鋼筋混凝土結構知識

　　現澆鋼筋混凝土柱是房屋結構中重要的承重構件之一，那麼你想知道有哪些嗎?以下是小編為你整理推薦，希望你喜歡。

　　：鋼筋混凝土結構裂縫的產生與防治

　　1 產生裂縫的原因

　　1.1 產生裂縫的原因

　　商品混凝土產生裂縫有多種原因，主要是溫度和溼度的變化、商品混凝土的脆性和不均勻性以及結構不合理、原材料不合格***如鹼骨料反應***、模板變形等。

　　商品混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力;後期在降溫過程中，由於受到基礎或老商品混凝土的約束，又會在商品混凝土內部出現拉應力;氣溫的降低也會在商品混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出商品混凝土的抗裂能力時，就會出現裂縫。

　　另外，當商品混凝土表面溼度變化較大或發生劇烈變化***如養護不周、時干時溼，表面幹縮形變受到內部商品混凝土的約束***，也往往導致裂縫;由於原材料不均勻，水灰質量比不穩定及運輸和澆築過程中的離析現象，在同一塊商品混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易於出現裂縫的薄弱部位。

　　在鋼筋商品混凝土結構中，主要有鋼筋來承受拉應力，商品混凝土只是承受壓力，設計時，一般均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但在施工中商品混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度，往往在商品混凝土內部會引起相當大的拉應力，有時溫度應力可超過其他外荷載所引起的應力，從而形成裂縫。

　　1.2 裂縫的分類

　　根據裂縫產生的原因可將裂縫分為以下幾類：

　　1***塑性收縮裂縫。在商品混凝土硬化前，水分從商品混凝土表面以極快的速度被蒸發而引起的。

　　2***塑性沉降裂縫。在施工過程中商品混凝土尚未具有任何強度時，因基礎發生沉陷、模板移動或商品混凝土表面出現大量泌水現象所引起的。

　　3***龜裂。對商品混凝土結構沒有進行合理的養護和休整所引起的。

　　4***收縮裂縫。在商品混凝土硬化期間或硬化後出現的表面裂縫，與構件表面垂直。

　　5***結構裂縫。由於配筋不足，施工中不合理等原因造成的裂縫。

　　6***早期凍脹引起的裂縫。這種裂縫在結構件表面沿主筋方向出現，寬窄不一，深度一般到主筋。

　　7***溫度作用產生的裂縫。

　　大體積混凝土表面或環境溫差較大地區的混凝土結構中易發生溫度裂縫。由於較大的溫差造成混凝土內部與外部熱賬冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉引力。當此拉應力大於混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面會產生裂縫，造成開裂。

　　圖為不同澆築溫度下溫度應力與齡期的關係，從圖中不難發現，隨著混凝土齡期的增加，溫度應力呈單峰變化趨勢，齡期大約為12d時溫度應力達到最大值;此外，隨著澆築溫度的增加，各個齡期混凝土的溫度應力與澆築溫度呈正相關性。

　　8***縱向鏽蝕裂縫。通常是在結構使用一定時期後，沿著鋼筋位置出現的縱向裂縫，是表明鋼筋正在生鏽的一個重要徵兆。這種裂縫是鋼筋生鏽膨脹後產生的，會導致商品混凝土開裂，保護層完全脫落，並引起鋼筋嚴重鏽蝕。

　　9***凍融迴圈作用引起的裂縫。

　　10***鹽類及酸類侵蝕引起的裂縫。

　　11***鹼骨料反應引起的裂縫。

　　鹼—骨料反應是指混凝土孔溶液中由水泥或含鹼外加劑、礦物摻合料及環境等釋放出來的Na+，K+，OH-與骨料中的有害活性礦物發生膨脹性反應導致混凝土膨脹併發生開裂的現象。

　　通常按反應型別將鹼-骨料反應分為鹼-矽酸反應***ASR***和鹼-碳酸鹽反應***ACR***兩種。由於活性骨料分佈均勻，所以當混凝土發生鹼骨料反應之後，混凝土各個部分均產生膨脹應力和形變，尤其當外界自由水滲透至混凝土微孔隙內，其體積約膨脹2～4倍，使混凝土結構產生裂縫導致開裂。圖2箭頭所示為鹼-矽酸反應產物填充至混凝土粗骨料中，造成粗骨料結構缺失，最終導致開裂。

　　混凝土發生鹼-骨料反應具備三個條件：

　　***1***混凝土原材料***主要是膠凝材料和集料***中含鹼量高;

　　***2***骨料中有較高的活性成份;

　　***3***有較多的自由水和溼度的環境條件。

　　上述幾種裂縫中，塑性收縮裂縫和龜裂對結構的影響較小，其他裂縫對結構影響較大，需要採取一定的措施防止裂縫產生。

　　2 預防裂縫產生的方法

　　商品混凝土結構一但出現裂縫將會給結構的使用帶來嚴重的威脅，特別是貫穿裂縫，出現後要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此預防商品混凝土結構裂縫尤其是貫穿性裂縫的產生是十分重要的。

　　具體預防措施如下：

　　1***設定伸縮縫。根據結構的形式、外露環境，合理設定伸縮縫能有效的減少裂縫的產生。以商品混凝土護坡為例，設計時一般按照每隔10m設定一道伸縮縫，縫內填塞瀝青麻絲。

　　2***採用商品混凝土後澆帶分段澆築商品混凝土。此方法用來解決商品混凝土收縮應力問題。

　　3***採用預應力措施消減裂縫產生的機率。

　　4***構造配筋時適當加強，以提高配筋率，配置細而密的鋼筋,以減少裂縫的寬度。適當的時候配置溫度收縮筋。

　　5***採用改善骨料級配，根據商品混凝土所處的環境類別，適當增加引氣劑或塑化劑等措施以減少商品混凝土中水泥用量。

　　6***拌和商品混凝土時加水將碎石冷卻以降低商品混凝土的澆築溫度。

　　7***熱天澆築商品混凝土時降低澆築層的厚度，利用澆築層面散熱。

　　8*** 在商品混凝土中埋設水管，通入冷水降溫。

　　9*** 規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免商品混凝土表面發生急劇的溫度梯度。

　　10*** 施工中應採取相應的冬季施工措施。

　　11*** 合理地安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。

　　3 商品混凝土結構產生裂縫後的修補方法

　　現澆商品混凝土工程,特別是大體積商品混凝土工程。因施工因素、材料因素、工藝因素、環境因素會產生商品混凝土結構裂縫。裂縫會使鋼筋商品混凝土的結構效能降低,裂縫嚴重將影響結構安全。地下工程則會產生滲水現象,嚴重影響使用功能的正常發揮。商品混凝土工程的裂縫控制必須分析裂縫原因,再採取有效措施。

　　具體方法列舉如下：

　　1*** 對承載能力無影響的表面大面積細裂縫進行防滲漏水處理，可採用表面修補方法。如表面塗抹砂漿法、表面塗環氧膠泥法、表面鑿槽嵌補法和表面貼條法等。

　　2*** 當裂縫對結構整體性有影響時，或者結構有防水和防滲要求時，可採用水泥灌漿或化學灌漿等內部修補法。

　　3*** 對結構整體性、承載能力有較大影響的裂縫，需要採用結構加固方法。如圍套加固、鋼箍加固、預應力鋼板加固和噴漿加固等方法。

　　4*** 對結構耐久性有影響的縱向鏽蝕鐵鏽裂縫，應鑿除主筋周圍含鹽商品混凝土，用噴砂法清除鐵鏽，然後用噴漿或加圍套方法修補。

　　隨著商品混凝土材料的廣泛使用,這種材料的效能也越來越為人們所熟悉和掌握。商品混凝土構件的裂縫問題也一直為工程技術人員所討論。查清引起商品混凝土裂縫產生的全部原因是解決裂縫這個“癌症”的基礎。只要我們全體商品混凝土工作者共同努力,先查清原因,後解決問題,裂縫問題最終總有一天會得到解決。相信我們在設計、施工和選材方面做好各項控制措施,防裂於未來,商品混凝土這種材料,必將更廣泛的應用於工程實踐,更好的服務於社會。

　　：鋼筋混凝土建築結構加固技術

　　1 增大截面加固技術

　　對鋼筋混凝土結構而言，增大截面法是通過採用同種材料***鋼筋混凝土***來增大原混凝土結構截面面積，從而達到提高結構承載能力的目的。當樑、柱構件抗力不夠時，常採用增大截面法，其優點如下：

　　1.1 施工技術成熟，便於施工。

　　1.2 質量好，可靠性強。

　　1.3 提高抗力及構件剛度的幅度大，尤其對柱增加穩定性較大。

　　增大截面、增加剛度，首先要考慮分析整體結構，不能僅為區域性加大而加大，這樣會引起整體結構的區域性薄弱層發生重大事故。此外，加大截面法還有一些不利因素，使用時要予以考慮。一是因構件質量和剛度變化較大，結構固有頻率會發生變化，因此，應避免使結構加固後的固有頻率進入地震或風震的共振區域，造成新形式的破壞。二是現場溼作業工作量大，養護時間較長，對生產和生活有一定的影響。三是構件的截面增大後對結構的外觀以及房屋或橋樑淨空也有一定的影響。增大截面加固法主要使用於樑、板、柱、牆等一般結構。

　　2 預應力加固技術

　　預應力加固法是一種採用外加預應力鋼拉桿***分水平拉桿和組合式拉桿***或型鋼撐杆對結構進行加固的方法。通過施加預應力強迫鋼拉桿或型鋼撐杆受力，影響並改變原結構應力分佈，並降低結構原有應力水平，致使一般加固方法中普遍存在的應力應變滯後現象的影響能較好的消除。因此，後加部分與原結構能較好地共同工作，結構的總體承載能力可顯著提高。預應力加固法具有加固、解除安裝和改變結構應力分佈的三重效果，適用於大跨度結構加固，以及採用其他方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力應變狀態下的大型結構加固。預應力加固法的主要優點如下：

　　2.1 體外配筋張拉預應力可以起到增加主筋、提高正截面及斜截面的強度，同時也提高了剛度，有效地改善了使用效能且效果好。

　　2.2 預應力能消除或減緩後加杆件的應力滯後現象，使後加杆件有效地工作。

　　2.3 預應力產生的負彎矩可以抵消部分荷載彎矩，減小原構件的撓度，縮小原構件的裂縫寬度甚至使原裂縫完全閉合。

　　因此，預應力加固法是一種加固效果好而且費用低的加固方法，具有廣闊的應用前景。該方法的缺點是增加了施加預應力的工序和裝置。

　　3 增設支點加固技術

　　增設支點加固法是通過增設支承點來減小結構計算跨度，達到減小結構內力和提高其承載能力的加固方法。該法簡單可靠，但對於使用空間有一定影響，適用於樑、板、桁架、網架等水平結構的加固。

　　按照增設的支承結構的變形效能，增設支點法可分為剛性支點和彈性支點兩種情況。剛性支點法通過支承結構的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎或柱子等構件。由於支承結構的軸向變形遠遠小於被加固結構的撓曲變形，對被加固結構而言，支承結構可簡化按不動支點考慮，結構受力較為明確，內力計算大為簡化;彈性支點法是通過支承結構的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種加固方法。由於支承結構的變形和被加固結構的變形屬同一數量級，支承結構只能按彈性支點考慮，內力分析較為複雜。相對而言，剛性支點加固對結構承載能力提高幅度較大，彈性支點加固對結構使用空間的影響程度較低。

　　4 化學灌漿補強加固技術

　　化學灌漿補強就是將一定化學材料配製成漿液，用壓送裝置將其灌入混凝土結構裂縫內，使其擴散、膠凝或固化，達到補強的目的。化學灌漿材料主要有兩種：一種是以環氧樹脂為主劑配製成的環氧樹脂灌漿材料，它具有化學穩定性好、可以室溫固化、收縮小、強度高、粘結力強等一系列優點，而且因為環氧樹脂灌漿材料的粘結力和內聚力均大於混凝土的內聚力，能有效地修補混凝土的裂縫，恢復結構的整體性，目前是一種較好的補強固結化學灌漿材料，一般用於修補寬度為0.2～0.5 mm的裂縫;另一種是以甲基丙烯酸甲酯為主劑配製的甲基丙烯酸酯類灌漿材料。它具有可灌性好的特點，能灌入0.05 mm寬的細微裂縫中，一般用來修補縫寬在0.2 mm以下的裂縫。

　　化學灌漿補強法主要用來修補因出現裂縫而影響使用功能的結構，如水池、水塔、水壩等，也可用來修補混凝土樑、板、柱等構件及因鋼筋鏽蝕而導致結構耐久性降低的構件。

　　5 水泥壓漿補強加固技術

　　水泥壓漿補強法是一種用壓力裝置將水泥漿液壓入結構構件的蜂窩、孔洞或裂縫中，充填並固結這些缺陷，以達到補強加固的目的。水泥灌漿具有強度高、材料來源廣、價格低，運輸、儲存方便及灌漿工藝比較簡單等優點，至今仍是應用最廣泛的灌漿材料。該法的缺點是需要專門的裝置，主要用於因地震、溫度、沉降等原因引起的磚牆裂縫的修補。

　　6 噴射混凝土補強加固技術

　　噴射混凝土補強法是一種用混凝土噴射機將混凝土拌和料和水***幹噴機***或混凝土溼料***溼噴機***以高速噴射到混凝土結構上，並快速凝固成型的加固方法。噴射混凝土不需要振搗，它藉助水泥與骨料之間的連續衝擊實現密實化，也不需要支模或只需部分支模，施工方便、速度快、工期短，噴射凝固層與原結構粘結力強，所以在大範圍加固工程中具有獨特優勢;其缺點是需要專門的裝置，對混凝土的配合比設計要求較高。這種方法常用於病弱混凝土的區域性或全部更換;在樑、板等構件的下面增補混凝土;填補混凝土和磚石結構中的孔洞、縫隙及混凝土牆的麻面。

　　7 鋼筋混凝土建築結構的加固技術

　　鋼筋混凝土建築鋼結構的加固技術主要是對鋼結構建築物進行加固和對混凝土結構、砌體結構等建築物採用剛才進行加固。建築結構的加固技術要求根據加固的物件決定採用鋼柱的加固、鋼樑的加固、鋼層架加固、托架加固、吊車系統加固、裂紋的修復和加固、連線和節點的加固等，根據損害範圍選擇區域性加固或者全面加固。