混凝土強度等級范文
時間:2023-03-31 12:04:47
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篇1
關鍵詞:水泥混凝土;強度;影響因素;
Abstract:Concrete quality is good or bad, both on the safety of structures, but also the cost of the structure has great influence, so we must in the construction quality of concrete construction have enough attention. How to control the concrete quality, quality control has become an extremely common and important work. In this paper, theoretical analysis of the concrete, water cement ratio, coarse aggregate and fine aggregate, set cement ratio, concrete technology, concrete construction technology, vibration compaction, conservation of species, temperature and other aspects brief description of cement concrete strength of several factors, the cement concrete structure design, construction and test analysis to provide some ideas.
Keywords:Cement concrete; strength; factors
TU528.45
1.前 言
混凝土是目前世界上用途最廣、用量最大的建筑材料。它在建筑工程、公路工程、橋梁和隧道工程、水利及特種結構的建設領域中發揮著不可替代的作用。任何混凝土結構物主要都是用于承受荷載或抵抗各種作用力,強度是混凝土最重要的力學性能。通常用強度來評定和控制混凝土的質量以及評價各種因素影響程度的指標。本文就影響水泥混凝土強度的因素做簡單的分析。
2.影響水泥混凝土強度等級的主要因素
2.1 水泥對混凝土強度的影響
水泥混凝土中的活性成分,其強度大小直接影響著混凝土強度的高低。混凝土抗壓強度與混凝土使用的水泥強度成正比,在配合比相同的情況下,所使用的水泥強度越高,制成的混凝土強度越高。水泥混凝土的影響取決于水泥的化學成分及細度。水泥強度主要來自于早期強度及后期強度,而且這些影響貫穿于混凝土中。用早期強度較高的水泥來制作混凝土,其強度增長較快,但在后期可能以較低的強度而告終。而無論通過改變成分、養護條件或者利用外加劑而比較緩慢地水化,都可使水泥產生較高的最終強度。
2.2 水灰比對混凝土強度的影響
從混凝土強度表達式也看出,W/C即水灰比也與混凝土強度成反比,即水灰比越小,混凝土強度越高;水灰比越大,混凝土強度越低。水灰比和混凝土的搗實程度,兩者都對混泥土體積有影響,水灰比-孔隙率關系無疑是最重要的因素。它影響著水泥漿基體和粗骨料間過渡區這兩者的孔隙率,水泥在水化過程中的孔隙率取決于水灰比,水灰比和混凝土的振搗密實程度兩者都對混凝土體積有影響,充分密實的混凝土在任何水灰比程度下的毛細管空隙率由水灰比所確定。當混泥土混合料能被充分搗實時,混凝土的強度隨水灰比的降低而提高。在使用同種水泥的情況下,水灰比越小,與骨料粘結力越大,混凝土強度越高。
2.4 細集料對混凝土強度的影響
細集料品種對混凝土強度的影響程度比粗集料小,所以混凝土公式中沒有反映砂對混凝土強度的影響,但砂的質量對混凝土強度也有一定影響。由于施工現場砂石質量變化相對較大,因此現場施工人員必須保證砂石的質量要求,并根據現場砂含水率及時調整水灰比,以保證混凝土配合比,不能把試驗配合比與施工配合比混為一談。
采用碎石拌制的混凝土,其形成的強度要比采用的卵石拌制的混凝土強度高,因為粗糙的表面和較多的棱角,可使碎石在提高與水泥及其水化產物的黏附性和膠結程度的同時,也加大了拌和物內部摩擦阻力的緣故.在古骨料中夾雜著針偏狀顆粒給施工帶來了不利影響,并引起混凝土空隙率的提高,所以混凝土用的骨料要限制針片狀含量.
骨料的最大粒徑對混凝土抗壓強度和抗折強度均有影響,一方面隨著粗集料徑增大,單位用水量相應減少,在固定的用水量和水灰比條件下,加大最大粒徑,可獲得較好工作性,或減少水灰比來提高混凝土強度和耐久性;另一面隨著粗集料最大粒徑的增加,將會減少泥漿與集料接觸面積,是強度降底,同時還會由于振搗不密而降低混凝土強度。所以骨料過大會帶來雙重影響
2.5集灰比對混凝土強度的影響
對于強度大于35Mpa的混凝土,集灰比的影響就較為明顯地表現出來。在相同水灰比時,混凝土強度隨著集灰比的增大而提高。這是因為:集料數量增大,吸水量也增大,從而有效水灰比降低;混凝土內孔隙總體積減小;集料對混凝土強度所引起的作用更好地發揮。
2.6混凝土施工技術對混凝土強度的影響
混凝土施工技術對混凝土強度的影響主要包括:模板對混凝土強度的影響。模板及支架在在施工中出現問題,將會直接影響水泥混凝土的強度;混凝土澆筑質量對混凝土強度的影響。在施工過程中必須把混合物攪拌均勻,澆筑后必須振搗密實,且經良好的養護才能使混凝土硬化后達到預定的強度;拆模對混凝土強度的影響。混凝土強度不足時,過早拆除支撐模板,過早荷載作用或者超堆荷載會使混凝土粱、板產生裂縫,導致強度降低;混凝土養護質量對混凝土強度的影響。混凝土成型后應在一定的養護條件下進行養護,才能使混凝土硬化后達到預定的強度及其他性能。
2.7試件制備振搗密實對混凝土強度的影響
試驗時的試件尺寸、試件濕度和溫度、支承狀況和加載方式等都會影響同一混凝土最終的強度結果。
試件尺寸試件抗壓強度,也可以按粗骨料最大粒徑的尺寸而選用不同試件的尺寸。但是試件尺寸不同、形狀不同,會影響試件的抗壓強度測定結果。因為混凝土試件在壓力機上受壓時,在沿加荷方向發生縱向變形的同時,也按泊松比效應產生橫向膨脹。而鋼制壓板的橫向膨脹較混凝土小,因而在壓板與混凝土試件受壓面形成磨擦力,對試件的橫向膨脹起著約束作用,這種約束作用稱為"環箍效應"。"環箍效應"對混凝土抗壓強度有提高作用。離壓板越遠,"環箍效應"小,在距離試件受壓面約0.866α(α為試件邊長)范圍外這種效應消失。一般都采用 150×150×150(標準試塊)
混凝土入模后,通過適當的振搗,在激振力的作用下,排出混凝土內的水泡、氣泡,使混凝土組成材料分布均勻密實,在模內充填良好,構件棱角完整、內實外光。如果混凝土在振搗過程中沒有振搗密實,混凝土中存在較多氣泡或存在缺陷,混凝土強度下降,特別是抗滲混凝土容易造成滲水。如果過振會使混凝土內水泥漿上升,粗骨料下沉,出現分層離析導致混凝土各材料不均勻,強度降低和外觀質量差。在振搗完成后在適當溫度下養生脫摸。
振搗是配制混凝土的一個重要的工藝過程。振搗的目的是施加某種外力, 抵消混凝土混合物的內聚力, 強制各種材料互相貼近滲透, 排除空氣, 使之形成均勻密實的混凝土構件或構筑物, 以期達到最高的強度。為獲得密實的混凝土, 所使用的搗實方法有人工搗實和機械振實兩種。由于人工搗實弊端很多一般很少應用, 主要是機械振實。
振速同振幅( A) 、振頻( n) 的關系可用公式表示。
V=OC×A×n ( 1- 3)
振幅與振頻: 由公式可見, 在已定振速的情況下, 振幅大, 振頻相應減小, 反之振頻相應加大, 在一定臨界振速時,相應于每一振頻都有一個臨界振幅, 在這個臨界振幅作用下,可使混凝土得到最大的密實度。此外, 振幅的大小還與混凝土混合物顆粒尺寸大小及流動度有關。如果振幅過小, 難以達到密實, 振幅過大則發生振動不和諧。呈紊亂狀態, 這會導致混凝土的分層現象。由此可見, 只要振幅保持在一個適當的范圍之內, 振頻對混凝土的密實起主要作用。
振動時間: 現在使用的振動器的振速、振幅、振頻等參數往往都是固定的, 所以應按照具有不同參數的振動器和混凝土混合物的流動性及結構特性, 決定振動時間, 如果振動時間太少, 則密實效果不會好, 相反, 振動時間過長, 會使顆粒大的石子沉底, 上部多是水泥砂漿或水泥漿及浮水, 形成離析現象, 造成上下不均勻, 降低混凝土強度。
2.8溫度的影響
混凝土的硬化是水泥水化和凝結硬化的結果。養護溫度對水泥的水化速度有顯著的影響,一般的規律是養護溫度高, 水泥的初期水化速度快, 混凝土早期強度增長的快。濕度大能保證水泥正常水化所需水分,有利于強度的增長。這對加速施工進度、提高經濟效益是十分有利的。還應注意, 即早期養護溫度超過某一個值時?養護溫度越高, 混凝土的后期強度衰退越多。養護溫度高, 混凝土早期( 1~3天) 強度高, 但養護溫度在4~23℃之間的后期混凝土強度都較養護溫度在32~49℃之間的高。如果是高溫( 50~90℃) 蒸汽養護, 混凝土強度還因膨脹而降低混凝士熱脹作用主要是在升溫中產生, 因此混凝土應有一個較長的預養時間, 使得混凝土在常溫下獲得一定的結構強度, 并適當的將升溫速度減慢, 以盡可能減少熱脹的破壞作用。當然, 在負溫度下養護混凝土, 由于水已結冰, 水泥水化也就停止了, 如不采取升溫措施, 混凝土不但獲不到強度,還會使混凝土凍結, 轉正溫后強度也是很低的, 甚至酥松崩潰。混凝土澆搗成型后立即受凍, 其強度損失為50%以上,如果轉正溫養護后, 又未使混凝土保持一定的濕度, 情況更加嚴重, 混凝土將變為酥松體, 直至崩潰。所以在冬季施工,禁止混凝土立即受凍, 必須在獲得規定強度后, 才允許受凍,同時轉正溫后, 應加強澆水養護。對混凝土自身的質量而言,其養護溫度在15~25℃最好。
2.9混凝土外加劑和摻合料對混凝土的影響
在混凝土中摻入外加劑,可使混凝土獲得早強和高強性能,混凝土中摻入早強劑,可顯著提高早期強度;摻入減水劑可大幅度減少拌合用水量,在較低的水灰比下,混凝土仍能較好地成型密實,獲得很高的28d強度。在混凝土中加入摻合料,可提高水泥石的密實度,改善水泥石與骨料的界面粘結強度,提高混凝土的長期強度。因此,在混凝土中摻入高效減水劑和摻合料是制備高強和高性能混凝土必需的技術措施。外加劑或摻和料是工業副產品或廢料,其產生的危害很大它自身含有放射性、腐蝕行對人體有害、污染環境,混凝土外加劑摻量過多影響混凝土的和易性、凝結時間、可泵性、混凝土硬化強度發展速率、耐久性、抗裂性、結構動載性等。在施工中造成質量問題是不容忽視的
2.10 混凝土硬化時間即齡期的影響
混凝土強度隨齡期的增長而逐漸提高,在正常使用環境和養護條件下,混凝土早期強度(3—7天)發展較快,28天可達到設計強度。此后強度發展逐漸緩慢,在混凝土養護過程中溫度.濕度和齡期是影響強度形成的主要因素。混凝土在潮濕的環境下養護,形成的強度要遠高與干燥環境下形成的強度。因此,為了是混凝土正常硬化,促進強度的形成和提高,應創造和維持一定的潮濕環境,尤其在夏季高溫季節,由于氣溫高,水分蒸發快,要特別注意撒水養護。如果混凝土養護溫度過底或冰點下,由于水泥的水化反應的停止,使混凝土強度不在發展,甚至冰凍作用造成混凝土強度的損失。所以再相同濕度條件下,適宜的高溫養護有利于強度快速提高。
成型室:20℃±2℃,相對濕度>50℅
養護箱:20℃±1℃,相對濕度>90℅
養護水::20℃±1℃。
2.11混凝土立方體抗壓強度
混凝土立方體抗壓標準強度(或稱立方體抗壓強度標準值)系指按標準方法制作和養護的邊長為150mm的立方體試件,在28d齡期,用標準試驗方法測得的強度總體分布中具有不低于95%保證率(保證率概念將在本章第三節中進一步敘述)的抗壓強度值,以f cu,k表示。混凝土強度等級是按混凝土立方體抗壓標準強度來劃分的。混凝土強度等級采用符號C與立方體抗壓強度標準值(以 MPa計)表示。普通混凝土劃分為下列強度等級:C7.5、C10、 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60等十二個等級。混凝土強度等級是混凝土結構設計時強度計算取值的依據,同時也是混凝土施工中控制工程質量和工程驗收時的重要依據。
在抗壓時應先擦干表面水分,在看外形是否變形;在施加壓力時對于強度等級小于C30的混MPa5∕s凝土,加載速度為0.3~0.5 MPa5∕s;強度等級大于C30小于C60時,取05~0.8 MPa5∕s.的加在速度。強度等級大級C60的混凝土,取0.8~1.0 MPa∕s的加載速度。記錄破壞荷載并計算。
混凝土強度影響因素眾多,本文根據理論分析和施工實踐并結合眾多工程經驗,提出并總結了影響混凝土強度的幾大因素。較全面的分析了這些因素對混凝土強度的影響。加強對影響混凝土強度因素的研究, 對于提高現場的施土質量有著重大的現實作用。
參 考 文 獻
[1]建筑材料科學(JTG F20-2006)
作者:霍曼琳 出版社:高等教育出版社 出版時期:2006-09-17
[2]混凝土學(JTG F60/5-2000)
作者:重慶建筑工程學院 南京工學院編著
出版社:中國建筑工業出版社 出版時期:2001-07-06
篇2
[關鍵詞] 結合面;超聲法;聲參量值;異常點
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
Testing the quality of joints by ultrasonic method
Duan Shixin1,Hou Linguo2
(1、Shandong Academy of Building Research,250031,Jinan,China 2、Yankuang Donghua Construction Group,273500,Yanzhou,China)
Abstract:Jinan,a commercial office building for framework-core structure,the beam column concrete adopt the different intensity grade.Upaving steel wire mesh at the joint surface in accordance with technical specification,the obvious dividing line was found at the joint surface of concrete beams after template removal.In order to ensure the quality of the joint surface, testing the quality of joints by ultrasonic method.Ultrasonic detection points should be inclined the surface of joints and record various acoustic parameters.Judging the outliers of acoustic parameters and was verified by the core drilling method.
Keywords:joint surface; ultrasonic method; acoustic parameters; outliers
1工程概況
濟南某商業辦公樓為鋼筋混凝土框架核心筒結構,地下車庫及裙房為框架剪力墻結構,裙樓地上4層,主樓地上47層,建筑最大高度約185.8m,建筑面積約為11萬m2。主樓基礎采用獨立基礎加筏板基礎,車庫基礎為獨立柱基加防水板,樓面、屋面板均為鋼筋混凝土現澆板。設計條件:結構安全等級為二級,設計使用年限為50年,抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為6度(第三組),設計基本地震加速度值為0.05g,主樓基礎設計等級為甲級,地下車庫基礎設計等級為乙級。設計材料:基礎墊層為C15混凝土,主樓部分基礎為C40,其余部分基礎為C35;主樓基礎面~11層墻柱混凝土為C60,12~18層墻柱混凝土為C55,19~26層墻柱混凝土為C50,27~34層墻柱混凝土為C45,35~41層墻柱混凝土為C40,42~屋面墻柱混凝土為C35,梁板混凝土均為C30;±0.000m以下裙樓及地下室墻柱混凝土為C40,±0.000m以上裙樓墻柱混凝土為C35,梁板混凝土構件均為C30混凝土。施工過程中發現部分梁柱不同強度等級混凝土結合面處存在明顯分界線,為保證結合面工程質量,采用超聲法對結合面工程質量進行檢測,并結合鉆芯法進行驗證。
2 超聲法檢測混凝土結合面質量
2.1數據采集
依據《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》CECE 21:2000[1],現場采用超聲法對該工程存在不同混凝土強度等級結合面的構件進行隨機抽查檢測,并采用統計法對聲參量異常點進行判定。因為所檢構件混凝土強度等級相差較大,在不同強度等級混凝土傳播的聲參量值也相差較大,為保證各聲參量在相同條件下進行對比,測點應分別布置在高強度混凝土處、低強度混凝土處及斜跨高低強度混凝土,各測點連線的傾斜角測距相等,然后分別讀取高、低混凝土各測點聲參量值,并換算高、低混凝土各測點聲參量均值,同時與斜跨高低混凝土各測點的聲參量進行統計,判定異常點。測點間距均為100mm,檢測時換能器與混凝土表面保持良好耦合狀態,各測點布置示意圖見圖1。經檢測,所檢測點波形無畸形,未發現異常點,具體檢測數據見表1。
圖1:各測點布置示意圖
表1 測點聲參量值
2.2異常點判定
依據《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》CECE 21:2000[1]第6.3.1條進行聲參量異常點判定,現以聲速值為列進行計算。
mx=( 2.2-1)
Sx=( 2.2-2)
X0= mx- Sx( 2.2-3)
式中Xi為第i點的聲學參數測量值;n為參與統計的測點數。
聲速值中沒有明顯小的數據,以聲速最小值視為可疑,經計算,mx=4.399km/s,Sx=0.03 km/s,n=26,=1.77,X0=4.346 km/s,因Xi,min> X0,所以判定聲速值無異常點。
3 鉆芯法驗證混凝土結合面質量
依據《建筑結構檢測技術標準》GB/T 50344-2004[2]及《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》CECE 03:2007[3],現場采用鉆芯法對該工程存在不同混凝土強度等級結合面的頂梁進行隨機抽查檢測,并在結合面處鉆取芯樣。經檢測,所檢構件芯樣結合面緊密,未見明顯界限,與超聲法檢測混凝土結合面質量情況相符,如照片1所示。
照片1
4 鉆芯法檢測混凝土強度:
依據《鉆芯法檢測混凝土抗壓強度技術規程》CECS03:2007[3],對該工程存在不同混凝土強度等級結合面的頂梁混凝土強度進行檢測,并按單個構件進行強度推定,經檢測,所檢構件的混凝土強度推定值為43.5MPa,滿足設計強度等級C30的要求。
5結論
5.1 依據《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》CECE 21:2000[1],采用超聲法對該工程-存在不同混凝土強度等級結合面的頂梁進行隨機抽查檢測,經檢測,所檢測點波形無畸形,各測點聲參量未發現明顯小數據,未發現異常點,不同強度等級混凝土結合面結合良好。
5.2 依據《鉆芯法檢測混凝土抗壓強度技術規程》CECS03:2007[3]對該工程存在不同混凝土強度等級結合面的頂梁混凝土強度進行檢測,經檢測,所檢構件混凝土強度推定值滿足設計強度等級C30的要求,芯樣未在混凝土結合面處破壞,所檢構件芯樣結合面緊密,未見明顯界限,與超聲法檢測混凝土結合面質量情況相符。
參考文獻:
[1] CECE 21:2000,超聲法檢測混凝土缺陷技術規程[S].
[2] GB/T 50344-2004,建筑結構檢測技術標準[S].
篇3
關鍵詞:高層建筑 梁柱 混凝土澆筑 技術
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
1、梁柱節點不同強度等級混凝土施工
1.1 不同等級混凝土鄰接面的留設
在鋼筋混凝土結構中,高層建筑框架結構的梁柱節點比較復雜,由于荷載組合及內力計算的結果,要求同一層的豎向結構(柱、墻)混凝土強度等級高于水平結構(梁、板)的混凝土強度等級。鋼筋混凝土框架結構,水平施工縫通常留于柱腳,柱頂若要留水平施工縫則應留于梁底。若同層的豎向構件和水平構件的混凝土同時澆搗,則柱頂不留施工縫。
1.2 梁柱不同強度等級混凝土分別澆搗的施工
根據高層建筑使用商品混凝土梁柱節點核心區的混凝土澆搗方法為:不管柱頂留或不留施工縫,均應先用塔吊吊斗或混凝土泵輸送柱等級的混凝土就位,分層振搗,在樓面梁板處留出45°斜面。在混凝土初凝前,隨之泵送澆筑樓面梁板的混凝土。采用這種方法澆搗樓層柱、墻、梁、板混凝土時,應重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,故宜在柱頂梁底處留設施工縫,以縮小節點核心區高強度等級混凝土澆搗時間,避免高低強度等級混凝土的鄰接面形成冷縫。同時對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振死角,對于鋼筋確實過分密集的情況,應事先和設計單位聯系采取適當的技術措施,確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度。
2、梁柱節點隨同樓面統一澆搗
梁柱節點處不同強度等級混凝土采用分別澆搗的施工方法,給施工帶來不便,且容易形成鄰接面的冷縫,故當柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時,可考慮梁柱節點處的混凝土隨同梁板一起澆搗。但應當指出:此時,梁柱節點處的混凝土強度如果取用梁板的混凝土強度,會引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節點核心區的抗剪承載力不足,所以一般不應采用。
3、控制和消除梁柱節點處裂縫的具體措施
3.1 產生梁柱節點不同混凝土強度等級處裂縫的原因
根據我在高層建筑工程施工的實踐,梁柱節點不同混凝土強度等級均按先柱后梁的次序澆搗,也曾發現少數樓層在梁柱節點處高低強度等級混凝土交界面附近出現微細裂縫。經現場察看和討論分析認為,這些裂縫不是荷載作用下的結構裂縫,并不影響結構的安全使用。雖然微裂在混凝土中是很難避免的,但是應從嚴要求,分析原因,采取有效措施,盡量控制和消除這類裂縫,進一步提高工程質量。其具體原因是:
(1)梁柱節點處,混凝土的強度等級相差較大,(相差兩個等級)時,不同強度等級的混凝土,其水泥用量、水灰比、用水量都不同,柱子體積大,水泥用量多,產生的水化熱高,高低強度等級混凝土的收縮有差異,所以在其交界附近容易產生裂縫。
(2)柱子斷面大,剛度大,梁的截面相對較小,受柱子的強大約束,梁混凝土的收縮受限制,也容易產生裂縫。
(3)商品混凝土配合比中,高強度等級混凝土的水泥用量偏多,水灰比、含砂率、坍落度偏大,也會導致高低強度等級混凝土交界附近產生裂縫。
(4)現澆梁板的梁在板下,上面保養的水被板充分吸收,而梁得不到充足的養護水分,造成梁的內外不均勻收縮,也容易導致梁的兩側面產生裂縫。
(5)有的梁側面水平方向的構造鋼筋太少,對梁的抗收縮裂縫不利。
3.2 防止梁柱節點處裂縫的措施
根據上述原因分析,采取改進的具體措施如下:
(1)要求混凝土攪拌廠調整配合比設計,在滿足強度等級及可泵性的條件下,對柱子混凝土,減少水泥用量、減少含砂率、增加石子含量、減少坍落度、減少用水量,并對粉煤灰和外加劑的用量也需作相應的調整。
(2)節點處的混凝土實行“先高后低”的澆搗原則,即先澆高強度等級混凝土,后澆低強度等級混凝土,嚴格控制在先澆柱混凝土初凝前繼續澆搗梁板的混凝土,事先作好技術交底和準備工作。
(3)梁板的混凝土采用二次振搗法,即在混凝土初凝前再振搗一次,增強高低強度等級混凝土交接面的密實性,減少收縮。
(4)在產生裂縫相對較多的梁的側面,增加水平構造鋼筋,提高梁的抗裂性。
(5)嚴格控制混凝土拌合物的坍落度,節點核心區柱子部位混凝土采用塔吊輸送,以期降低坍落度。在現場,對每車混凝土都應進行坍落度檢測。
(6)加強混凝土的養護,特別是梁,除了板面澆水外,還應在板下梁側澆水,在滿堂承重腳手架未拆除之前,可以對梁進行澆水養護,并推遲梁側模的拆模時間。
篇4
關鍵詞:水工混凝土 耐久性 措施
中圖分類號:TV文獻標識碼: A 文章編號:
前言:憑借其優越的性價比,水工混凝土成為了水利工程中最重要的工程材料。長期的水利工程施工經驗表明,在施工中采用水工混凝土,能夠創造較大的經濟價值;然而,長期的施工經驗也暴露出了水工混凝土的一大缺陷,這便是耐久性較差。
一、低強度等級水工混凝土介紹
由于所含膠凝材料過少,水工混凝土往往強度等級較低,致密性較差,這也是造成其耐久性不好的根本原因。下面對低強度水工混凝土的性能特點、耐久性的影響因素及提高其耐久性的意義分別進行分析:
1、低強度等級水工混凝土的性能特點
水利工程施工中,低強度等級水工混凝土具有易澆筑成型、適應性強、綜合能耗低等優點,也存在耐久性差的缺陷[1]。
2、低強度等級水工混凝土耐久性的影響因素
低強度等級水工混凝土的耐久性是指,在不同環境、溫度、壓力等因素作用下,不借助任何保護措施,其結構能夠在一定時間內保持穩定,并且能夠發揮施工設計所要求的作用。碳化作用、低溫凍裂以及腐蝕性物質的侵蝕滲漏都能對其結構產生破壞,降低水工混凝土的耐久性。
3、提高低強度等級水工混凝土耐久性的意義
由于水工混凝土是水利工程施工中最重要的建筑材料,提高其耐久性以滿足工程需要,能夠切實提高水利工程的施工質量;由于水工混凝土具有原料來源廣、成本低、能耗低等多重優點,提高其穩定性可使其在工程中的運用無任何后顧之憂,保證了施工的經濟高效;由于水利工程項目的使用時限往往較長,提高水工混凝土的耐久性可省去大量維護、檢修項目的費用,為項目的使用提供方便,保證項目使用的安全。
工程資料顯示,我國部分海港竣工僅10年,就由于水工混凝土的耐久性不佳而需要進行大型修理,產生大量修理費用的同時,還影響了海港的正常使用。因此,通過改善低強度等級水工混凝土的耐久性以提高水利工程的施工質量,不但具有巨大的經濟價值,還具有一定的社會效益。
二、提高低強度等級水工混凝土耐久性的途徑
為了提高低強度等級水工混凝土的耐久性,材料界結合相關水利工程施工經驗,進行了深入研究,最終發現優選材料、適當的工程設計以及施工保護,是提高水工混凝土耐久性的有效途徑,下面分別進行詳細分析:
1、選擇合理的材料
(1)水工混凝土中最常見的膠凝材料是水泥,水泥種類多種多樣、性能各異,通過優選水泥可以有效提高水工混凝土的耐久性。基于影響水工混凝土耐久性的主要因素考慮,水利工程施工中應選擇耐熱性、耐凍性兼備的水泥,避免極端溫度條件下水工混凝土結構的破壞;應選擇耐腐蝕的水泥,避免腐蝕性物質侵蝕,影響水工混凝土的耐久性;應選擇結構致密、滲透性差的水泥,避免腐蝕性物質從水工混凝土表面輕松進入內部,加快腐蝕速度,嚴重破壞水工混凝土結構,影響其耐久性;應選擇堿性物質含量少的水泥,避免骨料中的活性礦物與其反應,導致水工混凝土脹開、破裂。對于水工混凝土中水泥的選用還要考慮工程的施工環境,具體情況具體分析。例如,火山灰水泥不適用于干燥環境和低溫環境;而礦渣水泥在降低混凝土水化熱的同時卻提高了其滲透性。
(2)骨料作為混凝土原材料之一,工程中對其強度也有著一定要求。此外,一般水利工程還要求混凝土骨料有著較好的抗腐蝕、抗滲透、耐低溫能力,較差的吸水及與堿反應的能力,并要求混凝土骨料的選擇盡可能環保,將對環境的污染降到最低。
(3)碳化作用除了會破壞水工混凝土結構之外,還對鋼筋的破壞有著一定的推動作用。混凝土破環使鋼筋失去了保護層,此時的鋼筋更容易與氧氣及含一定腐蝕性物質的水發生反應,加速腐蝕,嚴重削弱其承載載荷的能力。為了有效保護鋼筋,通常會采取兩種措施,一是通過電鍍的方法在鋼筋表面添加保護層;二是在混凝土表面添加保護層,封堵腐蝕性物質的流動通道。此外,采用抗腐蝕性、抗氧化性更強的鋼筋也是一種防止鋼筋腐蝕的有效方法。
(4)除了使用性能更好的原材料,還可以通過向水工混凝土中添加特定物質來改善其耐久性。為了使水工混凝土結構致密,以提升其強度及抗滲透能力,可向混凝土中添加減水劑。減水劑的實質是一種表面活性劑,可使混凝土中的水泥顆粒有效分散,減少混凝土中的水含量,降低水灰比,提高混凝土強度,抗滲透能力。為了提高水工混凝土的抗滲透及耐低溫能力則應添加引氣劑,引氣劑可使混凝土在攪拌過程中產生大量氣泡,并有效堵塞其內部孔隙和流動通道,以達到提高耐久性的目的。向水工混凝土中添加高效活性礦物,既能提高水泥強度,又能封堵流動孔隙,改善混凝土耐久性的效果十分顯著。
2、進行恰當的施工設計
進行恰當的施工設計也可以有效緩解環境對水工混凝土結構的破壞,提高其耐久性,達到延長工程項目使用年限的目的。施工設計是否因地制宜,對混凝土耐久性的提高效果影響巨大。工程環境惡劣,尤其當腐蝕性物質含量較多時,應該增加混凝土保護層的厚度,阻止腐蝕性物質的侵入,從而保護鋼筋;對于工程中較易破壞的重點部位,也應該采取相應的重點保護措施,例如加厚保護層;減少施工縫、減小施工縫寬度也是阻止腐蝕性物質滲入,保護混凝土,特別是鋼筋的重要途徑,通常的措施是在工程中采用整體澆筑的方式。
3、施工中采取保護措施
施工過程中,針對施工條件及氣候狀況,對水工混凝土采取合理的處理手段,也能有效對其進行保護,提高耐久性。混凝土攪拌不充分,混合不均勻必然會導致其各部分的性能差異。強度高低、保護層厚薄都會影響其耐久性,投入使用后往往是性能較差的部分最先出現破壞。施工中常采取二次攪拌法和裹砂法進行混凝土的拌制,以保證其混合的均勻,性能的均一。混凝土的水灰比也會對其強度及耐久性產生影響。施工拌制時應在不影響其和易性的條件下,盡可能減少水量,減小水灰比,提高耐久性。現場施工時應盡量避免對混凝土進行二次加水,增加原配比水灰比,從而影響混凝土強度和耐久性。混凝土振搗制度和振搗方式的不當會影響其壓實程度,進而影響耐久性。振搗過程中使用透水模板布可將拌和物中多余的水氣排出,降低水灰比,提高耐久性。此外,對水工混凝土表面進行磨面壓光可提高其壓實度,降低滲透性,提高耐久性[2]。工程經驗表明,施工中的保護措施能有效提高混凝土耐久性。
四、結束語
(1)低強度等級水工混凝土在水利工程中應用廣泛,有效提高其耐久性對提高水利工程施工質量,保證相關工程項目安全正常投入使用意義重大。
(2)盡管低強度等級水工混凝土存在耐久性不佳的明顯缺點,但是由于具有經濟性好、工程使用方便等優點,其在水利工程中的作用仍舊處于不可替代的地位。相信隨著耐久性的逐漸改善,低強度等級水工混凝對于水利工程的作用將會更加明顯。
(3)低強度等級水工混凝土耐久性的提高依賴于不斷深入的理論研究,以及豐富的工程實踐經驗。只有把理論與實踐有機結合起來,才能使水工混凝土耐久性的提高更加具有實用意義。
(4)提高低強度等級水工混凝土耐久性的途徑多種多樣,施工中選擇提高途徑時務必充分考慮施工條件、提高效果以及經濟價值。力求采取最為經濟有效的提高途徑,使施工效果事半功倍。
參考文獻
篇5
【關鍵詞】框架梁;高強材料;強度等級
一、高強材料的推廣
(一)高強材料的特點
《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010第3.2.1條[1]強調高層建筑混凝土結構宜采用高強高性能混凝土和高強鋼筋。應用高強高性能混凝土和高強鋼筋,可以在提高強度的同時,降低用鋼量以及水泥、砂、石的消費量,從而達到提高結構耐久性,節約國家資源的目的[2]。
(二)規范為推廣使用高強材料所采取的措施
為了減小高強材料的缺陷帶來的應用限制,國家通過修改相應的設計規范,來增加高強材料的使用范圍。具體措施如下:
1、三級裂縫控制等級下,鋼筋混凝土受彎構件的最大裂縫寬度和最大撓度計算,由按荷載的標準組合并考慮荷載長期作用的影響改為按荷載的準永久組合并考慮荷載長期作用的影響。規范對此的修訂使得對采用高強鋼筋的梁的裂縫寬度和撓度值大幅減小,不再使正常使用極限設計成為高強鋼筋使用的限制條件。
2、對構件最小配筋率的要求往往由混凝土的強度與鋼筋強度的比值大小決定,規范對使用高強混凝土的構件采用提高最小配筋百分率的方法,從而避免構件可能的脆性破壞,對使用高強鋼筋的構件采用降低最小配筋百分率的方法,從而加強高強鋼筋的使用意義。
(三)規范對框架梁的材料等級使用限制要求
梁的縱向受力普通鋼筋應采用強度等級為400、500MPa的鋼筋;箍筋可采用的強度等級為300、335、400及500MPa的鋼筋。當鋼筋的強度等級為400MPa及以上時,相應的混凝土強度等級不應低于C25;當抗震等級按一級考慮時,混凝土強度等級不應低于C30。
二、框架梁設計
(一)承載能力極限狀態
以5跨連續梁為例,截面尺寸為300mm× 600mm,抗震等級為三級,梁受到相同的均布恒荷載與活荷載作用,梁的混凝土強度等級分別采用C30、C40、C50,縱向鋼筋采用HRB400級、箍筋采用HRB335級鋼筋,間距200mm。對不同跨度下的梁配筋見表1、表2。
對減小配筋面積作用不顯著;當跨度較大且內力值較大時,提高混凝土強度等級可有效減小配筋面積。3、對于表1中的超筋截面,提高混凝土強度等級可以解決超筋的問題,提高構件延性。4、按構造配筋計算時,配筋結果主要由最小配筋率控制,由《混凝土結構設計規范》GB50010-2010[3](以下簡稱“規范”)中表11.3.6-1知框架梁縱向受拉鋼筋最小配筋率的大小與抗震等級、混凝土強度等級、鋼筋強度等級有關。因此,當構件按構造配筋計算時,抗震等級一定的情況下,降低混凝土強度等級或提高鋼筋強度等級都可減小配筋。5、由公式 知,提高鋼筋等級可成比例的減小配筋面積,采用HRB500級鋼筋比采用HRB400級鋼筋可以減少配筋面積17%左右。
(二)正常使用極限狀態
三、結論
綜上所述,當框架梁配筋按強度控制時,提高混凝土與鋼筋強度等級可以減小配筋面積;當按裂縫控制時,提高混凝土強度等級提高配筋率可減小裂縫,鋼筋等級宜選擇HRB400。
參考文獻:
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[2]董立坤.2010版規范修訂對鋼筋混凝土結構配筋影響研究[D].中國建筑科學研究院,2012
篇6
關鍵詞:梁柱節點混凝土施工方法措施
在高層現澆鋼筋混凝土結構中,出于結構和經濟方面的考慮,柱和梁板的混凝土強度等級往往是不同的,如果在混凝土施工中不認真分析考慮,盲目地施工,極易引起質量事故,從設計角度看梁柱節點處的混凝土強度如果取梁板的混凝土強度,會引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節點核心區的抗剪承載力不足。從施工角度看,節點區域選用較高強度混凝土也是必要的,施工規范要求在梁柱混凝土強度等級差異較大時,應使節點混凝土強度等級與柱相同。
1 梁柱節點不同強度等級混凝土的常見施工方法
1.1 不同等級混凝土鄰接面的留設
在鋼筋混凝土結構中,高層建筑框架結構的梁柱節點比較復雜,由于荷載組合及內力計算的結果,要求同一層的豎向結構(柱、墻)混凝土強度等級高于水平結構(梁、板)的混凝土強度等級。鋼筋混凝土框架結構,水平施工縫通常留于柱腳,柱頂若要留水平施工縫則應留于梁底。若同層的豎向構件和水平構件的混凝土同時澆搗,則柱頂不留施工縫。
1.2 梁柱不同強度等級混凝土分別澆搗的施工
根據高層建筑多數使用商品混凝土或現場攪拌站泵送澆搗的情況,柱節點核心區的混凝土澆搗方法為:不管柱頂留或不留施工縫,均應先用塔吊吊斗或混凝土泵輸送柱等級的混凝土就位,分層振搗,在樓面梁板處留出45°斜面。在混凝土初凝前,隨之泵送澆筑樓面梁板的混凝土。采用這種方法澆搗樓層柱、墻、梁、板混凝土時,應重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,故宜在柱頂梁底處留設施工縫,以縮小節點核心區高強度等級混凝土澆搗時間,避免高低強度等級混凝土鄰接面形成冷縫。同時對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振死角,對于鋼筋確實過分密集的情況,應事先和設計單位聯系采取適當的技術措施(如改用細石混凝土),確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度。
1.3 宜采用梁柱節點隨同樓面統一澆搗
梁柱節點處不同強度等級混凝土宜采用分別澆搗的施工方法,雖然該方法給施工帶來不便,且容易形成鄰接面的冷縫,但梁柱節點處的混凝土強度取用柱的混凝土強度,可確保柱在豎向荷載作用下的承載力,以及地震作用下節點核心區的抗剪承載力。應該指出的是,當柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時(10N/mm 2) ,可考慮梁柱節點處的混凝土隨同梁板一起澆搗.
2 產生梁柱節點不同混凝土強度等級處裂縫的原因
根據在佛山、中山、江門等地高層建筑工程施工的實踐,梁柱節點不同混凝土強度等級均按先柱后梁的次序澆搗,也曾發現少數樓層在梁柱節點處高低強度等級混凝土交界面附近出現微細裂縫。經現場察看和討論分析認為,這些裂縫不是荷載作用下的結構裂縫,并不影響結構的安全使用。雖然微裂在混凝土中是很難避免的,但是應從嚴要求,分析原因,采取有效措施,盡量控制和消除這類裂縫,進一步提高工程質量。其具體原因是:
(1)梁柱節點處,混凝土的強度等級相差較大,(相差兩個等級)時,不同強度等級的混凝土,其水泥用量、水灰比、用水量都不同,柱子體積大,水泥用量多,產生的水化熱高,高低強度等級混凝土的收縮有差異,所以在其交界附近容易產生裂縫。
(2)柱子斷面大,剛度大,梁的截面相對較小,受柱子的強大約束,梁混凝土的收縮受限制,也容易產生裂縫。
(3)商品混凝土配合比中,高強度等級混凝土的水泥用量偏多,水灰比、含砂率、坍落度偏大,也會導致高低強度等級混凝土交界附近產生裂縫,對裂縫應從嚴要求,分析原因,裂縫如不足荷載作用下的結構裂縫一般不影響結構安全使用,但盡量控制和消除這類裂縫,進一步提高工程質量。
(4)現澆梁板的梁在板下,上面保養的水被板充分吸收,而梁得不到充足的養護水分,因而在硬化過程中,受到支座的約束,勢必產生溫度應力而出現裂縫,這些裂縫也首先產生在較薄弱的高低強度等級混凝土交界部位。造成梁的內外不均勻收縮,也容易導致梁的兩側面產生裂縫。
(5)有的梁側面水平方向的構造鋼筋太少,對梁的抗收縮裂縫不利。
3. 防止梁柱節點處裂縫的措施
裂縫應該側重于“防”,即防患于未然,如處理得當,施工方法科學合理,這種裂縫是完全可以杜絕的。采取改進的具體措施如下:
(1)要求混凝土攪拌廠調整配合比設計,在滿足強度等級及可泵性的條件下,對柱子混凝土,減少水泥用量、減少含砂率、增加石子含量、減少坍落度、減少用水量,并對粉煤灰和外加劑的用量也需作相應的調整。
(2)節點處的混凝土實行“先高后低”的澆搗原則,即先澆高強度等級混凝土,后澆低強度等級混凝土 ,嚴格控制在先澆柱混凝土初凝前繼續澆搗梁板的混凝土,事先作好技術交底和準備工作。
(3)梁板的混凝土采用二次振搗法,即在混凝土初凝前再振搗一次,增強高低強度等級混凝土交接面的 密實性,減少收縮。
(4)在產生裂縫相對較多的梁的側面,增加水平構造鋼筋,提高梁的抗裂性。
(5)嚴格控制混凝土拌合物的坍落度,節點核心區柱子部位混凝土采用塔吊輸送,以期降低坍落度。在 現場,對每車混凝土都應進行坍落度檢測。
(6)養護是整個施工過程中重要的一個環節,忽視對混凝土的養護,既會降低混凝土的強度,又易使其在硬化過程中因失水得不到幾時補償而產生裂縫,尤其是在高溫下施工,更應經常澆水養護,特別是梁,除了板面澆水外,還應在板下梁側澆水,在滿堂承重腳手架未拆除 之前,可以用高壓水槍對梁進行澆水養護,并推遲梁側模的拆模時間。
4 結語
高層建筑的框架結構節點處,經常因現柱混凝土強度等級比同一層梁板高而產生裂縫,但只要在施工過程中對混凝土裂縫防治編制切實可行的施工方案,結合多種綜合處理措施并精心施工,梁柱節點高低強度等級混凝土交界處附近的裂縫可以得到最大限度的控制。
〔1〕郭猛,框架結構梁柱節點區優化施工設計〔J〕。施工技術,2007.(6)
篇7
關鍵詞:鋼骨混凝土(SRC)構件;抗震性能;非線性有限元分析;參數;優化設計
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
1 構件的設計及分組
為了改善鋼骨混凝土構件的抗震性能,以耗能能力和延性作為改善提高的對象對構件的設計參數進行優化,依據以上設計參數設計了四組共14個柱構件,并對每組柱構件進行有限元模擬,對所得數據分析計算并得到其變化規律。
柱構件分組情況如下所示:
第一組以軸壓比為設計參數,軸壓比分別為0.15、0.25、0.35、0.4、0.6、0.8。
第二組以混凝土強度等級為設計參數,混凝土強度等級分別為C20、C30、C40、C50、C60。
第三組以剪跨比為設計參數,剪跨比分別為2、2.25、2.5、3、4。
所有構件的截面尺寸均為240mm×310mm,構件長度均為1140mm,構件內均配置4根直徑為16mm的HRB335級鋼筋,箍筋直徑為10mm,箍筋間距為100mm,型鋼為Q235級的碳素結構鋼。所有構件的設計信息匯總于表1。
表1 構件設計信息匯總表
通過對四組構件進行有限元模擬,得到了各組構件的數據,由于所得計算數據繁多,在此沒有列出。分析數據得到了改善鋼骨混凝土復合受扭構件耗能能力和延性的設計參數優化組合。
2 改善鋼骨混凝土構件耗能能力的設計參數優化組合
分析數據可以得到每組構件的等效粘滯阻尼系數,并對其變化規律進行分析總結,以此得到了改善耗能能力的設計參數優化組合為:
(1)根據第一組構件的等效粘滯阻尼系數變化規律可知,等效粘滯阻尼系數隨著軸壓比的增大而減小,軸壓比為0.15的構件其等效粘滯阻尼系數最大,且從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,此構件的水平極限承載力較大,達到的極限位移較大。但是柱構件的截面尺寸是根據軸壓比來確定的,軸壓比過小,會造成柱構件的截面尺寸過大,導致其自重過大,引起的地震反應過大,也更容易形成短柱,這些都不利于改善柱的耗能能力。因此在進行耗能能力改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的軸壓比為0.4。
(2)根據第二組構件的等效粘滯阻尼系數變化規律可知,等效粘滯阻尼系數隨著混凝土強度等級的提高而減小,雖然混凝土強度等級為C20的構件其等效粘滯阻尼系數最大,但是從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,其水平極限承載力過低,達到的極限位移過小,極限變形能力過差。因此在進行耗能能力改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的混凝土強度等級為C30。
(3)根據第三組構件的等效粘滯阻尼系數變化規律可知,等效粘滯阻尼系數隨著剪跨比的增大而增大,剪跨比為4的構件其等效粘滯阻尼系數最大,且從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,此構件的水平極限承載力較大,達到的極限位移較大,塑性轉動能力較強,但剪跨比越大,構件的剛度越小。因此在進行耗能能力改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的剪跨比為3。
綜上所述,改善鋼骨混凝土構件耗能能力的設計參數優化組合為:軸壓比為0.4,混凝土強度等級為C30,剪跨比為3。
3 改善鋼骨混凝土構件延性的設計參數優化組合
分析數據可以得到每組構件的延性系數,并對其變化規律進行分析總結,以此得到了改善延性的設計參數優化組合為:
(1)根據第一組構件的延性系數變化規律可知,延性系數隨著軸壓比的增大而減小,軸壓比為0.15的構件其延性系數最大,且從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,此構件的水平極限承載力較大,達到的極限位移較大。但是柱構件的截面尺寸是根據軸壓比來確定的,軸壓比過小,會造成柱構件的截面尺寸過大,導致其自重過大,引起的地震反應過大,也更容易形成短柱,這些都會降低柱的延性。因此在進行延性改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的軸壓比為0.4。
(2)根據第二組構件的延性系數變化規律可知,延性系數隨著混凝土強度等級的提高而減小,雖然混凝土強度等級為C20的構件其延性系數最大,但是從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,其水平極限承載力過低,達到的極限位移過小,極限變形能力過差。因此在進行延性改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的混凝土強度等級為C30。
(3)根據第三組構件的延性系數變化規律可知,延性系數隨著剪跨比的增大而增大,剪跨比為4的構件其延性系數最大,且從荷載―位移滯回曲線和骨架曲線可以看出,此構件的水平極限承載力較大,達到的極限位移較大,塑性轉動能力較強,但是剪跨比越大,構件的剛度越小。因此在進行延性改善時應綜合以上的情況進行考慮,選擇最優的剪跨比為3。
綜上所述,改善鋼骨混凝土構件延性的設計參數優化組合為:軸壓比為0.4,混凝土強度等級為C30,剪跨比為3。
4 結束語
本文研究并選取軸壓比、混凝土強度等級以及剪跨比這些設計參數的優化組合,以此來改善并提高鋼骨混凝土構件的抗震性能,選取耗能能力和延性作為改善提高的對象進行設計參數的優化選取。通過以上的研究,為將來鋼骨混凝土復合受扭構件抗震性能的優化設計提供依據與參考。得出的結論如下:
(1)改善鋼骨混凝土構件耗能能力的設計參數優化組合為:軸壓比為0.4,混凝土強度等級為C30,剪跨比為3。
(2)改善鋼骨混凝土構件延性的設計參數優化組合為:軸壓比為0.4,混凝土強度等級為C30,剪跨比為3。
參 考 文 獻(References):
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[3] 薛建陽,趙鴻鐵.利用ANSYS SOLID65單元分析復雜應力條件下的混凝土結構,ANSYS土木年會,2002
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篇8
[關鍵詞]鋼筋混凝土 框架結構 施工
一、梁、柱的鋼筋保護層厚度問題
鋼筋保護層厚度通常是指主筋的保護層厚度。鋼筋保護層的作用:一是確保混凝土握裹鋼筋,使兩者共同工作;二是考慮耐久性,即鋼筋的保護,防止因混凝土開裂后鋼筋被氧化銹蝕,且滿足耐火極限的需要。但保護層太厚會導致構件有效截面削弱過多,而太薄則降低上述兩個作用。目前相關文獻已按環境類別對不同構件保護層的最小厚度做出新的規定,其含義也十分明確,具體施工中應嚴格執行。但考慮到每個工程都有不同的具體情況,所遇到的問題也各式各樣,以下將分別探討。
(1)當建筑物的防火等級要求較高時,可根據防火規范的要求適當增大鋼筋保護層厚度,但應與設計方共同協商,確定是減小有效截面值,還是保持該兩值不變而增大構件截面尺寸。
(2)對一類環境的C25混凝土梁,其主筋保護層厚度為25mm,箍筋均應包含在其內,實際箍筋外側保護層厚度為17mm。
(3)當構件截面尺寸較大時,可通過減小的方法來增大保護層厚度,因此時該兩值的縮減量的比例較小,對構件截面尺寸及承載力影響很小。施工人員可在保證安全或設計認可的原則下根據具體工程、構件及部位靈活運用。
(4)當箍筋在10以上或有其外拉筋時,主筋保護層取25mm就未免偏小,此時應根據具體情況適當將原構件增大10-20mm,同時增大保護層厚度,使有效截面保持不變。
二、混凝土強度等級不同的問題
目前高層建筑中,柱使用C45甚至C60及以上混凝土已非常普遍。實際工程中樓蓋合適的混凝土強度等級應為C20―C35。柱混凝土設計強度高于梁板,且隨建筑物高度增大。兩者的設計強度差距會越大。JCJ3――1991第5.2.1條規定:梁柱混凝土強度等級相差不宜大于5MPa。如超過時,梁柱節點區施工時應作專門處理,使節點區混凝土強度等級與柱相同,強調節點核心區的混凝土強度等級要與柱相同,不能與梁板混凝土強度等級相同;而現行規范JCJ3-2002第13.5.7條規定:當柱混凝土設計強度高于梁、樓板的設計強度時,以對梁柱節節點混凝土施工采取有效措施。雖未強調節點核心區混凝土強度等級要與柱相同,但無論梁柱混凝土強度等級相差多少都要保證節點強度。兩者均旨在保證“強節點”的設計原則。
目前,幾乎都采用商品混凝土泵送工藝,且習慣于將豎向構件與水平構件分兩批集中澆筑(即節點區采用樓蓋混凝土的強度等級澆筑)。若要求梁柱節點單獨澆筑,會因澆筑時日不易控制而導致質量事故,且節點區與梁板間分隔也有難度。對此問題雖提出了很多種處理方法,但還未得出完全統一的作法。
三、按不同規范要求施工的探討
1.按ICI3―1991規范要求施工
JCJ3-1991規范規定。應保證節點核心區的混凝上強度等級與柱相同。但又未對節點區的施工范圍進行明確規定。因此對此有很多作法。
(1)在梁板與柱交界處。離柱邊不小于500mm且不小于1/2梁高處。沿45斜面從梁頂面到梁底面用5mm網眼鐵篩布隔開。
(2)在梁板與柱交界處。離杵邊梁高處世置垂直交界面即設置成直槎(交界面處采用快易收口網)。不能做成斜槎或階梯槎。上述作法都均未涉及板的范圍。
為方便施工,可直接在梁端(柱邊)設置垂直交界面(采用快易收口網),可避免在板內設罱交界面,使施工難度降低;但為防止交界面形成施工冷縫,建議施工時節點區混凝土采用塔吊用漏斗澆筑,梁板混凝土則采用泵送,同時澆筑。
2.按JGJ3―2002規范要求施工
另一種作法是在節點處增加縱向鋼筋(可與前述為保證節點箍筋采取的增加豎向短筋措施合并使用),設置型鋼或矩形芯柱及增加箍筋予以補強。該法施工方便,質量容易保證,易被施工單位接受,但節點區柱的軸壓比會增大,延性減小,根據節點核心區受壓受剪驗算規律。當梁板與柱的混凝土強度等級僅相差5MPa時,節點區可與樓蓋一起澆筑;當梁板比柱的混凝上強度等級分別低10MPa和15MPa時,節點區需增設豎向短筋,其數量分別為柱主筋配筋量的50%和100%;當梁板比柱的混凝土強度等級低20MPa及以上時,再靠增設節點區豎向短筋來提高抗壓強度已不可行,此時節點區需采用與杜同強度等級混凝土單獨澆筑。為增加節點延性.增加的豎向短筋可做成柱內矩形芯柱。
四、核心區箍筋施工的問題
1.問題分析
在實際施工中,梁-柱節點區鋼筋密集,構造復雜,特別是處于結構中間部位的柱子,梁柱鋼筋縱橫交錯,梁的縱向受力鋼筋要放在柱縱向鋼筋內部,呈井子形交叉,這樣柱子的箍筋綁扎就很不方便。在框架結構施工中,施工單位普遍采取先安裝梁板模板,再綁扎安裝梁鋼筋,待梁鋼筋安裝結束,然后整體沉梁,那么節點區箍筋就無法綁扎,致使梁柱節點區出現不放、少放或者即使放也是雜亂的擠在一起,這樣就會給節點區質量留下安全隱患。根據規范的規定,為保證箍筋對混凝土核心區起到約束作用,箍筋要封閉、末端要有彎鉤。還有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋綁扎好,然后和梁一起下落,由于箍筋與柱縱筋摩擦且下落不平衡,使得箍筋不能下落出現施工人員強力往下打的現象,不但把箍筋打得變形,而且也不能使得箍筋到位。這樣做的結果是箍筋沒有得到封閉綁扎且雜亂變形,間距更不會滿足規范要求。以上兩種方法都不能解決節點核心區箍筋施工的問題。
2.采取措施
篇9
關鍵詞:框架節點、混凝土、鋼筋代換
Abstract: in the reinforced concrete structure, the frame structure of the high-rise building joints is more complex, some engineering for construction undeserved or no corresponding measures, the nodes in the weak position or material everywhere waste, and the situation is not individual phenomenon, has become the common fault of the frame structure, is worth causing the construction units and quality inspection department attention. In this paper the authors discuss the problems encountered in practical work of some comments.
Keywords: framework node, concrete, steel substitution
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
1.梁柱節點不同強度等級混凝土的常見施工方法
1.1 不同等級混凝土鄰接面的留設
考慮地震作用組合的框架柱受軸壓比控制,為避免柱子斷面過大,影響使用功能,常取較高的混凝土強度等級,根據“強柱弱梁”的抗震設防概念,且為不使梁板出現過多的收縮裂縫,梁板的混凝土等級往往低于柱的混凝土強度等級,在《鋼筋混凝土高屋建筑結構設計與施工規程》中,規定梁柱混凝土強度等級相差不宜大于5MPa,如超過時,梁柱節點區施工應作專門處理,使節點區混凝土強度與柱相同。
施工單位通常的處理方法是要求修改設計,使柱與梁板的混凝土強度等級相同,提高梁板的強度等級,但這樣往往不經濟,產生浪費。可以這樣處理:鋼筋混凝土框架結構,水平施工縫留于柱腳,柱頂若要留水平施工縫則應留于梁底。若同層的豎向構件和水平構件的混凝土同時澆搗,則柱頂不留施工縫。
1.2 梁柱不同強度等級混凝土分別澆搗的施工
根據高層建筑多數使用泵送商品混凝土的情況,梁柱節點核心區的混凝土澆搗方法為:不管柱頂留或不留施工縫,均應先用混凝土泵輸送柱等級的混凝土就位,分層振搗,在樓面梁板處留出45°斜面。在混凝土初凝前,隨之泵送澆筑樓面梁板的混凝土。采用這種方法澆搗樓層柱、墻、梁、板混凝土時,應重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,故宜在柱頂梁底處留設施工縫,以縮小節點核心區高強度等級混凝土澆搗時間,避免高低強度等級混凝土的鄰接面形成冷縫。同時對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振死角,對于鋼筋確實過分密集的情況,應事先和設計單位聯系采取適當的技術措施,確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度。
2.梁柱節點隨同樓面統一澆搗
梁柱節點處不同強度等級混凝土采用分別澆搗的施工方法,給施工帶來不便,且容易形成鄰接面的冷縫,故當柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時(10N/mm2),可考慮梁柱節點處的混凝土隨同梁板一起澆搗。但應當指出:此時,梁柱節點處的混凝土強度如果取用梁板的混凝土強度,會引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節點核心區的抗剪承載力不足,所以一般不應采用。
3、框架節點處鋼筋的施工
3.1不應削弱節點處的鋼筋強度
由于節點處的受力比較復雜,在節點處有拉力、壓力、剪力、彎矩復合作用,有抗震設防的結構,要求做到“強節點、弱構件”,因此節點處的鋼筋強度應比較高,以提高結構的抗震能力。
鋼筋與混凝土兩種不同性質的材料能有效地共同工作,是由于混凝土硬化后,混凝土與鋼筋之間產生了粘結力。它是由分子力、摩阻力和機械咬合力三部分組成,其中起決定作用的是機械咬合力。因此在施工中或將鋼筋端部作成彎鉤,或將鋼筋焊成骨架或網,均可提高其粘結力。另外,在使用中為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結和防止鋼筋銹蝕,鋼筋周圍須具有足夠的混凝土保護層。
為了保證節點處的強度,節點處的鋼筋除應保證其自身強度以外,還應保證在節點處無接頭,滿足搭接長度。
3.2節點處鋼筋的代換法
在施工中經常會遇到節點的截面較小,而鋼筋在節點處較密的現象,這種情況下不利于混凝土的澆筑和振搗,勢必要影響節點的強度和施工進度,為此對于一些鋼筋較密較特殊的節點我們可以使用“鋼筋代換”的方法減少鋼筋的密度。
3.2.1代換原則:
對拉裂性要求高的構件,不宜用光面鋼筋代換變形鋼筋,鋼筋代換時不宜改變構件中有效高度。凡屬重要的結構和預應力鋼筋,在代換時應征得設計單位的統一,代換后的鋼筋用量不宜大于原設計用量的5%,亦不低于2%,且滿足規范規定的最小鋼筋直徑、根數、鋼筋間距、錨固長度等要求。
3.2.2鋼筋代換方法:
當結構構件是按強度控制時,可按強度等同原則代換。稱“等強度代換”。
式中 d1、n1、fy1——分別為原設計鋼筋的直徑、根數、設計強度
d2、n2、fy2——分別為擬代換鋼筋的直徑、根數、設計強度
上式有兩種特例:
A.設計強度相同,直徑不同的鋼筋代換:
B.直徑相同、設計強度不同的鋼筋代換:
當構件最小配筋率控制時,可按鋼筋面積相等的原則代換,稱“等面積代換”
AS1=AS2
當結構構件按裂縫寬度或擾度控制時,鋼筋代換需進行裂縫寬度或擾度驗算。鋼筋代換后,有時由于受力鋼筋直徑加大或根數增多,而需要增加排數,則構件截面的有效高度h0減少,截面強度降低,此時需要核截面強度。對矩形截面的受彎構件,根據彎矩相等,按下式復合截面強度。
N1——原設計的鋼筋拉力,即N1= AS1fy1
N2——代換鋼筋拉力,即N2= AS2fy2
h01 h02——代換前后鋼筋的合力點至構件截面受壓邊緣的距離(即構件截面的有效高度)
fcm——混凝土的彎曲抗壓強度設計值
b——構件截面寬度
4. 梁柱節點處裂縫的原因及防止措施
4.1產生梁柱節點不同混凝土強度等級處裂縫的原因
根據高層建筑工程施工的實踐,梁柱節點不同混凝土強度等級均按先柱后梁的次序澆搗,也曾發現少數樓層在梁柱節點處高低強度等級混凝土交界面附近出現微細裂縫,這些裂縫不是荷載作用下的結構裂縫,并不影響結構的安全使用。裂縫的具體原因有:
梁柱節點處,混凝土的強度等級相差較大,(相差兩個等級)時,不同強度等級的混凝土,其水泥用量、水灰比、用水量都不同,柱子體積大,水泥用量多,產生的水化熱高,高低強度等級混凝土的收縮有差異,所以在其交界附近容易產生裂縫。
柱子斷面大,剛度大,梁的截面相對較小,受柱子的強大約束,梁混凝土的收縮受限制,也容易產生裂縫。
商品混凝土配合比中,高強度等級混凝土的水泥用量偏多,水灰比、含砂率、坍落度偏大,也會導致高低強度等級混凝土交界附近產生裂縫。
現澆梁板的梁在板下,上面保養的水被板充分吸收,而梁得不到充足的養護水分,造成梁的內外不均勻收縮,也容易導致梁的兩側面產生裂縫。有的梁側面水平方向的構造鋼筋太少,對梁的抗收縮裂縫不利。
4.2 防止梁柱節點處裂縫的措施
根據上述原因分析,采取改進的具體措施如下:
要求混凝土攪拌廠調整配合比設計,在滿足強度等級及可泵性的條件下,對柱子混凝土,減少水泥用量、減少含砂率、增加石子含量、減少坍落度、減少用水量,并對粉煤灰和外加劑的用量也需作相應的調整。
節點處的混凝土實行“先高后低”的澆搗原則,即先澆高強度等級混凝土,后澆低強度等級混凝土,嚴格控制在先澆柱混凝土初凝前繼續澆搗梁板的混凝土,事先作好技術交底和準備工作。
梁板的混凝土采用二次振搗法,即在混凝土初凝前再振搗一次,增強高低強度等級混凝土交接面的密實性,減少收縮。在產生裂縫相對較多的梁的側面,增加水平構造鋼筋,提高梁的抗裂性。嚴格控制混凝土拌合物的坍落度,節點核心區柱子部位混凝土采用塔吊輸送,以期降低坍落度。在現場,對每車混凝土都應進行坍落度檢測。
加強混凝土的養護,特別是梁,除了板面澆水外,還應在板下梁側澆水,在滿堂承重腳手架未拆除之前,可以對梁進行澆水養護,并推遲梁側模的拆模時間。
篇10
關鍵詞:框架結構;梁、柱節點部位;施工方法;質量通病
收稿日期:2011-05-07
作者簡介:潘華貴(1968―),男,四川內江人,工程師,主要從事建筑工程施工的教學與科研工作。
中圖分類號:TU712
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2011)06-0218-03
1 引言
在建筑工程施工中,框架結構的節點是聯系整個結構體系的樞紐,既是承受梁、柱、板等各種荷載的受力點,也是模板、鋼筋、混凝土工程等多種交匯施工的重要部位。節點承受由梁端和柱端傳遞來的軸力、彎矩和剪力,受它們共同作用且受力狀態復雜,因此節點要求具有足夠的強度,以抵抗相鄰構件承受的各種荷載,保證整個結構體系堅固且安全可靠。然而在實際工程中,節點細部構造設計不細致、施工不精心的現象普遍存在,容易給工程質量留下隱患,在節點處容易產生質量問題。
根據筆者的調查,無論是曾榮獲“魯班獎”,還是“長城杯”,或者是各類省級優良工程,從施工現場實際情況看,框架結構梁、柱節點部位都不同程度的存在蜂窩、麻面、露筋等外觀質量缺陷,或者混凝土強度等級不準、鋼筋保護層厚度不足等內部質量問題。當然,對于不少沒有獲得優良的工程而言,廣泛存在的就不僅僅是外觀質量缺陷了,同時還有其它質量問題.尤其是一些私人承包隊伍的工程,其梁、柱節點質量更加令人擔憂,如梁、柱節點區內箍筋少放或不放、混凝土振搗不密實、混凝土強度偏低等等。
2 梁、柱節點箍筋施工存在的問題
箍筋對梁、柱節點核心區混凝土具有約束作用,對提高節點的抗剪強度起著重要作用,箍筋間距越小,對混凝土的約束作用就越大,節點受剪承載力也越高,梁、柱節點區鋼筋密集,構造復雜,特別是處于結構中間部位的柱子,梁、柱鋼筋縱橫交錯,梁的縱向受力鋼筋要放在柱縱向鋼筋內部,呈井字形交叉,就給柱子的箍筋綁扎帶來了困難。在框架結構實際施工中,施工單位普遍采取先安裝梁、板模板,再綁扎安裝梁鋼筋,待梁鋼筋安裝結束,然后整體沉梁,這樣節點區箍筋就無法綁扎,致使梁、柱節點區出現不放、少放或者即使放箍筋也是雜亂地擠在一起的現象,這就會給節點區的施工質量留下隱患。介于此,有些施工單位的施工人員就采取用兩個開口箍筋對向拼合的方法,然而這種做法顯然是不符合規范規定的。根據規范的規定,為保證箍筋對混凝土核心區起到約束作用,箍筋要封閉,末端要有彎鉤[2]。還有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋綁扎好,然后和梁一起下落,由于箍筋與柱縱筋摩擦且下落不平衡,使得箍筋不能下落出現施工人員強力往下打的現象,不但把箍筋打得變形,而且也不能使得箍筋到位,間距更不能滿足規范要求。以上兩種方法都不能解決節點核心區箍筋施工的問題。
筆者在內江世紀濱江二期17#樓實際施工中采用了以下兩種施工方法:其一是在梁的斷面高度小于500mm的情況下,仍然采用先安裝梁板模板,再綁扎安裝梁鋼筋,待梁鋼筋安裝結束,然后整體沉梁的方法,但做了一些改進,即首先在鋼筋下料加工的時候,就加工若干根與箍筋同規格級別的短鋼筋,其長度根據節點區箍筋間距確定,箍筋開口處先焊接好,然后把柱箍筋按照設計間距用短鋼筋焊接連接成上下開口四周封閉的整體骨架。其次在安裝梁鋼筋之前,把整體骨架先套入柱縱筋并用墊木擱置在樓板模板面上,然后穿入梁縱向鋼筋并綁扎,待梁鋼筋綁扎完畢沉梁時,節點區骨架就與梁整體下落,且不會出現變形、開口的問題。此方法可保證節點區箍筋的間距與數量,實施效果很好,使節點區箍筋能夠滿足規范要求。其二是在梁的斷面高度較大的情況下,采用上述方法也不能完全解決箍筋到位問題,于是調整施工程序為:綁柱鋼筋套節點核心區箍筋支梁底模板梁下部鋼筋彎入柱縱筋內,綁扎梁鋼筋綁扎節點核心區箍筋支柱模板、梁側模板支現澆板模板綁扎樓板鋼筋澆注混凝土。這樣就可解決柱箍筋位置、間距和數量滿足設計要求。但和第一種方法比較要稍稍耽誤模板工支設模板的工期。所以,根據現場實際情況,兩種方法可同時使用,對梁斷面高度較小的采用第一種方法,模板工和鋼筋工交叉作業,先完成部分梁、樓面模板的施工,以利于鋼筋等材料的堆放和施工操作人員的工作,保證安全,對梁斷面較大的采用第2種方法,待鋼筋工完成梁、柱鋼筋及其節點箍筋綁扎后,模板工也完成了其余地方的模板支模,而開始進行此處模板的支設,既很好解決箍筋就位、數量問題,又解決了支梁、樓面模板的工期問題。實踐證明:只有提高對節點重要性的認識,嚴格管理,采取合理的施工措施,木工和鋼筋工緊密配合,才可能保證節點區箍筋符合設計及規范要求。
3 不同混凝土強度等級的施工方法
在鋼筋混凝土框架結構設計時,根據設計原則,為保證“強柱弱梁”強節點的要求,柱的混凝土強度等級通常會比梁、板混凝土強度高,而且隨著建筑物高度的增加,兩者的差距會更大.根據規定,梁、柱混凝土強度等級相差不宜大于5MPa,如果超過時,梁、柱節點區的施工應作專門技術處理,使節點區混凝土強度等級與柱的混凝土強度等級保持相同,當柱混凝土設計強度等級高于梁、板的設計強度時,應該對梁柱節點核心區混凝土強度等級采取有效措施,保證節點混凝土的強度[3~7]。
3.1 不同等級混凝土施工縫的留設
鋼筋混凝土框架結構,水平施工縫通常留于柱腳,柱頂若要留水平施工縫則應留于梁底.若同層的豎向構件和水平構件的混凝土同時澆搗,則柱頂不留施工縫。
3.2 梁、柱不同強度等級混凝土分別澆搗的方法
根據高層建筑多數使用商品混凝土泵送澆搗的情況,柱節點核心區的混凝土澆搗方法為:不管柱頂留或不留施工縫,均應先用塔吊吊斗或混凝土泵輸送柱同等級的混凝土就位,分層振搗,在樓面梁、板處留出45°斜面,在混凝土初凝前,隨即泵送澆筑樓面梁、板的混凝土。采用這種方法澆搗樓層柱、墻、梁、板混凝土時,應重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,同時對梁、柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振,對于鋼筋確實過分密集的情況,應把振動棒改為片式,以免碰撞鋼筋,同時可避免鋼筋比較集中處插拔振動棒困難而發生的漏振、過振及離析現象[8]。
3.3 梁柱節點隨同樓面統一澆搗
梁、柱節點處不同強度等級混凝土采用分別澆搗的施工方法,給施工帶來不便,且容易形成鄰接面的冷縫,所以當柱子混凝土強度等級高于梁、板混凝土強度等級不超過二級時,可考慮梁、柱節點處的混凝土隨同梁、板一起澆搗。在柱的混凝土達到強度后,再澆筑樓面梁、板混凝土,施工時一般可分2個班組進行施工,一個班組隨輸送泵澆筑梁、板,一個班組用塔吊澆筑柱(梁、柱節點區),要在梁、板混凝土接近柱邊前,先澆筑柱混凝土。這種施工方法應注意梁、柱節點處的混凝土強度分區要明確,可先用鋼絲網分隔出梁與柱的混凝土分區,先澆筑柱的混凝土然后澆筑梁的混凝土,這樣可防止梁、柱節點處的混凝土強度使用梁、板的混凝土強度,從而引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節點核心區的抗剪力不足。只要采取合理的針對性措施,并精心組織施工,梁、柱節點高低強度等級混凝土交界處的裂縫完全可以避免。
4 控制和消除梁、柱節點處質量通病的具體措施
鋼筋混凝土結構工程施工中容易發生質量通病,根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002),對梁、柱節點處的鋼筋、混凝土施工常見的質量缺陷和其原因分析及其防治措施歸納如表1所示,只要我們嚴格管理,采取合理的施工措施,確保施工質量,就能夠達到設計及規范的要求,決不會留下任何質量隱患(表1)。
表1 梁、柱節點施工常見質量缺陷、原因與對策
5 結語
我國現行各種施工方法不能完全保證框架結構梁、柱節點的施工質量,尤其不能有效保證梁、柱節點施工的“內堅外美”。只有提高對節點重要性的認識,嚴格管理,采取合理的施工措施,木工和鋼筋工緊密配合,才可能保證節點區鋼筋符合設計及規范要求。只有采取合理的施工措施,注意梁、柱節點箍筋施工、混凝土強度等級等方面的問題,消除質量通病,才能保證框架結構的整體性和安全性。
參考文獻:
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