建筑工程质量检测工作是做好建筑工程质量管理的重要手段和技术基础。我为大家整理的建筑工程质量检测技术论文,希望你们喜欢。
建筑工程质量检测技术论文篇一
浅议建筑工程质量检测
【摘要】 建筑工程质量检测工作是做好建筑工程质量管理的重要手段和技术基础。本文对检测行业的现状进行了分析,探讨了建筑工程质量检测的主要内容与检测技术,并提出了做好检测工作的策略。
【关键词】 质量检测;检测内容;策略
【中图分类号】 TU712.5【文献标识码】 B 【 文章 编号】 1727-5123(2012)03-045-02
建筑工程质量不仅关系工程的适用性和建设项目的投资效果,而且关系到人民群众生命财产的安全。随着我国现代化建筑事业的蓬勃发展,建筑规模不断扩大,一旦发生工程质量问题,会直接影响公共利益和公众安全,因而,建筑工程的质量检测越来越成为人们所关注的 热点 。
1检测行业的现状
改革开放以来,建设工程质量检测行业规模由小到大,工作类型由单一到综合,检测市场化概念已经形成。但是在实际工作中仍然存在很多问题。⑴从只能检验砂石、水泥、砖瓦、钢材发展到市政工程材料、地基基础检测、建筑工程结构可靠性检测、建筑节能检测、室内环境检测等,检测的内容越来越精细,检测技术也在不断进步;⑵建筑企业试验室属于第一方试验室,即企业为了保证自身承包的工程质量而设立的试验室,由于其自身性质很大程度上限制了它们的发展,使其在经济实力、检测能力、规模和技术力量等环节处于劣势,在检测市场所占分额很小。但是这种情况正在改变,企业的试验室正在逐步分离出来, 成立具有独立法人资格的检测机构;⑶市场的竞争,使检测费用远远低于成本,导致部分试验无法正常进行;⑷检测行业目前的技术门槛过低,造成人员技术素质较低。虽然现在实行的是见证取样,施工现场的见证人员不仅没有相应的资格,甚至有一些人员连最简单的常识都不懂,样品的真实性得不到保证,所得到的数据与实际严重不符。
2建筑工程质量检测的内容
2.1地基基础工程的质量检测。
2.1.1地基。通常采用钻孔取芯试验、静载荷试验和触探试验对复合地基进行检测。检测要求有:⑴砂石桩复合地基的质量检测要求。施工后等待一段时间,抽查检测砂石桩的处理效果;可采用静力触探、标准贯入、原位测试的 方法 检测桩间土的挤密质量;⑵振冲桩复合地基的质量检测要求。施工结束后间隔一定的时间,可采用单桩载荷试验对振冲桩的质量进行检测;对于场地复杂或是重要的工程,应检测复合地基的处理效果。
2.1.2桩基工程。桩基检测项目主要有:⑴单桩竖向承载力试验。在同一个条件下,试桩的数量应大于3根;应采用油压千斤顶加载;基准桩与压重平台支座、试桩之间的中心距应符合相关规定;制作的试桩应符合要求;加载方式选择慢速维持载荷法;测读桩沉降量的时间间隔应掌握好;严格按照要求确定单桩竖向极限承载力;⑵基桩高应变动力检测。检测之前需对电源、传感器、仪器、设定参数等进行检查,确保无误;锤击设备选用自由落锤时,应保证最大锤击落距小于3mm;如果只需检测桩身的结构完整性,可降低落距,减轻锤重;⑶混凝土灌注桩终孔持力层检验。人工挖孔桩终孔时,应按照设计要求对孔走向、表面岩状及桩端持力层进行检验;可采用原位载荷试验测得的结果,并结合实践 经验 和桩基设计要求,对桩孔孔底土层的承载力进行复验。地基基础工程质量检测另外还有地下结构施工监测和建筑物的变形检测等。
2.2钢筋混凝土结构工程质量检测。钢筋混凝土质量检测可分成三类。⑴外观检查。对于混凝土外表产生的质量问题,可用此法,如尺寸偏差、蜂窝麻面、表面损伤、缺棱掉角、裂缝、冻害等;⑵预留试块检测。这种方法有一定的误差,如预留试块的取样不当,试块与结构没有同条件养护,试块的振捣方法与结构的施工方法相差过大,则试块就没有代表性;⑶在结构本体上进行检测。这种检测内容有:混凝土的强度和缺陷、钢筋混凝土结构质量问题的常用手段,其测试结果可作为判断结构安全问题的重要依据。后者称为破损检验,是在非破损检测尚无法确定其承载能力时使用,或对新结构需要分解其受力性能时使用。常用较成熟的非破损检测方法有:回弹法(表面硬度法)、拔出法(半破损法)、超声波法(声波法)等。回弹法是一种测量混凝土表面硬度的方法,利用回弹仪冲击动能测量回弹锤撞击混凝土表面后的回弹量,确定混凝土表面硬度,用试验方法建立表面硬度与混凝土强度的关系曲线,从而推断混凝土的强度值;拔出法是直接测定混凝土的力学特性的方法,使用拔出仪拉拔埋在混凝土表面层内的锚杆,根据混凝土的拉拔强度,推算混凝土抗压强度;超声波法可以测定混凝土的强度,用超声波发射仪,从一侧发射一列超声脉冲进入混凝土中,在另一侧接收经过混凝土介质传送的超声脉冲波,同时测定其声速、振幅、频率等参数,判断混凝土的质量。
2.3砌体结构工程检测。
2.3.1砌体结构的现场检测方法。砌体结构主要指砖砌体,砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的,传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样,进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度,取样时的扰动又会对试样产生较大损伤,从而影响试验结果。因此,砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视,并广泛开展研究和工程实际应用。砌体强度直接测定法包括:抽样检测法、原位检测法、动测综合法、微观结构法等。
2.3.2砌体强度的间接测定法。砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度,间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法,测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某一项物理参数,并由此间接测定砌体强度。主要方法有:冲击法、回弹法、推出法,此外尚有筒压法、点荷法等通过测定砂浆的强度来测定砌体强度的方法,都已在工程中得到应用。
3做好检测工作的策略
3.1建立检测信用档案 良好的信用是建立社会主义市场经济体制的必然要求。检测机构及检测人员信用档案,包括检测机构和人员的业绩、检测市场违法违规行为及不良行为记录等。检测机构和人员的信用档案是对检测机构申请资质和奖惩的重要依据。完善检测信用管理,建立诚信获利和失信惩戒机制,发挥信用管理调控市场的作用。通过各种 渠道 ,宣传质量检测信用好的单位,扩大其社会信誉度和知名度。 3.2完善建筑工程质量保证体系。针对建设项目规模,建立相应等级试验检测机构和质量保证体系,对工程质量负责。试验检测机构业务范围内的有关规范、规程、标准等技术文件应齐全,试验检测应严格按有关标准、规程及规范进行。各级质量管理部门应各司其责,按质量第一的方针和全面质量管理要求,采取切实有效的 措施 ,不断提高质量管理水平。在实际工作中,应严格实行质量自检,加强质量管理和质量监督,逐步建立完善质量保证体系。还要增强建设各方面的质量意识,分工负责,责任到人,真正落实质量岗位责任制。
3.3培养高素质的技术队伍,加大技术创新的投入。勘察设计单位是技术密集型企业,对设计工作的要求很高。因此,提高设计质量的首要任务是提高人的素质,包括提高技术人员的质量意识和生产技能。同时,必须加大技术创新的投入,增加技术储备,为设计生产提供资源和技能保障。
3.4坚持质量 教育 ,建立质量原理和质量责任制度。在质量管理工作中,质量意识的提高有两个途径:⑴靠坚持不懈的质量教育;⑵建立和落实质量管理和质量责任制度。因此,质量教育经常化和质量管理制度化是我们质量管理工作的重点。
3.5严格验收工程。完成项目工程能否交付好的产品,关键在于最后验收。⑴工序验收是验收工作的基础。工序验收的过程是:先由操作者自检,再交由班组长检验。要采取必要经济制约手段,完善签字鉴证手续,严格执行每道工序,确保质量;⑵分项分部工程验收是验收工作的主要组织部分。分项分部验收要做到规范和严细:首先,保证验收工程的全面性,验收项目的品种和数量不得缺少。其次,从保证项目到允许偏差项目,验收都要严格执行国家标准,不得降低等级,严禁弄虚作假。最后,建设(监理)单位现场质量监督员应参加验收并签字鉴证;⑶竣工工程验收是工程交工的前提。工程整体验收应注意三个环节:首先,施工单位的自评;其次,建设(监理)单位的预验;最后,工程主管部门的正式验收。验收不但要现场检测,而且还要进行观感评定;不但要听取汇报,而且要严格审查一整套的工程技术档案资料。验收要明确工程遗留的质量问题,提出处理意见,确定保修条款,保证交付用户一个满意的产品。
总之,在将建筑工程质量检测行业推向市场的过程中,要加强见证取样工作的监督,无论是招标、规划、质量监督工程的各个部门在工程的每个环节都不要放松。做到每一个样品的取样合理,真实可靠。各检测单位还要提高建筑工程质量检测的质量意识和法律意识。树立服务观念,在市场经济中找准自己的位置,树立现代 企业管理 观念,借鉴和利用一切企业管理的先进手段和办法来帮助检测机构健康发展。
建筑工程质量检测技术论文篇二
刍议建筑工程质量检测
【摘要】建筑工程的数量也随着社会主义发展而不断增加,而工程检测是现代建筑必不可少的环节,这也是保证工程施工质量的有效途径。工程检测质量的好坏关系到了整个建筑质量的好坏,结合具体的工作经验,本文对建筑工程质量检测遇到的相关问题展开了简单的探讨。
【关键词】质量检测;建筑工程;问题探讨
在建筑行业不断发展的同时,我们也看到了很多潜在的安全隐患。近几年,我国建筑行业的意外事故发生率在不断增加,很多施工场地都出现了伤亡事故。这些都在警示人们,工程建筑施工必须要做好质量检查工作。检测时需要积极运用先进的技术手段,结合科学的实施程序,提高建筑工程的检测效率,尽可能避免过大的经济损失,维护建施工的安全进行。
一、建筑工程检测的主要内容与技术
1、地基基础的检测
(1)桩基工程的检测
桩基是隐蔽工程,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。在桩基础的施工过程中,桩基检测是一个不可缺少的环节。
a.单桩竖向承载力。在检测的同时必须要注意几个重点:在相同环境下,保证试桩的数量在3根以上;需使用油压千斤顶进行加载;对基准桩、压重平台支座、试桩三者的间隔要控制在标准范围内;设计的试桩需要满足实际工程需要;严格控制测读桩沉降量的时间长短好;根据具体标准来限制单桩竖向极限承载力。b.基桩高应变动力。在现场进行检测工作需要结合相关要求进行:在检测前期需做好相关的检查,如:电源、仪器、设定参数等,保证无误后投入使用;在锤击设备采取自由落锤时,要将最大锤击落距控制在3mm 以内;若需要对桩身的结构整体性进行检测,需要降低落距,减小锤重。c.混凝土灌注桩终孔持力层检验。检验技术要点:人工挖孔桩终孔时,应按照设计要求对孔走向、表面岩状及桩端持力层进行检验。
(2)建筑物的变形检测
a.倾斜。对建筑物倾斜情况实施检测是不可缺少的环节,其主要包括了直接测定法、间接测定等方式。直接测定法有:经纬仪投影法、垂线法、天顶天底仪观测法等;间接测定法有:对建筑物基础的相对沉降实施测定等。b.挠度与裂缝。通过运用检测仪器来做详细的观察;c.沉降。对地基的实际情况做好检查分析,避免因地基严重而影响到建筑质量。
(3)地下结构施工的监测
a.结构内力监测。钢筋混凝土的结构内力测试,主要是通过在支护结构构件主筋上布置钢筋应力计,以监控支护结构的应力变化。b.支护结构的侧向变形观测。采用测斜仪可以测量不同深度支护结构及土体的侧向变形程度。
二、对钢筋混凝土结构的质量检测
1.对混凝土内部状况的检测
由于混凝土材料的缺陷才导致的内部状况。这是因为施工大意、技术管理不到位等造成的。通过超声波可以探明缺陷具体存在的位置,并进行及时补救。直角传播法、钻孔对测法、单面平测法和直接穿透法等都是主要的检测方法。
2.对混凝土中钢筋的质量检测
对钢筋锈蚀的检测。如果钢筋发生锈蚀,则会对混凝土结构的安全性和耐久性会产生影响。通过采用半电池检测的方法,利用钢筋锈蚀程度与测量电位间建立的关系,对钢筋的锈蚀程度进行判断。对钢筋的位置进行检测。可以利用钢筋位置检测仪,这一先进的仪器设备进行测量,其能准确的测出混凝土中钢筋的位置以及保护层的厚度,确保其稳定性。
3.对混凝土强度的检测
主要是针对混凝土的内部结构而进行的非破损强度检测,主要运用回弹法等方法,对当前的建筑行业而言,这是对混凝土强度检测中比较常用的方式[2]。其重点主要在于:①在检测前需要对被检测对象的相关情况进行熟悉;②在构件上,要确定试样及分布其测区;③对回弹值、碳化深度要进行循环测试;④对试验数据要做好处理。
三、钢筋混凝土结构检测
(1)混凝土中钢筋的质量检测
a.钢筋锈蚀的检测。钢筋发生锈蚀会直接影响混凝土结构的耐久性和安全性。可采用半电池检测法,利用测量电位与钢筋锈蚀程度间建立的关系,判别钢筋的锈蚀程度。b.钢筋的位置检测。钢筋位置检测仪作为一种先进的仪器设备,可以准确的测定钢筋混凝土中钢筋的位置以及保护层厚度,保证其稳定性。
(2)混凝土强度
主要是针对混凝土结构的非破损强度进行,主要运用的方法包括了回弹法,这是当前建筑行而言比较常用的混凝土强度的方式。其重点在于:a.检测前需熟悉被检测对象情况;b.于构件上确定试样并分布测区;c.逐渐测量回弹值、碳化深度;d.对试验数据做好处理。
四、建筑材料的质量检测
建筑材种类繁多,各种材料进入施工现场后必须根据相关的规范要求进行试验检测,其检验的项目也必须符合国家、行业、地方的相关要求。常规检测项目有:主体结构(梁、板、柱) 砼标号及钢筋数量检测,竣工后房屋空气质量状况检测,钢筋抽样检测,混凝土试块检测,瓷砖性能检测,铝合金门窗三性检测等,这些项目都是强制性要求必须检测的项目。
五、建筑门窗
(1)塑料门窗
检测对象包括:a.根据断面图标准,对配合尺寸、断面尺寸的允差检查;b.低温落锤冲击试验;c.检测加热后的尺寸大小变化。
(2)铝合金门窗
包括:a.表面质量。检查门窗的装饰表面是否出现损伤,其表面的致密、配合情况是否良好。b.装配标准。检查运用的材料能否达到要求,其硬度与强度之关系是否合理。c.性能。门启闭力在50N 以下;抗风压性能要尽可能更强。
六、做好检测工作
1、建立检测信用档案
检测信用档案,包括检测机构和人员的业绩、检测市场违法违规行为及不良行为记录等。检测信用档案是对检测机构申请资质和奖惩的重要依据。完善检测信用管理,就是要建立诚信获利和失信惩戒的管理机制,发挥信用管理在市场调控中的作用。
2、完善技术管理工作制度
要认真执行工程技术标准,它是工程质量和安全的最基本保障,是工程建设领域的技术法规。要想使质量管理工作科学化、规范化、程序化、制度化,必须健全和完善建设各方主体工程质量技术保证体系,建立健全工程各方主体的质量技术管理控制机制,督促施工单位结合自身情况制定施工工艺、操作规程和内部控制标准。
3、培养高素质的技术队伍,加大技术创新的投入
勘察设计单位是技术密集型企业,对设计工作的要求很高。因此,提高设计质量的首要任务是提高人的素质,包括提高技术人员的质量意识和生产技能。同时,必须加大技术创新的投入,增加技术储备,为设计生产提供资源和技能保障。
4、严格验收工程
工程整体验收应注意三个环节:一是施工单位的自评。二是建设(监理)单位的预验。三是工程主管部门的正式验收。验收不但要现场检测,而且还要进行观感评定;不但要听取汇报,而且要严格审查一整套的工程技术档案资料。验收要明确工程遗留的质量问题,提出处理意见,确定保修条款,保证交付用户一个满意的产品。
结束语
对建筑工程实施质量检测具有十分重要的意义,对工程的质量具有决定给作用,在一定程度上可以降低工程成本的过度消耗,并对建筑物的结构安全起到了维护的作用。根据具体的需要,进而由施工单位采取相应的科学措施来进行检测。
参考文献:
[1]杨莉萍,谢平.浅议工程质量检测工作的重要性及要求[J].云南建筑,2008(5)
[2]王晓萍.关于混凝土构件荷载检验方法的探讨[J].河北建筑工程学院学报,2008(5)
[3]周涛.浅谈工民建工程的质量检测[J].城市建设,2009(32)
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浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响论文关键词:钢筋锈蚀;桥梁;耐久性
论文摘要:钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素,也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。本文从锈蚀机理、影响因素和影响后果等方面进行了综述性讨论。
钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。它在影响结构物耐久性因素中,占据主导地位。美国、英国、德国和日本等国每年均花费巨资用于混凝土结构的耐久性修复,其中钢筋锈蚀占有相当大的比例。我国也有相当数量的钢筋混凝土桥梁相继进入老化期,钢筋锈蚀的研究和防治显得非常重要。
钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素,也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三个时期:前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等;中期是钢筋整个表面锈蚀,并产生膨胀,与保护层脱离,发生层裂;后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀,混凝土本身发生破坏,出现顺筋胀裂,混凝土脱离,直至钢筋不断锈蚀,有效截面不断减小,桥梁结构承载力不断下降,钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。
一、钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理
正常情况下,由于初始混凝土的高碱性,钢筋混凝土桥梁结构力筋表面形成一层致密的钝化膜,使其处于钝化状态。但随着环境介质的侵入,钝化膜逐渐遭到破坏,从而导致腐蚀的发生。
力筋发生锈蚀需要三大基本要素:
(一)力筋表面钝化膜的破坏;
(二)充足氧的供应;
(三)适宜的湿度(RH=60~80%)。
三个要素缺一不可,第一要素为诱发条件,而腐蚀速度则取决于氧气及水分的供应。
钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀必须具备3个条件:
1、在钢筋表面形成电位差;
2、在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水;
3、在阳极区,使阳极部位的钢筋表面处于活化状态,即钢筋表面的钝化膜遭到破坏。
在氧气和水的共同作用下,钢筋表面不断失去电子发生电化学反应,逐渐被锈蚀,在钢筋表面生成红锈,引起混凝土开裂。
对于钢筋混凝土桥梁,在一般环境条件下,钢筋的锈蚀通常由两种作用引起:一种是混凝土碳化作用;一种是氯离子的侵蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏作用,但是这两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又最常遇到的环境介质:混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐渐减少,PH值逐渐下降,钝化膜逐渐变得不再稳定以至于完全被破坏,使钢筋处于脱钝状态;周围环境中的氯离子从混凝土表面逐渐渗入到混凝土内部,当到达钢筋表面的混凝土孔溶液中的游离氯离子浓度超过一定值(临界浓度)时,即使混凝土碱度再高,pH值大于11.5值,Cl-也能破坏钝化膜,从而使钢筋发生锈蚀。氯盐引起钢筋锈蚀的发展速度很快,远比碳化锈蚀严重,这种情况常发生在近海或海洋环境以及冬季经常使用除冰盐的环境。
二、 影响钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的主要因素
(一)混凝土的保护层厚度及完好程度和混凝土的密实度
这三个方面都与侵蚀性介质的侵蚀速度有关,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。我国新修订的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中,对钢筋的最小保护层厚度规定中,随着使用环境条件的劣化,混凝土保护层厚度也在增加。混凝土的密实度影响着混凝土的渗透性,渗透性高的混凝土更容易发生锈蚀。
(二)混凝土的碳化程度
混凝土的碳化降低了混凝土的碱度,造成PH值降低,给钢筋脱钝提供了可能。钢筋的失重率与混凝土的碳化深度差不多呈线性关系,由此混凝土的碳化程度对钢筋锈蚀有重大影响。
(三)环境条件
环境对钢筋锈蚀的影响主要有以下几个方面:温度、湿度、二氧化碳的浓度、氧气的浓度以及侵蚀性介质的浓度。对于钢筋混凝土桥梁来说,影响最大的是湿度,当桥梁处在湿度较大的环境下,尤其是水位浮动的桥墩部位和浪溅区,最容易发生锈蚀。
(四)氯离子的影响
氯化物是一种很危险的侵蚀介质,但是在我国北方地区,为保证冬季交通畅行,向道路、桥梁及城市立交桥等撒除冰盐,大量使用的氯化钠和氯化钙,使得氯离子渗入混凝土,引起钢筋锈蚀破坏。
北方地区许多的工程经验教训表明,大量地使用除冰盐是影响钢筋混凝土桥梁结构耐久性的主要原因之一。根据国外的相关研究报道,使用除冰盐的桥梁结构一般在5~10年就开始腐蚀破损造成钢筋锈蚀,混凝土胀裂。由于到目前为止,还没有找到能够完全替代除冰盐的除冰方法,除冰盐仍将继续使用。因此采取针对除冰盐的防腐蚀措施是十分重要的。 三、钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响
钢筋锈蚀的直接结果是钢筋的截面积减少,不均匀锈蚀导致钢筋表面凹凸不平,产生应力集中现象,使钢筋的力学性能退化,如强度降低、脆性增大、延性变差,导致构件承载力降低。
(一)锈蚀后钢筋的力学性能
锈蚀钢筋抗力的降低直接影响服役结构和构件的承载能力,严重时可能造成结构提前失效甚至倒塌。沿钢筋长度发生均匀锈蚀时,钢筋的失重率近似等于钢筋的截面面积损失率,钢筋所能抵抗的极限拉力的降低与钢筋截面面积锈损率基本成正比,此时,可以简单地用锈损钢筋的实际截面面积乘以未锈钢筋的极限抗拉强度获得锈蚀钢筋的极限抗拉能力。
但是,由于混凝土材料的不均匀性、使用环境的不稳定性、钢筋各部位受力程度的不同等因素,实际上混凝土中的钢筋锈蚀很少有均匀锈蚀的情况,通常钢筋截面面积损失率大于重量损失率,而且随着钢筋锈蚀的发展,锈蚀的不均匀性和离散性增大,重量损失率与截面面积损失率的差异也越大。因此,钢筋极限抗拉能力的下降,除钢筋截面的锈损、有效截面面积减小外,还有一个因素:锈损钢筋的表面凹凸不平,受力以后缺口处产生应力集中,使锈蚀钢筋的屈服强度和极限强度降低;且锈损越严重,应力集中引起的强度降低越多。
(二)钢筋锈蚀后对钢筋与混凝土协同工作性能的影响
钢筋锈蚀后,钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能降低。试验研究结果表明,锈蚀钢筋混凝土主梁抗弯承载力试验值小于只考虑锈蚀后钢筋截面积减小、屈服强度降低计算得到的抗弯承载力值,说明钢筋和混凝土的粘结强度降低也是锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力降低的主要影响因素之一。因此,对受拉钢筋必须乘以协同工作系数,以考虑粘结退化对钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响。
理论上,考虑粘结强度降低的影响,锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力应介于未锈蚀构件和无粘结构件之间,而相同条件下无粘结受弯构件承载力约为正常构件的 70%~80%左右,那么kb 则应处于 0.7~1 之间。
(三)钢筋锈蚀后对钢筋混凝土桥梁结构性能的影响
混凝土中的钢筋一旦发生锈蚀,在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物,并且同时向周围混凝土孔隙中扩散。锈蚀产物体积比腐蚀钢筋的体积要大得多,一般可达钢筋腐蚀量的 2—4 倍。锈蚀产物的体积膨胀使钢筋外围混凝土产生环向拉应力,当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时,在钢筋与混凝土界面处将出现内部径向裂缝,随着钢筋锈蚀的进一步加剧、钢筋锈蚀量的增加,径向内裂缝向混凝土表面发展,直到混凝土保护层开裂产生顺筋方向的锈胀裂缝,甚至保护层剥落,严重影响钢筋混凝土桥梁的正常使用。
钢筋与混凝土的粘结是一种复杂的相互作用,通过它来传递二者之间的应力,协调变形,因此钢筋与混凝土之间粘结锚固性能是保证钢筋与混凝土两种不同材料共同工作的基本前提。钢筋与混凝土间锈蚀层的润滑作用、钢筋表面横肋的锈损、混凝土保护层的开裂或剥落都会导致钢筋混凝土粘结锚固性能降低甚至完全丧失,最终影响钢筋混凝土桥梁结构的安全性、适用性和耐久性。
摘 要: 建筑结构的现场检测,按结构、材料不同可分为混凝土和钢结构现场检测。通过对混凝土建筑结构、砌体结构及钢结构现场检测方法的总结、分析、评价,结合检测技术的现场应用,提出对结构现场检测技术的展望。
关键词: 建筑结构;检测方法;非破损检测;强度
引言
建筑结构的现场检测,按不同结构、不同材料可分为:混凝土结构现场检测和钢结构的现场检测,本文试对其现状和发展趋势进行分析和展望。
1、混凝土结构现场检测方法
混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值,作为判断混凝土性能的依据较为直观,称为破损性实验,由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致,而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。
20 世纪30 年代混凝土非破损检测方法发展起来了,如回弹法、超声脉冲法等在不破损混凝土的条件下进行现场检测。
1. 1 回弹法
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面,由仪器重锤回弹能量的变化,反映混凝土的弹性和塑性性质,测量混凝土的表面硬度推算抗压强度,是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法,我国已编制了规范。
回弹法的主要优点是:仪器构造简单,方法易于掌握,检测效率高,费用低廉,影响因素较少,但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度的影响,石子种类对其也有影响,要对回弹值进行不同的修正,对存在有质量疑问区域的混凝土,需用其它方法进行进一步检测。
1. 2 超声脉冲法
用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数,找出混凝土抗压强度与这些参数的关系,确定其抗压强度。
混凝土是各向异性的多相复合材料,内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷,使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多,产生反射、折射和散射现象,并出现较大衰减,因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题,但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响;测试试件的温度和含水率的影响等,只有综合考虑各种因素和条件,建立高拟合度的专门曲线,使用时才能得到比较满意的精度。
1. 3 超声回弹综合法
超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上,以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。
超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足,它把石子和测试面的影响,从检测结果中加以修正,对于多指标综合,能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用,提高了测试精度。
1. 4 钻芯法
钻芯法与前3 种方法不同。它用专用取芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样,并根据芯样的抗压试验强度,推定混凝土的抗压强度,是一种较为直观可靠的检测混凝土强度的方法,由于需要从结构上取样,对原结构有局部损伤,所以是一种现场检测的半破损试验方法。
钻芯法为许多国家所采用,俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准,国际标准化组织也提出了相应国际标准草案( ISO/ DIS7034) 。
1. 5 拔出法
拔出法试验也是一种半破损检测方法,它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内,或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓,然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力,由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度,并由此推算出混凝土的抗压强度。
拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用,国际标准化组织( ISO) 曾提出关于测定硬化混凝土拔出强度的国际标准草案( ISO/ DIS8046) 。
1. 6 超声脉冲法
超声脉冲法是检测混凝土内部缺陷和操作应用最广泛的方法,当结构混凝土中存在缺陷或损伤时,超声脉冲通过缺陷时会产生绕射,传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小,声时偏长;缺陷界面上产生反射,因而能量显著衰减,波幅和频率明显降低,接收信号的波形平缓,甚至发生畸变,因此可判别混凝土的缺陷与损伤,这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中,可为结构补强和维修,提供可靠的判别依据。
需要特别注意的是,有波形显示的超声检测仪方可用于探伤,而无波形显示的数字式声速仪,只能提供声时和声速作为唯一的判别依据,容易造成误判。
1. 7 混凝土结构中钢筋位置和钢筋锈蚀检测
1. 7. 1 钢筋位置的检测
对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时,要求确定钢筋位置、钢筋情况,当采用钻芯法检测混凝土强度时,为所取部位避开钢筋,也常作钢筋位置检测。
常用的电磁感应法检测,比较适用于配筋稀疏和混凝土保护层不太厚的情况,当钢筋位置在同一平面或在不同平面内距离较大时,测得的结果比较满意。
1. 7. 2 钢筋锈蚀的检测
混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝,就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则导致混凝土保护层胀裂、剥落,钢筋有效面积削弱等,直接影响结构的承载能力和使用寿命,而对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时,必须对钢筋锈蚀进行检测。
用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差,以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。
2、砌体结构的现场检测方法
砌体结构主要指砖砌体,砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的,传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样,进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度,取样时的扰动又会对试样产生较大损伤,从而影响试验结果。因此,砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视,并广泛开展研究和工程实际应用。
2. 1 砌体强度的间接测定法
砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度,间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法,测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某一项物理参数,并由此间接测定砌体强度。
(1) 冲击法。依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式,求得砂浆或砖块试样的强度。
(2) 回弹法。检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同,只是采用专门的砂浆回弹仪,因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性,所以,此法精度高,且简单、适用。
(3) 推出法。推出法又称顶推法、剪法,具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除,只留底面,用特制的小千斤顶将其“顶出”,在极限状态时,测得砖与砂浆的粘接抗剪强度,并根据抗剪强度与抗压强度的关系,推出抗压强度。
此外尚有筒压法、点荷法等通过测定砂浆的强度来测定砌体强度的方法,都已进行了大量的研究,取得了一定成果。
2. 2 砌体强度直接测定法
(1) 抽样检测法。主要包括切割法与取芯法,切割法切割的试件宠大,搬运过程中扰动大,造成试验结果的离散性大,耗费大量的人力、财力,只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验,对砌体扰动也很大,其试验结果不太一致。
(2) 原位检测法。主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法,它较好地克服了取样法的不足,但设备复杂,允许的极限应变较小,测定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进,其原理与其一致,测定砌体的极限抗压强度,推算其标准抗压强度,缺点是设备较沉重,使用不便,原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度,由于对测试部位有限制,使其应用有一定的局限性。
(3) 动测综合法。动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下,通过测量砌体结构的频率和振型等参数,根据系统识别理论得到层间刚度,推算出各层砌体轴心抗压强度,此法从房屋整体出发,不仅能得到砌体的强度,鉴定房屋的质量,便于对房屋进行安全性评定,随着检测仪器技术的改进,算法的优选,结果的精度不断提高,很有发展前途。
(4) 微观结构法。声、波、射线等在材料中传播时,会因材料的微观结构的判别而不同,由此可推断出材料的强度。我国在砌体房屋检测的方法有应力波法和超声波法。应力波法测低强和高强砂浆砌体时,精度不高,超声波法由于影响因素较多,测试结果不理想,有待进一步提高。
3、钢结构的现场检测方法
在我国的建筑结构形式中,钢结构也是一种重要的结构形式,对已建钢结构鉴定时,检查钢结构材质,了解结构钢材的力学性能,最理想的方法就是在结构上截取试样,由拉伸试验确定其强度,但会损伤结构,影响它的正常工作,因此,常用的方法有表面硬度法、超声法等。
3. 1 表面硬度法
表面硬度法由布氏硬度仪测定,由硬度计端部的钢珠受压时在钢材表面和硬度标准试样上的凹痕直径,测得钢材的强度,换算得到钢材的强度、屈服强度。此法在检测中,由于仪器简单、使用方便、基本无损害而得到广泛的应用。
3. 2 超声法检测钢材和焊缝缺陷
超声法检测钢材,多采用脉冲反射法。超声波脉冲发射进入被测材料传播,无缺陷时,不出现缺陷反射波,反之产生部分反射,由于钢材密度比混凝土大得多,为了能检测到较小的缺陷,要求选用较高的超声频率,此法比磁粉探伤、射线探伤更有利于现场检测。
4 、结构现场检测技术展望
结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面,具有重大的应用价值,从国内外的发展状况来看,该项技术涉及到多个学科的应用技术,应进一步研究、完善,应从以下几个方面来努力、创新。
(1) 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展,许多新材料被工程所应用,建筑结构设计的不断改进,一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性,需要不断研究这些参数指标的测试方法,为工程实践服务,是当前测试技术发展的趋势。
(2) 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑结构检测方法的研究中,引入新思想,不仅要考虑宏观力学,还要考虑微观力学,深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性、在新的数学模型建立时,应更加注意其边界条件,扩大使用范围,提高拟合程度。
(3) 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展,改进测量仪器成为必然,测量仪小型化、智能化,使测试精度不断提高,以保证现场检测的需要。
(4) 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化,使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。
道路桥梁,一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成。下面是我精心推荐的一些道路桥梁工程技术论文题目,希望你能有所感触!
道路桥梁工程技术论文题目篇一
1、论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用
2、二灰碎石基层的施工及质量控制
3、公路路堑边坡防护技术研究
4、强法处理湿陷性黄土路基工艺
5、浅谈高等级公路沥青砼路面机械化施工的几个方面
6、沥青混凝土混合料的组成设计
7、沥青混凝土场拌质量控制
8、石灰稳定的施工与病害防治
9、冲击压实技术在路基工程中的应用
10、浅析场拌二灰砂砾参破碎砾石质量控制
11、骨架密实型二灰碎石基层修筑技术研究
12、水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治
13、解决高速公路桥头跳车的理论与施工
14、公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法
15、市政工程现场施工与质量管理
16、关于风积沙路基施工的论述
17、论改性沥青路面施工技术
18、石质路堑路床整修带来的思考
19、二灰土底基层的施工
20、二灰碎石基层的施工
21、市政道路工程质量通病及防治
22、土工合成材料的应用
23、土方量计算方法
24、高填方路基沉降变形规律研究
25、公路路基压实质量控制
26、公路路基沉陷的处理技术
27、软土地基的加固措施
28、浅谈填石路堤的施工技术
29、路拌法水泥石灰综合稳定土的施工质量控制
30、SMA混合料的施工质量控制
31、粉喷桩在高填方软土地基中的应用
32、公路边坡植被防护技术
33、浅析滑坡形成机理及防治措施
34、大孔隙沥青混凝土路面
35、农村公路薄层水泥混凝土路面探析
36、喷播边坡防护技术初探
道路桥梁工程技术论文题目篇二
道路桥梁工程检测技术
摘要:道路桥梁工程检测技术的应用和探索,不仅能够起到保证桥梁运行安全、延长桥梁使用寿命的作用,还能通过对桥梁病害的及早发现,规避因整顿大修、关闭交通所带来的重大损失。介绍道路桥梁外观病害分析方法,总结几种道路桥梁的检测技术,可为相关检测工作提供参考。
关键词:道路桥梁 检测技术 外观检测
0、引言
近几年来,受车祸、超载和养护不当等人为因素,以及地震、洪水等自然因素的影响,道路桥梁出现了各种各样的关于其结构损伤、病害的问题,缩短了其使用寿命,为保证道路桥梁的运营安全,需要对其进行检测。道路桥梁检测技术应运而生,并快速发展起来。
1、当前道路桥梁在使用中常出现的问题
道路桥梁在使用过程中会出现各种问题, 导致道路桥梁的安全性遭到破坏。 当前, 道路桥梁病害原因大致分为以下几类:
a) 缺乏科学合理的设计方案, 导致不明确的工程施工规划;
b)在道路桥梁试运行期间或者试运行以后, 道路桥梁出现比较严重的病害, 从而在很大程度上影响道路桥梁的承载能力;
c)道路桥梁在施工过程中 ,没有按照规范进行, 导致施工质量较差, 使工程完工时没有达到工程预先的设计要求;
d)有些桥梁在施工建设时的施工质量比较好, 在试运行期间也达到了良好的状态要求, 但是在运行一段时间以后桥梁的承载能力达不到要求;
e)对于大跨度桥梁的检测工作可能会存在检测不到位现象, 导致桥梁出现安全隐患, 这类桥梁需要更加高深的检测技术, 而现阶段我国的检测方式还不能达到要求。
2、道路桥梁外观病害分析法
2.1根据部位逐一进行检测
道路桥梁的结构组成可以分为上部、 下部以及其余附属结构。 鉴于不同的结构部位有不同的受力特征, 不同部位也会发生具有一些共性的病害, 对于出现的非常规病害, 检测人员要仔细
研究其病害发生原因, 同时按照不同部位发生的病害程度进行相应的质量评估, 然后更换损坏部件以维持正常运行。
2.2根据受力特征确定检测重点
通常情况下, 可以根据桥梁的类型确定检测重点, 这些重点主要集中在跨中区域的裂缝、 剪力缝、 挠度、 桥梁主梁连接部位的安全情况以及道路桥梁的外观质量等。
2.3对材料特性进行检测调查
随着新技术、 新产品的不断发展和桥梁结构日益多样化, 越来越多的材料和设计应用到桥梁的结构建设中来, 其中使用最广的仍然是钢筋和混凝土结构。 其中钢筋的强度常常是以设计施工中的相关资料为依据的, 检测人员如果发现钢筋质量出现问题或者资料不明确, 在施工前要采取一定的措施进行相关问题的材料试验。
2.4内部缺陷检测
在道路桥梁的混凝土构架中, 常常出现碎裂、 蜂窝、 分层、环境侵蚀以及钢筋锈蚀等缺陷, 如果单单靠外观检测不能及时发现这些缺陷, 因此要借助于其他的检测技术进行相关检测。 当前常用的桥梁检测方法有雷达检测技术、 声波检测法以及超声波探伤法。
2.5结构性能检测
在完成道路桥梁进行整体评价以后, 要根据相关的技术规范进行相应的验算工作, 在验算过程中的相关技术参数要以实际桥梁为准。 验算完成后, 对于未达到规范要求的桥梁可以考虑重建, 对于相对可以利用的可以进行更深一步的鉴定检测。
2.6桥梁钢筋锈蚀测评
由于混凝土的密实度、 碳化深度、 含水量以及保护层厚度不足或者开裂损伤等原因而导致钢筋锈蚀的, 可以通过外观检测、敲击检查等简单易行的操作对钢筋锈蚀程度进行检测。
3、道路桥梁检测技术
3.1超声波检测技术
超声法检测道路桥梁缺陷的基本原理是利用超声波检测仪以及声波换能器, 测量并分析超声脉冲在道路桥梁中的传播速度、波幅、 主频率等参数, 然后以这些参数以及相应的变化为依据,判断道路桥梁出现的缺陷。
3.2地质雷达检测技术
地质雷达技术又称探测雷达技术, 是一种高精度、 无损检测、 直观、 经济快速的高科技检测技术。 该技术主要通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波,然后接受由物体产生的相应反射来判断物体内部的情况。 地质雷达技术是一项精度较高的物理探测技术, 主要应用于工程地质、地基工程、 文物考古、 道路桥梁以及混凝土结构探伤等检测领域。
利用地质雷达仪器进行检测的主要流程为:
a)检测人员利用笔记本电脑对控制单元发出指令信息;
b) 控制单元在接受指令以后, 向发射天线和接收天线发射出信号;
c)当发射触发信号以后, 向地面发射高频电磁波;
d)当探测位置为不均匀介质时, 电磁波就会遇到不同电性的目标和界面, 导致部分电磁波被反射回地面, 然后接收天线接收信号, 并以数据的形式传到控制单元, 返回到笔记本中, 以图像的形式显现出来;
e) 通过对图像进行分析处理, 就可以检测出被检测物的内部情况。
3.3声发射法检测技术
由于材料内部结构不均匀或者存在不同性质的缺陷, 局部应力的集中会导致不稳定的应力分布, 材料在产生裂缝、 发生塑性变形以及断裂过程中, 会释放出部分应力, 使之以应力波的形式向四周扩散, 即为声发射。
道路桥梁中的混凝土结构在荷载作用下发生变形, 当变形超出设计要求时, 就会出现裂纹,以波的形式释放能量。 运用声发射法对道路桥梁进行检测时, 将声发射器放置在需要检测的部位, 通过检测不同位置收到的声波时间差, 就可以明确缺陷的发生位置。 运用声波发射法进行检测可以详细、 准确、 快速地了解桥梁内部结构的变化。 在分析研究缺陷位置以后, 裂纹的种类、大小、 开裂速度等都可以比较详细地分析出来。 由于此种检测方法容易受到周围噪声的影响, 会导致检测精度的下降; 另一方面, 此种方法是利用道路桥梁内部缺陷,因此可以进行连续的动态检测。
3.4冲击回波法检测技术
冲击回波法检测技术是检测仪器通过机械冲击器向被检测物体表面发送应力脉冲波, 当压缩波在物体内传播遇到内部缺陷时, 冲击波就不能穿透而发生反射, 当波速固定且选择正确的冲击器时, 就可以通过测试准确地测得缺陷位置, 即便没有缺陷也可以测得物体的厚度。
冲击回波法检测技术常为单面反射测试技术, 在检测完一点以后就可以判断出此处是否有损伤, 因此该方法具有方便、 快捷, 测试结果比较直观的优点。此方法广泛应用于道路桥梁混凝土或者混凝土结构内部裂纹等缺陷的测定。 另一方面, 此种方法虽然检测简单, 但属于单点测量, 其检测的结果存在不全面的缺点, 实际应用也比较少。
3.5红外热像检测技术
红外线热像检测技术就是运用红外线热像探测仪器检测物体各部分发出的红外线能量, 然后根据物体表面温度场分布情况,直观地显示物体材料及结构上存在的不连续缺陷。 红外热像检测技术是非接触性无损检测技术。
红外热像检测技术具有以下优点:
a)红外热像检测技术的探测焦距可以从20cm到无穷远, 因此更加适合具有非接触性及大范围性无损检测;
b)红外热像探测仪只对红外线产生反应, 因此只要道路桥梁的温度高于零度, 就可以用红外热像检测技术进行检测;
c)由于红外热像检测仪可以取得很高的检测精度, 其温度分辨率可以达到0.1℃;
d)检测模式更加灵活, 其摄像速度从1~30帧/s之间变化, 既适合静态检测又适合动态检测。
4、结语
对于道路桥梁进行相关内容的检测已经成为了目前道路桥梁日常维护管理过程中重要的组成部分之一。所以必须建立一套适用于道路桥梁试验相关的检测系统,并且实现对道路桥梁使用安全有效的保障,并且还需要具有一定的系统性以及智能化,这样就要求了相关的工作人员本身必须拥有较为丰富的实践经验,与此同时还必须对相关的理论知识有一个详细的了解,积极有效地将理论实际进行有效的集合,并且对每一项具体的检测数据进行有效地获取、分析,并且对整个道路桥梁进行准确细致的评估,同时及时有效地将安全隐患进行消除。
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混凝土简析
摘要:
在土建工程中,混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。近百年来,混凝土强度不断的提高成为它主要的发展趋势。发达国家越来越多的使用50MPa以上的高强混凝土。有些远见卓识的专家考虑到某些工程的需要,在提出高强度的同时,也提出耐久性和施工和易性的要求,尤其是近5年,在很多重要工程中都成功地采用高性能混凝土。
关键词:混凝土 耐久性 强度
高性能混凝土具有丰富的技术内容,尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释,但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计,保证拌和物易于浇筑和密实成型,不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝,硬化后有足够的强度,内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。
一、基于上述特点,高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。
高性能混凝土的核心是保证耐久性。耐久性对工程量浩大的混凝土工程来说意义非常重要,若耐久性不足,将会产生极严重的后果,甚至对未来社会造成极为沉重的负担。据美国一项调查显示,美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元,每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏,平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌,寿命不足20年;美国共建有混凝土水坝3000座,平均寿命30年,其中32%的水坝年久失修;而对二战前后兴建的混凝土工程,在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用,约占建设总投资的40%-50%以上。回看中国,我国50年代所建设的混凝土工程已使用40余年。如果平均寿命按30-50年计,那么在今后的10-30年间,为了维修这些建国以来所建的基础设施,耗资必将是极其巨大的。而我国目前的基础设施建设工程规模宏大,每年高达2万亿人民币以上。照此来看,约30-50-年后,这些工程也将进入维修期,所需的维修费用和重建费用将更为巨大。因此,高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手,以降低巨额的维修和重建费用。
一般混凝土工程的使用年限约为50-100年,不少工程在使用10-20年后,有的甚至使用9年以后,即需要维修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能满足耐久性要求的根本原因,在于混凝土本身的内部结构。
二、影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下几点:
(一)、在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求,即用水量大、水灰比高,因而导致混凝土的孔隙率很高,约占水泥石总体积的25%-40%,特别是其中毛细孔占相当大部分,毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道,引起混凝土耐久性的不足。
(二)水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响。例如,波特兰水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。此外,在水化物中还有数量很大的游离石灰,它的强度极低、稳定性极差,在侵蚀条件下,是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性,就必须减少或消除这些稳定性低的组分,特别是游离石灰。
(三)、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:
三、 掺入高效减水剂:
(一)、在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,尽可能降低用水量,减少水灰比,使混凝土的总孔隙,特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后,会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中,包裹着许多拌和水,从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性,就必须在拌和时相应地增加用水量,这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列,使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下,不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态,还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜,同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来,因而达到减水的目的。许多研究表明,当水灰比降低到0.38以下时,消除毛细管孔隙的目标便可以实现,而掺入高效减水剂,完全可以将水灰比降低到0.38以下。
(二)、 掺入高效活性矿物掺料:普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足,是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的,在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203,它们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反映,生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽酸钙,从而达到改善水化胶凝物质的组成,消除游离石灰的目的,使水泥石结构更为致密,并阻断可能形成的渗透路。此外,还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用,对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。
(四) 消除混凝土自身的结构破坏因素:除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外,混凝土本身的一些物理化学因素,也可能引起混凝土结构的严重破坏,致使混凝土失效。例如,混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂,水化性过热过高引起的温度裂缝,硫酸铝的延迟生成,以及混凝土的碱骨料反映等。因此,要提高混凝土的耐久性,就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、S03、C1- 等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量,加强施工控制环节,避免收缩及温度裂缝产生,以提高混凝土的耐久性。
四、 保证混凝土的强度:
尽管强度与耐久性是不同概念,但又密切相关,它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构,都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下,随着水灰比的降低,混凝土的孔隙率降低,混凝土的强度不断提高。与此同时,随着孔隙率降低,混凝土的抗渗性提高,因而各种耐久性指标也随之提高。在现在的高性能混凝土中,除掺入高效减水剂外,还掺入了活性矿物材料,它们不但增加了混凝土的致密性,而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时,也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外,在排除内部破坏因素的条件下,随着混凝土强度的提高,其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比,选用优质原材料,除水泥、水和骨料外,必须掺加足够数量的矿物集料和高效减水剂,减少水泥用量,减少混凝土内部孔隙率,减少体积收缩,提高强度,提高耐久性。
五、混凝土工程中的耐久性问题
强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标,因以往工程中习惯上只重视混凝土的强度,或片面追求高强度而忽视混凝土的耐久性.混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力,关系结构物的使用寿命,随着结构物老化和环境污染的加重,混凝土耐久性问题已引起了各主管部门和广大设计,施工部门的重视.
曾有调查表明,国内大多数工业建筑在使用25-30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15-20年,桥梁,港口等基础设施工程尤其严重.许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀,混凝土开裂.有专家指出,我国大干基础设施工程建设的高潮还需延续,而由于忽视耐久性问题,迎接我们的还会有大修的高潮,其耗费将倍增于工程建设时的投资.而其原因却往往是由于混凝土耐久性不足引起的.
六、混凝土结构耐久性问题的分析
混凝土耐久性问题,是指结构在所使用的环境下,由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变,最终使混凝土丧失使用能力.即所为的耐久性失效,耐久性失效的原因很多,有抗冻失效,碱-集料反应失效,化学腐蚀失效,钢筋锈蚀造成结构破坏等.下面作具体分析.
七、混凝土的冻融破坏
当结构处于冰点以下环境时,部分混凝土内孔隙中的水将结冰,产生体积膨胀,过冷的水发生迁移,形成各种压力,当压力达到一定程度时,导致混凝土的破坏.混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落,严重时可以露出石子.
混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关.孔越少越小,破坏作用越小,封闭气泡越多,抗冻性越好.
影响混凝土抗冻性的因素,除了孔结构和含气量外,还包括:混凝土的饱和度,水灰比,混凝土的龄期,集料的孔隙率及其间的含水率等.。
八、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.
九、 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。
参考文献:1、《混凝土结构的耐久性设计方法》 陈肇元 编 《建筑技术》(m)
2、《建筑施工技术》