鋼筋混凝土構件中保護層的重要性[精品資料]

鋼筋混凝土構件中保護層的重要性 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結 年終報告 工作總結 個人總結 述職報告 實習報告 單位總結 摘要：近年來 ,隨著建筑工業(yè)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土使用最晚廣泛?，F代建筑已離不開鋼筋混凝土構件，無論是單層工業(yè)廠房還是高達數百米的摩天大樓，如果沒有鋼筋和混凝土，很難想象將會是一個什么樣的結果。鋼筋和混凝土二者一起協同工作，能揚長避短，并且可以克服鋼筋易銹、常維護的麻煩，提 高耐久性，因此鋼筋混凝土構件的力學性能及壽命直接關系到建筑物的使用及年限。本文通過對保護層在整個工作中的重要作用，讓我們充分認識到了它的重要性。 關鍵詞：鋼筋混凝土；保護層；承載力；銹蝕；耐火 Abstract: in recent years, with the continuous development of the construction industry, the most widely used late reinforced concrete. Modern architecture has been cannot do without reinforced concrete members, both the single-storey industrial building is up to hundreds of metres tall, if no steel and concrete, it is hard to imagine what will be a result of. Steel and concrete in two people working together, can foster strengths and circumvent weaknesses, and can overcome the reinforcing steel rust, routine maintenance trouble, improve durability, so use and life of reinforced concrete structures and mechanical properties of life is directly related to the building. Based on the protection layer in the work of the important role, we are fully aware of the importance of it. Keywords: reinforced concrete； protective layer； carrying capacity； corrosion ； resistance TU375A 2095-2104（ 2013） 混 凝土保護層顧名思義就是對鋼筋混凝土構件起保護作用的那一部分混凝土，保護層的厚度能影響鋼筋混凝土構件的安全性、耐久性、防火性能 ,以及構件中混凝土與鋼筋的粘結錨固。鋼筋裸露在大氣或者其他介質中，容易受蝕生銹，使得鋼筋的有效截面減少，影響結構受力，因此需要根據耐久性要求規(guī)定不同使用環(huán)境的混凝土保護層最小厚度，以保證構件在設計使用年限內鋼筋不發(fā)生降低結構可靠度的銹蝕。對有防火要求的鋼筋混凝土梁、板及預應力構件，對混凝土保護層的要求是，為了保證構件在火災中按建筑物的耐火等級確定的耐火極限的這段時間里，構件不會受到破壞 ，失去支撐能力。因此在工程設計與施工過程中必須根據工程實際情況控制好保護層的厚度。 保護層的主要功能與作用如下： 1 保證混凝土與鋼筋之間的握裹力，確保鋼筋混凝土結構受力性能和承載力 混凝土與鋼筋兩種不同性質的材料共同工作，是保證結構構件承載力和結構性能的基本條件?；炷潦强箟盒阅茌^好的材料，但是脆性比較強，鋼筋是抗拉性能較好的延性材料，但是抗壓性能比較弱；這兩種材料各以其抗壓、抗拉性能優(yōu)勢相結合，彌補了各自的弱勢，構成了具有抗壓抗拉抗彎抗剪抗扭等結構性能的各種結構形式的建筑物或 構筑物。 混凝土與鋼筋共同工作的前提條件是混凝土與鋼筋之間具有足夠的握裹力。握裹力由摩擦力、粘結力、咬合力和機械錨固力構成。 混凝土與鋼筋之間的握裹力與鋼筋混凝土構件的性能和承載力直接相關。 （ 1）摩擦力即為混凝土收縮后緊緊握裹鋼筋所產生的力。它與接觸面的粗糙程度及側壓力有關，混凝土與鋼筋之間的接觸面越粗糙，擠壓力越大，則摩擦力也越大。但會隨著滑移發(fā)展其作用減小。光面鋼筋壓入的粘結強度比拉拔的粘結強度大，這是由于鋼筋受壓會變粗，對混凝土的擠壓力增大，使摩擦力也增大。而對于帶肋鋼 筋而言，其摩擦力比光面鋼筋的大得很多。 （ 2）粘結力亦稱膠結力，即化學膠著力。是混凝土與鋼筋接觸界面上的化學吸附力。由水泥漿體在硬化前對鋼筋氧化層的滲透、硬化過程中晶體的生長等產生的。此力一般都很小，一旦界面發(fā)生相對滑移，化學膠著力便會消失，僅在無滑移區(qū)局部起作用。 （ 3）咬合力亦稱機械咬合力，即主要由混凝土的咬合嵌入與鋼筋表面的凹凸不平（光面鋼筋其表面輕微腐蝕形成的蝕坑，帶肋鋼筋橫肋對肋前混凝土擠壓）的作用而產生的。此種咬合力往往作用很大，且為帶肋鋼筋握裹（粘結）力的主要來源。 （ 4）機械錨固力即是鋼筋端部的彎鉤、彎折及附加焊錨板、貼焊短角鋼或短鋼筋等方法提供的增強錨固力。 握裹力在不同情況下（不同受力階段、構件部位和鋼筋的截面形式）發(fā)揮自己的作用。在這里，機械咬合力提供握裹力作用最為主要，但若布置不當，就會產生大滑移、裂縫甚至局部混凝土破碎等現象。保證混凝土與鋼筋之間的握裹力是有效保證混凝土與鋼筋共同工作的基礎；能夠承受由變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產生的剪應力的基本前提是二者間具有的黏結強度，通過黏結應力來傳遞二者間的應力，使鋼筋與混凝土共同受力。鋼筋 與混凝土之間的黏結強度如果遭到破壞，就會使構件變形增加、裂縫劇烈開展，甚至提前破壞。在重復荷載（特別是強烈地震）作用下，很多結構的毀壞都是黏結破壞及錨固失效引起的。 保護鋼筋不銹蝕，確保結構安全和耐久性 混凝土中鋼筋的銹蝕是一個相當漫長的過程。鋼筋受到外界介質的化學作用或電化學作用而逐漸破壞的現象稱為銹蝕。鋼筋銹蝕不僅使其有效截面減小，性能降低甚至失效，而且由于產生銹坑，可造成應力集中，加速了結構的破壞。尤其在沖擊荷載、循環(huán)交變荷載作用下，將產生銹蝕疲勞現象，使鋼筋抗疲勞強度大為降低，甚 至出現脆性破壞。在混凝土中，鋼筋銹蝕會使混凝土開裂，降低對鋼筋的握裹力。有資料報道，當銹蝕率大于 3%時，混凝土與鋼筋的握裹力迅速下降，銹蝕率為 5%時，握裹力在未銹蝕鋼筋的 50%以下；銹蝕率達8%時，混凝土裂縫寬度達 1.53mm，握裹力在未銹蝕鋼筋 10%以下。 混凝土保護層對鋼筋具有保護作用。同時混凝土中水泥水化后的高堿度（ PH 12.5），使包裹在混凝土構件中的鋼筋表面形成鈍化保護膜（即簡稱鈍化膜），是混凝土能夠保護鋼筋的基本條件，任何因素削弱或喪失這個條件，都會促使鋼筋銹蝕，影響混凝土結構的耐 久性。 （ 1）鋼筋環(huán)境穩(wěn)定性差，自然環(huán)境狀態(tài)下（即常溫下）很容易被氧化，暴露在空氣中的鋼筋表面會因為由于吸收空氣中的 CO2、 O2或 SO2的水分而產生銹蝕作用。 根據銹蝕作用機理，鋼筋銹蝕可以分有兩種形態(tài) :一種是化學作用銹蝕；另一種是電化學作用銹蝕。 鋼筋直接與周圍介質發(fā)生化學反應而產生的銹蝕稱為化學作用銹蝕。這種銹蝕多數是氧化作用，使鋼筋表面形成疏松的氧化產物，正常氣溫環(huán)境下，鋼筋表面會形成有一層薄層氧化保護膜 FeO,可以起到一定的防止鋼筋銹蝕的作用，故而在干燥恒溫的環(huán)境 中，鋼筋銹蝕進展的速度不是很快，較為遲緩。但是，一旦高溫、潮濕（相對濕度達到 75%以上）時，化學銹蝕進展加快。 另一種是鋼筋在自然狀態(tài)下吸收空氣中的溶有 CO2、O2或 SO2的水分，形成一種電解質水膜時，會在鋼筋的表層的晶體界面或組成鋼筋的成分之間構成無數微電池而產生的銹蝕，稱為電化學作用銹蝕。暴露于潮濕的空氣或土壤中的鋼筋表面附著一層電解質水膜，由于表面成分或受力變形不均勻等因素，使局部產生電極電位差，形成許多 “ 微電池 ” 。在電極電位較低的陽極區(qū)，鐵被氧化失去電子呈 Fe離子進入水膜；在陰極 區(qū)得到了電子與溶入水中的氧作用形成 OH，兩者結合形成電化學腐蝕，生成的 Fe(0H)2 在空氣中進一步氧化成 Fe(OH)3（鐵銹）。氧化反應式如下： 陽極區(qū)反應 FeFe + 2e 陰極區(qū)反應 O2 2H2O 4e4OH 兩者結合 Fe + 2OHFe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O24Fe(OH)3 。 這種氧化產物生成后體積增大 24倍（最大可達到 5倍），使其周圍混凝土產生拉應力直到引起混凝土的開裂破壞；同時會加劇 混凝土的收縮，導致混凝土開裂。鋼筋銹蝕截面有效面積減小、受力性能削弱、承載力下降，而且其銹蝕產物體積膨脹使混凝土保護層開裂甚至剝落，這樣鋼筋失去保護屏障，空氣中的水分、潮氣就會更加容易地加快、加重鋼筋的繼續(xù)銹蝕，鋼筋與保護層問題就形成了惡性循環(huán)，其直接危害就是構件承載力下降、結構失穩(wěn)破壞而引發(fā)出一系列的工程事故，由此可見，混凝土保護層的作用是具有極其重大意義的。 （ 2）保護層的抗碳化與抗?jié)B功能 混凝土本身就具有易碳化的性質，混凝土碳化是一個由表及里、由淺入深的漫長過程。混凝土的碳化速度是 隨時間的增長、空氣中 CO2 的濃度的增加及混凝土孔隙的增大而加快，特別是孔隙率，它不但影響混凝土的碳化速度，過大的孔隙率還會使鋼筋表面得不到堿性溶液的嚴密覆蓋而降低其抗銹蝕能力。 混凝土碳化的作用會為鋼筋的銹蝕提供外部條件，即等于是在為鋼筋銹蝕添加催化劑。 混凝土碳化機理?；炷恋奶蓟刺妓峄?，它是指混凝土水泥石中的水化產物 Ca(OH)2與空氣中的 CO2 在一定濕度條件下發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣（ CaCO3）和水（ H2O）的過程。碳化使混凝土的堿度降低，固又稱混凝土碳化為混凝土“ 中性化 ” 。碳化過程是由 表及里逐步向混凝土內部發(fā)展的，碳化深度大致與碳化時間的平方根成正比，可用下式表示 :h= k 根號 t。 式中： h 碳化深度（ mm）； t 碳化時間（ d）； k碳化系數。 碳化速度系數（ k）與混凝土的原材料、孔隙率和孔隙構造、 CO2濃度、溫度、濕度等條件有關。在外部條件（ CO2濃度、溫度、濕度）一定的情況下，它反映混凝土的抗碳化能力強弱。值越大，混凝土碳化速度越快，抗碳化能力越差。 碳化對混凝土的物理力學性能有著明顯的影響。碳化會使混凝土中的鋼筋表層的鈍 化膜因失去堿性而剝落破壞，引起鋼筋銹蝕；另外，參與碳化反應的氫氧化鈣（ Ca(OH)2）是從較高應力區(qū)溶解，故而使混凝土表層產生碳化收縮增大，導致混凝土表面產生拉應力，從而降低混凝土抗拉強度、抗折強度，嚴重時直接導致混凝土開裂。同時由于開裂降低了混凝土的抗?jié)B性能，使得 CO2和其他腐蝕性介質更加容易進入混凝土內部，加速碳化作用，降低耐久性。再就是，碳化作用使混凝土的堿度降低，失去混凝土強堿環(huán)境對鋼筋的保護作用導致鋼筋銹蝕膨脹 ,嚴重時使混凝土保護層沿鋼筋縱向開裂，直至剝落，進一步加速碳化和腐蝕，嚴重影響鋼筋混凝土 結構的力學性能和耐久性 ,并因碳化作用釋放出來的水分（ H2O）更利于促進未水化的水泥顆粒進一步水化。這樣一來，便形成了碳化 銹蝕 銹蝕膨脹 膨脹開裂 加快碳化 銹蝕加劇這么一個惡性循環(huán)的過程。 綜上所述，鋼筋混凝土構件的保護層厚度過小會導致握裹力不足，構件的受力性能和承載力折減，當實際受力值沒有達到標準受力極限的情況下造成構件的破壞，對人身安全和財產造成損害。 混凝土保護層厚度大，構件的受力鋼筋粘結錨固性能、耐久性和防火性能越好。但是，保護層過厚會使構件受力后產生的裂縫寬度過大，會影響其使 用性能（如破壞構件表面的裝修層、過大的裂縫寬度會使建筑物內的人群恐慌不安等），過大的保護層厚度同時會造成經濟上的浪費。 因此，混凝土結構設計規(guī)范 GB50010-2010 中 8.2.1條中規(guī)定了設計使用年限為 50年的混凝土結構，鋼筋混凝土構件的保護層厚度應符合下表的規(guī)定；設計使用年限為 100年的混凝土結構，鋼筋混凝土構件的保護層厚度不應小于此表中數值的 1.4倍。普通鋼筋及預應力鋼筋，其混凝土保護層厚度(鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離 )不應小于鋼筋的公稱直徑，且應符合下表的規(guī)定。一般設計中是采用最小值 的。 混凝土保護層最小厚度 (mm) 注： 1 混凝土強度等級不大于 C25時，表中保護層厚度數值應增加 5mm； 2 鋼筋混凝土基礎宜設置混凝土墊層，基礎中鋼筋的混凝土保護層厚度應從墊層頂面算起，且不應小于 40mm. 閱讀相關文檔 :人事檔案管理信息化的研究與應用 石材幕墻施工技術控制要點淺談 淺談消防工程施工要點 淺談環(huán)境監(jiān)管工作中存在的問題及解決措施 淺析環(huán)境監(jiān)測質量管理中存在的問題及建議 混凝土施工中裂縫的防治措施及處理辦法 高層建筑給排水工程特點與設計