鋼筋混凝土的基本原理特點及應用

鋼筋混凝土的基本原理特點及應用

鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹係數,不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力,有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條(稱為變形鋼筋)來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合,當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時,通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。此外混凝土中的氫氧化鈣提供的鹼性環境,在鋼筋表面形成了一層鈍化保護膜,使鋼筋相對於中性與酸性環境下更不易腐蝕。為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結和防止鋼筋被鏽蝕,鋼筋周圍須具有15~30毫米厚的混凝土保護層。若結構處於有侵蝕性介質的環境,保護層厚度還要加大。

由於混凝土的抗拉強度遠低於抗壓強度,因而素混凝土結構不能用於受有拉應力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉區內配置鋼筋,則混凝土開裂後的拉力即可由鋼筋承擔,這樣就可充分發揮混凝土抗壓強度較高和鋼筋抗拉強度較高的優勢,共同抵抗外力的作用,提高混凝土梁、板的承載能力。

鋼筋混凝土的特性

混凝土的收縮和徐變(蠕變)對鋼筋混凝土結構具有重要意義。 由於鋼筋會阻礙混凝土硬化時的自由收縮,在混凝土中會引起拉應力,在鋼筋中會產生壓應力。混凝土的徐變會在受壓構件中引起鋼筋與混凝土之間的應力重分配,在受彎構件中引起撓度增大,在超靜定結構中引起內力重分佈等。混凝土的這些特性在設計鋼筋混凝土結構時須加以考慮。

由於混凝土的極限拉應變值較低(約為0.15毫米/米)和混凝土的收縮,導致在使用荷載條件下構件的受拉區容易出現裂縫。為避免混凝土開裂和減小裂縫寬度,可採用預加應力的方法;對混凝土預先施加壓力。實踐證明,在正常條件下,寬度在0.3毫米以內的裂縫不會降低鋼筋混凝土的承載能力和耐久性。

在從-40~60°C的溫度範圍內,混凝土和鋼筋的物理力學性能都不會有明顯的改變。因此,鋼筋混凝土結構可以在各種氣候條件下應用。當溫度高於60°C時,混凝土材料的內部結構會遭到損壞,其強度會有明顯降低。當溫度達到 200°C時,混凝土強度降低30~40%。因此,鋼筋混凝土結構不宜在溫度高於200°C的條件下應用:當溫度超過200°C時,必須採用耐熱混凝土。

鋼筋混凝土的基本原理特點及應用

鋼筋混凝土的分類及強度劃分

1、按密度分類:混凝土按密度大小不同可分為三類:

重混凝土:它是指幹密度大於2600kg/m的混凝土,通常是採用高密度集料(如重晶石、鐵礦石、鋼屑等)或同時採用重水泥(如鋇水泥、鍶水泥等)製成的混凝土。因為它主要用作核能工程的輻射屏蔽結構材料,又稱為防輻射混凝土。

普通混凝土:它是指幹密度為2000~2600kg/㎡的混凝土,通常是以常用水泥為膠凝材料,且以天然砂、石為集料配製而成的混凝土。它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。

輕混凝土:它是指幹密度小於1950ks的混凝土,通常是採用陶粒等輕質多孔的集料,或者不用集料而摻人加氣劑或泡沫劑等而形成多孔結構的混凝土。

2、按用途分類

按混凝土在工程中的用途不同可分為結構混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、補償收縮混凝土、裝飾混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、防輻射混凝土等。

3、按強度等級分類 按混凝土的抗壓強度可分為低強混凝土、中強混凝土、高強混凝土及超高強混凝土等。

4、根據最新版的《混凝土結構設計規範》混凝土強度分為14個等級,它們是:C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。而以前規範規定混凝土強度分為12個等級,它們是:C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60。現在採用商品混凝土,C7.5和C10已經不拌制,這兩個強度等級的混凝土用小型混凝土攪拌機攪拌,還是可以的。

鋼筋混凝土的用途

鋼筋混凝土結構在土木工程中的應用範圍極廣,各種工程結構都可採用鋼筋混凝土建造。目前已廣泛應用於工業和民用建築、橋樑、隧道、礦井以及水利海港等土木工程領域。

鋼筋混凝土結構在原子能工程、海洋工程和機械製造業的一些特殊場合,如反應堆壓力容器、海洋平臺、巨型運油船、大噸位水壓機機架等,均得到十分有效的應用,解決了鋼結構所難於解決的技術問題。

鋼筋混凝土常出現的質量問題及其原因

鋼筋混凝土已成為我國主要的結構材料,所以在施工中,鋼筋混凝土的質量已成為影響結構安全和耐久性的重要問題。以下介紹 鋼筋混凝土施工中常出現質量問題的原因及其控制途徑。

1、結構表面損傷,缺楞掉角。

產生的原因是:模板表面未塗隔離劑,模板表面未清理乾淨,粘有混凝土。模板表面不平,翹曲變形;振搗不良,邊角處未振實;拆模時間過早,混凝土強度不夠;拆模不規範。撞擊敲打,強撬硬別,損壞楞角;拆模後結構被碰撞等。

2、麻面、蜂窩、露筋、孔洞,內部不密實。

產生的原因是:模板拼縫不嚴,板縫處跑漿;模板未塗隔離劑;模板表面未清理乾淨;振搗不密實、漏振;混凝土配合比設計不當或現場計量有誤;混凝土攪拌不勻,和易性不好。一次投料過多,沒有分層搗實。底模未放墊塊,或墊塊脫落,導致鋼筋緊貼模板;拆模時撬壞混凝土保護層;鋼筋混凝土節點處,由於鋼筋密集,混凝土的石子粒徑過大,澆築困難,振搗不仔細;預留孔洞的下方因有模板阻隔,振搗不好等。

鋼筋混凝土的基本原理特點及應用

3、結構發生裂縫。

產生的原因是:模板及其支撐不牢,產生變形或局部沉降;拆模不當,引起開裂;養護不好引起裂縫;混凝土和易性不好,澆築後產生分層,產生裂縫;大面積現澆混凝土由於收縮溫度產生裂縫。

4、混凝土凍害。

產生的原因是:混凝土凝結後,尚未取得足夠的強度時受凍,產生脹裂;混凝土密實性差,孔隙多而大,吸水後氣溫下降達到負溫時,水變成冰,體積膨脹,使混凝土破壞;混凝土抗凍性能未達到設計要求,產生破壞等。

在施工中應該提高施工人員素質操作工人自身素質的提高,可以彌補現場管理的漏洞,從根本上加強工程質量的控制,避免鋼筋混凝土工程施工質量較大缺陷。因此,不僅施工管理人員要加強學習,完善管理手段,而且各班組的操作工人必須熟悉業務知識,提高專業水平。總之,對容易形成質量通病的部位,要增加質量控制點。控制每一道工序的質量都達到施工規範規定和設計要求,再進行下一道工序施工,保證每一道工序的施工質量。做好鋼筋混凝土工程施工質量控制,為單位工程質量打下一個堅實的基礎。

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