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浅谈钢筋混凝土的基本原理特点及应用

发布时间:2019-09-10  来源:未知  作者:邵阳医学高等专科

摘要:由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,因而素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉区内配置钢筋,则混凝土开裂后的拉力即可由钢筋承担,这样就可充分发挥混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度较高的优势,共同抵抗外力的作用,提高混凝土梁、板的承载能力。

钢筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性质决定的。首先钢筋与混凝土有着近似相同的线膨胀系数,不会由环境不同产生过大的应力。其次钢筋与混凝土之间有良好的粘结力,有时钢筋的表面也被加工成有间隔的肋条(称为变形钢筋)来提高混凝土与钢筋之间的机械咬合,当此仍不足以传递钢筋与混凝土之间的拉力时,通常将钢筋的端部弯起180 度弯钩。此外混凝土中的氢氧化钙提供的碱性环境,在钢筋表面形成了一层钝化保护膜,使钢筋相对于中性与酸性环境下更不易腐蚀。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀,钢筋周围须具有15~30毫米厚的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境,保护层厚度还要加大。

钢筋混凝土的特性

混凝土的收缩和徐变(蠕变)对钢筋混凝土结构具有重要意义。 由于钢筋会阻碍混凝土硬化时的自由收缩,在混凝土中会引起拉应力,在钢筋中会产生压应力。混凝土的徐变会在受压构件中引起钢筋与混凝土之间的应力重分配,在受弯构件中引起挠度增大,在超静定结构中引起内力重分布等。混凝土的这些特性在设计钢筋混凝土结构时须加以考虑。

由于混凝土的极限拉应变值较低(约为0.15毫米/米)和混凝土的收缩,导致在使用荷载条件下构件的受拉区容易出现裂缝。为避免混凝土开裂和减小裂缝宽度,可采用预加应力的方法;对混凝土预先施加压力。实践证明,在正常条件下,宽度在0.3毫米以内的裂缝不会降低钢筋混凝土的承载能力和耐久性。

在从-40~60°C的温度范围内,混凝土和钢筋的物理力学性能都不会有明显的改变。因此,钢筋混凝土结构可以在各种气候条件下应用。当温度高于60°C时,混凝土材料的内部结构会遭到损坏,其强度会有明显降低。当温度达到 200°C时,混凝土强度降低30~40%。因此,钢筋混凝土结构不宜在温度高于200°C的条件下应用:当温度超过200°C时,必须采用耐热混凝土。

钢筋混凝土的分类及强度划分

1、按密度分类:混凝土按密度大小不同可分为三类:

重混凝土:它是指干密度大于2600kg/m的混凝土,通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成的混凝土。因为它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料,又称为防辐射混凝土。

普通混凝土:它是指干密度为2000~2600kg/㎡的混凝土,通常是以常用水泥为胶凝材料,且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。

轻混凝土:它是指干密度小于1950ks的混凝土,通常是采用陶粒等轻质多孔的集料,或者不用集料而掺人加气剂或泡沫剂等而形成多孔结构的混凝土。

2、按用途分类

按混凝土在工程中的用途不同可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝上、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。

3、按强度等级分类 按混凝土的抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土及超高强混凝土等。

4、根据最新版的《混凝土结构设计规范》混凝土强度分为14个等级,它们是:C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。而以前规范规定混凝土强度分为12个等级,它们是:C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60。现在采用商品混凝土,C7.5和C10已经不拌制,这两个强度等级的混凝土用小型混凝土搅拌机搅拌,还是可以的。

钢筋混凝土的用途

钢筋混凝土结构在土木工程中的应用范围极广,各种工程结构都可采用钢筋混凝土建造。目前已广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利海港等土木工程领域。

钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合,如反应堆压力容器、海洋平台、巨型运油船、大吨位水压机机架等,均得到十分有效的应用,解决了钢结构所难于解决的技术问题。

钢筋混凝土常出现的质量问题及其原因

钢筋混凝土已成为我国主要的结构材料,所以在施工中,钢筋混凝土的质量已成为影响结构安全和耐久性的重要问题。以下介绍 钢筋混凝土施工中常出现质量问题的原因及其控制途径。

1、结构表面损伤,缺楞掉角。

产生的原因是:模板表面未涂隔离剂,模板表面未清理干净,粘有混凝土。模板表面不平,翘曲变形;振捣不良,边角处未振实;拆模时间过早,混凝土强度不够;拆模不规范。撞击敲打,强撬硬别,损坏楞角;拆模后结构被碰撞等。

2、麻面、蜂窝、露筋、孔洞,内部不密实。

产生的原因是:模板拼缝不严,板缝处跑浆;模板未涂隔离剂;模板表面未清理干净;振捣不密实、漏振;混凝土配合比设计不当或现场计量有误;混凝土搅拌不匀,和易性不好。一次投料过多,没有分层捣实。底模未放垫块,或垫块脱落,导致钢筋紧贴模板;拆模时撬坏混凝土保护层;钢筋混凝土节点处,由于钢筋密集,混凝土的石子粒径过大,浇筑困难,振捣不仔细;预留孔洞的下方因有模板阻隔,振捣不好等。

3、结构发生裂缝。

产生的原因是:模板及其支撑不牢,产生变形或局部沉降;拆模不当,引起开裂;养护不好引起裂缝;混凝土和易性不好,浇筑后产生分层,产生裂缝;大面积现浇混凝土由于收缩温度产生裂缝。

4、混凝土冻害。

产生的原因是:混凝土凝结后,尚未取得足够的强度时受冻,产生胀裂;混凝土密实性差,孔隙多而大,吸水后气温下降达到负温时,水变成冰,体积膨胀,使混凝土破坏;混凝土抗冻性能未达到设计要求,产生破坏等。

在施工中应该提高施工人员素质操作工人自身素质的提高,可以弥补现场管理的漏洞,从根本上加强工程质量的控制,避免钢筋混凝土工程施工质量较大缺陷。因此,不仅施工管理人员要加强学习,完善管理手段,而且各班组的操作工人必须熟悉业务知识,提高专业水平。总之,对容易形成质量通病的部位,要增加质量控制点。控制每一道工序的质量都达到施工规范规定和设计要求,再进行下一道工序施工,保证每一道工序的施工质量。做好钢筋混凝土工程施工质量控制,为单位工程质量打下一个坚实的基础。

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