混凝土结构论文优选九篇

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第1篇

论文摘要：混凝土结构被广泛应用于多种工程，解决开裂问题是决定混凝土结构是否能够满足使用需求和耐久性的关键。

0引言

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产。出现混凝土裂缝的原因从微观上看，混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体，由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因也有很多种。

1混凝土结构的裂缝依其形成可分为以下三类

1.1静止裂缝系指形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法，而与其它因素无关。

1.2活动裂缝系指其宽度不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再依静止裂缝的处理方法修补；若无法完全消除其成因，则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。

1.3尚在发展的裂缝系指长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，方可进行修复或加固。

混凝土裂缝修补前，应对其成因进行研究，若是由于承载能力不足引起的裂缝，除应选择相应的方法进行修补外，尚应选用适当的加固方法进行加固。

2修补设计

修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果，进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计，更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。进行修补设计时，应考虑如下事项：①根据是否需要修补的判断结果，设定修补范围及规模，还应按需要再度调查现场。②掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等)，建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。③为了明确规定修补目的及恢复目标，考虑环境条件，选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法，可按开裂现场及开裂原因决定。另外，当构筑物处于盐类等苛刻环境时，应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能，裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝，则宜在裂缝最宽时处理。

混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异，另外，保修年限也不尽相同。通常，可将修补恢复目标分成如下三个阶段:①恢复到与健全构件同等性能。②恢复到不妨碍使用的程度。③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。④必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。

3修补方法

3.1表面修补法①利用混凝土表层微细独立裂缝（裂缝宽度ω≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合等。②涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。③增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多，分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。3.2局部修复法①充填法用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大，最终凿成V形或梯形槽，分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。②预应力法用钻机在构件上钻孔，注意避开钢筋，然后穿入螺栓(预应力钢筋)，施加预应力拧紧螺帽，使裂缝减小或闭合。如条件许可时，成孔的方向应与裂缝方向垂直，钻孔方向不与裂缝垂直时，宜采用双向施加预应力。③部分凿除重新浇筑混凝土对于钢筋混凝土预制梁等构件，由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土，清洗、充分湿润后，浇筑强度高一等级的混凝土，养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外，修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真，否则新老混凝土结合不良将导致失败。

3.3灌浆法将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内，使其扩散，固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能较好地粘结，从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙，使之不透水并增加强度。

3.4低压慢注修补法(注射法)以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内；此法适用于处理0.2<ω<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。可使用JN-L低粘度灌缝胶及JN-F封口胶。

3.5压力注浆法在一定时间内，以较高压力（按注浆料产品说明书确定）将灌注材料压入裂缝腔内；此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。可使用JN-J或HPG两种水泥基改性材料，也可使用JN-M结构灌注胶。

3.6填充密封法在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充，必要时以纤维复合材料封闭其表面；此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。可使用JN-XF裂缝封闭胶或JN-LE弹性灌缝胶。

民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样，但我们不能只知其一、只用其一，而应牢牢掌握每一种方法，以一变应万变，做到根据不同情况采取不同方法，切实从每一个环节入手，做好过程控制，完善施工手段，确保施工质量，尽量实现修补最优。

参考文献：

第2篇

关键词预应力混凝土火灾可靠度仿真分析

据公安部消防局统计，2005年全国共发生火灾235941起，死亡2496人，伤残2506人，直接财产损失13.6亿元。近年来，预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构，以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势，由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构，因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。

1预应力混凝土结构火灾研究的现状

国外学者对结构抗火性能的研究开展较早，始于20个世纪初，并成立了许多抗火研究组织，比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究，主要体现在对建筑材料高温下的力学性能；结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定；火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究，并编订了相应的建筑规范及行业规则。

国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构，主要工作始于20世纪70年代初期。尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题，但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。

有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。在这些试验构件中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。在耐火试验中，实测了时间与预应力筋温度关系，典型的时间-温度曲线如图1所示。在图中还可以看出不同保护层厚度与耐火时间的关系。

Gustaferro等人在预应力混凝土抗火方面做了不少试验研究，他们对有粘结预应力混凝土梁、预应力混凝土简支板、预应力混凝土连续梁、板等结构或构件在不同情况下的抗火性能进行了试验研究，并对预应力混凝土结构的抗火性能提出了合理的计算方法。他们通过对后张预应力混凝土梁和板的抗火试验，得出在1，2，3，4小时的抗火等级下的保护层厚度和构件最小尺寸的建议值。Ashton等人与Gustaferro同期也进行了一系列相应的预应力梁抗火试验研究，包括不同比例试件的耐火极限试验的对比，试验结果表明预应力混凝土能满足结构的不同耐火等级，其耐火性能主要取决于其预应力筋在火灾中所达到的温度，因此预应力筋的保护层厚度和梁的截面形式对预应力混凝土结构的耐火性能具有明显的影响，结构在火灾下的承载力随混凝土的保护层厚度增加和荷载减少而提高，并且轻骨料预应力混凝土板的抗火性能好于普通预应力混凝土板。Joseph等进行了后张无粘结预应力混凝土板的试验研究，试验着重研究了预应力钢筋保护层厚度对构件抗火性能的影响同时研究了荷载和端部约束情况的影响、辅助钢筋的作用等问题。Abrams等人对不同骨料和喷有隔离层的预应力混凝土构件的抗火性能进行了试验研究，Krishnamoorthy等人通过徐变和温度对预应力混凝土框架性能的试验研究得出了试验结果，其中包括不均匀温度对结构变形性能的影响及内应力和弯矩随时间的变化。

国外根据预应力混凝土梁、板等方面的试验研究结果，已对预应力混凝土在火灾作用下的承载力及极限耐火时间有了较全面的了解。他们认为温度是影响预应力混凝土结构蠕变性能的主要因素，要建立合理的分析方法必须考虑混凝土温度蠕变特性，弹性理论已不适用，蠕变率的分析方法被认为是预测整个加载阶段结构特性较满意的方法。他们的试验研究为预应力混凝土抗火设计提供了直接依据。

国内抗火研究组织从20世纪80年代后期起着手进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究，但国内关于预应力混凝土抗火方面的试验研究尚处于起步阶段，缺乏足够的试验数据。国内规范中涉及预应力混凝土的抗火内容主要是参考国外经验确定的，如《无粘结预应力混凝土结构技术规程》防火部分第三章第3.2.1条规定用保护层厚度来满足不同耐火等级要求，它对不同耐火极限下无粘结预应力混凝土保护层厚度的确定，主要取自美国《后张预应力混凝土手册》。同济大学对5榀相同尺寸的单层无粘结预应力混凝土框架、3榀有粘结预应力框架和预应力钢丝进行了火灾试验，得出了一些有用的结论，主要有以下几个方面：①在高温作用下，预应力钢丝的强度、弹性模量、延伸率均表现出与常温下不同的性能。强度和弹性模量随温度升高而下降，延伸率则随温度的升高而增大；②对于预应力混凝土结构，火灾升温速率和温度越高，其抗火性能越差；在同一升温条件下，预应力混凝土结构承受的荷载越大，其抗火性能越不利；③对于预应力框架结构，与普通混凝土结构框架试验结果不同，荷载大小对抗火性能的影响可能要比温度的影响明显。预应力度大的结构受温度影响大，抗火性能差。预应力筋的有效应力大的结构，其抗火性能比有效应力小的结构差。无粘结预应力混凝土结构的抗火性能比有粘结预应力混凝土结构的抗火性能差。火灾后预应力混凝土结构的刚度明显减小，但仍存在一定的承载力，并反映出较好的恢复性能。

2存在的问题

尽管国内在钢筋混凝土结构抗火方面的研究工作已经取得长足进步，但在预应力混凝土结构火灾性能方面的研究才刚刚起步。诚然，预应力混凝土结构的抗火性能与一般钢筋混凝土结构在许多方面有相似性，但由于预应力混凝土结构自身的特性，这方面的研究还存在着许多问题，主要表现为以下方面：一是到目前为止各国学者所进行的试验及研究，基本上是以预应力混凝土简支构件在标准火灾下极限耐火时间为研究对象，主要考虑了截面内部温度分布及升温对预应力钢筋强度的影响等因素；二是以往试验主要研究预应力混凝土构件的耐火性能，由于结构的相互作用，因此受火构件的热变形将对其他构件产生影响，并存在较大的内力重分布，目前尚无专门研究，一般的解决办法是直接引用普通钢筋混凝土连续梁等火灾的有关结果，而这些结果是否能直接使用于预应力混凝土结构尚缺乏试验验证；三是以往的分析方法仅以热传导作为判断依据，无法对结构响应和损伤如位移、开裂、屈服等进行有效的判断，特别是材料的高温蠕变对结构火灾响应的显著影响缺少一定的研究；四是与普通混凝土相比，预应力混凝土具有许多特殊性，而以往的试验研究较少涉及。

3今后应开展的工作

(1)预应力材料高温性能研究。采用高强预应力钢丝和钢绞线是目前高效预应力混凝土的一个主要特征，因此预应力钢丝和钢绞线在高温下的蠕变性能是预应力混凝土结构抗火性能研究的基本内容。必须要通过材料试验研究高强钢丝和钢绞线在高温下的强度、变形、弹性模量的变化规律，特别是钢丝和钢绞线的高温蠕变性能对预应力混凝土结构的有效预应力的影响。此外要重视材料高温(火灾)性能数据库的建立。由于混凝土和钢材本身化学成分的差异，在温度影响下材料热工、力学性能有较大的离散性，如何对目前国内外进行的高温材料试验结果进行总结，并建立可供计算机程序调用的材料高温(火灾)性能数据库是火灾材料研究的一个重点。

(2)高温下预应力整体结构的非线性有限元分析。拟用传热学的基本原理，得到差分-有限元瞬态非线性温度场计算基本方程和各类常用边界条件，由此计算预应力混凝土结构温度场分布，并根据热弹塑性基本理论建立预应力混凝土火灾反应的非线性有限元分析基本方程。方程可用于分析预应力混凝土结构火灾下的变形、内力变化及预应力筋的应力随时间变化的过程，确定预应力结构火灾反应的一些基本特征。

(3)结构火灾的计算机仿真试验分析。一方面预应力混凝土结构火灾试验是最直接反应预应力混凝土结构抗火性能的手段，但预应力混凝土结构通常都应用于各类大跨度、大空间结构，由于试验条件限制，无法进行足尺模型试验，采用缩小比例的模型能基本反映火灾全过程的反应规律，但仍然有一定的差距。另一方面，由于受试验条件、试验经费的限制，也无法进行大量的模型试验。在进行模型试验的同时，要研究如何采用计算机仿真试验以避免上述限制。通过大量仿真试验，了解不同形式预应力混凝土结构的抗火能力，并提出改善预应力混凝土结构抗火能力的方法。笔者通过对有粘结预应力框架火灾位移的计算机仿真分析，可以得出如图2所示的有粘结预应力框架火灾下位移的实测值和计算机仿真分析结果的比较。由图2可见，计算所得的位移变化规律与实测相符，但仿真分析得到的结构位移较实测要大，误差最大时为40%。产生误差的主要原因可能由于试件混凝土含水率偏高，造成计算温度场高于实际温度分布，而结构的温度变形及材料性质与温度密切相关，从而产生结构计算误差。并且温度越高，材料的物理、力学性能离散性越大，另一方面，材料的高温蠕变的相关资料较少，这些也会造成一定的误差。总之仿真分析时的参数取值是否准确将影响分析结果，合理的参数取值依赖于可靠的实验结果。

(4)结构火灾反应的可靠度分析。由于火灾发生的可能性、火灾的持续时间和峰值强度、发生火灾时结构承受的荷载等因素并不确定，材料在高温下性能更趋于离散，上述因素均会影响结构的耐火性能。在无粘结预应力结构中，还存在锚固失效的可能性，以及结构局部失效可能产生的整体失效等，因此如何在设计中对这些因素进行综合考虑，以确定其耐火安全度是结构火灾的一个重要研究内容。结构火灾下的可靠度分析也是对现有遭受过火灾的建筑物进行评估的一个重要方面。

(5)结构抗火设计计算机模块的研制。目前对特定结构进行火灾全过程非线性有限元分析在理论上是可行的，但不免繁复的运算过程。因此有必要编制具有工程准确度的、概念清晰且简易实用的结构抗火设计计算机程序，并实现和现有通用结构设计软件进行接口是结构抗火试验研究工程化的一个关键。

参考文献

1AshtonLA.Thefire-resistanceofprestressedconcretefloors[J].CivilEngineeringandRublicworksReview，1951（46）

第3篇

关键词：大面积混凝土结构裂缝控制技术

1工程概况

广东奥林匹克体育场是九运会的主会场，设固定观众座位8万席，总建筑面积达14．56万m2，规模巨大，造型新颖，质量标准高，施工难度大，工期短，由广东建工集团总承包施工，本工程(包括场外环境及附属结构)高性能混凝土用量达13万m3。本工程面积巨大的环状结构看台楼层采用现浇混凝土结构，由于其特殊功能要求，花瓣形看台面积达4．25万m。，属超大面积钢筋混凝土结构。看台下各楼层面积分别为：首层3．79万m。，2层2．84万m2，3层1．52万m。，4层1．4万nfl。，5层1．24万m2。看台楼层沿径向设计有6道永久性伸缩缝，其间距超长，约为90m。地下室底板面积近2．5万m。，浇筑混凝土量达1．87万m3，虽然其厚度仅为600mm，但分布其中的众多大承台和底板合在一起浇筑施工，合并后的最大厚度达1．7m，亦属大体积混凝土施工。底板设计有7条后浇带，分为8大块，最大一块面积达4100m。，底板宽约36m，长约120m，底板后浇带间距超长。超长、超大面积及大体积混凝土是本工程结构的重要特色之一，其裂缝控制也就成为工程施工的重点与难点。

2采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m，最大输送高度为60m，为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求，我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站，产量为90m’／h；南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座，产量为30~50m3／h。针对本工程的需要，配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比，我们应用“双掺”技术，除提高混凝土的可泵性外，还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比，同时减少水泥用量，降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2．1优选原材料

选用优质的原材料，如底板施工中采用连续级配骨料，增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度，随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比，详见表1。

2．2采用“双掺技术

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加剂，看台楼层等混凝土结构根据具体情况，选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等，这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况，我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰，采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥，补充泵送混凝土中的细骨料，提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性，并改善其可泵性和降低水化热，从而提高混凝土的后期强度。

2．3配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件，掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段根据现场条件，对底板混凝土提出以下指标：①坍落度12—14cm；②初凝时间6—8h；③掺加高效减水剂，超量掺加I级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；④通过试验选定收缩率较小的配合比。为了确保混凝土具有高性能，我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验，取得十几组试配数据，测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系，并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后，有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验，测试其温度变化和收缩率，确定了表2的配合比，其收缩率为0．12％0，且在14d后基本上不再收缩。实践证明，本配合比是成功的，用I级粉煤灰代替部分水泥，大大减少了水泥用量和降低了水化热，在确定了收缩率较小的配比后，据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m，相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究，对外加剂的适应性进行对比试验，得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1．6％，黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22％，既满足了混凝土的强度要求，又具有良好的可泵性和经济性。南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加剂=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332，722，1063，176，77，5．28~m3，水胶比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，质量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，终凝时间8—10h。

3合理增加施工缝数量以改善约束条件在超大面积现浇底板、看台和楼层中，通过合理增加施工缝数量，降低了约束应力，减少了混凝土收缩，取得良好的效果。

第4篇

关键词：混凝土，耐久性．影响因素，措施

1前言

混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。

混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。

2影响混凝土结构耐久性的主要因素

（1）混凝土的材质。

混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。这些材料的优劣直接影响到硬化后混凝土的质量(包括密实度和强度等)，好质量的材料将为工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基础。近年来由于基本建设的迅猛发展，施工中往往忽略对材质的要求，工地上只检查混凝土试件的强度作为材质的唯一标准。岂知不合规格的材料，将导致混凝土收缩徐变量大大增加，初始裂缝大量产生，这对混凝土结构安全将是一严重隐患。

（2）混凝土的密实性。

混凝土的内部缺陷（不密实），使混凝土在使用过程中易受各种不利因素的侵袭，主要有如下几种形式：

①渗透：当混凝土不密实，空气和水容易渗入，水中有害物质就易对混凝土产生化学侵蚀，影响混凝土的耐久性。

②碳化：混凝土中因水泥石含有氢氧化钙而呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜而保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀，起到了“钝化”保护作用。但当混凝土密实度低，空气中水和C02渗入，形成碳酸，尽管其酸性很弱，也能中和氢氧化钙使钢筋锈蚀，这一过程成称混凝土的“碳化”。

③冻融破坏：混凝土不密实，体内渗入的水量大，低温时水结冰体积膨胀产生压力，从内部破坏混凝土的微观结构，经多次冻融循环后，损伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。

（3）混凝土结构所处的环境条件。

工程结构使用时所处的环境条件是影响混凝土结构耐久性的外部因素，如海水侵蚀、大气腐蚀、极高温度、冰冻、水、风、地震灾害的袭击等。根据环境条件对混凝土耐久性的影响，《桥规》（JTGD62）根据公路桥梁的使用情况，将桥梁结构使用环境条件划分为下列4类：

Ⅰ类环境——系指温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的水或土接触的环境。

Ⅱ类环境——系指严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；滨海环境。

Ⅲ类环境——系指海水环境。

Ⅳ类环境——系指受侵蚀性物质影响的环境。

在上述环境分类中，严寒地区是指累年最冷月平均温度低于-10℃地区；寒冷地区是指累年最冷月平均温度高于-10℃，低于或等于0℃的地区。除冰盐环境是指北方城市依靠喷洒盐水除冰化雪的且其主梁受到侵蚀的环境；滨海环境是指海水浪溅区以外且其前无建筑物遮挡的环境；海水环境是指潮汐区、浪溅区及海水中的环境；受侵蚀性物质影响的环境是指某些化学工业和石油化工厂的气态、液态和固态侵蚀性物质影响的环境。

如上所述，混凝土结构的耐久性取决于混凝土材料的自身特性和结构的使用环境，同时与结构设计、施工及养护密切相关。3提高混凝土结构耐久性的主要技术措施

（1）合理选择混凝土结构的组成材料。

混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求，应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配，提高混凝土的密实性。从而提高耐久性。

（2）提高混凝土的密实性。

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艺，搅拌均匀、充分振捣，加强养护，严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件，故《桥规》（JTGD62）中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂，如掺用减水剂或引气剂，可改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土的密实性。

（3）改进结构设计。

结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋（例如，体外预应力筋，无粘结预应力筋，环氧涂层钢筋等）；加强构造配筋，控制裂缝发展；加大混凝土保护层厚度等。《桥规》（JTGD62－2004）与旧《桥规》相比，构造钢筋用量增多，混凝土保护层加大，构造不合理的地方进行了调整。

（4）采用高强混凝土以提高结构物的耐久性。

高强度混凝土(50MPa以上)的配制特点就是低水灰比，加外加剂，掺用超细活性掺合料，它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，因此不但适用于高层和大跨度结构物，对于海洋和港口工程，其抗渗和耐腐蚀性能均大大优于普通混凝土。

（5）加强桥面排水和防水层设计，改善桥梁的环境作用条件。

（6）加强结构使用阶段的维护与检测，提高混凝土的耐久性。

4结语

混凝土破坏绝非是某一孤立原因造成的，多是与其他综合不利因素有关。本文通过对影响混凝土结构耐久性主要因素的分析，提出综合提高混凝土结构的各种性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。从混凝土技术的发展来看，采用高强度混凝土是解决结构耐久性要求的发展趋向。

参考文献

[1]戴文跃,安美华.高性能混凝土发展前景浅析[J].中国建设信息,2006,(11)

[2]王建花.浅谈钢筋砼结构的耐久性[J].淮阴工学院学报,2004,(05)

第5篇

关键词：超长混凝土结构温度收缩裂缝后浇带设计措施

1前言

建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝则是兰州地区实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。另外由于我国幅员辽阔，不同地区气候环境、温湿度差异很大，现行规范对防止和减轻温度收缩裂缝的设计措施制定的较为原则和局限。因此不少设计人员较重视强度设计，而不太认真考虑抗裂的构造措施。这样一旦出现裂缝不仅影响工程质量，同时在进入住房商品化，质量纠纷日趋增多的今天也不利于保护自己。

基于以上原因，笔者感到有必要结合兰州地区温差大，气候干燥这一地区特点，根据多年的工程设计实践和体会，对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施提出一些建议，供设计人员参考并能有所启发。

2温度收缩裂缝的基本特点

混凝土在结硬的过程中发生收缩，温度变化时会热胀冷缩，当这两种变形受到约束后，在结构内部就会产生收缩应力和温度应力，这两种应力分别超过混凝土抗拉强度时就会导致混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。超长混凝土结构中较多见的是在收缩应力和温度应力共同作用下所产生的温度收缩裂缝。要分析温度收缩裂缝的基本特点，首先应掌握收缩和温度变形的一些基本概念。

2.1收缩变形的特性及影响因素：

一般混凝土最终收缩应变约3～5×10-4，其特点是早期收缩快，半年可完成第一年收缩量的80～90%，一年后仍发展但已不明显。其影响因素主要有混凝土强度等级，水泥品种，水灰比，坍落度，养护（保温，保湿）和体表比。

2.2温度变形的特性及影响因素：

混凝土温度线胀系数一般为1.0×10-5/C°，其变形随温差而变化，一般发生在混凝土结硬一直到房屋使用期间。其影响因素有季节温差，内外温差和日照温差。

2.3温度收缩裂缝的基本特点：

⑴该裂缝由收缩和温度变形共同产生，其分布一般为收缩和温度两种裂缝的组合，随环境湿度和温度而变化，随时间而发展，裂缝的开裂和危害程度往往较单一的收缩或温度裂缝严重。

⑵根据具体工程裂缝出现的时间、发展与变化、以及分布、形状、尺寸等特征。一般可分为以收缩变形为主或以温度变形为主，实际工程中较常见的是以收缩变形为主的温度收缩裂缝，一般发生在混凝土浇筑后一年内，但多见半月至数月之内。

⑶主要影响的部位及构件是底层和顶部数层梁板构件以及基础梁、挑檐、栏板等外露构件。

⑷梁板裂缝呈现不同分布和特征，梁缝一般垂直于纵向，分布在两侧面，两头细、中间宽、枣核形。裂缝为表面，深进或贯通。单向板缝等间距平行于短边。双向板缝较重于单向板缝，两个方向板缝纵横交错，不规则，缝多为贯通，板面缝一般宽于板底缝。

3防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议

3.1设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的措施

3.1.1有效设置后浇带

后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法，它利用了混凝土早期收缩量大的特性，其设计思路是“以放为主”。主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小以收缩为主的变形。高规虽然对后浇带的间距、宽度、钢筋处理、浇筑时间有较明确要求，不少资料对此也有所介绍。但是结合多年来对兰州地区几个较大型超长工程的设计实践，深感对后浇带的做法必须予以重视。如设计施工处理不好，不仅起不到予期的效果，还会留下结构隐患。因此就后浇带的具体做法提出以下建议和看法：

⑴间距：高规规定为30m～40m。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般应控制在30m左右。

⑵位置：

①小跨梁开间或受力较小的部位，一般可在梁跨三分之一处。

②平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。

③视具体情况可沿平面曲折通过。

⑶宽度：高规规定800～1000mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。可允许大于1000mm。

⑷钢筋：目前对后浇带内梁纵向钢筋处理有两种做法。

第一种：梁板钢筋均断开后搭接(高规要求)，但由于梁钢筋搭、焊接处理困难，质量不易保证，易给结构造成隐患。

第二种：板钢筋断开，梁钢筋直通不断。目前工程采用较多，但由于截断梁较多时，钢筋全部不断会约束混凝土收缩，达不到予期效果。

建议：梁上部钢筋，腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。这样即可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难，这种处理方法笔者自93年以来已在一些工程中较好的进行了使用。

⑸浇筑时间：高规要求，宜在两个月后且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。由于混凝土早期收缩量大，相对一年的收缩量，半月约占30～40%；1个月约占45～55%；2个月约占65～75%；半年约占80～90%，故应按规范执行，一般应保证两个月后浇筑。

⑹后浇混凝土：采用无收缩或微膨胀混凝土，强度较主体混凝土提高C5级。

⑺设计时要特别交待以下请施工单位注意的问题：

①后浇带两侧宜设钢筋网片，防止主体混凝土流入后浇带。

②后浇带混凝土浇筑前应清理凿毛，浇筑时振捣密实，精心养护。

③后浇带两侧支撑保证稳定可靠，后浇带混凝土达设计强度时方可拆除。

3.1.2、针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的措施

⑴加强屋面保温隔热措施，采用高效保温材料，严格满足建筑节能设计标准。

⑵屋面板、外廊板，阳台板等外露室外现浇板（含施工期间主体暴露时间较长的室内现浇板）以及板跨大于4m且采用泵送混凝土的双向连续板等温度收缩应力较大的板，均应在板面（即板的受压区）配置不小于φ6@200双向钢筋网片，或支座钢筋隔一全跨贯通，但间距不宜大于200mm，每一方向配筋率不宜小于0.1%。以上板在有受力钢筋处，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

⑶框架梁及所有现浇梁凡高度≥600者（外露梁高度≥500）均设置不小于2φ12腰筋。腰筋宜细而密，间距不应大于200mm，每侧腰筋配筋率不宜小于0.1%。

⑷檐口板，外露栏板应双面双向配筋，上下端头各配≥2φ10温度抵抗筋，并每隔15～20m设置一道20mm温度伸缩缝。

⑸控制现浇板混凝土强度等级不宜大于C35。

后浇带列入高层规程后已在大量工程中广泛使用。前已述及，其主要作用是减小混凝土早期以收缩为主的变形。因此，超长混凝土结构温度收缩裂缝的预防不能仅靠设置后浇带来解决，必须采取上述“放”“防”“抗”相结合的综合措施。笔者已在兰州和西非热带地区一些较大型的超长建筑中，根据具体工程各自的特点多次采用了上述综合措施。实践证明比较有效。故认为，防止和减轻兰州地区超长混凝土结构温度收缩裂缝目前仍然应首先或主要采用设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的综合措施。考虑目前混凝土温度收缩裂缝的趋于增多以及超长混凝土结构的抗震性能。建议采用上述综合措施，房屋总长宜控制在120m内。

3.2采用UEA补偿收缩混凝土

3.2.1方法提出：

由于后浇带延长工期，钢筋断后的搭、焊接和清理凿毛均给填缝施工带来一定麻烦，处理不好将留下隐患，因此中国建筑材料科学研究院游宝坤等人提出了采用UEA加强带取代后浇带连续浇筑超长建筑的无缝设计施工方法。

3.2.2设计思路：

“以抗为主”的设计原则，利用UEA补偿收缩混凝土在硬化过程产生的膨胀作用，在结构中产生少量预压应力用来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。

3.2.3具体做法

所有楼板均掺10～12%UEA（膨胀率2～3×10-4）。但每间隔50m设置一条2m宽膨胀加强带，带内混凝土掺加14～15%UEA（膨胀率4～6×10-4），两侧设密孔钢丝网，防止混凝土流入加强带，可连续浇筑100～200m的超长建筑，具文献[4]介绍，该技术已在全国50多个重大工程中应用。

由于这种方法，规范未列入，施工要求严，气候环境影响大，潮湿地区膨胀可保持，干躁地区会存在问题。结合对福州机场航站楼采用UEA混凝土后实际效果的调研。建议兰州地区应慎重采用，若采用可做必要计算和实验，测得一些技术数据，最好在有条件保湿养护的地下结构中采用。也可考虑在建筑长度70m以下，设置后浇带后影响工期的工程上试用，但对梁板构件仍应针对性地采取3.1.2中介绍的一些必要的控制和抵抗温度收缩应力的设计措施。另外特别提请施工时要严格保湿养护。

3.3采用予应力混凝土结构

予应力混凝土可增强梁板刚度，梁板中所产生的预压应力可抵消由于混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力，从而达到扩大温度伸缩缝间距不设后浇带的目的。经对珠海机场调研了解到：梁板在采用无粘结予应力混凝土后，平面尺寸84×48m，未设后浇带，使用良好。笔者认为，当为满足建筑层高要求而采用该技术时，可考虑在采用必要的控制和抵抗温度应力的具体措施后增大温度伸缩缝的间距，但应结合工程收集资料具体分析。

4结语

⑴温度收缩裂缝是兰州地区超长混凝土结构中较常见且日趋增多的裂缝，由于该裂缝的危害性及规范的局限性，设计人员应予以足够重视。

⑵本文从设计角度上简析了混凝土收缩和温度变形的特性，影响因素以及温度收缩裂缝的成因和基本特点，以使设计人员建立最基本的概念来针对性地结合具体工程特点考虑防止和减轻温度收缩裂缝的具体措施。

第6篇

在水利工程建筑中，混凝土结构

的优化设计是一项难度比较大的工作，除了考虑混凝土自身的一些问题以外，还需要考虑工程的地形地貌条件，制定出一套可行性方案，进而进行结构的优化布局，在结构优化的过程中要特别注意围岩的稳定性等问题。

1.1水工混凝土的材料问题

在水利工程建设中混凝土材料的配比是否合理可能会影响混凝土的质量，比如孔洞、麻面、气泡等质量问题。混凝土的结构一般是由水泥、碎石、砂等材料构成，水泥的质量影响混凝土的结构强度。如果原材料的配比设计不合理，则在搅拌的过程中，混凝土拌和物严重离析，混凝土料干硬，入仓混凝土料架空或骨料集中，混凝土摊铺料太厚，漏振等，混凝土就非常容易出现孔洞，进而影响混凝土结构的质量。

1.2在工程建筑中准备工作不细致

水利工程建设是一项复杂的工作，在建设前，必须对结构区域内的水文条件、地址状况等做充分的了解。在实际工作中，往往因为施工状况复杂，工作人员在工作中不够认真、细致，而出现很多问题。有些水利工程的洞壁围岩应力和变形较大，岩体的不稳定比较突出，再加上混凝土结构岔管形态复杂，很容易出现地应力集中、衬砌开裂现象，而破坏混凝土结构。

1.3岔管设计不合理

在水利工程建设中，混凝土结构设计的岔管设计也是一向比较复杂的工程设计，对施工技术的要求比较高。一般情况下，岔管的结构比较多，在设计时要注重其合理性，尽量选择合适的岔管方式和材料，以免造成水利工程的后期开裂与损坏。在岔管设计方面，虽然有比较可行的研究方案，但是复杂的实际状况还是会影响混凝土结构变形和受理特征，影响计算的准确度，应加强施工期监测与信息反馈。2.4混凝土衬砌渗漏问题在水利工程中，混凝土的衬砌渗漏问题也非常突出，产生这种状况的原因有很多，首先考虑基础地基问题，如果地基不稳定，没有按照工程要求进行设计，必然会造成衬砌裂缝渗漏，从而导致工程衬砌发生沉陷，渠道衬砌工程出现渗漏。

2.水利工程中混凝土结构的优化设计

水利工程建设中对混凝土的结构设计要求比较高，要求其有较好的抗渗性和整体性。在施工过程中注意结构设计中的关键性技术，防止混凝土结构质量问题的出现，确保工程建设的质量要求。

2.1混凝土裂缝的控制

在水利工程混凝土结构设计中，裂缝控制是其重要控制内容，在混凝土的结构设计中，除了要控制好混凝土的承载力以外，还要严格控制裂缝的出现，把裂缝控制在允许的范围之内。而裂缝的控制需要根据工程环境情况、荷载性质、水压力的变化情况等参数来确定。在现代水利工程中，裂缝的控制适合用于一些弯拉构件方面，而水工建筑中一般使用非常规的杆件，所以要特别注意控制好混凝土的裂缝宽度。裂缝的设定一般根据钢筋混凝土构件的裂性评估进行，根据其断面作用力变化情况，制定裂纹开度标准。另外还要考虑在实际使用中，钢筋与混凝土的极限状态。

2.2合理配置混凝土原料

混凝土的原料配置是保障混凝土质量的关键步骤，合理的配置混凝土原料，能有效的防止混凝土气泡、孔洞、麻面的出现。首先为了防止气泡的出现，在施工的过程中可以采用细度模数2.0—3.0范围的天然砂或人工砂，严格按照混凝土配合比施工，合理控制外加剂的掺入量，做好混凝土的摊铺、振捣等，每层的混凝土铺设厚度控制在30-50cm范围内，振捣时注意缓慢拔出振捣帮，防止气泡的生成；为了防止混凝土孔洞的出现，在进行混凝土的搅拌时，要注意均匀搅拌，混凝土的和易性好，分层摊铺，振捣均匀，模板支撑要牢固。如果出现孔洞，要及时将孔洞部分的松散物处理干净，用细石混凝土填塞处理；对于混凝土结构露筋现象的预防，在安装钢筋时要找准位置，焊接牢固，混凝土的保护层垫块要均匀牢固，禁止随意搬动、踩踏。如果出现露筋，要及时清除干净外露钢筋上的锈斑，抹平压光，覆盖养护，用浇灌技术把混凝土加厚处理。

2.3围岩结构稳定性的优化设计

在水利工程中，衬砌方式与布局的深度影响着混凝土结构的优劣，在设计混凝土衬砌时需要注意围岩承担水压力的能力。所以，混凝土的结构优化，首先要解决围岩水压承载力问题。在围岩结构中，首先要确定其最小覆盖厚度，如果围岩厚度不足，容易造成事故的发生，导致工程大量渗水。最小厚度的测量要根据平缓地表面和陡坡地表面上台准则确定。围岩只有具有足够的承载力，才能采用不衬砌、限裂或非限裂混凝土衬砌的方法。

2.4衬砌设计的优化

衬砌方式的选择要根据实际设计需求与围岩承载压力进行确定，在混凝土的结构设计中，衬砌的类型比较多，但从设计方面来说可以分为开裂衬砌与抗裂衬砌两部分。根据具体的工程要求，比较分析不同的衬砌方案，选择最为合适的方案进行施工。选择好衬砌方式以后，对钢筋混凝土衬砌与围岩联合作用进行模拟，形成一个二次应力场，在此基础上进行钢筋混凝土的支护，分析衬砌的变形、裂缝出现问题，进行岔管衬砌布局，尽量减少衬砌的配筋量，以便使其更好的应用于水利工程的建设中。

2.5混凝土的湿温度计算

第7篇

1.1混凝土内外温差过大

浇注混凝土直至浇注完毕，因为大量的水化热会在水化时产生，刚开始时会因为混凝土聚集大量水化热，因而内部热量不易挥发，进而造成混凝土中内外温差过大，同时在混凝土的内部产生强烈的拉应力，导致拉应力比此龄期的混凝土容许拉应力大很多时，会形成温度裂缝。另外，再加上通常大体积的混凝土配置钢筋没有深入到内部，因而由混凝土承担因过大的内外温差产生的拉应力，导致更容易产生温度裂缝。

1.2混凝土收缩

然而伴随着初期大量水热化混凝土的渐渐消失，混凝土在后期会逐渐蒸发内部自由水，在外力不影响的条件下，混凝土会伴随着硬结而自发的形成收缩和变形，但是，当这种收缩变形产生时会因为内部钢筋的影响而受限，进而大量的拉应力会产生在混凝土当中，如果混凝土承担不了该拉应力时，就会产生温度裂缝。

1.3温度突变

在土木工程中，待浇注完毕主梁，因为太阳会暴晒主梁的侧面，所以这部分的混凝土的温度显然比其他地方的要高，进而造成内部温度上升呈现非线性，使得主梁因为自己的限制产生过大的局部拉应力，进而因此产生温度裂缝；除此之外，因为暴雨、阵雨以及冷空气等气候变化原因，浇注完毕的混凝土表面温度会骤降，进而导致内外温度形成梯形，如果温度应力达到一定的高温，就会产生温度裂缝。

2土木工程大体积混凝土结构施工技术分析

2.1设计优化

在设计土木工程的时候，必须结合工程当地的气候情况正确选择混凝土配合比，而且还要布置适量的温度钢筋在易产生温度裂缝的地方，以此和拉应力抗衡，与此同时，选择在规定范围内厚度最小的钢筋保护层，防止由于过大厚度保护层而产生的温度裂缝；除此之外，在划分大体积混凝土的过程中，必须利用后浇带和伸缩缝的正确设置来进行规则的分隔，同时还要根据科学设计的混凝土结构形状，扩大混凝土水化热的散热范围，进而防止加快增加其内部温度，进而分散应力，减小产生温度裂缝的可能性；而且，还要最大限度使用二次浇注的方法设计和施工混凝土，而且，在进行二次浇注的过程中为了增加混凝土抗拉能力，必须在其中添加聚丙烯纤维网或者钢筋网。

2.2材料控制

大体积的混凝土之会有温度裂缝产生，原因在于混凝土释放大量的水化热，因此，尽可能使用水热化程度较低的水泥在大体积的混凝土当中，为了最大限度使用较少用量的水泥，还可以利用掺合料的方式，比如可以添加一些粉煤灰等。就混凝土的粗骨料的选择而言，尽可能使用级配良好、强度高和粒径大的粗骨料，可以有效防止混凝土产生收缩变形的现象，与此同时，也不会忽视含泥量和其他有害物质的含量的控制。而在混凝土的细骨料的选择上，就必须符合泵送的要求，尽可能使用细砂或者中砂，这样可以保证以最小的表面积和空隙率充分减少使用水泥的用量。除此之外，为了更好地增加同龄期混凝土的抗拉能力，还可以采用掺加外加剂的方式进行，有效提高了混凝土的和易性，减少水灰配比。

2.3施工控制

在实际施工混凝土浇注时，试验人员的职责是根据现场的情况，及时跟踪坍落度和和易性变化现象并随时测量，根据结果上报搅拌站并及时进行处理。对于混凝土捣固人员来说，要经过严格的培训，考核通过之后才能够上岗，并且要权责明晰，分工明确，特别是要由专职人员捣鼓和处理钢筋集中的地方、端模、拐（死）角等，技术人员和施工员要跟班指挥现场。通过插入式的为主要方式进行混凝土振捣，插入振捣最佳厚度为30cm，以垂直等距离插入到下层间距在60cm以内，高度大约为5～10cm。施工人员必须边振捣边观察，尽可能避免漏振或过振等现象。

2.4冷却管降温

利用提前铺冷却管路在混凝土结构内部中，以此降低在硬化时混凝土内部的温度，保证脚注混凝土完毕后通水循环冷却的正常实施，冷却管路中的水量的范围不能超过1.5m3/h，如果管内为过高水温，那么也会加快水流的速度和流量。施工的部位不能因为冷却管的出水而受到影响，如果混凝土总体初步凝固，那么可以酌情通过该出水进行保温养护。待混凝土养护的步骤结束，为保证混凝土的强度以及其他不受中空的冷却管的影响，所以下一步一般利用真空压浆的方式完成注浆和压浆的工作。

3结语

第8篇

关键词：水下混凝土结构耐久性钢筋的锈蚀监测

随着时间的不断推延，许多水下混凝土构件中的钢筋逐渐被渗水而发生锈蚀，从而导致其构件的耐久性降低，结构安全性也降低[1].因此，引起的工程损坏事例不断发生，由此带来的工程损失及处理费用也迅速增加，这也引起了建筑工程界和路桥部门的高度重视。其中，水下混凝土结构中钢筋的锈蚀较为普遍，特别是沿海地区的闸、涵、桥、防护堤及盐湖地区的水下混凝土较为严重，据资料显示，施工质量较差的混凝土构件，因为钢筋的锈蚀，正常使用几年后，就会产生顺筋胀裂，从而导致结构破坏，以致钢筋混凝土的失效。

一、水下混凝土结构中钢筋锈蚀的原因

混凝土在水化作用时，水泥中氯化钙生成氢氧化钙，使混凝土中含有大量的氢氧根离子，使PH值一般可达到12.5-13.5，钢筋在这样的高碱环境中，表面容易生成一层钝化膜[2]，研究结果表明，这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀，只有这层钝化膜遭到破坏，钢筋开始锈蚀。

1.1、混凝土碳化引起钢筋锈蚀

因为混凝土硬化后，表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用，使氢氯化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙，使之碱性降低，碳化到钢筋表面时，使钝化膜遭到破坏，钢筋就开始腐蚀，众所周知，大气是二氧化碳的主要来源，大气中通常含0.2%-0.3%的二氧化碳，而且只要有大气存在的地方，就必然存在二氧化碳，而水下混凝土结构也有不少部分存在于二氧化碳环境中，对于普通的硅酸盐而言，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10%-15%，它作为水泥水化产物之一，一方面，它是混凝土高碱度的提供源和保证者，对保护钢筋起着十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不稳定的成分之一，很容易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，并逐步延伸钢筋，使钢筋开始锈蚀[3]。

1.2、氯离子引起的钢筋锈蚀

水下混凝土中，氯离子进行混凝土通常有两种途径：其一是“掺入如含有氯盐的外加剂，使用海砂，施工用水含氯盐，在含盐环境中搅拌，浇筑混凝土时，其二是”渗入“环境中的氯盐通常通过混凝土的宏观、微观缺陷，渗入到混凝土中并达到钢筋表面，直接或间接破坏混凝土的包裹作用及钢筋钝化的高碱度两种屏障,使之发生锈蚀继而锈蚀产物体积膨胀,使混凝土保护层开裂与脱落[4];在海洋环境中的水下混凝土结构大都是这种情况。氯离子引起钢筋锈蚀可以从以下几个方面分析：

1.2.1破坏钝化膜

混凝土属于碱性材料，其孔隙溶液的PH值为12-14[2]，因而对钢筋具有较好的保护作用，有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜，但这种钝化膜只有在高碱环境中才是稳定的。如果周围环境PH值降到11.8时，钝化膜就开始变得不稳定，当PH值继续降到9.88时，钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏，使得进入混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处，并使钝化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，从而使得钝化膜被破坏。

1.2.2形成腐蚀电流

无论混凝土碳化还是氯离子侵蚀，都可以引起钢筋部分锈蚀，在钝化膜破坏处有腐蚀电流产生，在钝化膜破坏还与未破坏区这间存在电位差，有宏电流产生，但微电流要比宏电流大得多。又因为氯离子的存在大大降低了混凝土的电阻率，并且氯离子和铁离子的结合可以形成易容于水的氯化铁，从而加速了腐蚀产物向外的扩散过程，并由于宏观腐蚀电流在钝化膜破坏区边边缘最大，使得靠近钝化区的边缘的局部钝化膜破坏较快，这种现象称为局部锈蚀钢筋的“边缘效应”。

1.2.3氯离子导电作用

正是由于混凝土结构中氯离子的存在，大大降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，强化了离子通路，提高了腐蚀电流的效率，从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程，氯离子对混凝土中钢筋锈蚀更严重更快速[5].而氯化物是钢筋的一种活化剂，它能置换钝化膜的氧而使钢筋发生溃烂性腐蚀，而氯盐是高吸湿性的盐，它能吸收空气中的水分变成液体，从而使氯离子从扩散作用变成渗透作用，达到氯离子，透过保护区去腐蚀钢筋的目的。

1.2.4氯离子的阳极去极比作用

氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电流，而且加速了电流的作用过程，阳极反应过程Fe2eFe2+,如果生成的Fe2+不能及时搬运而积累于阴极表面，则阴极反应就会因此而受阻，相反，如果生成的Fe2+能及时被搬走，那么。阳极反应过程就会顺利乃至加还进行，Cl与Fe相遇就会生成FeCl2，Cl能使Fe消失而加速阳极过程，通常把阳极过程受阻称做阳极极化作用，而加速阳极过程者，称作阳极去极化作用，氯离子正是发挥了阳极去极化作用的功能。

应该说明的是，在氯离子存在的混凝土中，钢筋通常的锈蚀产物很很难找到FeCl2的存在，这是由于FeCl2是可溶的，在向混凝土内扩散遇到氢氧根离子，立即生成Fe(OH)2的一种沉淀物质又进一步氧化成铁的氧化物，即通常说的“铁锈”，由此可见，氯离子只起到了“搬运”的作用，而不被消失，也就是说进入混凝土的氯离子，会周而复始地起破坏作用，这也是氯盐危害特点之一。

1.2.5氯离子与水泥的作用及对钢筋锈蚀的影响

水泥中的铝酸三钙，在一定条件下，可与氯盐作用生成不溶性“复盐”，从而降低了混凝土中游离氯离子的存在，从这个角度讲，含铝酸三钙高的水泥品种有利于氯离子的侵害，海洋环境中优先选用铝酸三钙含量高的普通硅酸盐水泥，然而，复盐只有在碱性环境下才能生成和保持稳定，当混凝土的碱度降低时，复盐会发生分解，重新释放出氯离子来。在做钢筋锈蚀实验不难发现，如果大面积的钢筋表面上具有高浓度的氯化物，则氯化物所引起的锈蚀是均匀的，但是在不均质的混凝土中，常见的局部锈蚀，导致点蚀[6].首先则是在很小的钢筋表面上，混凝土孔隙液具有较高的氯化物浓度，形成破坏钝化膜的具备条件，形成小阳极，此时，钢筋表面的大部分仍具钝化膜，成为大阳极，这种特点的由大阳极、小阴极组成的锈蚀电偶，由于大阴供养充电，使小阳极上的铁迅速溶解而产生沉淀，小阴极区局部酸化，同时，由于大阴极区的阴极反应，生成氢氧化根离子，PH值增高，氯离子提高了混凝土的吸湿性，使得阴极与阳极之间的混凝土孔隙的欧姆电阴降低，这几方面的自发变化，将使上述局部锈蚀电偶得以自发的一局部深入形式继续进行。

二、评定与检测水下混凝土构件中钢筋的锈蚀状态

为了减少钢筋锈蚀对结构造成危害，需要即时了解现有的结构中的钢筋锈蚀状态，以便对钢筋采取必要的措施进行预防，我们对钢筋锈蚀的测试，可采用如下几种方法：

2.1视觉法和声音法

在常规的混凝土结构中，钢筋锈蚀的第一视觉特征是钢筋表面出现大量的锈斑，显然，只要检查钢筋表面就可以看到；有时，混凝土的表面下的裂缝发展到表面，混凝土最终开裂时可直接检查钢筋在早期可以用“发声”方法估计下部裂缝引起的破坏。使用小锤敲击表面，用声波方面检测顺筋方向的裂缝的出现。

2.2氯离子的监测

它需要对钢筋以上或周围的混凝土进行采样，一般通过钻芯方法，然后用电测法或化学方法确定氯含量，最近，以有中和反应法仪器用于结构中氯离子含量的检测。

2.3极化电阻法

极化电阻法（线形极化法）[7]作为一个锈蚀监测方法，已经成功的应用于生产工业和许多环境，该方法的原理是将锈蚀率与极化曲线在自由锈蚀电位处的斜率联系在一起，可以用双电极或三电极系统监测材料与环境偶合的锈蚀率。极化电阻法同样检验混凝土中的定位的问题；一个小操作可对放在砼中任何需要的位置，但回填土料同样是影响测量结果的一个非常关键性的因素。

2.4自然电位法

混凝土中的钢筋与周围介质在交界面上相互作用形成双电层[8]，并与介质两侧产生电位差，电位差大小能反应钢筋所处的状态，既活化或钝化状态，自然电位通过测定钢筋电极对照比电极的极对电位差来定性判定钢筋锈蚀状况，自然电位法设备简单，价格便宜，操作方便，对混凝土的钢筋锈蚀体系无干扰，自然电位法的判定标准如下：E>-200ml，钝化状态有5%锈蚀可能性；-200ml>E>-350ml。有50%可能锈蚀；E<-350ml,95%的锈蚀的可能性。

第9篇

论文摘要:使结构安全适用、经济合理、是结构工程师的任务和责任。根据长期工作体会从概念设计的观点出发，介绍抗震设计中遵循的原则，提高房屋抗震性能的措施。结合工程实际介绍了环境类别和保护层厚度的确定、按简支梁计算构造钢筋的设置等问题。

一、概念设计和结构构造

抗震设计中，影响整个结构抗震能力的因素很多，如：结构构件的承载力和变形能力;非结构构件的材料性能及提供的强度储备；结构的连接构造；结构的稳定性；结构的整体性能在经受第一次地震后多次余震反复作用下的抗破坏能力。目前只对第一种因素作了计算，其它因素尚无法进行计算，靠概念设计和结构构造做到结构体系具备必要的承载力、刚度、稳定性、能力吸收及耗能能力，也就是具有足后的延性。对复杂结构，七分计算三分构造，更重要的是概念设计。

（一）概念设计

材料性能、构件性能、连接构造、结构体系通过实验、实践检验，但还不能计算，称为概念设计，抗震设计中应遵循以下原则：(1)结构的承载力、刚度、质量在平面内和沿高度应均匀、对称和连续分布，避免应力集中：(2)应尽可能设置多道抗震防线，布置超静定结构及延性较高的耗能构件，注意适当加强静定结构部位、关键部位和薄弱环节；(3)注意结构的连接整体性，结果单元应采用牢固连接，不同结构单元应遵守彻底分开的要求；(4)估计和控制塑形铰区出现的范围和部位，有针对性的进行构造布置，掌握结构的屈服过程以及最后形成的屈服机制；(5)做到强柱弱梁、强剪弱弯；(6)采取有效措施防止过早的混凝土剪切破坏，钢筋锚固滑移和混凝土压碎等脆性破坏；(7)构件和节点连接的承载力和刚度要与结构的承载力和刚度相适应，节点连接的承载力不低于构件的承载力；(8)应该避免盲目增加钢筋，某一部分结构设计承载力超强或不足，都可能造成结构的相对薄弱，梁端、柱端及抗震墙的加强部位受弯配筋在满足承载力和抗震构造要求的条件下，应减少钢筋超配；(9)考虑非结构性部件对主体结构抗震产生有利和不利的影响。

（二）结构构造

结构体系靠力学计算保证构件的承载力及变形，又靠构造措施将构件连接在一起，形成结构体系，合理的构造保证构件传力明确；保证在力的多次作用下能力的吸收及耗散；避免因部分构件破坏而使结构体系丧失承载能力及抗震能力；保证在设计使用年限内的耐久性。可以说结构构造是概念设计的具体化。我国通过几十年的实践，特别是唐山地震所总计的经验教训，后来试验研究都有完整的结构构造措施。但是认识在不断提高，概念设计在不断发展，结构设计除正确运用目前的构造措施，同时还需要不断总结、充实、提高。

二、结构计算

（一）荷载要准确

荷载包括结构自重，建筑材料做法，设备荷载（设备自重、管道重），建筑功能需要的活荷载，风、雪荷载、地震力、温度变化产生应力以及其它偶然作用等。有的荷载规范有所规定，可作依据，有的需要各专业提高。建筑专业提高的不仅仅是荷重，而应该是具体的材料做法，设备专业则应提供所选用的样本。由于建筑做法和设备一般要到订货时才能落实，在这以前变换的可能性很大，结构设计人员应该意识到这一点，并要求有相关的知识，准确计算所采用的荷载。

隔墙荷载占总荷载的比例较大，隔墙材料品种繁多，但尚无十分理想的隔墙材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞击差或板块之间易出现裂缝。当隔墙位置固定且隔墙材料确定时，预留荷载是必要的，但考虑过重的隔墙会使结构用钢量过大。一般可与建筑专业配合，易采用轻质材料并在施工图中说明隔墙材料，允许荷载值及位置。

结构计算最忌讳漏掉荷载，他将使计算白费或使结构存在隐患，应引以为戒。

（二）应分析计算结果

对复杂或重大工程一般需要用两种不同单元模型的程序进行分析和比较，对特殊工程应选择适当的计算程序。建立的模型，边界、支撑条件应尽量符合实际。程序中的输入数据应弄明其缘由，弄清其概念，对提高设计质量是不可缺少的。

（三）环境类别与保护层的确定问题

混凝土设计规范第3.4.1条规定了耐久性设计的原则及构件环境类别的分类标准。规范第9.2.1条给出了各类环境条件下的构件纵向受力筋保护层最小厚度。这是新规范重视耐久性问题的具体体现。由于规范是依据构件所处的环境类别来确定纵向受力筋保护层最小厚度的，对于处在两种环境交界部位的构件，如地下室墙，迎水面侧一般为二类环境，而其室内一侧一般为一类环境，两侧面的受力筋保护层最小厚度也应有所区别。因此笔者认为，对于处在两种环境交界部位的构件，在选用最低混凝土级别、确定混凝土配合比等耐久性基本要求（规范第3.4.2～3.4.8条）时应接交界面上两种环境类别中的最不利环境类别确定，在确定受力筋保护层最小厚度时，则应按构件表面所处的环境类别分别考虑。否则，对于基础地板、地下室外墙，随着保护层厚度的增大，采用商品混凝土时，构件表面出现早期收缩缝的机率也随之增大，而构件表面开裂后，反而影响构件的耐久性。所以保护层厚度不是越大越好，而应构件表面所处的环境类别有针对性地选用。

（四）安简支计算的梁端部上部构造钢筋设置问题

混凝土结构设计规范第10.2.6条对实际受约束的简支梁端上部构造筋作了规定。此时梁端实际受到部分约束，如按梁端的实际约束条件采用弹性理论进行整体内分析，计算所得的实际弯矩除与梁上承受的荷载大小有关外，更与梁端的约束构件即边梁或构件柱的相对刚度有关。将梁端构造钢筋的截面面积与梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积相关联，只体现了梁上承受荷载的大小，而没有考虑梁端实际约束程度，如果梁端实际约束程度很弱，非常接近于简支，即使梁上承受的荷载很大，梁端实际弯矩仍很小，因而没必要配置太多钢筋，这是其一。其二，条文所指部分约束梁端的构件通常是指砖混结构的构造柱、框架和主次梁体系中的边梁，如果梁端实际配筋较大，梁承受的负弯矩也较大，与之平衡的构造柱弯矩或边梁的扭矩也较大，当约束构件是构造柱时，由于构造柱配筋较小，一般为4φ12，很可能造成构造柱的配筋不足；当约束构件是框架或主次梁体系中的边梁时，虽然按弹性理论计算边梁有较大的扭矩，但国外的试验资料表明5，边梁开裂后，其抗扭刚度约相当于弹性抗扭刚度的1/10。塑性内力重分的结果使得边梁扭矩和梁端实际弯矩值都很小，没比要配置太多的钢筋。新的混凝土结构设计规范实施前，我院设计的大部分工程终于边梁相交的梁端实际配筋统一为2φ12（四肢箍为4φ12），20世纪六七十年代设计的部分工程甚至为2φ10或2φ8这些工程已正常使用了30年综上所述，规范所给的这种配筋策略是否合适值得商榷。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范(GB50010-2002).2002

[2]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社.2003

[3]吕西林。高层建筑设计(第二版).武汉理工大学出版社.2003。