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浅谈混凝土结构耐久性检测-凯发k8旗舰厅app下载

发表时间:2016/9/1  浏览次数:1097  
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    摘要:建筑物建成交付后在使用中,受到荷载及环境的影响性能会出现衰退,同时也难免遭受人为的损伤。为保证建筑物继续使用,针对建筑物实际存在问题,通过维修加固等技术手段恢复或提高建筑物的可靠性。本文就混凝土结构的耐久性设计,浅尝辄止的讨论其结构在使用中出现的问题、问题的原因以及检测方法。  
   
引言: 

     混凝土结构是钢筋混凝土结构,预应力混凝土结构,素混凝土结构的总称,也是目前我国应用最广泛的一种结构形式。结构的损坏及包含了混凝土的风化和侵蚀,又包含了钢筋的锈蚀。各种资料研究表明,引起耐久性显著降低的原因与结构所处的环境、结构的设计、结构材料选用、施工过程控制、结构的使用等多方面因素有关。 

1.结构检测的基本规定 

1.1结构耐久性评估检测的目的和意义 
   虽然混凝土结构具有寿命长和较长时间无需维护的特点,但混凝土结构建成投入使用后,在长期的自然环境和使用环境作用下,结构的材料性能随时间逐渐衰减退化,结构的承载能力和实用性缓慢下降,这是一个不可逆的客观规律。在正常情况下,结构应该能达到设计要求的使用寿命。由于知识和实践的局限性,在设计和施工中所确认的关键作用和和架构抗力仍然存在很大的不确定性和不确知性(设计的原因),或者是结构使用功能及环境的改变,结构仍可能会发生非预期的劣化破坏。因此在结构在结构长期使用过程中,对这些因素必须通过有效的检测和监测系统来不断认识,根据检测和监测所获取的作用和抗力数据进行结构的耐久性评估,以期能够掌握现有建筑物的安全性和实用性要求,或在限定的使用条件和正常维护下其剩余使用寿命是否满足结构目标使用年限的要求,尽早发现结构的异常与性能劣化并提供预警。在必要的时候对该结构进行使用寿命的再设计,及时对结构进行维护,恢复结构使用寿命,避免重大事故或大规模结构结构维修,以最低代价确保结构耐久适用、安全可靠。 
  对在役钢筋混凝土结构进行耐久性评估和剩余使用寿命预测,不仅可以揭示潜在危险,及时作出维修或拆除的决策,避免重大事故的发生,而且研究成果可以直接用于指导结构设计。通过对新建结构使用寿命的预评估,一方面根据评估结果调整设计方案,使所有结构具有足够的耐久性,从而做到防患于未然;另一方面可以揭示影响结构寿命的内部和外部因素,可以根据作用环境、用途、条件等进行有针对性的投资,对于提高工程的设计水平和施工质量也有一定的促进作用。

 (1)当遇到下列情况之一时,应进行建筑结构的质量检测。  

1)涉及结构安全的试块以及又宽材料检验数量不足。  

2)对施工质量的抽样检测结果达不到设计要求。 

3)对施工质量有怀疑或争议,需要通过检测进一步分析结构的可靠性。  

4) 发生工程事故,需要通过检测分析事故的原因及对结构可靠性的影响。  

 (2)当遇到下列情况之一时,应对既有建筑结构现状缺陷和损伤、结构构件承载力、结构变形等涉及结构性能的项目进行检测。

1)建筑结构安全鉴定。    

2)建筑结构抗震鉴定。 

3) 建筑大修前的可靠性鉴定。 

4)建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定。    

5) 建筑结构达到设计使用年限要继续使用的鉴定。    

6)受到灾害、环境侵蚀等影响建筑结构的鉴定。    

7)对既有建筑结构的工程质量有怀疑或争议的。 

(3)建筑结构的检测应为建筑结构工程质量的评定或建筑结构性能的鉴定提供真实,可靠、有效的检测数据和检测结论。 

(4)对于重要和大型的公共建筑宜进行结构动力测试盒结构安全性监测。

 1.3结构耐久性检测评估的基本程序和内容 
   混凝土结构耐久性检测评估的一般程序为:通过现场调查、无损和(或)微破损检测技术在现场和实验室内获取结构有关作用(s*)和抗力(r*)信息;对结构性能和可靠指标分析评估及再验证;形成评估报告(使用、维护意见及建议)。混凝土结构耐久性检测评估的一般程序如图。    详细的调查和检测完成后,对所取得的数据再进行分析计算,采用适当的方法来评估结构的耐久性能及预测剩余使用使用寿命,给出结构的耐久性评估报告。报告应包含以下内容: 
① 报告摘要 
②工程概况 
③评定目的范围内容 ④调查和检验结果 ⑤分析与评估 ⑥结论和建议 ⑦附件        

2. 影响混凝土结构耐久性的主要因素  
混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下,在设计要求的目标使用期内,不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性的主要因素可概括为环境因素、材料因素、设计因素和施工因素等四个方面。  

2.1环境因素 
   混凝土结构的耐久性与其所在的环境是紧密相连的,混凝土的耐久性是指在特定环境下的的耐久性,而不是对所有环境都耐久,因此在进行混凝土结构的耐久评估时应对其所在环境进行调查分析。 
   混凝土材料的耐久性劣化机理分析和工程实践表明,环境温度、湿度以及风向风速都对混凝土碳化、钢筋锈蚀、碱骨料反应、冻融损伤等耐久性问题的发生和发展有着显著影响。同时,结构构件所在工作环境也对结构的耐久性有很大影响。因此在对混凝土结构进行耐久性检测时,应对结构所在环境进行项目调查,主要包括: 
(1)大气年平均气温、年最高气温和最低气温、最冷月平均气温及年低于0℃的天数等; 
(2)年平均空气相对湿度、年平均最高、最低湿度、日平均相对湿度等; 

(3)构件所处的工作环境的年平均气温、年平均湿度,温度、湿度变化以及干湿交替情况; 
(4)侵蚀性的气体(二氧化碳、酸雾、二氧化硫)、液体(各种酸碱盐)及固体(硫酸盐、氯盐、碳酸盐)的影响范围及程度,必要时应检测有害成分含量; 
(5)冻融循环情况; 

(6)冲刷磨损情况。 
根据环境条件调查结果,可以将结构或构件所处的工作环境分为: 一般大气环境:指混凝土碳化引起的钢筋锈蚀的大气环境; 
大气污染环境:指含有微量盐、酸等腐蚀性的介质并由混凝土中性化引起钢筋锈蚀的大气环境及盐碱地区环境; 氯盐侵蚀环境:指盐雾、海水作用引起的钢筋锈蚀的环境及除冰盐环境; 冻融环境:指由冻融循环作用引起混凝土损伤的环境。

2.2材料因素 
    原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要,如原材料控制不严, 会导致某些组份之间发生化学反应,特别是碱骨料反应,对结构耐久性十分不利原材料中氯离子含量超标,也容易导致钢筋的锈蚀。另外,水泥品种选择不当会致混凝土与环境之间的化学作用,引起结构破坏等。  

2.3设计因素 
影响结构耐久性的设计因素主要包括:结构的设计与构造型式、结构的保护层厚度、混凝土的设计水灰比及混凝土的强度等。    
①由于混凝土结构的许多蚀过程与自由水的存在有关,自由水的排泄通畅与否直接影响到结构是否经久耐用,而结构设计和构造型式又关系到能否有利于自由水的排泄。因此,结构的设计与构造型式对于结构耐久性就显得非常重要。 
②保护层的存在不仅保证了钢筋与混凝土之间的粘结,同时也对钢筋起到保护作用,一般来讲,保护层越厚,介质侵入到钢筋表面的时间就越长,钢筋锈蚀的程度就越轻,结构就越耐久 
③混凝土的设计水灰比是控制结构耐久性的重要因素,一般地,采用低水灰比配制出来的混凝土,抗渗性、抗冻性、抗裂性能良好,对提高结构的耐久性非有利。 
④混凝土的强度是衡量结构整体性能的重要指标,它不仅能有效保证结构的承载能力,而且影响到结构的耐久性能。强度较高的混凝土,一般具有密实性好,抗渗性、耐腐蚀、抗冻性好的优点,具有较好的耐久性。  

2.4施工因素 
施工过程是确保混凝土结构耐久性的重要环节,正确合理的拌制、浇筑、震捣、养护对混凝土结构的耐久性十分有利。 
①严格控制施工中的拌制过程可以使骨料之间结合更加紧密,保证结构的耐久性; 
②适当的浇筑设备和震捣程序能保证混凝土高度密实而不离析,这一点对混凝土的保护层尤为重要; 
③适当的养护工艺可以降低混凝土的渗透性并使水泥充分水化而增加其耐久性。  
实际工程中,导致混凝土结构耐久性下降的原因是多方面的,它们之间相互作用相互影响,最终导致了结构的破坏。因此,在对结构耐久性进行评估时,必须综合考虑这些因素的影响。

 3混凝土结构耐久性检测 

3.1外观损伤状况的检查 
   外观损伤的检查主要是观察、测量和记录构件裂缝、外观损伤及腐蚀情况,内容包括混凝土表面有无裂缝及结晶物析出,有无锈斑、露筋,混凝土表面有无起鼓、酥松剥离现象,构件开裂部位、形态、裂缝的走向等,对外观破损及腐蚀现象的构件进行描述并予统计,同时拍摄数码照片进行记录。 

3.2混凝土结构的几何参数的测定 
   混凝土构件的几何参数测定主要包括构件的截面尺寸、构件的垂直度、结构变形等检测项目。混凝土结构构件截面尺寸可用钢卷尺等测量工具对混凝土结构截面尺寸进行测量,变形测量可通过水准仪及经纬仪进行。混凝土结构的参数的测定可参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》gb 50204-2002相关要求进行。 

3.4混凝土抗压强度 
   抗压强度是混凝土的基本性能,也是结构设计的基础。混凝土的抗压强度是进行结构可靠性鉴定的主要依据之一;同时混凝土的抗压强度也与混凝土的密实性有一定的相关性,可再一定程度上反映混凝土的耐久性。 
   结构混凝土的抗压强度的现场检测主要有无损和微破损两种方法。无损法是在不损坏结构的前提下测试混凝土的某些物理量,并根据这些物理量与抗压强度之间的关系推算出混凝土的抗压强度。无损方法主要有回弹法、超声法、超声回弹法等。微破损法是在不影响结构承载力的前提下从结构物上直接取样或进行局部破坏实验,根据实验结果确定混凝土抗压强度。这类方法主要有钻芯法、拔出法。 
3.5混凝土的渗透性 
   除碱集料反应和滞后生成钙钒石膨胀破坏来自混凝土内部外,化学侵蚀、硫酸盐侵蚀、冻融破坏和钢筋锈蚀均源于外界物质和离子如so4、h2o、co2、cl-、o2通过保护层侵入混凝土内部引起的,因此混凝土保护层的渗透性与混凝土的耐久性密切相关。检验混凝土的渗透性的方法主要有抗渗标号法(水压力法)、离子扩散系数法、表层渗透性的无损检测法等。 

3.6碳化深度 
   碳化导致混凝土的碱度降低,当混凝土碳化深度达到钢筋表面,钢筋的钝化膜因失去碱性环境中的保护而被破坏进而导致钢筋开始锈蚀。在一般大气环境下,混凝土碳化成为混凝土中钢筋锈蚀的前提条件,而混凝土中钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性损伤的最主要的因素。另外。碳化能降低混凝土的孔隙率,增大其抗压强度,对混凝土回弹值有较大的影响。因此混凝土的碳化深度是混凝土结构检测的重要内容。 
3.7混凝土氯离子含量及分布情况 
   由氯盐引起的钢筋锈蚀,是影响混凝土结构耐久性的最主要的因素。氯离子是一种极强的阳极活化(去钝化)剂,当其进入混凝土并在钢筋表面积累达到临界浓度后,便会破坏钢筋的钝化膜,从而导致钢筋发生锈蚀。对混凝土中氯离子含量及分布的检测是氯盐环境混凝土结构耐久性的重要内容。混凝土中水溶性氯离子含量一般采用硝酸银滴定法测量。

4结论 
     本文在对影响混凝土结构耐久性的主要因素进行了系统分析的基础上,讨论了耐久性检测的重要参考依据。





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