预应力混凝土结构耐久性研究论文

1.环境因素决定了混凝土结构的耐久性使用环境分类。影响混凝土结构耐久性的重要因素是环境，环境类别应根据其对混凝土结构耐久性的影响确定。混凝土结构的环境类别参见《钢筋混凝土结构设计规范》的表。第一类环境类别为：室内正常环境。第二a类环境类别为：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。这部分主要是考虑基础、地下室、人防工程等在浸水情况下的耐久性。第二b类环境类别为：严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。第三类环境类别为：使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境。这类环境在空气中含有大量的氯离子，氯离子有很强的活性，日长月久极易破坏钢筋表面的钝化膜而引起钢筋锈蚀；水位变动的环境加上严寒和寒冷地区冬季的反复冻融，往往对混凝土造成很大的损伤。第四类环境类别为：海水环境。如港口码头，灯塔、海岛高脚屋等。港口的耐久性规定详见《港口工程混凝土结构设计规范》。第五类环境类别为：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。对于人为侵蚀性环境应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的有关规定进行耐久性设计。论文参考。对于自然侵蚀性物质影响的环境应根据水文地质勘察报告，确定自然侵蚀物侵蚀性的强弱，采取相应的防护措施，否则极易引起事故。混凝土的基本要求。影响混凝土耐久性的一个重要因素是混凝土本身的质量。论文参考。提高密实度而减少混凝土的渗透性可以减缓侵蚀性物质侵入混凝土内部的速度，而这又与混凝土的强度等级、水灰比等因素有关。论文参考。由于氯离子可引起钢筋锈蚀，所以根据不同的环境类别限制混凝土中氯离子的含量。当混凝土中含有碱活性骨料时，在露天和潮湿的环境中，碱和骨料内的活性颗粒产生碱—骨料反应造成混凝土表面产生裂缝，加速侵蚀性物质的破坏作用。因此规范第条对一类、二类和三类环境中，设计使用年限为五十年的结构混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量都做出明确的规定。对于在一类环境中设计使用年限为100每年的结构混凝土的耐久性应做更严格的要求，详见规范第条。规范第条规定，在二、三类环境中设计使用年限为100年的混凝土结构应采用专门有效措施，保证其耐久性。规范第条和条主要针对混凝土的抗冻要求和抗渗要求。混凝土的抗冻等级和抗渗等级的设计见《水工混凝土结构设计规范》和《地下工程防水设计规范》。规范第条规定，三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；这种钢筋表面的环氧树脂涂层可有效防止钢筋锈蚀，钢筋使用可参见《环氧树脂涂层钢筋》。而预应力结构的耐久性要求更高，故对预应力钢筋、锚具及连接器应采用专门防护措施；可采用刷防锈漆，封闭灌浆，用混凝土封闭，外加水泥砂浆抹面保护。规范第条规定，四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合有关标准的规定。临时性混凝土结构可不考虑混凝土的耐久性。2.耐久性设计的内容混凝土耐久性设计的内容：一部分为《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010—2002 中的第～条规定的内容。另一部分则分散在不同规范的各章节中。为此，我们在进行混凝土耐久性设计时，应综合有关规范的要求来进行设计。例如：规范规定楼板的保护层厚度为20mm，天面层钢筋应设置温差钢筋；《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中扩展基础的构造措施第条，有垫层时钢筋的保护层厚度不小于40MM，混凝土强度等级不应低于C20。第条高层建筑筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30等。3.设计使用年限普通混凝土是以水泥为胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过搅拌浇筑成型，养护凝结硬化形成的固体材料。由于物理、化学作用，施工、环境因素的影响，混凝土是带裂缝工作的。当混凝土结构裂缝较大时，侵蚀性物质会通过裂缝渗入混凝土内部到达钢筋表面引起锈蚀。钢筋锈蚀养化后体积膨胀将混凝土保护层涨裂，反过来又加速钢筋锈蚀，最后导致保护层剥落。钢筋锈蚀后，钢筋的有效面积减小，强度降低导致结构承载力下降。另一方面锈蚀钢筋的抗滑移能力降低，有可能导致结构出现滑移破坏。由此可见随着时间的推移，混凝土结构可能出现承载力方面的问题，有时甚至会是脆性破坏。这就是混凝土耐久性问题的根源。由于耐久性问题对结构抗力的影响，所以混凝土结构不仅应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算，而且还应保证其在相当长的时期内满足设计规定的功能要求。这个时间区段称为“设计使用年限”。设计使用年限是指设计规定的结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，设计使用年限对临时结构是5年；易于替换的结构构件为25年；普通房屋和构筑物为50年；记念性建筑和特别重要的建筑结构为100年。4.结语由于影响混凝土结构耐久性的因素很多，学习研究不深，难以达到定量设计的程度。规范采用了宏观控制的方法，即根据结构设计使用年限和环境类别对结构混凝土提出相应的限制和要求，以保证其耐久性。这种方法概念清楚，设计简单。规范规定设计人员在设计图纸上应标明建筑结构的使用年限，为此，设计人员应结合巳有的设计经验和当地工程建设实践认真进行结构的耐久性设计。

1前言随着预应力混凝土管桩应用范围的日益扩大，如港口、码头、地下水中侵蚀性介质浓度较高地区等，其耐久性的问题显得越来越突出。设计文件中提出的管桩基础使用寿命多为50～100a，但是很少提出如何保证达到设计使用寿命的技术措施。在管桩的设计、施工过程中，有关耐久性的问题目前也并未足够考虑。工程调查发现，许多使用了预应力混凝土管桩的工程，尤其是海港等处于腐蚀性环境中的工程，管桩的耐久性问题非常突出，有些码头在投入使用不到20a就出现了大面积的管桩损坏，有的则需要维修。最新施行的《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)在原规范有关耐久性规定较少的基础上，专门提出了耐久性设计的要求，可见混凝土结构的耐久性问题已弓1起广泛重视。预应力混凝土管桩是混凝土结构中较易产生耐久性问题的结构，且其耐久性问题也越来越突出。2研究现状我国对钢筋混凝土耐久性问题始于2O世纪6O年代初南京水利科学研究院的钢筋锈蚀研究，从2O世纪80年代起日益引起重视。中国建筑科学研究院、山东建研所等根据试验分别提出了钢筋锈蚀时间计算模型；金伟良等对钢筋锈蚀问题进行了研究；肖从真，刘西拉提出以纵向开裂结构截面损失率达5％作为寿命终点；陈新华等对海滨环境下的预制方桩耐久性进行了初步的研究等等。现有的研究基础对混凝土结构耐久性破坏机理研究比较多，尤其是对混凝土碳化中性化腐蚀及氯离子侵蚀耐久性破坏研究较为深入，但研究大多集中在单一影响因素，很少涉及多因素影响下的耐久性问题，对预应力混凝土管桩的耐久性仍缺少系统的研究。3影响因素预应力混凝土管桩的耐久性状态是一个与时间有关的动态的渐变过程，其影响因素很多，经过分析研究，结合工程实际现象，大体可归纳为环境因素、结构荷载因素、材料因素、设计和施工因素等，其中侵蚀性环境是导致预应力混凝土管桩结构耐久性失效的直接因素。3．1环境因素环境因素包括大气环境(二氧化碳、水汽、腐蚀气体等)、海洋环境(氯离子、硫酸根离子等)、土壤环境(有害离子、微生物、水等)和工业环境(工业废渣废水、水汽等)，环境因素的影响主要包括氯离子、硫酸根离子等的腐蚀作用、二氧化碳的碳化作用、冻融破坏和侵蚀性介质破坏等。氯离子可与混凝土中的某些固相组分发生化学反应而生成易溶的氯化钙和带有大量结晶水、比反应物体积大几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀破坏，同时，氯离子还会破坏钢筋钝化膜，导致钢筋锈蚀。硫酸根离子可与混凝土内部水泥石的某些固相组分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物，这些难溶的盐类矿物由于吸收了大量的水分子而产生体积膨胀，形成膨胀内应力，当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时就会导致混凝土的开裂破坏。 碳化作用是指空气中的二氧化碳通过混凝土的孔隙溶解于其毛细孔中的液相，并与水泥水化产生的碱性物质反应，生成中性的碳酸钙，使混凝土的碱度降低，在一定环境下导致钢筋混凝土脱钝生锈。混凝土水化结硬后，内有很多毛细孔，低温时，滞留在毛细孔中多余的水分因结冰产生体积膨胀，引起混凝土内部结构破坏，高温时融化，反复多次，就会使混凝土的损伤累积达到一定程度而引起结构破坏，即冻融破坏。3．2结构荷载因素结构荷载因素主要包括施工荷载因素和使用荷载因素。施工荷载因素指施工过程荷载对管桩耐久性的影响，如不同施工方法成桩过程对管桩造成的损伤等。使用荷载因素指使用过程荷载或荷载的变化对管桩耐久性的影响，如低周反复荷载等。3．3材料因素材料因素包括水泥品种、骨料与级配、水灰比、外掺剂、混凝土保护剂等，产生的影响包括管桩质量问题、管桩抗腐蚀性能、碱一骨料反应等。碱一骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部膨胀，导致混凝土剥落、开裂，甚至破坏的现象。3．4其他因素其他因素包括设计因素、施工因素等。设计因素主要包括工程设计的耐久性标准过低、设计时环境作用的耐久性问题没有得到重视、钢筋保护层过薄、混凝土等级过低等问题。施工因素主要包括施工进度的不适当追求、偷工减料、未按设计要求施工、施工技术水平等问题。4沉桩机理沉桩方式有锤击型和静压型两种方式。但是锤击型有振动大、噪音大等不利因素。静压型被广泛应用。4．1静压压桩机理静压沉桩过程中，桩在施工压力作用下克服桩侧阻力，桩尖将土体冲剪破坏并向四周挤压。桩端土为黏土层时，黏土经挤压重塑并产生超静水压力，超静水压力扰动了土体结构，降低土体抗剪强度，减少了桩侧摩擦力及桩端阻力，沉桩贯入度较大；桩端土为砂土层时，由于砂土颗粒、孔隙比均较大、透水性较强，加之施加于桩侧土体的荷载非振动荷载，桩侧土不会形成重塑区，也不会产生超静水压力，沉桩过程中砂土被挤密，提高了砂土的抗剪强度，使桩端阻力骤升，施工贯入度较小：因沉桩过程中桩土间的相对运动，桩侧土施加给桩侧的阻力为动摩擦力，显然，动摩擦力小于静止摩擦力。桩施工完毕，随着时间的推移，桩侧黏土超静水压力逐渐消散，土体重新固结，抗剪强度及桩侧阻力逐渐恢复并有所提高；桩施工完成后，桩侧被挤密的砂土颗粒结构重组，逐渐恢复到施工前的状态，孔隙比增大，砂土的抗剪强度降低，使砂土自重应力产生的侧压力和沉桩过程中产生的挤压力均减小，导致桩侧阻力降低。 4．2静压沉桩的终压控制原则及方法静压沉桩的终压标准不能一律以终压力不小于单桩的竖向抗压极限承载力控制。静力压桩的静压力应根据场地地质条件、桩型、设计采用的单桩竖向抗压极限承载力、桩的布置等综合考虑。(1)静压沉桩的终压控制原则：①对端承摩擦桩，以桩长控制为主，终压力控制为辅；②对摩擦端承桩，在桩端进入持力层后，以终压力控制。(2)静压沉桩的终压控制方法：①对桩周土质较差而承载力较高的桩、桩端位于砂质土层及遇水易软化的土层的桩，沉桩到位后应间隔一定时间复压2～3遍。复压过程中，油压表读数稳定或上升可终压，否则，应继续压桩。②砂土地基中终压力不应小于桩的竖向抗压极限承载力。因砂土地基中不可预测的因素较多，静压沉桩的终压标准应经试压桩及承载力检验后确定。③饱和黏土层中终压力可取桩的竖向抗压极限承载力，静压沉桩的终压标准应经试压桩及承载力检验后确定。4．3桩身完整性检测桩身完整与否，直接影响到桩的承载力及耐久性。桩身完整性检测以低应变法为主。因管桩是空心构造，这样就给桩身完整性检测提供了一个天然的检测通道，并可根据桩内壁混凝土光滑程度以及渗水痕迹，判断内壁混凝土的完整性、桩身裂缝位置、接头质量等。对于直径较大、桩较短的管桩，在沉桩后或一段时间内即可采用灯光照亮管桩内壁进行目测检测；对直径较小或桩较长的管桩，可利用孔内摄像仪进行检测。灯光照亮管桩内壁或孔内摄像仪进行检测比较适用于管桩端位于地面以上或送桩一定深度、地下水位位于桩端以下及送桩孔的孔壁土体稳定等情况。采用孔内检查，必须设置封闭桩尖。孔内壁灯光或摄像检查只是对桩身完整性的宏观的检查，沉桩后还应采用低应变法结合孔内检查情况进行抽查。按以上步骤实施，桩身完蛰眭就能得到很好的保障。5结束语随着科学技术的不断发展，通过分析预应力混凝土管桩的影响因素，对每种因素采取合理的措施，结合适宜的沉桩工艺。来保证工程质量的耐久性及安全性。实际应用过程中只有不断积累经验，改进设计及施工工艺，扬长避短，才能做到技术先进、安全、经济合理、确保质量。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：