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文档简介
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4、 指导教师: 完成日期: 内容摘要混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点,而成为重要的建筑材料,其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料,其在给人类带来巨大文明进步的同时,也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混凝土由于自身结构材料和使用环境的特点,还存在着严重的耐久性问题,已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此,提高混凝土的耐久性是实现混凝土环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义,并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。关键词:耐久性;
5、混凝土;影响因素目 录内容摘要i引 言11 绪论21.1 混凝土耐久性问题的提出21.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土结构耐久性问题的分析42.1 混凝土冻融破坏42.1.1 破坏机理42.1.2 影响因素52.2 混凝土渗透破坏52.2.1 破坏原因52.2.2 影响因素62.3 碱骨料反应62.3.1 破坏原因62.3.2 影响因素72.4 混凝土的碳化72.4.1 破坏原因72.4.2 影响因素82.5 钢筋锈蚀82.5.1 破坏原因82.5.2 影响因素92.6 化学侵蚀92.6.1 产生原因92.6.2 影响因素103 提高混凝土耐久性的措施113.1 原材料的选择113.2 集料
6、与掺合料113.3 混凝土的设计应考虑耐久的要求113.4 混凝土工程施工应考虑结构耐久性113.5 结构的日常维护124 工程实例分析135 结论与展望145.1 总结145.2 展望14参考文献16引 言混凝土结构在其服务使用期间应维持所需的强度和其他功能,混凝土结构还必须能经受住各种各样的侵蚀破坏,这常被称为混凝土具有耐久性。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。一些国家的混凝土桥使用了三四十年后,纷纷进入老化期,出现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
7、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各国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。因而混凝土结构的耐久性问题已成为各国结构工程师们不容忽视的一个问题。本文着重分析了混凝土耐久性的影响因素和混凝土缺陷检测的方法、提出了提高混凝土耐久性的措
8、施并对现有混凝土结构设计施工的思考。1 绪论1.1 混凝土耐久性问题的提出一般混凝土建筑物的使用寿命要求在50年以上,很多国家对桥梁、水电站大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等重要结构的混凝土耐久性要求在100年以上。气候条件适中的陆上建筑物,应要求混凝土在200年内安全使用。我国gb 500102002混凝土结构设计规范规定,混凝土的耐久性设计应按照环境类别和设计使用年限进行,分为50年和100年2个耐久性预期目标,对于重大、重要工程应按照100年寿命来设计混凝土。近几年来,我国已有不少工程的混凝土设计寿命达到100年,这些工程大都结合环境条件和特点,采取专门有效的措施,以充分
9、保证混凝土工程的耐久性设计要求。比较著名的百年工程有三峡大坝、东海大桥、南京地铁1号线、崇明越江通道北港桥梁、重庆朝天门大桥空心桥墩、杭州湾大桥等。但是近几十年以来,混凝土构筑物因材质劣化造成失效以至破坏崩塌的事故在国内外也是屡见不鲜,并有愈演愈烈之势。国际上混凝土的大量使用始于20世纪30年代,到五六十年代达到高峰。许多发达国家每年用于建筑维修的费用都超过新建的费用。过去,除了大型水利工程外,我国混凝土工程的耐久性问题长期不受重视,混凝土结构没有达到预期的使用寿命,受环境作用过早破坏的实例很多,由此造成的经济损失也很大。由于许多工程设计只满足荷载要求,而没有提出耐久性的要求,使已建成的混凝土
10、构筑物存在耐久性隐患。我国在50年代兴建的水电站大坝有很多已经成为“病坝”,我国的混凝土工程量在改革开放30多年来突飞猛进,可以预见,耐久性不佳的混凝土工程的劣化问题将会日趋严重。因此,混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视。1.2 混凝土耐久性的概念混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在设计确定的环境作用和维修、使用条件下,结构构件在规定的期限内保持其适用性和安全性的能力。混凝土耐久性主要包括以下几方面:一是抗渗性。即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起着重要的作用,因为抗渗性控制着水分渗入的速率,这些水可能含有侵蚀性的化合物,同时控制混凝土受热或受冷时水的移动
11、。二是抗冻性。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下,经受多次抵抗冻融循环作用,能保持强度和外观性的能力。在寒冷地区,尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土,要求具有较高的抗冻性能。三是抗侵蚀性。混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中,有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。四是碱集料反应。某些含有活性组分的骨料与水泥水化析出的koh和naoh 相互作用,对混凝土产生破坏性膨胀,是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。2 混凝土结构耐久性问题的分析如上一章所述,混凝土耐久性是指混凝土在实际使用过程中抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完
12、整性的能力。主要包括抗冻性、抗渗透性、抗碱集料反应,抗腐蚀等几个方面。本章将从冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、混凝土的碳化、钢筋锈蚀、化学侵蚀六个方面对混凝土结构发生耐久性失效的原因及影响因素进行论述。2.1 混凝土冻融破坏混凝土冻融破坏是指混凝土在饱水或潮湿的状态下,由于环境中温度的正负变化,导致混凝土内部松弛产生疲劳应力,反复的冻融循环造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。混凝土发生冻融破坏后,破坏作用不断积累,裂缝不断扩大和深入,由外向里,直至混凝土破坏,而其现象就是从表层开始向内逐层剥落。当经过反复多次的冻融循环以后,损伤逐步积累不断扩大,发展成互相连通的裂缝,使混凝土的强度逐步降低,
13、最终严重影响了结构的长期使用。2.1.1 破坏机理混凝土冻害机理的研究始于20世纪30年代,有静水压假说、渗透压假说等。但由于混凝土结构冻害的复杂性,至今尚无公认的、完全反映混凝土冻害机理的理论。直至现在,被广大科研学者接受的最有价值的解释是静水压假说和渗透压假说的结合,这种结合奠定了混凝土抗冻性研究的理论基础。(1) 静水压假说:硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9,在冰冻过程中,混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀,迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动,必须克服粘滞阻力,因而产生静水压,形成破坏应力。静
14、水压假说能解释成熟混凝土冰冻破坏的许多表现,它在引气混凝土方面的应用也较成功。但从水压力本质来理解它的作用应是瞬时性的,随着时间进展危险理应逐渐消失才对。然而试验说明:混凝土冰冻破坏有时随时间而日益剧烈、严重。在水泥浆冰冻时,水分的运动大多不像通常设想那样,远离冰冻地点而去,而恰恰是趋向冰冻地点;再次冰冻时的膨胀一般情形是随冷却速率增加而下降。这些都是静水压假说难以解释的。(2) 渗透压假说:渗透压假说认为,由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类,大孔中的部分溶液先结冰后,未冻溶液中盐的浓度上升,与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓
15、度为0的孔溶液,由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压,小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同形成的。2.1.2 影响因素对于影响混凝土冻融破坏的主要因素总结起来大致有以下四个方面:(1)水灰比:水灰比越大,使凝土孔隙率越大,导致混凝土的吸水率增大,最终导致混凝土结构冻融破坏严重;(2)孔结构和孔隙特征:连通毛细孔易吸水饱和,使混凝土冻害严重;若为封闭孔,则不易吸水,冻害就小;(3)饱水度:若混凝土的孔隙非完全吸水饱和,冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移,从而降低冰冻膨胀应力,对混凝土破坏作用就小;(4)混凝土自身强度:在相同的
16、冰冻破坏应力作用下,混凝土强度越低,冻害程度就越高。2.2 混凝土渗透破坏混凝土结构的渗透破坏是指气体、液体或者离子等有害介质在混凝土中渗透、扩散或迁移,最终导致混凝土结构受到破坏。混凝土结构发生渗透破坏后,有害介质首先破坏结构表层混凝土,导致混凝土中发生钢筋锈蚀、碱骨料反应等变化,而这些变化多数伴随着体积的膨胀,膨胀产生的应力又使得混凝土进一步开裂,从而进一步加大混凝土的渗透性,使得有害介质的入侵更加迅速,导致混凝土结构循环往复产生更大范围的破坏。因此混凝土的渗透性给有害介质提供了入侵的通道,而有害介质与混凝土发生的破坏性反应则增大了混凝土的渗透性,两者相互促进,最终严重影响混凝土结构的耐久
17、性。2.2.1 破坏原因混凝土具有多种粒径的孔隙,连通的孔隙会成为气体、液体或有害介质进入混凝土的通道,导致混凝土破坏。混凝土的渗透机理是水与混凝土表面接触时,压力差和毛细孔压力不断促使水分向混凝土内部迁移。随着水分迁移的深入,水与毛细孔壁摩擦阻力增大,渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时,毛细孔压力就会改变方向,阻碍水分的渗出。若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力,则水将从混凝土相反的一侧滴出;若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力,则水的迁移为毛细孔迁移,此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。2.2.2 影响因素影响混凝土渗透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒径、
18、混凝土养护方法、水泥品种、外加剂等因素。具体影响情况为:(1)混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量,进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小,混凝土越密实,其抗渗性越好,反之亦然。(2)由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴,因此在水灰比相同时,混凝土骨料的最大粒径越大,其抗渗性能越差;(3)蒸汽养护的混凝土,其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。在干燥条件下,混凝土早期失水过多,容易形成收缩裂缝,因而降低混凝土的抗渗性。而在潮湿环境中或水中硬化的混凝土,不但总孔隙率降低,而且孔径也较小。这就增加了混凝土密实性,提高了混凝土的抗渗性;(4)水泥的品种、性质也影响混凝土的抗
19、渗性能。水泥的细度越大,水泥硬化体孔隙率越小,强度就越高,则其抗渗性越好;(5)在混凝土中掺入某些外加剂,如减水剂等,可减小水灰比,改善混凝土的和易性,因而可改善混凝土的密实性,即提高了混凝土的抗渗性能;2.3 碱骨料反应混凝土中的碱与混凝土中的活性骨料发生反应,生成膨胀性物质,导致混凝土发生膨胀破坏,称为碱骨料反应。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂,改变混凝土的微结构,使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降,严重影响结构的安全使用性,而其反应一旦发生很难阻止,更不易修补和挽救,被称为混凝土的“癌症”。2.3.1 破坏原因碱骨料反应主要可分为碱与硅酸、碱与碳酸盐及碱与硅
20、酸盐三种反应。(1)碱-硅酸反应:是分布最广、研究最多的碱骨料反应,该反应是指混凝土中的碱组分与骨料中的活性sio2之间发生的化学反应,其结果是导致骨料被侵蚀,生成碱-硅酸凝胶,并从周围介质中吸收水分而膨胀,导致混凝土开裂。(2)碱-碳酸盐反应:是指混凝土中的碱与碳酸盐矿物产生化学反应引起混凝土的地图状开裂。碱-碳酸盐反应是孔溶液中的碱与骨料中的白云石之间的反应。这一反应不是发生在骨料颗粒与水泥砂浆的表面,而是发生在骨料颗粒的内部,水镁石mg(oh)2晶体排列的压力和粘土吸水膨胀,引起混凝土的内部应力,导致混凝土开裂。(3)碱-硅酸盐反应:是指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应,
21、使层状硅酸盐层间间距增大,骨料发生膨胀,致使混凝土膨胀开裂。2.3.2 影响因素从碱骨料反应发生的条件出发,分析该种破坏的影响因素主要是:(1)活性骨料:引起混凝土碱骨料反应的主要因素是混凝土中含有碱活性的骨料。因此在施工中尽量选择无碱活性的骨料,在不得不采用具有碱活性的骨料时,应严格控制混凝土中总的碱量;(2)活性掺合料:掺用活性掺合料,如硅灰、矿渣、粉煤灰(高钙高碱粉煤灰除外)等,对碱骨料反应有明显的抑制效果。活性掺合料与混凝土结构中的碱起反应,反应产物均匀分散在混凝土中,而不是集中在骨料表面,不会发生有害的膨胀,从而降低了混凝土的含碱量,起到抑制碱骨料反应的作用;(3)水分:碱骨料反应要
22、有水分,如果没有水分,反应就会大为减少乃至完全停止。因此,要防止外界水分渗入混凝土结构中以减轻碱骨料反应的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳气体渗透到混凝土内,与其碱性物质起化学反应生成碳酸钙和水,使混凝土碱度降低的过程,这一过程又称混凝土的中性化。2.4.1 破坏原因碳化的化学反应式为:ca(oh)2co2caco3h2o混凝土的碳化反应结果有两个方面:一方面,反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中,使混凝土的孔隙率下降,大孔减少,从而减弱了后续co2的扩散,使混凝土密实度提高;另一方面,孔隙中的ca(oh)2浓度及ph值降低,导致钢筋脱钝而锈蚀。2.4
23、.2 影响因素影响混凝土碳化的因素有很多,但概括其主要因素有两方面,一方面是材料因素,另一方面是环境条件因素。(1)材料方面:不同的水泥,其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同,直接影响水泥的活性和混凝土的碱度,对碳化速度有着重要的影响。一般而言,水泥中熟料越多,则混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品种和粒径级配不同,其内部孔隙结构差别很大,直接影响混凝土的密实性。其材质致密坚实,级配好的骨料混凝土,其碳化的速度较慢。水灰比的角度,在水泥用量一定的条件下,增大水灰比,其混凝土的孔隙率增加,密实度降低,渗透性增大,空气中的水分及有害物质较多的侵入混凝土内部,加快混凝土的碳化。(2)环境条件
24、:温度对混凝土碳化表现在当温度下降较大时,混凝土表面收缩产生拉力,一旦超过混凝土的抗拉强度,使得混凝土表面开裂,为二氧化碳和水分渗入创造条件,加速混凝土碳化;另外,温度高时,二氧化碳在空气中的扩散系数较大,为其余氢氧化钙反应提供了有利条件,阳光的照射加速了其反应的碳化速度。另外,影响混凝土碳化程度的因素还有养护方法和龄期,混凝土强度,相对湿度,co2浓度等等。2.5 钢筋锈蚀混凝土中水泥水化后,会生成碱性的氢氧化钙,导致混凝土孔隙中的水分有很高的碱性,在钢筋表面形成一层致密的钝化膜,因此在正常情况下钢筋不会锈蚀;但钝化膜一旦破坏,在有足够水和氧气条件下会产生电化腐蚀。混凝土中钢筋一旦发生锈蚀,
25、在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物,同时向周围混凝土孔隙中扩散。混凝土中的钢筋锈蚀后,一方面会使钢筋有效截面减小,另一方面,锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落,钢筋混凝土之间的粘结作用下降。2.5.1 破坏原因混凝土中钢筋锈蚀的实质是电化学腐蚀。主要表现为钢筋在外部介质作用下发生电化学反应,逐步生成氢氧化铁(即铁锈)等,铁锈的体积会比原金属增大24倍,产生膨胀压力,造成混凝土顺筋裂缝,从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道,加快结构的损坏。2.5.2 影响因素钢筋锈蚀的开始是从钢筋周围的钝化膜破坏开始的,因此影响混凝土结构钢筋锈蚀的因素主要有:(1)混凝土液相ph值:钢筋锈蚀速度与混凝土液相ph
26、值有密切关系。当ph值大于10时,钢筋锈蚀速度很小;而当ph值小于4时,钢筋锈蚀速度急剧增加。(2)混凝土密实度和保护层厚度:混凝土越密实,破坏性介质越不容易进入混凝土腐蚀钢筋;保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系,因此世界各国规范对保护层厚度都作了规定。(3)水泥品种和掺合料:粉煤灰等矿物掺合料能降低混凝土的碱性,从而影响钢筋锈蚀破坏。2.6 化学侵蚀一些侵蚀性介质,比如酸、碱、硫酸盐、压力动水等,侵入混凝土,可能会造成混凝土的化学腐蚀。化学腐蚀主要有三类,分别为溶出性侵蚀、溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。2.6.1 产生原因(1)溶出性侵蚀:对于一些密实性较差、渗透性较大的混凝土,在一定压力的流动
27、水中,水化产物ca(oh)2会不断溶出并流失。ca(oh)2的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出,这些水化产物的溶出使混凝土的强度不断降低。(2)溶解性侵蚀:溶解性侵蚀分为酸侵蚀和碱侵蚀两类。当环境水的ph值小于6.5时,会对混凝土造成酸侵蚀;由于水泥的水化会生成碱性物质,因此混凝土中呈碱性,当碱在一定的浓度(15%以下)、温度(低于50)时,碱对混凝土的侵蚀作用很小,但是对于高浓度的碱溶液或者熔融状碱会对混凝土产生侵蚀作用。(3)膨胀性侵蚀:硫酸盐与混凝土的水化产物发生化学反应,对混凝土产生膨胀破坏作用,是典型的膨胀性侵蚀。2.6.2 影响因素结构的密实程度和孔隙特征对混凝土
28、化学侵蚀会有所影响;结构密实和孔隙封闭的混凝土,环境水不易侵入,故其抗侵蚀性较强。3 提高混凝土耐久性的措施根据对影响混凝土耐久性的主要因素的分析,就可以找出提高混凝土耐久性的主要技术途径。如上分析,要提高混凝土的耐久性,必须降低混凝土的孔隙率,特别是毛细管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量,混凝土的工作性将随之降低,又会导致捣实成型共所困难,同样造成混凝土结构不致密,甚至出现蜂窝等宏观缺陷,不但混凝土强度降低,而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性基本有以下几种方法:3.1 原材料的选择 水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成
29、的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此,工程中选择水泥强度的同时,需考虑其工程性能。3.2 集料与掺合料 集料的选择应考虑其碱活性,防止碱集料反应造成的危害,集料的耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度;大量研究表明了掺粉煤灰,矿渣,硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能,改善混凝土内孔结构,填充内部空隙,提高密实度,高掺
30、量混凝土还能抑制碱集料反应。 3.3 混凝土的设计应考虑耐久的要求 混凝土配比的设计 配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能。 3.4 混凝土工程施工应考虑结构耐久性 混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以
31、减少混凝土裂缝。混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。3.5 结构的日常维护 结构在使用阶段,应注意检测,维护和修理,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此,建立检测和评估体系,及时发现,及时修理,确保混凝土结构的正常使用。 4 工程实例分析浙江某电厂濒临东海,厂区处于甬江下游河口段,属于海洋性气候,秋季受台风潮汐影响较大,历年平均受台风影响3次,每次均在24天,长则6天,风力一般810级,最大风力可达12级以上;甬江属于不规则半日潮混合港,最大含氯36.5%。电厂已建30年,常年受氯离子侵蚀,各期混凝土结构
32、均有开裂,剥落及钢筋锈蚀等现象。特别有些混凝土保护层出现了较宽的纵向锈胀裂缝,钢筋严重锈蚀。针对电厂的破坏现状和程度,了解其破坏原因以及厂房剩余寿命,对该电站进行混凝土结构耐久性分析,进而提出相应的维修加固决策。5 结论与展望从前文可以看出,混凝土结构的耐久性是混凝土结构的重要方面,也将是决定该混凝土结构是否成功的关键所在。混凝土的破坏绝非某一孤立原因造成的,而是与其它综合不利因素有关,由于混凝土原材料的复杂多变,施工条件的波动,混凝土结构本身的复杂与不断发展。环境条件的多样性和复合作用等,造成混凝土耐久性研究高度复杂。 5.1 总结本文所论述的影响混凝土结构耐久性的六个方面因素及提高混凝土结
33、构耐久性三个方面措施并不是独立的,它们之间相互联系、相互影响。提高混凝土结构耐久性的问题现在并不仅是从单一方面对其进行预防和维护就能起到很好的作用。随着混凝土结构使用范围和环境的日异变化,混凝土结构的耐久性问题会越来越复杂。 5.2 展望从混凝土的耐久性研究现状可以看出,耐久性的研究今后应从以下几方面入手。(1)有必要在地方政府的领导和扶持下,集中有限的人力、物力和财力,成立一个以研究混凝土耐久性为核心的地方科研基地,这个科研基地可以依托科研院所或高等院校。结合本地实际,对本地区的经济和社会发展影响较大的重要混凝土结构工程进行全面调查。并对原材料进行试验研究,为本地区混凝土工程的耐久性从材料筛
34、选到工程施工提供指南。 (2)材料耐久性方面。应从碳化及钢筋腐蚀机理出发,建立合理的数学模型。碳化是钢筋锈蚀的直接外因,钢筋锈蚀导致了构件的耐久性降低。目前的研究已经表明了并非碳化至钢筋表面才引起钢筋锈蚀,因此应加强碳化的研究,即对碳化应有足够的认识。(3)开发混凝土结构的钢筋锈蚀状态的无损检测技术将是一个新的研究方向,它将随着其他相关学科的发展而发展。如果能在这方面取得突破,那么混凝土结构耐久性评估的费用将大大得到降低,大范围、系统的检测与评估将成为可能。另一方面,耐久性评估的结果也将更精确、更可靠。(4)氯离子是导致混凝土结构耐久性失效最主要的原因之一。氯离子渗透模型可以预测钢筋锈蚀开始时
35、间和锈蚀程度,目前已有不少氯离子侵入混凝土的模型。考虑到氯离子渗入和混凝土碳化能够共同作用对混凝土的耐久性造成影响,以及钢筋所在位置对氯离子侵入混凝土的影响。氯离子渗入模型还需要进行进一步深入的研究。 (5)选择最合适耐久性的结构类型和构件尺寸,若要混凝土具有良好耐久性的结构形式,在设计时主要原则是缩小表面积。对易于发生耐久性问题的结构或构件部位,在设计中应通过合理的地选择结构构件截面的几何形状,使其不能形成侵蚀性物质的停留区,构件的截面积与表面积应具有适当的比例。(6)加强服役结构耐久性研究。目前的研究模型从室内试验出发的较多,因此在模型中往往含有水灰比。水灰比与混凝土碳化速度确实有很好的相
36、关性,但对于服役结构,水灰比是一个很难确定的量。因此利用水灰比来评价服役结构存在困难。对于服役结构的耐久性评价应从现有的、可测的因素出发,客观评价其使用性能。(7)关于钢筋混凝土结构在承载能力极限状态下的目标可靠指标的研究已相对成熟,但是关于钢筋混凝土结构在正常使用极限状态下的目标可靠指标的研究才刚刚起步。因此今后也应该在这方面进行更多的研究。它的成果将是钢筋混凝土结构的耐久性设计的重要依据。 通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究。一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测,以选择对其正确的处理方法,另一方面也可对新建工程项目进行耐久性设计与研究。揭示影响结构寿命的内部与外部
37、因素,从而提高工程的设计水平和施工质量,确保混凝土结构生命全过程的正常工作。混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题,要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证。同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样,才能保证和提高混凝土结构的耐久性,才能保证我国建筑事业的可持续发展。参考文献1 赵筠.在海洋与化冰盐环境中混凝土构筑物的钢筋防锈技术对策j.桥梁建设,2001.2 陈建奎,王栋民.高性能混凝土(hpc)配合比设计新法全计算法j.硅酸盐学报,2000(2):194-198.3 cecs
38、203 - 2006,自密实混凝土应用技术规程s.北京:中国计划出版社,2006.4 徐强.高性能海工混凝土在上海深水港工程中的应用技术研究r.上海市建筑科学研究院,2012.5 杨志方.东海大桥防腐蚀需求与现状j.腐蚀与防护,20046 皇甫熹等.高性能海工混凝土在东海大桥工程中的应用j.世界桥梁,2004.原文已完。下文为附加文档,如不需要,下载后可以编辑删除,谢谢!施工组织设计本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。编制时,我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺,特制定本施工组织设计。一、 工程概况:西夏建材城生活区27#
39、、30#住宅楼位于银川市新市区,橡胶厂对面。本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发,银川市规划建筑设计院设计。本工程耐火等级二级,屋面防水等级三级,地震防烈度为8度,设计使用年限50年。本工程建筑面积:27#楼3824.75m2;30#楼3824.75 m2。室内地坪±0.00以绝对标高1110.5 m为准,总长27#楼47.28m;30#楼47.28 m。总宽27#楼14.26m;30#楼14.26 m。设计室外地坪至檐口高度18.6 00m,呈长方形布置,东西向,三个单元。本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面,外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200×3
40、00瓷砖,高到顶外,其余均水泥砂桨罩面,刮二遍腻子;楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温。地面除卫生间200×200防滑地砖,楼梯间50厚细石砼1:1水泥砂浆压光外,其余均采用50厚豆石砼毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门,卧室门、卫生间门采用木门,进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗,开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅,外墙均贴保温板。本工程设计为砖混结构,共六层。基础采用c30钢筋砼条形基础,上砌mu30毛石基础,砂浆采用m10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体采用m10混合砂浆砌筑mu15多孔砖;五层以上采用m7.5混合砂浆砌筑mu15多孔砖。本工程结构中使用主要
41、材料:钢材:i级钢,ii级钢;砼:基础垫层c10,基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用c30,其余均c20。本工程设计给水管采用ppr塑料管,热熔连接;排水管采用upvc硬聚氯乙烯管,粘接;给水管道安装除立管及安装ic卡水表的管段明设计外,其余均暗设。本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。本工程设计照明电源采用bv2.5铜芯线,插座电源等采用bv4铜芯线;除客厅为吸顶灯外,其余均采用座灯。二、 施工部署及进度计划1、工期安排本工程合同计划开工日期:2004年8月21日,竣工日期:2005年7月10日,合同工期315天。计划2004年9月15日前完成基础工程,2004年12月30日完成主体结构工
42、程,2005年6月20日完成装修工种,安装工程穿插进行,于2005年7月1日前完成。具体进度计划详见附图1(施工进度计划)。2、施工顺序基础工程工程定位线(验线)挖坑钎探(验坑)砂砾垫层的施工基础砼垫层刷环保沥青 基础放线(预检)砼条形基础刷环保沥青 毛石基础的砌筑构造柱砼地圈梁地沟回填工。结构工程结构定位放线(预检)构造柱钢筋绑扎、定位(隐检)砖墙砌筑(50cm线找平、预检)柱梁、顶板支模(预检)梁板钢筋绑扎(隐检、开盘申请)砼浇筑下一层结构定位放线重复上述施工工序直至顶。内装修工程门窗框安装室内墙面抹灰楼地面门窗安装、油漆五金安装、内部清理通水通电、竣工。外装修工程外装修工程遵循先上后下原
43、则,屋面工程(包括烟道、透气孔、压顶、找平层)结束后,进行大面积装饰,塑钢门窗在装修中逐步插入。三、 施工准备1、 现场道路本工程北靠北京西路,南临规划道路,交通较为方便。场内道路采用级配砂石铺垫,压路机压。2、 机械准备设2台搅拌机,2台水泵。现场设钢筋切断机1台,调直机1台,电焊机2台,1台对焊机。现场设木工锯,木工刨各1台。回填期间设打夯机2台。现场设塔吊2台。3、施工用电施工用电已由建设单位引入现场;根据工程特点,设总配电箱1个,塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个;电源均采用三相五线制;各分支均采用钢管埋地;各种机械均设置接零、接地保
44、护。具体配电箱位置详见总施工平面图。3、 施工用水施工用水采用深井水自来水,并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管,每层留一出水口;给水管不置蓄水池内,由潜水泵进行送水。4、 生活用水生活用水采用自来水。5、 劳动力安排结构期间:瓦工40人;钢筋工15人;木工15人;放线工2人;材料1人;机工4人;电工2人;水暖工2人;架子工8人;电焊工2人;壮工20人。装修期间抹灰工60人;木工4人;油工8人;电工6人;水暖工10人。四、主要施工方法1、施工测量放线施工测量基本要求a、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据:西夏建材城生活区工程总体规划图,北京路、规划道路永久性定位b、根据
45、工程特点及建筑工程施工测量规程dbi012195,4、3、2条,此工程设置精度等级为二级,测角中误差±12,边长相对误差1/15000。c、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度,明确对工程服务,对工程进度负责的工作目的。工程定位a、根据工程特点,平面布置和定位原则,设置一横一纵两条主控线即27#楼:(a)轴线和(1)轴线;30#楼:(a)轴线和(1)轴线。根据主轴线设置两条次轴线即27#楼:(h)轴线和(27)轴线;30#楼:(h)轴线和(27)轴线。 b、主、次控轴线定位时均布置引桩,引桩采用木桩,后砌一水泥砂浆砖墩;并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上,施测完成后报建设单位
46、、监理单位确认后另以妥善保护。c、控轴线沿结构逐层弹在墙上,用以控制楼层定位。d、水准点:建设单位给定准点,建筑物±0.00相当于绝对标高1110.500m。基础测量a、在开挖前,基坑根据平面布置,轴线控制桩为基准定出基坑长、宽度,作为拉小线的依据;根据结构要求,条基外侧1100mm为砂砾垫层边,考虑放坡,撒上白灰线,进行开挖。b、在垫层上进行基础定位放线前,以建筑物平面控制线为准,校测建筑物轴线控制桩无误后,再用经纬仪以正倒镜挑直法直接投测各轴线。c、标高由水准点引测至坑底。结构施工测量a、首层放线验收后,主控轴一引至外墙立面上,作为以上务层主轴线竖身高以测的基准。b、施工层放线时
47、,应在结构平面上校投测轴线,闭合后再测设细部尺寸和边线。c、标高竖向传递设置3个标高点,以其平均点引测水平线折平时,尽量将水准仪安置在测点范围内中心位置,进行测设。2、基坑开挖本工种设计地基换工,夯填砂砾垫层1100mm;根据此特点,采用机械大开挖,留200mm厚进行挖工、铲平。开挖时,根据现场实际土质,按规范要求1:0.33放坡,反铲挖掘机挖土。开挖出的土,根据现场实际情况,尽量留足需用的好土,多余土方挖出,避免二次搬运。人工开挖时,由技术员抄平好水平控制小木桩,用方铲铲平。挖掘机挖土应该从上而下施工,禁止采用挖空底脚的操作方法。机械挖土,先发出信号,挖土的时候,挖掘机操作范围内,不许进行其
48、他工作,装土的时候,任何人都不能停留在装土车上。3、砌筑工程材料砖:mu15多孔砖,毛石基础采用mu30毛石。砂浆:±0.00以下采用m10水泥砂浆,一、二、三、四层采用m10混合砂浆,五层以上采用m7.5混合砂浆。砌筑要求a、开工前由工长对所管辖班组下发技术交底。b、砌筑前应提前浇水湿润砖块,水率保持在1015。c、砌筑采用满铺满挤“三一砌筑法“,要求灰浆饱满,灰缝812mm。d、外墙转角处应同时砌筑,内外墙交接处必须留斜槎,槎子长度不小于墙体高度的2/3,槎子必须平直、通顺。e、隔墙与墙不同时砌筑又不留成斜槎时可于墙中引出阳槎或在墙的灰缝中预埋拉结筋,每道不少于2根。f、接槎时必
49、须将表面清理干净,浇水湿润,填实砂浆,保持灰缝平直。g、砖墙按图纸要求每50mm设置26钢筋与构造柱拉结,具体要求见结构总说明。h、施工时需留置临时洞口,其侧边离交接处的墙面不少于500mm,顶部设边梁。4、钢筋工程凡进场钢筋须具备材质证明,原材料须取样试验,经复试合格后方可使用。钢筋绑扎前应仔细对照图纸进行翻样,根据翻样配料,施工前由工长对所管辖班组下发技术交底,准备施工工具,做好施工的准备工作。板中受力钢筋搭接,i级钢30d,ii级钢40d,搭接位置:上部钢筋在跨中1/3范围内,下部钢筋在支座1/3范围内。钢筋保护层:基础40mm,柱、梁30mm,板20mm。保护层采用50mm×
50、50mm的水泥砂浆块。板上部钢筋用马凳按梅花状支起。所有钢筋绑扎,须填写隐检记录,质评资料及目检记录,验收合格后方可进行下道工序。5、砼工程水泥进场后须做复试,经复试合格后由试验室下达配合比。施工中严格掌握各种材料的用量,并在搅拌机前进行标识,注明每立方米、每盘用量。同时搅拌时,须车车进磅,做好记录。 浇筑前,对模板内杂物及油污、泥土清理干净。投料顺序:石子水泥砂子。本工程均采用插入式振捣器,一次浇筑厚度不宜超过振捣器作用部分长度的1.25倍,捣实砼的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。砼浇筑后1昼夜浇水养护,养护期不少于7d,砼强度未达到1.2mpa之前不得上人作业。6、模板工程本工程
51、模板采用钢木混合模板。模板支搭的标高、截面尺寸、平整度、垂直度应达到质量验收标准,以满足其钢度,稳定性要求。模板支撑应牢固可靠,安装进程中须有防倾覆的临时固定措施。本工程选用851脱模剂,每拆除一次模板经清理后涂刷脱模剂,再重新组装,以保证砼的外观质量。6、 架子工程本工程采用双排架子防护,外设立杆距墙2m,里皮距墙50cm,立杆间距1.5m,顺水间距1.2m,间距不大于1m。 架子底部夯实,垫木板,绑扫地杆。为加强架子的稳定性,每七根立杆间设十字盖,斜杆与地面夹角60o。为防止脚平架外倾,与结构采用钢性拉接,拉接点间距附和“垂四平六“的原则。外防护架用闭目式安全网进行封闭,两平网塔接和网下口
52、必须绑孔紧密。结构架子高出作业层1m,每步架子满铺脚手板,要求严密牢固并严禁探头板。7、 装饰工程装饰工程施工前,要组织质监部门、建设、设计、施工单位四方参加的主体结构工程核验收,对已完全体分部工程进行全面检查、发现问题及时处理,清除隐患,并做好装饰前材料、机具及技术准备工作。1、根据预算所需材料数量,提出材料进场日期,在不影响施工用料的原则下,尽量减少施工用地,按照供料计划分期分批组织材料进场。2、将墙面找方垂直线,清理基层,然后冲筋,按照图纸要求,分层找平垂直,阴阳角度方正,然后拉线作灰饼。底子灰应粘结牢固,并用刮杠刮平,木抹子抹平。3、罩面应均匀一致,并应在终凝前刮平压光,上三遍灰抹子。
53、4、油漆、涂料施工:油漆工程施工时,施工环境应清洁干净,待抹灰、楼地面工程全部完工后方可施工,油漆涂刷前被涂物的表面必须干燥、清洁,刷漆时要多刷多理不流坠,达到薄厚均匀,色调一致,表面光亮。墙面涂料基层要求现整,对缝隙微小孔洞,要用腻子找平,并用砂纸磨平。为了使颜色一致,应使用同一配合比的涂料,使用时涂料搅匀,方可涂刷,接槎外留在阴阳角外必须保证涂层均匀一致表面不显刷纹。8、 楼地面工程楼地面工程只作50厚豆石砼垫层。做垫层必须先冲筋后做垫层,其平整度要控制在4mm以内,加强养护45天后,才能进行上层施工。10、层面工程1、屋面保温层及找平层必须符合设计要求,防水采用防水卷材。2、做水泥砂浆找
54、平层表面应平整压光,屋面与女儿墙交接处抹成r150mm圆角。3、本工程屋面材料防水,专业性强,为保证质量,我们请专业人员作防水层。4、原材料在使用前经化验合格后才能使用,不合格材料严禁使用。11、水、暖、电安装工程管道安装应选用合格的产品,并按设计放线,坡度值及坡向应符合图纸和规范要求。水、暖安装前做单项试压,完毕后做通、闭水后试验和打压试验,卫生间闭水试验不少于24小时。电预埋管路宜沿最近线路敷设,应尽量减少弯曲,用线管的弯曲丝接套丝,折扁裂缝焊接,管口应套丝用堵头堵塞。油漆防腐等均符合图纸各施工规范及质量评定标准。 灯具、插座、开关等器具安装,其标高位置应符合设计要求,表面应平直洁净方正。灯具、插座、开关等器具必须选用合格产品,不合格产品严禁使用。做好各种绝缘接地电阻的测试和系统调整记录,检查配线的组序一定要符合设计要求。五、预防质量通病之措施本工程按优质工程进行管理与控制,其优质工程的目标体系与创优质工程的保证措施在本工程施工组织设计中做了详述。本措施不再述。创优质工程除对各分部、分项、工序工程施工中,精心操作,一丝不苟、高标准严要求作业外,关键是防止质量通病。为此,提出防止通病的作业措施如下:1、砖墙砌体组砌方法:、组砌方法:
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