钢筋混凝土结构知识

钢筋混凝土结构知识1产生裂缝的原因1.1产生裂缝的原因商品混凝土产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、商品混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理、原材料不合格如碱骨料反应、模板变形等。商品混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力；后期在降温过程中，由于受到基础或老商品混凝土的约束，乂会在商品混凝土内部出现拉应力;气温的降低也会在商品混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出商品混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。另外，当商品混凝土表面湿度变化较大或发生剧烈变化如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部商品混凝土的约束，也往往导致裂缝；由于原材料不均匀，水灰质量比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块商品混凝土中其抗拉强度乂是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋商品混凝土结构中，主要有钢筋来承受拉应力，商品混凝土只是承受压力，设计时，一般均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但在施工中商品混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在商品混凝土内部会引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，从而形成裂gi。1.2裂缝的分类根据裂缝产生的原因可将裂缝分为以下几类：1塑性收缩裂缝。在商品混凝土硬化前，水分从商品混凝土表面以极快的速度被蒸发而引起的。2塑性沉降裂缝。在施工过程中商品混凝土尚未具有任何强度时，因基础发生沉陷、模板移动或商品混凝土表面出现大量泌水现象所引起的。3龟裂。对商品混凝土结构没有进行合理的养护和休整所引起的。4收缩裂缝。在商品混凝土硬化期间或硬化后出现的表面裂缝，与构件表面垂直。5结构裂缝。由于•配筋不足，施工中不合理等原因造成的裂缝。6早期冻胀引起的裂缝。这种裂缝在结构件表面沿主筋方向出现，宽窄不一，深度一般到主筋。7温度作用产生的裂缝。大体积混凝土表面或环境温差较大地区的混凝土结构中易发生温度裂缝。由r•较大的温差造成混凝土内部与外部热账冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉引力。当此 拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面会产生裂健，造成开裂。图为不同浇筑温度下温度应力与龄期的关系，从图中不难发现，随着混凝土龄期的增加，温度应力呈单峰变化趋势，龄期大约为12d时温度应力达到最大值;此外，随着浇筑温度的增加，各个龄期混凝土的温度应力与浇筑温度呈正相关性。8纵向锈蚀裂缝。通常是在结构使用一定时期后，沿着钢筋位置出现的纵向裂缝，是表明钢筋正在生锈的一个重要征兆。这种裂缝是钢筋生锈膨胀后产生的，会导致商品混凝土开裂，保护层完全脱落，并引起钢筋严重锈蚀。9冻融循环作用引起的裂健。10盐类及酸类侵蚀引起的裂缝。11碱骨料反应引起的裂缝。碱一骨料反应是指混凝土孔溶液中由水泥或含碱外加I剂、矿物掺合料及环境等释放出来的Na+,K+,0H-与骨料中的有害活性矿物发生膨胀性反应导致混凝土膨胀并发生开裂的现象。通常按反应类型将碱-骨料反应分为碱-硅酸反应ASR和碱-碳酸盐反应ACR两种。由于活性骨料分布均匀，所以当混凝土发生碱骨料反应之后，混凝土各个部分均产生膨胀应力和形变，尤其当外界自由水渗透至混凝土微孔隙内，其体积约膨胀2〜4倍，使混凝土结构产生裂缝导致开裂。图2箭头所示为碱-硅酸反应产物填充至混凝土粗骨料中，造成粗骨料结构缺失，最终导致开裂。混凝土发生碱-骨料反应具备三个条件：1混凝土原材料主要是胶凝材料和集料中含碱量高；2骨料中有较高的活性成份；3有较多的自由水和湿度的环境条件。上述几种裂缝中，塑性收缩裂缝和龟裂对结构的影响较小，其他裂缝对结构影响较大,需要采取一定的措施防止裂缝产生。2预防裂缝产生的方法商品混凝土结构一但出现裂缝将会给结构的使用带来严重的威胁，特别是贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此预防商品混凝土结构裂缝尤其是贯穿性裂缝的产生是十分重要的。具体预防措施如下：1设置伸缩健。根据结构的形式、外露环境，合理设置伸缩缝能有效的减少裂缝的产 生。以商品混凝土护坡为例，设计时一般按照每隔10m设置一道伸缩健，缝内填塞沥青麻丝。2采用商品混凝土后浇带分段浇筑商品混凝土。此方法用来解决商品混凝土收缩应力问题。3采用预应力措施消减裂缝产生的机率。4构造配筋时适当加强，以提高配筋率，配置细而密的钢筋，以减少裂缝的宽度。适当的时候配置温度收缩筋。5采用改善骨料级配，根据商品混凝土所处的环境类别，适当增加引气剂或塑化剂等措施以减少商品混凝土中水泥用量。6拌和商品混凝土时加水将碎石冷却以降低商品混凝土的浇筑温度。7热天浇筑商品混凝土时降低浇筑层的厚度，利用浇筑层面散热。8在商品混凝土中埋设水管，通入冷水降温。9规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免商品混凝土表面发生急剧的温度梯度。10施工中应采取相应的冬季施工措施。11合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。3商品混凝土结构产生裂缝后的修补方法现浇商品混凝土工程，特别是大体积商品混凝土工程。因施工因素•、材料因素、工艺因素、环境因素会产生商品混凝土结构裂缝。裂缝会使钢筋商品混凝土的结构性能降低，裂缝严重将影响结构安全。地下工程则会产生渗水现象,严重影响使用功能的正常发挥。商品混凝土工程的裂缝控制必须分析裂缝原因，再采取有效措施。具体方法列举如下：1对承载能力无影响的表面大面积细裂缝进行防渗漏水处理，可采用表面修补方法。如表面涂抹砂浆法、表面涂环氧胶泥法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。2当裂缝对结构整体性有影响时，或者结构有防水和防渗要求时，可采用水泥灌浆或化学灌浆等内部修补法。3对结构整体性、承载能力有较大影响的裂缝，需要采用结构加固方法。如围套加固、钢箍加固、预应力钢板加固和喷浆加固等方法。4对结构耐久性有影响的纵向锈蚀铁锈裂缝，应凿除主筋周围含盐商品混凝土，用喷砂法清除铁锈，然后用喷浆或加围套方法修补。随着商品混凝土材料的广泛使用,这种材料的性能也越来越为人们所熟悉和掌握。商 品混凝土构件的裂缝问题也一直为工程技术人员所讨论。查清引起商品混凝土裂缝产生的全部原因是解决裂缝这个“癌症”的基础。只要我们全体商品混凝土工作者共同努力，先查清原因，后解决问题，裂缝问题最终总有一天会得到解决。相信我们在设计、施工和选材方面做好各项控制措施,防裂于未来,商品混凝土这种材料，必将更广泛的应用r•工程实践，更好的服务于社会。1增大截面加固技术对钢筋混凝土结构而言，增大截面法是通过采用同种材料钢筋混凝土来增大原混凝土结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时，常采用增大截面法，其优点如下：1.1施工技术成熟，便于施工。1.2质量好，可靠性强。1.3提高抗力及构件刚度的幅度大，尤其对柱增加稳定性较大。增大截面、增加刚度，首先要考虑分析整体结构，不能仅为局部加大而加大，这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。此外，加大截面法还有一些不利因素、使用时要F以考虑。一是因构件质量和刚度变化较大，结构固有频率会发生变化，因此，应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域，造成新形式的破坏。二是现场湿作业工作量大，养护时间较长，对生产和生活有一定的影响。三是构件的截面增大后对结构的外观以及房屋或桥梁净空也有一定的影响。增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墙等一般结构。2预应力加固技术预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆分水平拉杆和组合式拉杆或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力，影响并改变原结构应力分布，并降低结构原有应力水平，致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承教能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸我和改变结构应力分布的三重效果，适用于大跨度结构加固，以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。预应力加固法的主要优点如下：2.1体外配筋张拉预应力可以起到增加主筋、提高正截面及斜截面的强度，同时也提高了刚度，有效地改善了使用性能且效果好。2.2预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加杆件有效地工作。2.3预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩，减小原构件的挠度，缩小原构件的裂缝宽度甚至使原裂缝完全闭合。因此，预应力加固法是一种加固效果好而且费用低的加固方法，具有广阔的应用前景。该方法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。 3增设支点加固技术增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠，但对于使用空间有一定影响，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。按照增设的支承结构的变形性能，增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。刚性支点法通过支承结构的轴心受压或轴心受拉将荷载直接传给基础或柱子等构件。由于支承结构的轴向变形远远小于被加固结构的挠曲变形，对被加固结构而言，支承结构可简化按不动支点考虑，结构受力较为明确，内力计算大为简化;弹性支点法是通过支承结构的受弯或桁架作用间接地传递荷我的一种加固方法。由于支承结构的变形和被加固结构的变形属同一数量级，支承结构只能按弹性支点考虑，内力分析较为复杂。相对而言，刚性支点加固对结构承载能力提高幅度较大，弹性支点加固对结构使用空间的影响程度较低。4化学灌浆补强加固技术化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内，使其扩散、胶凝或固化，达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种：一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料，它具有化学稳定性好、可以室温固化、收缩小、强度高、粘结力强等一系列优点，而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力，能有效地修补混凝土的裂缝，恢复结构的整体性，目前是一种较好的补强固结化学灌浆材料，一般用于修补宽度为0.2〜0.5mm的裂缝；另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点，能灌入0.05mm宽的细微裂缝中，一般用来修补缝宽在0.2mm以下的裂缝。化学灌浆补强法主要用来修补因出现裂缝而影响使用功能的结构，如水池、水塔、水坝等，也可用来修补混凝土梁、板、柱等构件及因钢筋锈蚀而导致结构耐久性降低的构件。5水泥压浆补强加固技术 水泥压浆补强法是一种用压力设备将水泥浆液压入结构构件的蜂窝、孔洞或裂缝中，充填并固结这些缺陷，以达到补强加固的目的。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低，运输、储存方便及灌浆工艺比较简单等优点，至今仍是应用最广泛的灌浆材料。该法的缺点是需要专门的设备，主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。6喷射混凝土补强加固技术喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水干喷机或混凝土湿料湿喷机以高速喷射到混凝土结构上，并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣，它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化，也不需要支模或只需部分支模，施工方便、速度快、工期短，喷射凝固层与原结构粘结力强，所以在大范围加固工程中具有独特优势;其缺点是需要专门的设备，对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换;在梁、板等构件的下面增补混凝土;填补混凝土和砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面。7钢筋混凝土建筑结构的加固技术钢筋混凝土建筑钢结构的加固技术主要是对钢结构建筑物进行加固和对混凝土结构、砌体结构等建筑物采用刚才进行加固。建筑结构的加固技术要求根据加固的对象决定采用钢柱的加固、钢梁的加固、钢层架加固、托架加固、吊车系统加固、裂纹的修复和加固、连接和节点的加固等，根据损害范围选择局部加固或者全面加固。感谢您的阅读，祝您生活愉快。