鋼筋混凝土構(gòu)件中保護(hù)層的重要性[精品資料]

鋼筋混凝土構(gòu)件中保護(hù)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(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報(bào)告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報(bào)告 實(shí)習(xí)報(bào)告 單位總結(jié) 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。現(xiàn)代建筑已離不開鋼筋混凝土構(gòu)件，無論是單層工業(yè)廠房還是高達(dá)數(shù)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(jié)果。鋼筋和混凝土二者一起協(xié)同工作，能揚(yáng)長避短，并且可以克服鋼筋易銹、常維護(hù)的麻煩，提 高耐久性，因此鋼筋混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能及壽命直接關(guān)系到建筑物的使用及年限。本文通過對保護(hù)層在整個工作中的重要作用，讓我們充分認(rèn)識到了它的重要性。 關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；保護(hù)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(hù)層顧名思義就是對鋼筋混凝土構(gòu)件起保護(hù)作用的那一部分混凝土，保護(hù)層的厚度能影響鋼筋混凝土構(gòu)件的安全性、耐久性、防火性能 ,以及構(gòu)件中混凝土與鋼筋的粘結(jié)錨固。鋼筋裸露在大氣或者其他介質(zhì)中，容易受蝕生銹，使得鋼筋的有效截面減少，影響結(jié)構(gòu)受力，因此需要根據(jù)耐久性要求規(guī)定不同使用環(huán)境的混凝土保護(hù)層最小厚度，以保證構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)鋼筋不發(fā)生降低結(jié)構(gòu)可靠度的銹蝕。對有防火要求的鋼筋混凝土梁、板及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，對混凝土保護(hù)層的要求是，為了保證構(gòu)件在火災(zāi)中按建筑物的耐火等級確定的耐火極限的這段時間里，構(gòu)件不會受到破壞 ，失去支撐能力。因此在工程設(shè)計(jì)與施工過程中必須根據(jù)工程實(shí)際情況控制好保護(hù)層的厚度。 保護(hù)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(jié)構(gòu)受力性能和承載力 混凝土與鋼筋兩種不同性質(zhì)的材料共同工作，是保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)性能的基本條件。混凝土是抗壓性能較好的材料，但是脆性比較強(qiáng)，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(jié)合，彌補(bǔ)了各自的弱勢，構(gòu)成了具有抗壓抗拉抗彎抗剪抗扭等結(jié)構(gòu)性能的各種結(jié)構(gòu)形式的建筑物或 構(gòu)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(jié)力、咬合力和機(jī)械錨固力構(gòu)成。 混凝土與鋼筋之間的握裹力與鋼筋混凝土構(gòu)件的性能和承載力直接相關(guān)。 （ 1）摩擦力即為混凝土收縮后緊緊握裹鋼筋所產(chǎn)生的力。它與接觸面的粗糙程度及側(cè)壓力有關(guān)，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(jié)強(qiáng)度比拉拔的粘結(jié)強(qiáng)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(jié)力亦稱膠結(jié)力，即化學(xué)膠著力。是混凝土與鋼筋接觸界面上的化學(xué)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(chǎn)生的。此力一般都很小，一旦界面發(fā)生相對滑移，化學(xué)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(jī)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(chǎn)生的。此種咬合力往往作用很大，且為帶肋鋼筋握裹（粘結(jié)）力的主要來源。 （ 4）機(jī)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(qiáng)錨固力。 握裹力在不同情況下（不同受力階段、構(gòu)件部位和鋼筋的截面形式）發(fā)揮自己的作用。在這里，機(jī)械咬合力提供握裹力作用最為主要，但若布置不當(dāng)，就會產(chǎn)生大滑移、裂縫甚至局部混凝土破碎等現(xiàn)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(chǔ)；能夠承受由變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力的基本前提是二者間具有的黏結(jié)強(qiáng)度，通過黏結(jié)應(yīng)力來傳遞二者間的應(yīng)力，使鋼筋與混凝土共同受力。鋼筋 與混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度如果遭到破壞，就會使構(gòu)件變形增加、裂縫劇烈開展，甚至提前破壞。在重復(fù)荷載（特別是強(qiáng)烈地震）作用下，很多結(jié)構(gòu)的毀壞都是黏結(jié)破壞及錨固失效引起的。 保護(hù)鋼筋不銹蝕，確保結(jié)構(gòu)安全和耐久性 混凝土中鋼筋的銹蝕是一個相當(dāng)漫長的過程。鋼筋受到外界介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而逐漸破壞的現(xiàn)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(chǎn)生銹坑，可造成應(yīng)力集中，加速了結(jié)構(gòu)的破壞。尤其在沖擊荷載、循環(huán)交變荷載作用下，將產(chǎn)生銹蝕疲勞現(xiàn)象，使鋼筋抗疲勞強(qiáng)度大為降低，甚 至出現(xiàn)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(bào)道，當(dāng)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(dá)8%時，混凝土裂縫寬度達(dá) 1.53mm，握裹力在未銹蝕鋼筋 10%以下。 混凝土保護(hù)層對鋼筋具有保護(hù)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(gòu)件中的鋼筋表面形成鈍化保護(hù)膜（即簡稱鈍化膜），是混凝土能夠保護(hù)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(jié)構(gòu)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?yàn)橛捎谖湛諝庵械?CO2、 O2或 SO2的水分而產(chǎn)生銹蝕作用。 根據(jù)銹蝕作用機(jī)理，鋼筋銹蝕可以分有兩種形態(tài) :一種是化學(xué)作用銹蝕；另一種是電化學(xué)作用銹蝕。 鋼筋直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕稱為化學(xué)作用銹蝕。這種銹蝕多數(shù)是氧化作用，使鋼筋表面形成疏松的氧化產(chǎn)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(hù)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(jìn)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(dá)到 75%以上）時，化學(xué)銹蝕進(jìn)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(zhì)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(gòu)成無數(shù)微電池而產(chǎn)生的銹蝕，稱為電化學(xué)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(zhì)水膜，由于表面成分或受力變形不均勻等因素，使局部產(chǎn)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(jìn)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(jié)合形成電化學(xué)腐蝕，生成的 Fe(0H)2 在空氣中進(jìn)一步氧化成 Fe(OH)3（鐵銹）。氧化反應(yīng)式如下： 陽極區(qū)反應(yīng) FeFe + 2e 陰極區(qū)反應(yīng) O2 2H2O 4e4OH 兩者結(jié)合 Fe + 2OHFe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O24Fe(OH)3 。 這種氧化產(chǎn)物生成后體積增大 24倍（最大可達(dá)到 5倍），使其周圍混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)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(dǎo)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(chǎn)物體積膨脹使混凝土保護(hù)層開裂甚至剝落，這樣鋼筋失去保護(hù)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(hù)層問題就形成了惡性循環(huán)，其直接危害就是構(gòu)件承載力下降、結(jié)構(gòu)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(hù)層的作用是具有極其重大意義的。 （ 2）保護(hù)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(zhì)，混凝土碳化是一個由表及里、由淺入深的漫長過程?；炷恋奶蓟俣仁?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(yán)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(jī)理?；炷恋奶蓟刺妓峄?，它是指混凝土水泥石中的水化產(chǎn)物 Ca(OH)2與空氣中的 CO2 在一定濕度條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(nèi)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(shù)。 碳化速度系數(shù)（ k）與混凝土的原材料、孔隙率和孔隙構(gòu)造、 CO2濃度、溫度、濕度等條件有關(guān)。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(qiáng)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(xué)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(yīng)的氫氧化鈣（ Ca(OH)2）是從較高應(yīng)力區(qū)溶解，故而使混凝土表層產(chǎn)生碳化收縮增大，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而降低混凝土抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度，嚴(yán)重時直接導(dǎo)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(zhì)更加容易進(jìn)入混凝土內(nèi)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(qiáng)堿環(huán)境對鋼筋的保護(hù)作用導(dǎo)致鋼筋銹蝕膨脹 ,嚴(yán)重時使混凝土保護(hù)層沿鋼筋縱向開裂，直至剝落，進(jìn)一步加速碳化和腐蝕，嚴(yán)重影響鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)的力學(xué)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(jìn)未水化的水泥顆粒進(jìn)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(gòu)件的保護(hù)層厚度過小會導(dǎo)致握裹力不足，構(gòu)件的受力性能和承載力折減，當(dāng)實(shí)際受力值沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)受力極限的情況下造成構(gòu)件的破壞，對人身安全和財(cái)產(chǎn)造成損害。 混凝土保護(hù)層厚度大，構(gòu)件的受力鋼筋粘結(jié)錨固性能、耐久性和防火性能越好。但是，保護(hù)層過厚會使構(gòu)件受力后產(chǎn)生的裂縫寬度過大，會影響其使 用性能（如破壞構(gòu)件表面的裝修層、過大的裂縫寬度會使建筑物內(nèi)的人群恐慌不安等），過大的保護(hù)層厚度同時會造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。 因此，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2010 中 8.2.1條中規(guī)定了設(shè)計(jì)使用年限為 50年的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度應(yīng)符合下表的規(guī)定；設(shè)計(jì)使用年限為 100年的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土構(gòu)件的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于此表中數(shù)值的 1.4倍。普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護(hù)層厚度(鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離 )不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑，且應(yīng)符合下表的規(guī)定。一般設(shè)計(jì)中是采用最小值 的。 混凝土保護(hù)層最小厚度 (mm) 注： 1 混凝土強(qiáng)度等級不大于 C25時，表中保護(hù)層厚度數(shù)值應(yīng)增加 5mm； 2 鋼筋混凝土基礎(chǔ)宜設(shè)置混凝土墊層，基礎(chǔ)中鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)從墊層頂面算起，且不應(yīng)小于 40mm. 閱讀相關(guān)文檔 :人事檔案管理信息化的研究與應(yīng)用 石材幕墻施工技術(shù)控制要點(diǎn)淺談 淺談消防工程施工要點(diǎn) 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(zhì)量管理中存在的問題及建議 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