混凝土结构论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇混凝土结构论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

0引言

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产。出现混凝土裂缝的原因从微观上看，混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体，由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因也有很多种。

1混凝土结构的裂缝依其形成可分为以下三类

1.1静止裂缝系指形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法，而与其它因素无关。

1.2活动裂缝系指其宽度不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再依静止裂缝的处理方法修补；若无法完全消除其成因，则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。

1.3尚在发展的裂缝系指长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，方可进行修复或加固。

混凝土裂缝修补前，应对其成因进行研究，若是由于承载能力不足引起的裂缝，除应选择相应的方法进行修补外，尚应选用适当的加固方法进行加固。

2修补设计

修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果，进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计，更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。进行修补设计时，应考虑如下事项：①根据是否需要修补的判断结果，设定修补范围及规模，还应按需要再度调查现场。②掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等)，建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。③为了明确规定修补目的及恢复目标，考虑环境条件，选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法，可按开裂现场及开裂原因决定。另外，当构筑物处于盐类等苛刻环境时，应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能，裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝，则宜在裂缝最宽时处理。

混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异，另外，保修年限也不尽相同。通常，可将修补恢复目标分成如下三个阶段:①恢复到与健全构件同等性能。②恢复到不妨碍使用的程度。③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。④必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。

3修补方法

3.1表面修补法①利用混凝土表层微细独立裂缝（裂缝宽度ω≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合等。②涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。③增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多，分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。3.2局部修复法①充填法用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大，最终凿成V形或梯形槽，分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。②预应力法用钻机在构件上钻孔，注意避开钢筋，然后穿入螺栓(预应力钢筋)，施加预应力拧紧螺帽，使裂缝减小或闭合。如条件许可时，成孔的方向应与裂缝方向垂直，钻孔方向不与裂缝垂直时，宜采用双向施加预应力。③部分凿除重新浇筑混凝土对于钢筋混凝土预制梁等构件，由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土，清洗、充分湿润后，浇筑强度高一等级的混凝土，养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外，修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真，否则新老混凝土结合不良将导致失败。

3.3灌浆法将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内，使其扩散，固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能较好地粘结，从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙，使之不透水并增加强度。

3.4低压慢注修补法(注射法)以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内；此法适用于处理0.2<ω<1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷。可使用JN-L低粘度灌缝胶及JN-F封口胶。

3.5压力注浆法在一定时间内，以较高压力（按注浆料产品说明书确定）将灌注材料压入裂缝腔内；此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。可使用JN-J或HPG两种水泥基改性材料，也可使用JN-M结构灌注胶。

3.6填充密封法在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充，必要时以纤维复合材料封闭其表面；此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。可使用JN-XF裂缝封闭胶或JN-LE弹性灌缝胶。

民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样，但我们不能只知其一、只用其一，而应牢牢掌握每一种方法，以一变应万变，做到根据不同情况采取不同方法，切实从每一个环节入手，做好过程控制，完善施工手段，确保施工质量，尽量实现修补最优。

篇2

(1)粗细骨料的选用。

在满足泵送要求及钢筋间距的基础上，为降低水及水泥的使用量，应尽量选择大粒径的碎石。除此之外，还应该采用干净、强度高、针片状少的粗细骨料，且将其含泥量控制在l%以内，同时确保粗细骨料不含有有机物质和有毒有害物质。

(2)粉煤灰的选用。

粉煤灰是一种非常重要的掺合料，不仅可以将混凝土的和易性大大提高，而且对混凝土的泵送施工十分有利;同时粉煤灰还能代替部分水泥来降低水泥的使用量，从而使水泥的水化热得到有效降低。在进行粉煤灰的选择时必须对其细度及粒度引起注意，对粉煤灰进行磨细加工必须要达到I级标准。但是如地下室混凝土类有较高抗渗要求的，需要在满足必混凝土的抗渗性能的基础上，通过严格的计算及试验来确定是否能够将粉煤灰掺入。粉煤灰的选用需结合实际情况进行。

(3)外加剂的选用。

为保证大体积混凝土的优质浇筑效果，应对外加剂种类进行合理选择。可适当采用减水剂、膨胀剂、缓凝剂等来降低水的用量，进而达到降低水泥的水化热的目的。应通过配合比试验来确定外加剂的使用量，同时注意外加剂比例的搭配，保证达到浇筑效果。

1．2加强对施工过程的控制

(1)混凝土的浇筑

①混凝土的摊铺厚度的确定，需结合混凝土的和易性及所用振捣器的作用深度两个方面。如采用泵送混凝土，则摊铺厚度应不大于600毫米;如采用非泵送混凝土，则摊铺厚度应不大于400毫米。如采用推移式连续浇筑或分层连续浇筑的方式，应尽可能地将层间的间隔时间缩短，根据试验确定混凝土的初凝时间，并在前层混凝土初凝之前将其次层混凝土浇筑完毕;②目前在大体积混凝土结构施工中，采用较为普遍的浇筑方法是分层连续浇筑法，其具有振捣方便、能保证浇筑质量及可通过混凝土层散热，降低混凝土温升幅度等诸多优点。而对于浇筑能力不够、浇筑面积和浇筑工程量较大且一次连续浇筑层厚度通常不超过3m的混凝土工程，可以选择采用推移式连续浇筑法;③在分层进行大体积混凝土结构的浇筑时，应对其表面进行及时清理，将骨料均匀露出;在浇筑上层混凝土前应及时清理混凝土的表面污物，冲洗完毕后不能留有积水，对非泵送混凝土和较低流动度的混凝土可进行适当接浆处理;④在浇筑大体积混凝土时，应及时将混凝土表面的泌水清除。由于泵送混凝土一般具有较大的水灰比，因而普遍存在较为严重的泌水现象，需及时清除泌水，避免影响大体积混凝土的浇筑质量。

(2)混凝土的温测

混凝土的温测技术对保证大体积混凝土结构的施工质量也有着直接影响。对大体积混凝土结构的温度有效控制混可以防止产生底板裂缝。在进行混凝土温测时，必须测量所有土层的温度，并深入分析各土层的温度特性。目前普遍使用的温度传输器是电阻型温度计，在进行温度测量时，应将测温度位置选定，完成记号的编订和定位后，再进行土层温度的测量工作。控制温度应力可以通过以下两种方法进行:一种是降温法，可以事先按照设计要求将冷却水管在大体积混凝土内部安装好，并在浇筑前试水，避免由于漏水而影响混凝土的浇筑质量。通过循环冷却水降低混凝土内部温度，减小内外温度差异，防止大体积混凝土裂缝的产生;另一种是保温法，即在浇筑完混凝土之后，通过使用人工手段提高砼表面及四周散热面的温度，进而有效控制混凝土的温度，保障大体积混凝土结构的施工质量。

(3)混凝土的养护

大体积混凝土的养护工作对保障混凝土结构质量安全有着不可忽视的作用，必须得到重视。而在大体积混凝土的具体施工过程中，很多施工人员恰巧会忽略对混凝土的养护工作，只注重对混凝土的浇筑施工，致使大体积混凝土产生裂缝，从而给建筑结构的日后使用埋下安全隐患。并且如果没有及时处理裂缝问题，使裂缝继续扩大，就会对建筑结构的使用性能和安全性能造成恶劣影响。因此结束大体积混凝土的浇筑工作后，必须及时对混凝土进行养护。施工季节不同，养护手段也不尽相同。夏季施工时，由于温度较高，因此应该可通过洒水湿润来养护混凝土;冬季施工时，由于温度很低，因此可通过保温保湿措施来养护混凝土，另外，当环境温度低于5℃时应暂停大体积混凝土的浇筑工作，待温度达到5℃之后，在继续进行浇筑工作。在对混凝土进行养护期间，应时刻关注混凝土的内外温差情况，可通过循环水流量及进口的水温的调节来对内外温差进行控制，将其控制在25℃范围内。大体积混凝土的养护时间应在十四天以上，如情况特殊，则应结合实际情况将养护时间适当延长。

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据公安部消防局统计，2005年全国共发生火灾235941起，死亡2496人，伤残2506人，直接财产损失13.6亿元。近年来，预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构，以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势，由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构，因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。

1预应力混凝土结构火灾研究的现状

国外学者对结构抗火性能的研究开展较早，始于20个世纪初，并成立了许多抗火研究组织，比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究，主要体现在对建筑材料高温下的力学性能；结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定；火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究，并编订了相应的建筑规范及行业规则。

国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构，主要工作始于20世纪70年代初期。尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题，但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。

有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。在这些试验构件中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。在耐火试验中，实测了时间与预应力筋温度关系，典型的时间-温度曲线如图1所示。在图中还可以看出不同保护层厚度与耐火时间的关系。

Gustaferro等人在预应力混凝土抗火方面做了不少试验研究，他们对有粘结预应力混凝土梁、预应力混凝土简支板、预应力混凝土连续梁、板等结构或构件在不同情况下的抗火性能进行了试验研究，并对预应力混凝土结构的抗火性能提出了合理的计算方法。他们通过对后张预应力混凝土梁和板的抗火试验，得出在1，2，3，4小时的抗火等级下的保护层厚度和构件最小尺寸的建议值。Ashton等人与Gustaferro同期也进行了一系列相应的预应力梁抗火试验研究，包括不同比例试件的耐火极限试验的对比，试验结果表明预应力混凝土能满足结构的不同耐火等级，其耐火性能主要取决于其预应力筋在火灾中所达到的温度，因此预应力筋的保护层厚度和梁的截面形式对预应力混凝土结构的耐火性能具有明显的影响，结构在火灾下的承载力随混凝土的保护层厚度增加和荷载减少而提高，并且轻骨料预应力混凝土板的抗火性能好于普通预应力混凝土板。Joseph等进行了后张无粘结预应力混凝土板的试验研究，试验着重研究了预应力钢筋保护层厚度对构件抗火性能的影响同时研究了荷载和端部约束情况的影响、辅助钢筋的作用等问题。Abrams等人对不同骨料和喷有隔离层的预应力混凝土构件的抗火性能进行了试验研究，Krishnamoorthy等人通过徐变和温度对预应力混凝土框架性能的试验研究得出了试验结果，其中包括不均匀温度对结构变形性能的影响及内应力和弯矩随时间的变化。

国外根据预应力混凝土梁、板等方面的试验研究结果，已对预应力混凝土在火灾作用下的承载力及极限耐火时间有了较全面的了解。他们认为温度是影响预应力混凝土结构蠕变性能的主要因素，要建立合理的分析方法必须考虑混凝土温度蠕变特性，弹性理论已不适用，蠕变率的分析方法被认为是预测整个加载阶段结构特性较满意的方法。他们的试验研究为预应力混凝土抗火设计提供了直接依据。

国内抗火研究组织从20世纪80年代后期起着手进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究，但国内关于预应力混凝土抗火方面的试验研究尚处于起步阶段，缺乏足够的试验数据。国内规范中涉及预应力混凝土的抗火内容主要是参考国外经验确定的，如《无粘结预应力混凝土结构技术规程》防火部分第三章第3.2.1条规定用保护层厚度来满足不同耐火等级要求，它对不同耐火极限下无粘结预应力混凝土保护层厚度的确定，主要取自美国《后张预应力混凝土手册》。同济大学对5榀相同尺寸的单层无粘结预应力混凝土框架、3榀有粘结预应力框架和预应力钢丝进行了火灾试验，得出了一些有用的结论，主要有以下几个方面：①在高温作用下，预应力钢丝的强度、弹性模量、延伸率均表现出与常温下不同的性能。强度和弹性模量随温度升高而下降，延伸率则随温度的升高而增大；②对于预应力混凝土结构，火灾升温速率和温度越高，其抗火性能越差；在同一升温条件下，预应力混凝土结构承受的荷载越大，其抗火性能越不利；③对于预应力框架结构，与普通混凝土结构框架试验结果不同，荷载大小对抗火性能的影响可能要比温度的影响明显。预应力度大的结构受温度影响大，抗火性能差。预应力筋的有效应力大的结构，其抗火性能比有效应力小的结构差。无粘结预应力混凝土结构的抗火性能比有粘结预应力混凝土结构的抗火性能差。火灾后预应力混凝土结构的刚度明显减小，但仍存在一定的承载力，并反映出较好的恢复性能。

2存在的问题

尽管国内在钢筋混凝土结构抗火方面的研究工作已经取得长足进步，但在预应力混凝土结构火灾性能方面的研究才刚刚起步。诚然，预应力混凝土结构的抗火性能与一般钢筋混凝土结构在许多方面有相似性，但由于预应力混凝土结构自身的特性，这方面的研究还存在着许多问题，主要表现为以下方面：一是到目前为止各国学者所进行的试验及研究，基本上是以预应力混凝土简支构件在标准火灾下极限耐火时间为研究对象，主要考虑了截面内部温度分布及升温对预应力钢筋强度的影响等因素；二是以往试验主要研究预应力混凝土构件的耐火性能，由于结构的相互作用，因此受火构件的热变形将对其他构件产生影响，并存在较大的内力重分布，目前尚无专门研究，一般的解决办法是直接引用普通钢筋混凝土连续梁等火灾的有关结果，而这些结果是否能直接使用于预应力混凝土结构尚缺乏试验验证；三是以往的分析方法仅以热传导作为判断依据，无法对结构响应和损伤如位移、开裂、屈服等进行有效的判断，特别是材料的高温蠕变对结构火灾响应的显著影响缺少一定的研究；四是与普通混凝土相比，预应力混凝土具有许多特殊性，而以往的试验研究较少涉及。

3今后应开展的工作

(1)预应力材料高温性能研究。采用高强预应力钢丝和钢绞线是目前高效预应力混凝土的一个主要特征，因此预应力钢丝和钢绞线在高温下的蠕变性能是预应力混凝土结构抗火性能研究的基本内容。必须要通过材料试验研究高强钢丝和钢绞线在高温下的强度、变形、弹性模量的变化规律，特别是钢丝和钢绞线的高温蠕变性能对预应力混凝土结构的有效预应力的影响。此外要重视材料高温(火灾)性能数据库的建立。由于混凝土和钢材本身化学成分的差异，在温度影响下材料热工、力学性能有较大的离散性，如何对目前国内外进行的高温材料试验结果进行总结，并建立可供计算机程序调用的材料高温(火灾)性能数据库是火灾材料研究的一个重点。

(2)高温下预应力整体结构的非线性有限元分析。拟用传热学的基本原理，得到差分-有限元瞬态非线性温度场计算基本方程和各类常用边界条件，由此计算预应力混凝土结构温度场分布，并根据热弹塑性基本理论建立预应力混凝土火灾反应的非线性有限元分析基本方程。方程可用于分析预应力混凝土结构火灾下的变形、内力变化及预应力筋的应力随时间变化的过程，确定预应力结构火灾反应的一些基本特征。

(3)结构火灾的计算机仿真试验分析。一方面预应力混凝土结构火灾试验是最直接反应预应力混凝土结构抗火性能的手段，但预应力混凝土结构通常都应用于各类大跨度、大空间结构，由于试验条件限制，无法进行足尺模型试验，采用缩小比例的模型能基本反映火灾全过程的反应规律，但仍然有一定的差距。另一方面，由于受试验条件、试验经费的限制，也无法进行大量的模型试验。在进行模型试验的同时，要研究如何采用计算机仿真试验以避免上述限制。通过大量仿真试验，了解不同形式预应力混凝土结构的抗火能力，并提出改善预应力混凝土结构抗火能力的方法。笔者通过对有粘结预应力框架火灾位移的计算机仿真分析，可以得出如图2所示的有粘结预应力框架火灾下位移的实测值和计算机仿真分析结果的比较。由图2可见，计算所得的位移变化规律与实测相符，但仿真分析得到的结构位移较实测要大，误差最大时为40%。产生误差的主要原因可能由于试件混凝土含水率偏高，造成计算温度场高于实际温度分布，而结构的温度变形及材料性质与温度密切相关，从而产生结构计算误差。并且温度越高，材料的物理、力学性能离散性越大，另一方面，材料的高温蠕变的相关资料较少，这些也会造成一定的误差。总之仿真分析时的参数取值是否准确将影响分析结果，合理的参数取值依赖于可靠的实验结果。

(4)结构火灾反应的可靠度分析。由于火灾发生的可能性、火灾的持续时间和峰值强度、发生火灾时结构承受的荷载等因素并不确定，材料在高温下性能更趋于离散，上述因素均会影响结构的耐火性能。在无粘结预应力结构中，还存在锚固失效的可能性，以及结构局部失效可能产生的整体失效等，因此如何在设计中对这些因素进行综合考虑，以确定其耐火安全度是结构火灾的一个重要研究内容。结构火灾下的可靠度分析也是对现有遭受过火灾的建筑物进行评估的一个重要方面。

(5)结构抗火设计计算机模块的研制。目前对特定结构进行火灾全过程非线性有限元分析在理论上是可行的，但不免繁复的运算过程。因此有必要编制具有工程准确度的、概念清晰且简易实用的结构抗火设计计算机程序，并实现和现有通用结构设计软件进行接口是结构抗火试验研究工程化的一个关键。

参考文献

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1前言

混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。

混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。

2影响混凝土结构耐久性的主要因素

（1）混凝土的材质。

混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。这些材料的优劣直接影响到硬化后混凝土的质量(包括密实度和强度等)，好质量的材料将为工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基础。近年来由于基本建设的迅猛发展，施工中往往忽略对材质的要求，工地上只检查混凝土试件的强度作为材质的唯一标准。岂知不合规格的材料，将导致混凝土收缩徐变量大大增加，初始裂缝大量产生，这对混凝土结构安全将是一严重隐患。

（2）混凝土的密实性。

混凝土的内部缺陷（不密实），使混凝土在使用过程中易受各种不利因素的侵袭，主要有如下几种形式：

①渗透：当混凝土不密实，空气和水容易渗入，水中有害物质就易对混凝土产生化学侵蚀，影响混凝土的耐久性。

②碳化：混凝土中因水泥石含有氢氧化钙而呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜而保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀，起到了“钝化”保护作用。但当混凝土密实度低，空气中水和C02渗入，形成碳酸，尽管其酸性很弱，也能中和氢氧化钙使钢筋锈蚀，这一过程成称混凝土的“碳化”。

③冻融破坏：混凝土不密实，体内渗入的水量大，低温时水结冰体积膨胀产生压力，从内部破坏混凝土的微观结构，经多次冻融循环后，损伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。

（3）混凝土结构所处的环境条件。

工程结构使用时所处的环境条件是影响混凝土结构耐久性的外部因素，如海水侵蚀、大气腐蚀、极高温度、冰冻、水、风、地震灾害的袭击等。根据环境条件对混凝土耐久性的影响，《桥规》（JTGD62）根据公路桥梁的使用情况，将桥梁结构使用环境条件划分为下列4类：

Ⅰ类环境——系指温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的水或土接触的环境。

Ⅱ类环境——系指严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；滨海环境。

Ⅲ类环境——系指海水环境。

Ⅳ类环境——系指受侵蚀性物质影响的环境。

在上述环境分类中，严寒地区是指累年最冷月平均温度低于-10℃地区；寒冷地区是指累年最冷月平均温度高于-10℃，低于或等于0℃的地区。除冰盐环境是指北方城市依靠喷洒盐水除冰化雪的且其主梁受到侵蚀的环境；滨海环境是指海水浪溅区以外且其前无建筑物遮挡的环境；海水环境是指潮汐区、浪溅区及海水中的环境；受侵蚀性物质影响的环境是指某些化学工业和石油化工厂的气态、液态和固态侵蚀性物质影响的环境。

如上所述，混凝土结构的耐久性取决于混凝土材料的自身特性和结构的使用环境，同时与结构设计、施工及养护密切相关。3提高混凝土结构耐久性的主要技术措施

（1）合理选择混凝土结构的组成材料。

混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求，应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配，提高混凝土的密实性。从而提高耐久性。

（2）提高混凝土的密实性。

控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝土的施工工艺，搅拌均匀、充分振捣，加强养护，严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件，故《桥规》（JTGD62）中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂，如掺用减水剂或引气剂，可改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土的密实性。

（3）改进结构设计。

结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋（例如，体外预应力筋，无粘结预应力筋，环氧涂层钢筋等）；加强构造配筋，控制裂缝发展；加大混凝土保护层厚度等。《桥规》（JTGD62－2004）与旧《桥规》相比，构造钢筋用量增多，混凝土保护层加大，构造不合理的地方进行了调整。

（4）采用高强混凝土以提高结构物的耐久性。

高强度混凝土(50MPa以上)的配制特点就是低水灰比，加外加剂，掺用超细活性掺合料，它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，因此不但适用于高层和大跨度结构物，对于海洋和港口工程，其抗渗和耐腐蚀性能均大大优于普通混凝土。

（5）加强桥面排水和防水层设计，改善桥梁的环境作用条件。

（6）加强结构使用阶段的维护与检测，提高混凝土的耐久性。

4结语

混凝土破坏绝非是某一孤立原因造成的，多是与其他综合不利因素有关。本文通过对影响混凝土结构耐久性主要因素的分析，提出综合提高混凝土结构的各种性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。从混凝土技术的发展来看，采用高强度混凝土是解决结构耐久性要求的发展趋向。

参考文献

[1]戴文跃,安美华.高性能混凝土发展前景浅析[J].中国建设信息,2006,(11)

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1工程概况及特征

中石化股份有限公司金陵分公司160万吨/年延迟焦化装置是目前亚洲最大的焦化生产装置。该装置的主要反应部分是两台焦炭塔，焦炭塔塔高约42m，直径9.4m，由厚25~40mm15CrMo合金钢板焊接而成。由中石化洛阳工程公司设计。

焦炭塔坐落在两层钢筋混凝土框架上，六根框架柱柱高19.3m，柱截面为1.8m×1.8m、每层框架的面积为13.2m×24.6m，二层框架平台板厚2.4m，板中开有两个直径为7.8m的孔洞，每个孔洞旁设置24个M56螺栓用于固定焦炭塔裙座。

焦炭塔框架顶层钢筋混凝土板厚2.4m，混凝土方量大约为450m3，属于大体积钢筋混凝土结构。每个焦炭塔自重约300t，生产时最大垂直荷载约2000t。焦炭塔安装就位后须对复合钢板进行热处理，热处理时温度高达690%26ordm;C，正常生产时塔内最高温度高达500%26ordm;C。焦炭塔外壁虽有保温层，但在裙座底部及塔底盖四周保温层很难覆盖严密，使得焦炭塔底座四周混凝土的辐射温度高达95%26ordm;C。

据有关资料，山东某石化公司延迟焦化装置焦炭塔框架混凝土板共出现160多条裂缝，其中裂缝宽度0.3~0.32mm有4条，0.15~0.25mm有23条，0.15mm以下的133条。这些裂缝主要沿孔内侧周边分布，并由板孔下角向外发展，裂缝在最小断面处最多，板的外侧裂缝均在板的中部，裂缝宽度呈中间大两头小。此种裂缝的出现会引起钢筋锈蚀，混凝土碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲惫及抗渗能力等。湖北某炼油厂延迟焦化装置焦炭塔框架顶层钢

筋混凝土大厚板也出现类似情况。

2厚板温度裂缝成因及纤维抗裂机理

混凝土温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大的结构中。焦炭塔框架顶层钢筋混凝土板为大体积混凝土结构，此类结构混凝土浇筑后，硬化过程中水泥水化产生大量水化热。当水泥用量在350～550kg/m3，每m3混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70%26ordm;C左右甚至更高。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部和外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。实践表明当混凝土本身温差达到25%26ordm;C~26%26ordm;C时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。此外，根据金陵分公司160万吨/年延迟焦化装置的生产工艺要求，每个焦炭塔每24h完成一炉焦炭的生产，两个焦炭塔交替生产，也就是说焦炭塔底座四周混凝土每24h就会由正常的室外温度迅速上升到95%26ordm;C左右。这样也会在混凝土内外产生较大温差。

由此可见，假如不采取非凡办法，混凝土内外温差会引起焦炭塔框架顶层钢筋混凝土大厚板开裂。为此采用在混凝土中加入纤维的方法来解决厚板开裂的新问题。

当在水泥基材料中掺入纤维后，由于此时表层材料中存在纤维材料，使得其失水面积有所减少，水分迁移较为困难，从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所减少。同时，依靠纤维材料和水泥基之间的界面吸附粘结力、机械啮合力等，增加了材料反抗开裂的塑性抗拉强度，从而使材料表层的开裂状况得以减轻，甚至消失。

有关试验表明当纤维加入量为混凝土体积的0.1%左右时，混凝土抗拉强度不会提高很多，但掺入少量的聚丙烯纤维可以促进混凝土抗拉性能后期强度的持续增长，这是一种纤维的补强效应而非增强效应，纤维抑制混凝土裂缝产生是由于纤维的阻裂效应。对于混凝土这类内部原来有缺陷的材料，其开裂强度可因混凝土内加入纤维后，混凝土的韧性增大、裂缝尺寸减少或裂缝尖端应力集中系数降低而得到提高。

3杜拉纤维混凝土在厚板中的应用

中石化股份有限公司金陵分公司160万吨/年延迟焦化装置焦炭塔框架二层混凝土大厚板采用了杜拉纤维混凝土的工艺，目的是阻止或减少混凝土大厚板中裂缝的出现。杜拉纤维（DURAFIBER）是一种经过非凡生产工艺处理的高强聚丙烯单丝纤维。它的表面处理技术确保纤维在水泥浆中具有极佳的分散性，在搅拌过程中不结团；纤维和水泥基体有良好的粘结强度。杜拉纤维的长度为19mm，纤度19D，比重为0.91，抗拉强度为276MPa（和1#钢相近），弹性模量为3793MPa，拉伸极限为15%，对酸、碱都有极强的抵御能力。杜拉纤维经过非凡的抗紫外线处理，具有一定的抗紫外线老化能力。杜拉纤维加入混凝土中采用常规搅拌设备搅拌，只要略延长搅拌时间即可均匀分布于混凝土中。

3.1混凝土原材料选择

(1)水泥。采用南京江南粉磨有限公司生产的P.O42.5水泥，细度为0.60%，3d抗折强度为5.8MPa，3d抗压强度为24.4MPa，初凝时间为2h30min，终凝时间为3h35min。

(2)粗集料。采用汤山采石场的5~25mm碎石，泥含量为0.5%，泥块含量0.1%，针片状颗粒8.0%，压碎值7.2%，密度2530kg/m3，松散体积密度1593kg/m3，空隙率37.2%。

(3)细集料。采用无为砂场的中粗砂，泥含量为0.5%，泥块含量为0.3%，细度模数为2.5，级配区为п级，密度2630kg/m3，松散体积密度1550kg/m3，空隙率41%。

(4)外加剂。采用南京江南粉磨有限公司生产的NF-15混凝土外加剂。

(5)活性拌和物。采用南京热电厂的粉煤炭。

(6)合成纤维。采用美国希尔兄弟化工公司生产的杜拉纤维。

3.2混凝土配合比

强度等级为C40，混凝土坍落度为160~180mm。配合比见表1。

表1纤维混凝土配合比

原材料名称

水泥

黄砂

石子

外加剂

水

粉煤灰

杜拉纤维

规格

P.O42.5

中粗砂

5~25mm

NF-15

饮用水

Ⅱ级

19mm

配合比（kg/m3）

394

739

1063

7.56

178

26

0.8

3.3混凝土搅拌和浇捣

浇筑大厚板所用的杜拉纤维混凝土由南京长江二桥混凝土有限公司供给。两台2m3的搅拌台负责搅拌杜拉纤维混凝土，搅拌时间为180s，杜拉纤维事先经过分装（每袋1.6kg）由搅拌台加料口直接加入搅拌机搅拌。

采用两台混凝土泵车从焦炭塔框架两对角位置同时进行浇注。由于钢筋数量太密，混凝土振捣困难，故采用四台混凝土振动泵同时振捣，振捣时间不少于40s。杜拉纤维在混凝土中分散均匀，和易性比普通混凝土有很大提高，但混凝土的坍落度有所下降。这是因为杜拉纤维的总表面积很大，表面吸附水，因此纤维的加入会增加拌和料的粘稠度，降低坍落度。

金陵分公司160万吨/年延迟焦化装置已于2004年12月20日交付使用，12月30日出合格产品，连续生产三个多月后通过对大厚板的多次检查，未发现明显裂缝，达到了预期效果。

4杜拉纤维混凝土施工要点

(1)杜拉纤维的加入会增加拌和料的粘稠度，降低混凝土坍落度。如发现浇筑困难，一般不应通过增加用水量来改善混凝土性能，而应采用加入塑化剂或减水剂的方法。

(2)界面效应对杜拉纤维混凝土的性能有不利影响。虽然纤维-基材界面尺寸很小，但杜拉纤维细度高、比表面积大，即使纤维的掺量较低，也能在混凝土中获得很大的纤维-基材界面。由于杜拉纤维不亲水，纤维—基材界面往往具有比基材更高的水灰比，这将造成纤维-基材呈弱界面效应，对混凝土强度不利。应在混凝土中加入粉煤灰等活性混合材料改善纤维混凝土的界面性能。

(3)杜拉纤维在使用前应按照纤维的加入量和混凝土搅拌机的容量，事先进行分装，以保证纤维加入量的准确。在砂、石、水泥和水等混凝土材料搅拌均匀后，从搅拌台加料口直接加入杜拉纤维，并适当延长搅拌时间（1~2min）。切不可将杜拉纤维直接放入混凝土运输车内，以免影响纤维在混凝土中的分散。

篇6

一、前言

随着城市建设的发展与建筑技术的进步，大跨度超高层建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。而由混凝土包裹钢骨做成的钢骨混凝土结构（SRC），充分发挥了钢与混凝土两种材料的特点，与钢筋混凝土结构相比，具有刚度大，延性好，节省钢材的优点。因此，钢骨混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。

钢骨混凝土结构的研究和应用在国外开始较早，我国因国情的限制，起步较晚，工程应用就更少，直到1997年11月才由冶金工业部正式了有关规程，并于1998年5月1日起施行。

深圳世贸中心大厦在关键部位应用了钢骨混凝土结构，解决了用普通钢筋混凝土结构不能解决的难题，收到了良好的效果。

二、工程概况

深圳世贸中心大厦于1996年设计，是一幢集金融、贸易、商业、办公于一体的综合性超高层建筑，总建筑面积12万平米。主楼地上52层，地下3层，标准层层高4m，总高230m，采用钢骨混凝土框架-筒体结构。裙房5层，层高5m，总高25m，采用框架-剪力墙结构。主楼与裙房之间未设变形缝，施工时留有施工后浇带。基础采用大直径人工挖孔桩基础最大直径2.9m。

根据建筑功能及使用要求，裙房首层及二层由大厅组成，为大空间；三层为银行办公室，中间部分设一圆形天井；四层设有外汇交易大厅；五层为大会议室；

三、结构布置

为了满足建筑功能及使用要求，需要选择一个受力合理、安全可靠、施工方便的结构方案。由于裙房首层及二层共有6根柱子不能落下，形成了长达25.8m跨的大空间，结构平面采用了井字梁的结构形式。但关键问题是25.8m跨框架大梁采用何种结构型式，并且建筑要求三层框架梁截面高度不超过1m。

方案1：采用普通钢筋混凝土大梁，这种方案梁断面较大，框架梁截面高度需2m以上，不满足建筑功能及使用要求，此方案不可行。

方案2：采用无粘结预应力混凝土大梁，这种无粘结预应力梁本身截面及用钢量均不太大即可满足结构设计要求，但由于三层梁高1m的限制，梁高跨比达到1/25，此方案也不宜采用。

方案3：采用钢骨混凝土大梁，利用大梁中部抗拉柱，按变形协调计算。梁截面比普通钢筋混凝土减小很多，平面和空间利用率都相应提高，又采用由四、五层大梁吊三层梁的悬挂形式，三层框架梁高度为1m，可以满足建筑使用要求。该方案克服了上述二个方案的不足之处，且施工方便，合理可行。经方案比较，优点较突出，虽然增加了用钢量，但因梁截面减小，增加了空间使用面积，抗震能力也大大提高。因此，本工程裙房25.8m大梁采用钢骨混凝土方案。为了保证大梁与柱的固结，与之相接的柱也采用了钢骨混凝土结构形式。

四、钢骨混凝土梁的计算

结构整体计算采用中国建筑科学研究院软件TBSA4.2计算，再采用软件PK对框架梁进行复核。由于本工程在设计时，国内尚未正式出版有关SRC组合结构构件设计规程，针对钢骨混凝土梁的计算，当时有二种计算模型，一种是强度叠加模型，另一种为变形协调模型。下面结合世贸大厦裙房25.8m大梁，分别用两种模型进行计算。

⒈强度叠加模型

假定SRC构件的承载力是钢骨部分与钢筋混凝土部分的承载力之和，钢骨与钢筋混凝土部分的变形彼此独立。这种方法具有计算简单，应用灵活的特点，其设计是偏于安全的。日本的计算标准就采用了此模型，SRC计算方法也是基于这种模型。现SRC梁进行计算，公式如下：

钢骨混凝土梁受弯承载力：M≤Mc+Ms（1）

式中Mc---钢筋混凝土部分受弯承载力，按设计

Ms---钢骨部分的受弯承载力，Ms=γWnf（2）

γ---截面塑性发展系数,Mn---截面净截面抵抗矩,f---型钢材料强度设计值

钢骨混凝土梁受剪承载力：V≤Vc+Vs（3）

式中Vc---钢筋混凝土部分受剪承载力，按设计

Vs---钢骨部分的受剪承载力，Vs=2/3Aswfv（4）

Asw---钢骨腹板部分净截面积，fv---钢材抗剪强度设计值

钢骨混凝土梁的刚度：B=0.65EcIc+EsIs（5）

式中EcIc---钢筋混凝土的刚度,EsIs---钢骨的刚度

由于该模型公式简化，计算简单，故在设计中可先按该模型公式，确定构件截面、钢骨截面及钢筋数量。世贸大厦裙房25.8m跨大梁混凝土及钢骨截面。

弯距设计值为M=19237kN-m，剪力设计值为V=2467kN，混凝土强度等级C40，钢骨为16Mn。

按公式（2）：Ms=γWnf=1x4.15x107x315=13100kN-m

按公式（1）：Mc≥M-Ms=19237-13100=6137kN-m

再按，Mu=fmcbx(h0-x/2)（矩形截面）

将已知条件代入,得x=170mm，xb=ξbh0=0.55x1765=970mm

选用12Φ36

按公式（4）：Vs=2/3Aswfv=2/3x55200x170=6256kN

故V=2467kN<>

按公式（5）：B=0.65EcIc+EsIs=1.88x1016Nmm2

挠度：fmax=5ql4/384B+(5n4-4n2-1)Pl/384n3B

=72mm<25800/300=86mm（满足）

SRC计算方法也是基于这种模型，且计算公式也基本相同，除钢骨部分受剪承载力Vs=Aswfv，与有所差异外，其它部分均一致。

2．变形协调模型

沿用钢筋混凝土构件计算中常用的钢筋与混凝土变形协调一致的假定，即钢骨与混凝土之间始终没有相对滑移，构件截面始终保持为平面，钢骨与混凝土能够共同工作。其优点是从力学概念上保持了与钢筋混凝土构件的一致性，主要问题是计算公式过于复杂。前苏联规范就采用了此模型，SRC结构计算也是基于这种模型。由于计算公式较复杂，故在世贸大厦裙房钢骨混凝土大梁设计中，先按强度叠加模型计算截面及配筋，然后再用变形协调模型进行复核。

按第二种情况，中和轴经过钢骨腹板，其截面受压区高度按公式（6）计算：

x=[1.8fayνδw+fsyAs-fsy’As’+fcm(As’+Assf’-δw)]/[fcm(b-δw)+2.25fayδw]（6）

将ν=900mm，δw=40mm，fsy=fsy’=310N/mm2，Assf’=3x104mm2，fay=315N/mm2，fcm=23.5N/mm2，

代入得：x=401mm，x<（适筋截面）>

正截面承载力按公式（7）计算：

M=fcmbx2/2+fsyAs(h-x-a)+(fsy’-fcm)As’(x-a’)+0.9fay[+(ν-x)2δw]-fcm(x-)[Assf’+(x-)δw/2]（7）

式中---为钢骨塑性抵抗距，=1.17ω=1.17x4.15x107=4.86x107mm3

将各数值代入（7）式得：M=24370kNm>19237kNm（满足）

抗剪承载力按公式（8）计算：V=0.056fcbh0+0.58fywδwhw+fyvAsv/sh0（8）

抗剪承载力与变形经计算，均满足要求，过程不再赘述。

五、设计体会

现行规程中梁正截面受弯承载力及斜截面受剪承载力计算均采用强度叠加模型，公式及含义也基本相同。区别是规程中钢骨部分的受剪承载力是按纯钢构件腹板受纯剪情况计算的，不考虑局部压屈影响，要求放宽。故当计算满足时，也能满足现行规程。

钢骨混凝土构件中的钢骨另由含钢率控制，不受钢筋配筋率的影响，使得有与普通混凝土构件同样的外形尺寸，但其承载力提高很多。同样，在承载力相同的情况下，钢骨混凝土构件的外形尺寸可以相应减小，减轻了结构自重，减小了混凝土用量，利用钢骨本身承载力大的优点，可以节约支模所设的支撑，节省材料。在大跨度，大荷载作用下，钢骨混凝土梁截面尺寸由变形控制。

中和轴通过钢骨腹板的钢骨混凝土构件，在其丧失最大承载力后，由于在其中和轴附近的钢骨腹板仍处于弹性工作状态，所以仍能保持较大承载力，使构件本身并不崩溃，显示出较好的变形能力和抗震性能。

篇7

浇注混凝土直至浇注完毕，因为大量的水化热会在水化时产生，刚开始时会因为混凝土聚集大量水化热，因而内部热量不易挥发，进而造成混凝土中内外温差过大，同时在混凝土的内部产生强烈的拉应力，导致拉应力比此龄期的混凝土容许拉应力大很多时，会形成温度裂缝。另外，再加上通常大体积的混凝土配置钢筋没有深入到内部，因而由混凝土承担因过大的内外温差产生的拉应力，导致更容易产生温度裂缝。

1.2混凝土收缩

然而伴随着初期大量水热化混凝土的渐渐消失，混凝土在后期会逐渐蒸发内部自由水，在外力不影响的条件下，混凝土会伴随着硬结而自发的形成收缩和变形，但是，当这种收缩变形产生时会因为内部钢筋的影响而受限，进而大量的拉应力会产生在混凝土当中，如果混凝土承担不了该拉应力时，就会产生温度裂缝。

1.3温度突变

在土木工程中，待浇注完毕主梁，因为太阳会暴晒主梁的侧面，所以这部分的混凝土的温度显然比其他地方的要高，进而造成内部温度上升呈现非线性，使得主梁因为自己的限制产生过大的局部拉应力，进而因此产生温度裂缝；除此之外，因为暴雨、阵雨以及冷空气等气候变化原因，浇注完毕的混凝土表面温度会骤降，进而导致内外温度形成梯形，如果温度应力达到一定的高温，就会产生温度裂缝。

2土木工程大体积混凝土结构施工技术分析

2.1设计优化

在设计土木工程的时候，必须结合工程当地的气候情况正确选择混凝土配合比，而且还要布置适量的温度钢筋在易产生温度裂缝的地方，以此和拉应力抗衡，与此同时，选择在规定范围内厚度最小的钢筋保护层，防止由于过大厚度保护层而产生的温度裂缝；除此之外，在划分大体积混凝土的过程中，必须利用后浇带和伸缩缝的正确设置来进行规则的分隔，同时还要根据科学设计的混凝土结构形状，扩大混凝土水化热的散热范围，进而防止加快增加其内部温度，进而分散应力，减小产生温度裂缝的可能性；而且，还要最大限度使用二次浇注的方法设计和施工混凝土，而且，在进行二次浇注的过程中为了增加混凝土抗拉能力，必须在其中添加聚丙烯纤维网或者钢筋网。

2.2材料控制

大体积的混凝土之会有温度裂缝产生，原因在于混凝土释放大量的水化热，因此，尽可能使用水热化程度较低的水泥在大体积的混凝土当中，为了最大限度使用较少用量的水泥，还可以利用掺合料的方式，比如可以添加一些粉煤灰等。就混凝土的粗骨料的选择而言，尽可能使用级配良好、强度高和粒径大的粗骨料，可以有效防止混凝土产生收缩变形的现象，与此同时，也不会忽视含泥量和其他有害物质的含量的控制。而在混凝土的细骨料的选择上，就必须符合泵送的要求，尽可能使用细砂或者中砂，这样可以保证以最小的表面积和空隙率充分减少使用水泥的用量。除此之外，为了更好地增加同龄期混凝土的抗拉能力，还可以采用掺加外加剂的方式进行，有效提高了混凝土的和易性，减少水灰配比。

2.3施工控制

在实际施工混凝土浇注时，试验人员的职责是根据现场的情况，及时跟踪坍落度和和易性变化现象并随时测量，根据结果上报搅拌站并及时进行处理。对于混凝土捣固人员来说，要经过严格的培训，考核通过之后才能够上岗，并且要权责明晰，分工明确，特别是要由专职人员捣鼓和处理钢筋集中的地方、端模、拐（死）角等，技术人员和施工员要跟班指挥现场。通过插入式的为主要方式进行混凝土振捣，插入振捣最佳厚度为30cm，以垂直等距离插入到下层间距在60cm以内，高度大约为5～10cm。施工人员必须边振捣边观察，尽可能避免漏振或过振等现象。

2.4冷却管降温

利用提前铺冷却管路在混凝土结构内部中，以此降低在硬化时混凝土内部的温度，保证脚注混凝土完毕后通水循环冷却的正常实施，冷却管路中的水量的范围不能超过1.5m3/h，如果管内为过高水温，那么也会加快水流的速度和流量。施工的部位不能因为冷却管的出水而受到影响，如果混凝土总体初步凝固，那么可以酌情通过该出水进行保温养护。待混凝土养护的步骤结束，为保证混凝土的强度以及其他不受中空的冷却管的影响，所以下一步一般利用真空压浆的方式完成注浆和压浆的工作。

篇8

引言

由于陈家贡湾特大桥处于海水环境，海水环境对于桥梁混凝土结构具有强腐蚀性，按照一级公路桥梁结构100年设计基准期和本工程使用年限的要求进行结构耐久性设计，为保证陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性，本工程采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。然而我国目前尚没有大型海洋工程超长寿命服役的相关技术规范，高性能混凝土的设计、生产、施工技术在工程中的应用尚为空白，因此结合陈家贡湾特大桥工程的具体要求，研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术极为迫切和重要。

1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置和耐久性设计

1.1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置陈家贡湾特大桥孔数—孔径（孔—米）为60—30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥，桥梁上部结构：六孔一联、全桥共十联，行车道板与桥面铺装采用剪力钢筋连接；桥梁下部结构：桥墩采用双悬臂预应力薄壁墩，墩柱为主截面3×1.5米的带竖肋矩形截面，基础采用柱式台、桩基础或重力台、扩大基础。混凝土设计强度根据不同部位在C35～C50之间。

1.2陈家贡湾特大桥附近海域气象环境陈家贡湾特大桥地处东亚季风比较发达的黄海之滨，受季风和海洋气候的影响，四季变化比较明显，属南温带湿润季风气候类型：夏季空气湿润，雨量充沛；冬季气候干燥，时长稍寒。多年年平均最低气温为9.1℃、最高气温为15.9℃。最热出现在八月，月平均气温为25℃，最冷出现在一月，月平均气温为-4.5℃。年平均相对湿度为72%，累年全年蒸发量平均为1462.2毫米，其中全年以五月份为最高，累年平均达到180.1毫米，一月最小，仅为54.8毫米，海区全年盐度一般在15.00～34.00‰之间变化，属强混合型海区，海洋环境特征明显。

1.3陈家贡湾特大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起，主要表现形式有钢筋锈蚀、盐类侵蚀、冻融循环、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。陈家贡湾特大桥位于东亚季风比较发达的黄海之滨，因为天气较暖，严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损可不予考虑；镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免；这样钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：一是海水中Cl-侵蚀，二是大气中的CO2使混凝土碳化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明：海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀。在陈家贡湾特大桥周边沿海地区调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度，混凝土自然碳化速度平均为3mm/10年。因此，影响陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-渗透速度。

2提高海工混凝土耐久性的技术措施

提高海工耐久性混凝土的主要技术措施有：

2.1海工耐久性混凝土其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，高密实、高耐久的混凝土材料。

2.2提高混凝土保护层厚度这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当混凝土保护层过薄时，易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用，钢筋过早锈蚀，降低结构强度和延性；当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

2.3混凝土保护涂层完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触粘结的特点，其于砼粘结力不小于1.5Mpa，并且与砼表面的强碱性相适应，延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

2.4阻锈剂阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，其品质对混凝土的主要物理性能、力学性能无不利影响，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。

3加强陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性措施

改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取的措施：①从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，例如采用高效减水剂和高效活性矿物掺合料。②找出破坏混凝土耐久性作用的内在因素和外在因素，对主因和次因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施，例如综合防腐措施。采用高性能混凝土是在恶劣的海洋环境下提高结构耐久性的基本措施，然后根据不同构件和部位，尽可能提高钢筋保护层厚度（一般不小于50mm），某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能海工混凝土为基础的综合防护策略，有效提高陈家贡湾特大桥混凝土结构的使用寿命。

因此，陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土，同时依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如掺加钢筋阻锈剂、混凝土外涂保护层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

对于具体工程而言，耐久性方案的设计必须考虑当地的实际情况，如原材料的耐久性指标、工艺设备的可行性等，以及混凝土配合比经济上的合理性。也就是说应该采取有针对性的，因地制宜的制定防腐方案。

根据设计院提出的陈家贡湾特大桥主要部位构件的强度等级要求、构件的施工工艺和环境条件，对各部位混凝土结构提出具体的耐久性方案。

4陈家贡湾特大桥高性能混凝土原材料耐久性

4.1试验用原材料及其物理化学性能

4.1.1水泥试验中采用了P.Ⅱ52.5，有关性能参数见下表。

4.1.2高炉磨细矿渣(S95)

高炉磨细矿渣(S95)的有关性能参数见表

4.1.3硅粉

硅粉的有关性能参数见表

4.1.4粗骨料

混凝土配制试验用石为5～25mm连续级配碎石。

4.1.5细骨料

混凝土配制试验用砂检验结果如表

4.1.6减水剂

试验采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土减水剂。

4.1.7拌和用水饮用水。

4.2试验方案和主要试验方法从高性能海工混凝土的基本要求出发，在原材料的优选试验中，以混凝土的坍落度和扩展度评价混凝土的工作性，以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能，以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能，并以耐久性能为首要要求。

试验中所采用的主要试验方法有：

4.2.1坍落度、扩展度混凝土的坍落度、扩展度按《新拌混凝土性能试验方法》GBJ80-85测定。

4.2.2抗压强度混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定。

4.2.3混凝土的抗冻性能试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）进行。

4.2.4混凝土的电通量和氯离子扩散系数快速试验NEL-PER型混凝土电通量测定仪来评价混凝土抵抗氯离子渗透能力的标准。试验仪器采用北京耐尔NEL-PER型混凝土电通量测定仪。通过在￠95×50mm的混凝土试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hrs内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性。

用RCM-DH型氯离子扩散系数测定仪测定混凝土氯离子扩散系数的试验方法，RCM法参照DuraCrete非静态电迁移原理制定，定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件。将标准养护28天的混凝土试件浸泡于质量浓度为3.0％的NaCl溶液中至指定龄期后，用混凝土切割机将混凝土试件切割成直径＝100±1mm，高=50±2mm的试件。将试件放入电解槽的夹具中，注入1L0.2mol/LKOH正极溶液与1L含5%NaCl的0.2mol/LKOH负极溶液，用测试机主机电源进行电迁移过程，劈开试件，用0.1mol/LAgNo3溶液测定显色深度，最后用软件计算混凝土试件的氯离子扩散系数。

4.3混凝土配合比设计试验主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能

4.4高性能混凝土性能试验结果及分析混凝土的物理力学性能试验结果，常规耐久性能试验结果

高性能海工混凝土的氯离子扩散系数和抗冻性能

高性能海工混凝土与普通混凝土相比较，具有优良的工作性能、相近的物理力学性能和优异的耐久性能，尤其是其耐海水腐蚀性能，混凝土氯离子扩散系数可小于3.0～1.0E-12m2/s

5海工耐久性混凝土的质量保证措施

5.1影响海工耐久性混凝土质量的因素高性能海工耐久性混凝土一般通常具有较高的胶凝材料用量、低水胶比与掺入大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。

5.2提高海工耐久性混凝土质量措施在试验过程中发现，浇筑的混凝土由于阳光直射温度较高产生温差过大的现象，同时由于海湾地区海风比较强烈也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际浇筑混凝土过程中，T梁或其它结构的混凝土浇注完毕后应立即在顶面和四周采取保温保湿措施。对于T梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，采用低温蒸养的方式。

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混凝土在现代工程建设中占有重要的地位。而在今天，混凝土的裂缝在一些施工现场仍然时有出现。论文大全。论文大全。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中大体积混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

1.大体积混凝土温度控制措施

高层建筑地下室的底板一般较厚，有的厚达2-3m，属大体积混凝土施工。发生裂缝的主要原因是水化热高，与环境气温差大，或养护不当，裂缝严重的可导致底板渗漏，若混凝土温度较高是突然浇冷水养护，也会产生无规则的多条微裂缝。

判断能否出现温度裂缝，温度裂缝的控制，需进行温度控制计算后采取相应措施加以控制。根据经验和有关规定混凝土内外温差不超过25度则不会产生温度裂缝。该工程大部分混凝土在12月到次年2月浇筑，而这段时间正值全年气温最低，因此必须进行混凝土热工计算和混凝土温度控制，该部分混凝土的标号均为C20。

采取防止出现温度裂缝的措施，计划采取的措施为：混凝土初凝后在表面覆盖一层塑料薄膜，并覆盖两层草袋进行隔热保温养护。

混凝土内部温度监测，为了及时牚握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在第一施工段内设一个测温点，监测混凝土中心测点与表面测点的温差值，作为调整养护措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。

1.1大体积混凝土墎台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起

各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。

1）收缩裂缝：限制条件下的收缩可分为自生收缩，塑性收缩，炭化收缩和干缩四种，在收缩变形超过极限延伸率或收缩产生的应力超过混凝土当时的抗拉强度时，就开始出现裂缝。

2）温差裂缝：混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

3)安定性裂缝；安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

1.2温度应力的分析

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完成冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

2.裂缝的防治措施

2.1设计措施

1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

2）增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。

3）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

5）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

2.2施工措施

1）细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。

2）根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。

3）混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15゜C以上。论文大全。

4）采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。

5）对于高强度混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%-50%。

2.3现场操作方面

1)浇捣工作：浇捣时浇捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确牚握振捣时间，避免过振和漏振，应提倡用二次振捣，二次抹面技术，以排除泌水，混凝土内部的水分和气泡。

2)混凝土的养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14-28天。

3)避免在雨中或大风中浇灌混凝土，对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。

4)夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模，低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

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内容：对于钢筋混凝土框架结构的施工，有关规范虽已有详细规定，但仍有一些具体细节问题没有明确具体做法，对工程施工过程的管理造成一定影响。本文针对粱柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚度等方面的常见问题，对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见。

1 梁柱节点箍筋施工问题

在实际施工中，梁柱节点区钢筋密集，构造复杂，特别是处于结构中间部位的梁柱接头部位，梁柱钢筋纵横、垂直交错，梁的纵向受力钢筋要放在柱纵向钢筋内部，呈井子形交叉，这样柱子的箍筋绑扎就很不方便。在框架结构施工中，施工单位普遍采取先安装梁底模，柱子箍筋先套在主筋上，再绑扎安装梁钢筋，那么节点区箍筋如果不能及时调位和正确绑扎，致使梁柱节点区出现箍筋不放、少放、间距不符合图纸和规范要求，这样就会给节点区质量留下安全隐患。

由于意识到这个问题对工程质量的影响，具体可采取以下措施：

第一，柱子箍筋下料时做成两个U型的，肢长根据截面尺寸、搭接焊接焊缝要求统一考虑，在绑扎梁的纵向钢筋时，柱子箍筋先不绑扎，待梁的主筋正确就位后再将制作好的两个U型箍筋焊接，这样就可以保证箍筋数量、位置满足设计和规范要求。论文格式。

第二，在安装梁钢筋之前，先把梁钢筋纵向钢筋用垫块准确就位后再进行绑扎，绑扎时控制好纵向主筋与箍筋先后搁置顺序，确保接头处箍筋钢筋位置、数量、间距满足要求。

以上两种做法能有效保证箍筋的施工质量能满足规范和图纸要求，也进一步满足结构中的强结点，强锚固的要求。论文格式。

2 梁柱节点处混凝土强度等级的问题

在钢筋混凝土框架结构设计时，根据设计原则，为保证“强柱弱梁”“ 强节点，强锚固”的要求，柱的混凝土强度等级通常会比梁板高，而且随着建筑物高度的增加，两者的差距会更大。然而这样的话，就会给施工中梁板与柱子交接处截面处混凝土强度等级、构件质量的控制带来很大麻烦。论文格式。

在框架结构施工中，比较普遍的做法是柱和梁板混凝土分两批集中浇筑，即节点区采取和梁板结构混凝土相同强度等级混凝土浇筑。如果单独浇筑节点区，会存在因供应量少和与梁板分隔困难的问题，若同柱一起浇筑，会使节点区混凝土施工缝的留置很困难，如与梁板同时浇筑存在节点“夹层”，存在质量隐患。

根据规范规定，梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa，如果超过时，梁柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。特别强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同，不能与梁板混凝土强度等级相同；而规范规定，当柱混凝土设计强度等级高于梁板的设计强度时，应该对梁柱节点核心区混凝土强度等级采取有效措施，保证节点混凝土的强度。两个观点都在保证强节点的设计原则。具体可采取以下措施：

为了方便施工，可以直接在梁端(柱边)设置垂直交界面，采用快易收口网，可避免在板内设置分界面，使施工难度降低；但为防止分界面出现施工冷缝，建议施工时梁柱节点区混凝土采用塔吊配备小口漏斗浇筑，梁板等大面积部位混凝土则采用泵送，同时浇筑，并做好养护工作。

要保证核心区混凝土构件的强度，具体做法是在节点处增加纵向钢筋，设置型钢或增加箍筋予以补强。这种方法施工方便，质量容易保证，施工单位易接受。

3 混凝土保护层厚度问题

保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求、满足混凝土炭化深度符合规范和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度太小，无法满足上述要求，太大则会在弯矩作用下使截面边缘产生的拉应力而使构件表面易开裂(δ＝M/W＝My/I)。因此，《混凝土结构工程施工质量验收规》(CB50204-2002)第5.5.2条均规定：受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为5mm。

施工时须严格按规范和设计要求保证混凝土保护层厚度，但实际施工时很难做到。高层建筑中。由于柱箍筋直径较大，间距较密，肢数较多，加工难度较大，上下钢筋有相互锚固，安装后箍筋有外突部分，外突箍筋使模板无法安装，为此施工单位总是有意识地将箍筋做小一点以便安装模板。但会造成柱纵筋保护层偏大，解决该问题有赖于提高现场加工施工准确度，做好钢筋工程施工样板。 其次模板的几何尺寸也是影响保护层的因素之一，几何尺寸偏小，骨架尺寸不变，则会造成保护层偏小，反之则会偏大。还有梁的起拱、保护层垫块多少也会造成保护层大小的改变。

在框架结构施工中，由于楼面结构标高是一致的。双向框架梁同时穿越柱节点时，必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏大。井宇架梁节点也有同样问题，这些问题无法避免，可以通过设计采用增加构造架立钢筋解决。但需注意：一是梁箍筋的下料问题．由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过，若该向框架梁端箍按原尺寸下料，面筋无法直接绑扎到箍筋上，对梁骨架受力不利，因此梁端箍筋下料时高度可减小2-3cm(仅一向框架梁端需要)；二是施工时以哪一向为主，保护层厚度增大，混凝土截面有效高度变小，正截面抗弯承能力减小，设计时是否考虑这种影响，另一方面构件表面容易开裂(原因如上，δ＝M/W＝My/I)，《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.2.4条规定：当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施；对此须在设计时就明确以哪一向为大，并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂，也可以通过设计采用增加构造架立钢筋解决。

[1]《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）

[2]《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（03G101）

[3]《建筑结构抗震设计》，中国建筑工业出版社

[4] 《一级注册结构工程师必备规范汇编》中国建筑工业出版社