。连接时要求打磨钢筋表面,除去锈斑。根据半电池电位法的测试原理,为了保证电路闭合以及钢筋的电阻足够小,测试前应该使用电压表检查测试区内任意两根钢筋之间的电阻小于1.
检测时,根据用钢筋定位仪测定的钢筋分布确定测线及测点,测点的间距为10~20cm.用CANIN钢筋锈蚀测定仪逐个读取每条测线上各测点的电位值,在至少观察5min时,电位读数保持稳定浮动不超过±0.02V时,即认为电位稳定,可以记录测点电位。
3评价准则
根据美国标准《混凝土中钢筋的半电池电位实验标准》(ANSI/ASMC76-80)和交通部公路研究院、中国建筑科学研究院等单位的研究成果以及大量的现场直观检查验证情况,混凝土中钢筋锈蚀状态判据如下:
(1)电位>-150mV时,钢筋状态完好。
4应用实例
几年来,在水利工程结构安全无损检测中,应用CANIN钢筋锈蚀测定仪分别对华新套闸、新港水闸、前卫水闸、创建水闸、朱泖河套闸、大浦闸、小砾山排灌站等工程混凝土中钢筋锈蚀状态进行了无损检测。现将混凝土中钢筋锈蚀所处状态几种典型的检测结果分别介绍如下。
4.1处于完好状态的钢筋
朱泖河套闸下闸首左中墩上游面混凝土钢筋锈蚀电位测试结果见表1.在检测结构表面抽检了28个测点,电位范围-22mV~-136mV,平均电位-65.9mV,钢筋处于完好状态。测试后对某一检测点进行了凿除对比检查,检查结果为钢筋状态完好,未锈蚀。
4.2处于局部锈蚀、全面锈蚀状态的钢筋
华新套闸上闸首左下游门槽下游面混凝土钢筋锈蚀电位测试结果见表2.在检测结构表面抽检了27个测点,电位范围-150mV~-257mV,平均电位-195mV,钢筋基本处于局部锈蚀状态,部分处于全部锈蚀状态。测试结果与现场实测的混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度变化规律基本一致,即混凝土碳化深度越深,钢筋保护层厚度越薄,则混凝土钢筋锈蚀电位负值越大。
4.3处于全面锈蚀、严重锈蚀状态的钢筋
新港水闸右桥面板底部下游侧混凝土钢
筋锈蚀电位测试结果见表3.在检测结构表面抽检了21个测点,电位范围-202mV~-335mV,平均电位-259.3mV,钢筋基本处于全面锈蚀状态,局部处于严重锈蚀状态。在钢筋处于严重锈蚀状态的地方混凝土表面疏松开裂,混凝土保护层很容易地剥落,打开混凝土保护层,里面钢筋锈蚀十分严重,钢筋锈蚀层较厚且容易剥落,经测量计算钢筋的有效截面积只为原始截面积的60%左右,将严重地危及结构的安全。
5几点讨论
半电池电位法在检测水工混凝土钢筋锈蚀状态已获得了广泛的应用,但要运用该方法很好地解决工程中的实际问题,还必须努力提高半电池电位法检测混凝土钢筋锈蚀状态的可靠性。结合工程安全检测实践作几点探讨。
关键词:钢筋工程;钢筋混凝土;质量关系
水工建筑作为水利工程的重要部分,在蓄水、灌溉、防洪、排涝、发电、航运等方面具有强大的实用功能和发挥了巨大的作用。目前,水利工程中广泛采用的钢筋混凝土结构凭借其优良的性能已经成为水工建筑的重要组成部分。钢筋作为钢筋混凝土结构的主要构成,它对钢筋混凝土的重承荷载、约束变形、受力屈服等质量性能有深刻影响,因此,钢筋工程是质量控制重点之一。本文结合水利施工实际情况,对钢筋混凝土工程中的钢筋工程进行探讨。
一、原材料钢筋检验是保证混凝土质量的基础。
钢筋是钢筋混凝土结构中主要受力材料,热轧带肋钢筋直径为6~50mm,标准强度为400MPa,设计强度为360MPa,具有良好的可焊性,作为钢筋混凝土中的受力筋、构造筋,广泛应用于水利建筑工程中。是目前水利施工中常见的钢筋品种。在水利工程施工中,钢筋应该在混凝土施工前就进场并对其进行质量抽检,严格控制钢筋工程的第一关。
根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定:“钢筋进场时,应按现行国家标准的规定抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准规定。”热扎带肋钢筋进场时应分批验收,同批钢筋由同一截面尺寸和同一炉罐(批)号的钢筋组成,且每批质量不大于60t。
对进场钢筋首先采取外观检查,然后按规范对钢筋取样送质检单位分别作拉力试验(屈服点、抗拉强度、伸长率)和作冷弯试验,检验结果必须满足设计中规定的钢筋强度性能和塑性性能要求;同时作钢筋的化学成份试验,其碳、硅、锰、磷、硫等元素含必须符合设计要求。检验结果不符合设计规定的钢筋必须退场。
二、配筋计算是决定钢筋混凝土结构质量的关键之一。
1、柱的受力结构形式
柱是以承受轴向压力为主的受压构件,实际施工多受力情况常为单向偏心受力和双向偏心受力。结构形式常采用方矩形或圆形,其截面尺寸的大小受制于细长比,规范上不应小于250×250,柱纵向钢筋的配筋率按混凝土结构设计规范布置外,柱中纵向受力钢筋间距布置应符合下列规定:纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm,全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%;圆柱中纵向钢筋宜沿周边均匀布置,根数不宜少于6至8根,且不应少于6根。当偏心受压柱的截面高度h≥600mm时,在柱的侧面上应设置直径为10-16mm的纵向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋。柱中纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm;在偏心受压柱中,垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋,其中距不宜大于300mm。
2、梁的受力结构形式
抗震设计中按 “强柱弱梁”的原则,梁受力钢筋的承担作用要小于柱受力钢筋。梁主要以正截面承受弯矩和斜截面承受剪力及弯矩,其强度保证除了构造计算之外还与纵向受拉钢筋配筋率和纵向钢筋、箍筋构造有密切关系。
以250 宽的梁为例:用18,20,22 的纵向钢筋,上部与下部分别最多能放4 根,25 的上部最多3 根。
6m至8m梁当梁截面宽度大于400mm 且一层内的纵向受压钢筋多于3 根时,或当 梁截面宽度不大于400mm 但一层内的纵向受压钢筋多于4 根时,应设置复合箍筋,一般是遵循构造规定设4 肢箍。
当梁的腹板高度≥450mm 时在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不小于腹板截面面积的0.1% 且其间距不宜大于200mm。
三、钢筋制安在钢筋混凝土工程中环环节相扣,是质量控制重点。
1、钢筋加工作业的技术控制。
水利工程施工中,钢筋混凝土构件中的钢筋在加工作业中,依设计要求在中间段作弯折角度,或要求作两端的角度的锚固弯钩。按设计图纸中的钢筋的标注尺寸逐段相加以累计值作为下料长度外,还要考虑内外、皮尺寸及中心尺寸标注问题和弯曲调整值问题,成型后的钢筋构件才能符合设计尺寸。
钢筋弯曲和弯钩操作过程中,依据不同的弯曲角度,钢筋弯曲加长度的理论计算值也有不同要求。
另外,Ⅱ、Ⅲ级钢筋末端作90°或135°弯曲时,按规范规定增大弯芯直径。由于弯芯理论计算与实际不一致。实际配料计算时,对半圆弯钩增加长度也有不同。
钢筋弯曲后的弯曲部位属于薄弱部位,因此Ⅱ、Ⅲ级钢筋末端做180°弯钩,其弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5倍,弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍;当设计要求末端作135°弯钩时;Ⅱ、Ⅲ级钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍,弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求;钢筋作不大于90°的弯折时,弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍,弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求
箍筋主要应用于梁柱部位,水利工程施工中,箍筋的末端基本设计作弯钩,除了要求弯钩的弯弧内直径设计规定外,弯钩的弯后平直部分长度应符合设计规定。如设计无具体要求,一般结构不小于5d;对有抗震设防要求的不小于10d。
2、钢筋焊接作业的技术控制。
钢筋连接是指钢筋接头的连接,其方法有绑扎连接、焊接和机械连接。目前我们在水利工程施工中,大量应用钢筋焊接技术,下面主要论述焊接的质量控制。
钢筋焊接方面钢筋焊接形式有很多种,施工中主要有:闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、电阻点焊。其中电弧焊应用比较广泛。电弧焊包括帮条焊、搭接焊、坡口焊等接头形式。
钢筋搭接焊适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋。焊接时,采用双面焊,钢筋搭接长度要求与钢筋帮条长度相同,搭接接头的焊缝厚度h应不小于0.3d,焊缝宽度b不小于0.7d,搭接焊时,搭接焊时,钢筋预弯并保证两钢筋处于同一轴线。开焊后先用两点固定,定位焊缝应离搭接端部20mm以上,焊接时,引弧应在搭接钢筋的一端开始,收弧应在搭接钢筋端头上,弧坑应填满。第一层焊缝应有足够的熔深,主焊缝与定位焊缝,特别是在定位焊缝的始端与终端,应熔合良好。
钢筋焊接工作完成后,对钢筋焊接接头按检验批进行质量检验与验收,首先进行外观检查,外观检查结果,应符合下列要求:1、焊缝表面应平整,不得有凹陷或焊瘤;2、焊接接头区域不得有肉眼可见的裂纹;3、咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差值在规范规定之内。
力学性能检验应在接头外观检查合格后,现场在检验批中按百分比随机切取试件作接头拉伸试验。试验结果不合格必须放弃该批次。
钢筋安装完成后,认真检查同一连接区段内,纵向受力钢筋的接头面百分率是否符合要求,在水利工程施工中,此项焊接检查都是作为重点检查内容。
3、钢筋安装与混凝土柱、梁和板的质量有密不可分的责任。
在浇筑注钢筋混凝土前对钢筋安装进行质量检查,其重点内容包括:纵向受力钢筋质检、箍筋质检、横向钢筋质检、钢筋连接质检、钢筋骨架和网片质检。
纵向受力钢筋的质量检查针对成品的品种、规格、数量、位置是否正确,要把检查负弯矩钢筋作为重中之重。负弯矩钢筋按图定位,扎丝绑牢,安设钢筋支撑与下部钢筋连接整体成形,浇注时,杜绝人员踩压走形。因踩压走样的负弯矩钢筋,及时调整复位加固,不能修整的重新制安。
由于梁柱中大量应用箍筋,箍筋的作用是提高混凝土结构的延性能力,抗剪力和抗扭矩力。质量检查中要严格控制安设数量、尺寸、开口位置安设,箍筋被钢筋骨架的自重或施工荷载压弯时,应对压弯箍筋的钢筋骨架补充纵向构造钢筋和拉筋。另外,当梁高大于7m时,梁两侧沿高度每隔3m设置一根≥10Φ的纵向构造钢筋,并拉结筋连接。
钢筋的连接的质量检查包括:连接方式、接头位置、接头数量、接头面积百分率是否符合规定。现场绑扎时,事先进行详细交底,其中接头位置和接头数量要依据受拉区和受压区的受力要求正确安设,以免放错位置,若发现接头位置或接头数量不符合规范要求,必须拆除重作。
检查钢筋骨架和钢筋网片质量时,钢筋端部对齐,钢筋绑扎偏斜或骨架扭曲情况要杜绝。对尺寸不准的骨架和网片,重新修正后绑扎到位。另外,钢筋骨架或钢筋网片要求牢固,无松脱和开焊等。
钢筋工程的最后环节就是控制保护层厚度,这是不容忽视的问题。保护层普遍采用砂浆垫块或塑料定位卡,厚度依据设计图纸规定。骨架内钢筋与钢筋之间的间距为25mm时,用25mm的钢筋支撑控制。钢筋头间离1m-2m。双向双层板钢筋,为确保钢筋位置准确,设铁马墩,间距1米。
钢筋工程结束后,即可进入模板及浇筑工程阶段。
四、结束语。
钢筋工程在钢筋混凝土工作中是一项系统的、全面的工作。作为水利工程技术人员,只有具备扎实的理论知识基础;掌握钢筋混凝土的应用原理和质量技术要求;本着严谨认真负责的工作态度才能保证钢筋混凝土工程质量达到优良的等级标准。
参考文献:
[1]《浅析钢筋混凝土构造柱施工质量控制》 黑龙江科技信息
[2]《钢筋工程施工质量的控制》 城市建设理论研究
关键词:电化学脱盐;长期保护效果;腐蚀状态;氯离子含量;电位
中图分类号: TU37文献标识码:A 文章编号:
目前我国已建有大量的以钢筋混凝土结构为主要形式的大型基础设施。但大量国内外工程实践表明,处于海洋、除冰盐等氯盐环境的钢筋混凝土结构,会由于环境中氯离子的侵入,造成过早的腐蚀破坏,严重影响其耐久性和使用寿命。因此为了保证工程达到设计使用寿命,有效修复技术的研究得到了广泛的关注。为延长氯盐污染环境中,钢筋混凝土结构的使用寿命,上世纪70年代,美国联邦公路管理局开展了电化学脱盐防腐保护技术的研究[1]。上世纪80年代,挪威NORCEURE公司申请了相关专利[2]。该技术是以混凝土中钢筋作为阴极,浸入(或埋入)混凝土表面电解质中的外部电极作为阳极,在阴极与阳极之间通以直流电流,电流密度一般为1~3A/m2(相对钢筋表面积)。在电场的作用下,混凝土中负离子(Cl-、OH-等)由阴极向阳极迁移,正离子(Na+、K+和Ca2+等)由阳极向阴极迁移。Cl-由阴极向阳极的迁移并脱离混凝土进入电解质的过程即为脱盐,同时,阴、阳极上发生相应的电化学反应[3]。
我国对该技术的研究始于上世纪90初年代[4,5],并于1998年,开展了工程试验研究[6,7]。目前该技术在我国海港码头上应用已近2.5万m2[8]。理论上,该技术具有10年,甚至15年以上的防腐保护寿命[3],但实际情况如何呢?本文通过对电化学脱盐处理已历时10年的钢筋混凝土结构调查,初步探讨了该技术的长期保护效果,为该技术的进一步应用提供了支撑。
码头及工程概况
北仑港区2.5万吨级装矿码头,于1981建成投产,系高桩梁板式结构。由于遭受环境中氯盐侵蚀严重,使用不到10年,就发现部分混凝土构件出现开裂,钢筋周围氯离子含量达0.34%(相对于水泥砂浆,以下皆同)[9]。为探讨研究最佳的防腐蚀保护维修方案,1998年8月~1999年5月,对该码头第C结构分段第23排架至第27排架间的27个上部构件,约1000m2,实施了电化学脱盐处理。
电流密度采用2A/m2(相对于表层钢筋面积),处理时间为30d。以饱和氢氧化钙溶液为电解质,铂铌复合丝作为主阳极,采用槽式装置作为止水层。
经电化学脱盐处理后保护层中氯离子含量大大减少,氯离子的脱除效率达70%左右,钢筋周围的游离氯离子含量已不足0.15%,远低于有关调查资料[9,10]所确认的该区域钢筋混凝土结构的临界氯离子浓度;电化学脱盐处理3个月后,抽测钢筋半电池电位发现,钢筋半电池电位已正移至-20mV~-120mV(vs.CSE,以下皆同),表明钢筋已全面恢复钝化[13]。钢筋恢复钝化后,采用环氧类涂层进行全面封闭处理,涂层厚度不小于300μm,附着力大于1.5MPa。
外观状况检查
采用目测与照相相结合的方式,对电化学脱盐防腐保护处理已10年的构件,逐一检查发现,尽管防腐涂层已老化失色,但各类构件,外观状况良好,未见锈斑、锈块、开裂以及脱落、露筋等形式的破坏现象。
涂层附着力测量
采用拉拔法抽测涂层附着力,结果见表1。由表1知,涂层使用10年,附着力在1.1MPa~1.7MPa之间,一半测点小于1.5MPa,一半满足原设计要求,说明涂层已老化。
表1涂层附着力测量结果
混凝土强度
采用钻取芯样法测定混凝土强度,结果见2。由表2知,电化学脱盐处理10年后,混凝土构件实测强度满足原设计强度要求,说明电化学脱盐处理对混凝土构件强度无明显的影响。
表2混凝土强度测量结果
钢筋腐蚀状态
清除混凝土表面涂层,按《水运工程混凝土试验规程》JTJ270-98[13]的有关规定测量构件钢筋半电池电位,结果见图1、图2、图3与图4。
图124~25跨纵梁电位图(mV, vs, CSE)
图225排架纵梁电位图(mV, vs, CSE)
图326~27跨水平撑电位图(mV, vs, CSE)
由图1、图2、图3与图4可以看出,除水平撑外,绝大多数测点的钢筋半电池电位均正于-200mV。依据《水运工程混凝土试验规程》JTJ270-98中“混凝土中钢筋半电池电位”测定评估标准知,绝大多数测点钢筋发生腐蚀的概率小于10%,即钢筋发生腐蚀的可能性不大。由此可以初步推断,电化学脱盐处理10年后,脱盐处理构件绝大部分区域仍然处于钝化状态。为进一步查明混凝土内钢筋的实际腐蚀情况,选取水平撑上钢筋半电池电位较负区域,凿除保护层,检测钢筋表面状态发现,钢筋表面完好,无明显锈迹,说明即使钢筋半电池电位较负的区域,钢筋仍然处于钝化状态。
图426~27跨轨道梁电位图(mV, vs, CSE)
氯离子含量检测
选取部分构件,钻取芯样,依据《水运工程混凝土试验规程》JTJ270-98标准,分层测定混凝土中游离氯离子含量及分布,结果见表3。
从表3知,电化学脱盐处理前,混凝土中氯离子含量相对较高,且由表及内基本呈递减趋势,但不同取样构件,遭受氯离子污染的程度有一定的差异;电化学脱盐后,混凝土内氯离子含量降低明显,但取样位置不同,剩余氯离子含量有一定差异,相对而言,远离阳极的取样位置,剩余氯离子含量较高;电化学脱盐处理10年后,钢筋周围氯离子含量仍然较低,表层氯离子含量虽然有一定程度的变化,但与脱盐前相比仍维持在低含量水平,可见,脱盐处理长期效果明显。
表3构件中氯离子含量测量结果(相对于水泥砂浆,%)
结语
由以上调查结果与分析可以得出以下结论:
电化学脱盐处理10年后,构件外观状态优良,混凝土中氯离子含量仍然保持在低含量,钢筋周围氯离子含量仍远小于临界值。
由钢筋半电池电位检测结果,结合局部破损检测以及氯离子含量抽测,可以看出,电化学脱盐处理10年后,钢筋仍维持在钝化状态,说明脱盐处理长期效果显著。
电化学脱盐处理对混凝土构件的强度无明显影响。
检测结果对电化学脱盐规范的制定和该技术的推广应用具有积极意义。
参考文献
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