钢筋使用（精选7篇）
钢筋使用 篇1
1 概述
混凝土中钢筋锈蚀已经成为影响钢筋混凝土结构使用寿命的一个主要问题。锈蚀一方面造成钢筋有效受力截面减小、力学性能退化,大幅削弱构件的安全性;另一方面锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能退化,构件变形增大,保护层锈胀甚至剥落,严重危害结构适用性。因此,在对已有锈蚀损伤的混凝土建筑进行检测评定时,需要对其剩余使用寿命进行评估,以此为后继维护及加固修复处理提供决策依据。
过去的几十年中,国内外学者对锈蚀钢筋混凝土结构的剩余使用寿命进行了多方面研究,提出了多种相关计算分析模型[1,2,3]和可靠度理论模型[4,5]。然而,从对结构性能影响的角度,混凝土中钢筋锈蚀是一个多阶段的发展过程:锈蚀开始前的侵蚀介质渗透阶段;锈蚀发生到保护层开裂的锈蚀发展阶段;保护层开裂后的加速锈蚀阶段;混凝土保护层完全剥落后的自然锈蚀阶段。由于各阶段钢筋锈蚀速率存在较大差异,锈蚀对结构性能的影响亦不一致,这给上述模型在实际工程中的应用带来很大局限。本文基于锈蚀对结构安全性和适用性的影响,在综合已有研究成果的基础上,结合国家和地方相关规范与标准,提出了锈蚀钢筋混凝土结构剩余使用寿命的实用计算方法。利用锈蚀发展三个阶段的特征分别建立相关劣化模型,最后采用试算法确定锈蚀结构的剩余使用寿命。
2 锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命
2.1 劣化过程
普通大气中,CO2通过扩散进入混凝土内部,与孔溶液中水化产物发生反映,引起孔溶液pH值下降,并最终导致混凝土中预埋钢筋发生锈蚀。虽然混凝土中钢筋锈蚀的化学转化过程没有完全研究透彻[6],但所有研究都证明锈蚀产物体积引起体积显著增加,对锈蚀钢筋周围混凝土产生径向压力。当混凝土中由此产生的环向拉应力超过混凝土抗拉强度后,混凝土保护层便会产生沿钢筋纵向的锈胀裂缝,使侵蚀介质更易进入混凝土内部,从而导致劣化速度加快。
混凝土中钢筋锈蚀引起的结构性能劣化是一个时变过程。根据锈蚀对结构性能产生危害的机理,定义以下几个关键时间点:1)钢筋锈蚀开始时间t1;2)混凝土保护层锈胀开裂时间tcr;3)锈胀裂缝宽度达到限值时间tw1;4)承载力降至限值时间tp;5)结构变形达到限值时间ts;6)横向受力裂缝到达限值时间twh;如图1所示。由此,结构性能劣化过程可分为以下三个不同阶段:锈蚀开始前的初始阶段(T1),锈蚀开始到锈胀裂缝出现前的发展阶段(T2),锈胀开裂至极限状态的加速锈蚀阶段(Tu)。
2.2 极限状态定义
不同研究工作中对锈蚀结构的使用寿命极限状态定义并不一致。Bazant取混凝土锈胀开裂作为极限状态,基于锈蚀机理和弹性力学建立剩余使用寿命预测模型[1],这种极限状态定义方式也被别的研究者所采用[2,7]。然而,有学者认为以锈胀裂缝到达一定宽度界定极限状态更为合理[8]。综合来看,多数锈蚀混凝土结构使用寿命评估模型中均采用锈蚀开始或混凝土保护层锈胀开裂作为其极限状态,这在一定程度上是由于普遍认为锈胀开裂后的锈蚀加速发展阶段时间相对很短[9,10]。然而,近期研究结果证明,对于结构全寿命周期而言锈蚀初始阶段可能仅占很小比例[11,12]。
为便于工程实际应用,结合相关国家规范标准[13,14,15],本文从结构可靠度的角度定义剩余使用寿命极限状态。钢筋混凝土结构的可靠度包括三个方面:安全性、适用性和耐久性。这三方面均受到钢筋锈蚀的显著影响。随结构形式、功能要求和环境条件的变化,任何一方面的可靠度指标均可能首先降至限值以下。图1中所示ts>tp>twh>twl为一特例,对实际结构其大小关系随构件几何尺寸、配筋方式及环境条件的不同而变化。在某些极端情况下,锈蚀混凝土结构的使用寿命甚至可能在保护层锈胀开裂前便因承载力降低达而终结。
现有规范中,通常根据某一特定的指标将老化钢筋混凝土结构评定为四个等级,如安全性、变形或裂缝宽度,见表1～表3[13,14,15]。结构剩余使用寿命定义为在正常维护使用条件下,未附加修复加固处理结构能维持其正常使用功能的时间。因此,可以取锈蚀钢筋混凝土结构的可靠度由等级b向等级c的临界转换点作为其使用寿命极限状态,此时按现有规范必须对结构进行修复处理。实际工程中对锈蚀结构进行使用寿命评估时,可根据实际情况取用某一个或几个可靠度指标作为极限状态判别标准。如环境侵蚀作用较轻时,可综合取用锈蚀结构的安全性评定等级和变形评定等级作为极限状态判别标准;恶劣腐蚀环境下,极限状态宜取锈胀开裂评定等级或锈胀裂缝宽度达到0.15～0.3 mm范围内某一限值作为判别标准[12,16];而预应力混凝土结构则应选锈蚀开始作为极限状态判别标准。
注:R与S分别为结构构件的抗力和荷载作用,γ0为结构重要性系数,γR为抗力分项系数。
注:l0为构件跨度;h为单层层高;H为建筑总高度。
注:δcr为对应混凝土保护层锈胀开裂的临界钢筋锈蚀深度;δe为钢筋实测锈蚀深度。
3 耐久性劣化模型
3.1 碳化模型
现有碳化模型很多,本文中采用一个考虑部分碳化区的碳化深度预测模型,见式(1)[17]。
式中,tcor为部分碳化区前锋到达钢筋表面的时间(d);c为混凝土保护层厚度;RH为相对湿度;(RH<70%);W/C为混凝土水灰比;C为水泥用量(kg/m3);γc为水泥类型修正系数;γHD为水泥水化程度修正系数;C0为二氧化碳体积浓度。
3.2 锈胀开裂前锈蚀速率
混凝土中钢筋的锈蚀是一个电化学过程,通常采用锈蚀电流密度icorr作为锈蚀速率的评价指标。锈蚀电流密度已知的情况下,给定时间段内钢筋的重量锈蚀率可由法拉第定律精确计算。钢筋锈蚀电流密度则可具体采用交流阻抗法、电化学噪音法或线性极化法进行测量。对于实际结构的锈蚀电流密度尚无统计数据,但根据已有研究报告icorr大多在1～10μA/cm2范围内,极端侵蚀环境下最大锈蚀电流密度可达到100～200μA/cm2[18]。
在现场实测电流密度不便的条件下,可根据“混凝土结构耐久性评定标准”中建议的经验模型进行估算[19]:
式中,λ0为锈蚀速率(mm/year);Kcl为钢筋位置影响系数,钢筋位于角部时Kcl=1.6,钢筋位于非角部时Kcl=1.0;m为局部环境系数;T、RH分别为年平均温度(℃)和年平均相对湿度;RH>0.80时取RH=0.80;feuk为混凝土混凝土抗压强度评定值(MPa)。
3.3 锈胀开裂临界状态
随钢筋锈蚀发展,锈蚀产物积聚在钢筋与混凝土界面,对周围混凝土施加径向压力,并最终导致保护层锈胀开裂。对钢筋锈蚀过程中锈胀压力发展及锈胀开裂的研究主要通过以下三种方式:基于试验的统计分析[20],模拟试验[7]及力学建模分析[2]。研究结果表明锈胀临界状态对应的钢筋锈蚀率主要影响因素包括钢筋类型、混凝土抗拉强度和保护层厚度与钢筋直径的比值。临界锈蚀深度δcr可通过式(4)、式(5)计算[19]。
3.4 保护层锈胀开裂后锈蚀速率
保护层锈胀开裂前,混凝土中钢筋锈蚀速率很大程度上受到阴极区氧气量的影响,此时氧气主要通过扩散进入混凝土内部。在锈胀开裂后的加速锈蚀阶段,氧气可通过裂缝迅速到达钢筋表面,因此钢筋锈蚀速度大幅加快。“混凝土结构耐久性评定标准”给出了锈胀后钢筋锈蚀速率的估算公式[19]:
式中,λ1为保护层锈胀开裂后钢筋锈蚀速率,λ1<1.8λ0时取λ1=1.8λ0;λ0为锈胀前锈蚀速率。
3.5 锈胀裂缝宽度
实际工程中预埋钢筋锈蚀程度的量化检测非常困难,目前也没有较为简单易行的预测方法。因此有必要将钢筋锈蚀与结构锈蚀劣化过程中某一易于测量的特征参数联系起来,建立它们之间的相关关系。其中锈胀裂缝宽度最为常用,试验和分析结果显示锈胀裂缝宽度的增加与钢筋锈蚀深度的增长近似成线性关系,见式(7)。
式中,δw为锈胀裂缝宽度w对应的钢筋锈蚀深度;α为待定系数,与钢筋类型和位置、混凝土强度及混凝土保护层厚度和钢筋直径的比值有关[8]。
3.6 锈蚀构件的承载力计算
钢筋锈蚀对结构性能劣化的影响主要有四个方面:钢筋有效受力截面减小、钢筋力学性能退化、混凝土截面减小及钢筋与混凝土间粘结性能退化。钢筋截面减小可通过锈蚀率计算,混凝土截面减小实测确定,钢筋力学性能退化则通过文献[21]中经验模型考虑,如图2所示。在端部可靠锚固的情况下,粘结退化对锈蚀钢筋混凝土梁承载力几乎不产生影响,因此其承载力可通过传统计算方法确定,只需计入钢筋与混凝土截面减小及钢筋力学性能退化的影响。锈蚀钢筋混凝土柱的承载力可通过类似方法计算确定[8]。
3.7 变形计算
钢筋锈蚀引起的混凝土截面削弱和钢筋截面损失均导致锈蚀构件刚度退化,钢筋与混凝土间粘结退化对刚度的削弱作用更加显著。由此导致使用荷载作用下,随锈蚀发展锈蚀构件变形逐渐增大。钢筋锈蚀引起的粘结退化受到多种因素影响,由此导致的结构性能退化过程与机理也极为复杂,目前针对锈蚀钢筋混凝土构件(主要为受弯构件)受力裂缝宽度和变形的计算模型均缺乏实用性。在此建议采用经典受弯理论方法进行挠度计算,对短期抗弯刚度进行修正计入锈蚀影响,见式(8)[13]。
式中,Bsc为受弯构件短期刚度;Es为钢筋弹性模量;Asc为锈蚀钢筋截面积;ψc为锈蚀钢筋纵向应变不均匀系数,;且ψc≤1,ψ为未锈钢筋纵向应变不均匀系数,w为最大锈胀裂缝宽度,wb为锈胀裂缝宽度限值,对光圆钢筋wb=2.5 mm,对变形钢筋wb=3.5 mm;αE为钢筋与混凝土弹性模量比值;ρc为纵向配筋率;γ'f为受压翼缘与腹板有效面积之比。
4 剩余使用寿命预测步骤
钢筋锈蚀发展的三个阶段中结构性能劣化机理各不相同,钢筋锈蚀速率也有显著差异。初始阶段因钢筋表面氧化膜的存在无锈蚀发生;但第三阶段钢筋锈蚀速率相比保护层锈胀开裂前显著增加。这导致对于给定的极限状态和控制因素,无法直接对剩余使用寿命进行计算。因此,基于前文耐久性劣化模型,采用逐步试算法计算锈蚀结构的剩余使用寿命。
锈蚀结构寿命评估的第一步为搜集初始设计施工资料及现场检测,其内容主要包括环境条件、混凝土强度、使用荷载及结构损伤等。在此基础上,通过综合分析确定结构的主要劣化机理和控制因素。极限状态可根据相关规范标准,定义为包括安全性、适用性和耐久性在内的任一结构性能等级由b向c的转化,亦可根据实际情况由结构实际功能需求确定。
图3所示为剩余使用寿命计算的框架流程图。对于已建成服役T0年的建筑,首先假定剩余使用寿命Tr=0,根据前述劣化模型可计算出总使用寿命周期Ttotal=T0+Tr年后结构的控制指标数值。此计算结果与预设的耐久性标准对比,如任一指标等级低于等级b,则认为结构剩余使用寿命为否则应加大Tr值重复上述计算步骤,直至得出最终结果。
5 算例
以一根多层钢筋混凝土框架中的固支梁为例进行计算,建成服役10年时间。进行现场调查和翻阅原始施工图纸后得到如下数据:梁截面b×h=200 mm×450 mm,跨度l0=4.8 m,混凝土轴心抗压强度13.4 MPa,设计水灰比为0.55,跨中配3根18 mm二级变形钢筋,支座区域配3根20 mm二级变形钢筋,屈服强度和极限强度分别为330 MPa和500 MPa,混凝土保护层厚度25 mm;恒载q=23 kN/m,活载25 kN/m;所处环境相对湿度为60%,年平均气温20℃,CO2体积浓度0.037 9%。
工况1:结构重要性系数γ0取1.0,γR取1.13,以下三个条件中任一不满足便认为结构达到极限状态:1)R/(γ0γRS)≥0.95;2)跨中挠度f≤l0/350;3)锈胀裂缝宽度wcr≤0.2 mm。由于未观察到钢筋锈蚀,因此判断构件处于初始阶段。根据式(1)计算得出tcor=17 528 d,说明初始阶段将持续38年(T1-T0)。根据式(4)计算得锈胀开裂时钢筋临界锈蚀深度为0.046 mm,根据式(3)得锈蚀发展期钢筋锈蚀速率为0.0 022 mm/年,即锈蚀第二阶段将持续20.9年(T2)。混凝土保护层开裂后,钢筋锈蚀速率由式(6)计算得0.0 082 mm/年。
首先假设Tr=0,进行支座截面承载力验算R/(γ0γRS)=119.7/104.2≥0.95,跨中截面承载力验算R/(γ0γRS)=88.7/46.1≥0.95;跨中挠度验算f=5.66 mm
工况2:在此工况中锈胀裂缝宽度不再作为极限状态的控制指标,只考虑承载力和挠度。重复上述试算过程,最终发现支座截面承载力成为控制因素,结构剩余使用寿命为83.6年。
6 结论
综合现有耐久性相关研究成果并结合相关规范标准,提出了锈蚀钢筋混凝土结构剩余使用寿命的计算方法。相比传统使用寿命预测模型多针对某一特定耐久性问题,本文所建立模型更偏重于方法论和实用性。替换相应的耐久性劣化模型后,此方法亦可用于氯离子侵蚀引起的结构锈蚀寿命预测。另外,考虑到试算过程非常繁琐,建议编制计算机程序完成此部分工作。
摘要：针对钢筋锈蚀引起的混凝土结构性能劣化,建立了锈蚀钢筋混凝土结构剩余使用寿命的实用计算方法。极限状态定义为锈蚀结构的安全性、适用性和耐久性评定等级由等级b降为等级c的临界状态,按现有规范此时锈蚀结构必须采取修复加同处理。根据钢筋锈蚀对结构性能的影响机理,将锈蚀结构的使用寿命周期分为:钢筋未发生锈蚀的初始阶段(T1),锈胀开裂前的锈蚀发展阶段(T2),锈胀开裂到极限状态的加速锈蚀阶段(T3),并建立各阶段锈蚀速率与结构性能退化模型。在此基础上进行试算,假设时间T1,计算评定Tr时间点锈蚀结构的等级,调整Tr使某一控制指标首先达到极限状态,由此确定结构剩余使用寿命。最终通过算例验证此计算方法实际可行。
关键词：混凝土结构,钢筋,锈蚀,使用寿命
钢筋使用 篇2
1应根据施焊钢筋直径选择具有足够输出电流的电焊机，电源电缆和控制电缆联接应正确、牢固。控制箱的外壳应牢靠接地。
2施焊前，应检查供电电压并确认正常，当一次电压降大于8%时，不宜焊接。焊接导线长度不得大于30m，截面面积不得小于50mm2。
3施焊前应检查并确认电源及控制电路正常，定时准确，误差不大于5%，机具的传动系统、夹装系统及焊钳的转动部分灵活自如，焊剂已干燥，所需附件齐全，
4施焊前，应按所焊钢筋的直径，根据参数表，标定好所需的电源和时间。一般情况下，时间(s)可为钢筋的直径数(mm)，电流(A)可为钢筋直径的20倍数(mm)。
5起弧前，上、下钢筋应对齐，钢筋端头应接触良好。对锈蚀粘有水泥的钢筋，应要用钢丝刷清除，并保证导电良好。
6施焊过程中，应随时检查焊接质量。当发现倾斜、偏心、未熔合、有气孔等现象时，应重新施焊。
钢筋使用 篇3
1 混凝土的变形对梁抗弯性能的影响
混凝土的变形形式主要分为两类, 一类是混凝土的受力变形, 包括一次短期加荷的变形和荷载在长期作用下的变形;另一类是混凝土的体积变形, 主要是指混凝土由于收缩和温度变化产生的变形等。在混凝土构件的使用期间, 影响较大的是构件在长期荷载作用下所产生的徐变。所谓混凝土的徐变是指混凝土在长期不变荷载作用下, 其应变随时间增长的现象。对结构体系或者结构构件而言, 徐变既有其有利的一面, 也有其不利的一面。在有利方面比如, 徐变能够使结构的内力重分布, 减少应力集中现象和减少温度应力等。在不利的方面不如有:使混凝土构件的变形增大;在预应力混凝土构件中, 徐变会导致预应力损失;对于长细比较大的偏心受压构件, 徐变会使其偏心距增大, 从而降低了构件的承载能力等。
混凝土徐变产生的原因较为复杂, 一般认为主要是由于混凝土受力后水泥凝胶体的粘性流动要持续一个很长的时间以及微裂缝的持续延伸和发展。归结起来, 具体的原因还有混凝土组成成分及配合比、混凝土养护条件和使用环境、构件的体积和表面积之比、应力的大小等等。而影响混凝土徐变的因素主要有:加荷时混凝土的龄期愈早, 则徐变就愈大;持续作用的应力越大, 徐变也越大;水灰比越大, 水泥用量多, 则徐变也越大;使用高质量的水泥以及强度和弹性模量高、级配好的骨料, 则徐变较小;混凝土工作环境的相对湿度低则徐变大, 在高温干燥环境下徐变将显著增大。而在荷载长期作用下, 梁受压区混凝土的徐变会使梁挠度增大。
钢筋混凝土梁的抗弯刚度是随着荷载的增加而不断降低的, 并不是始终不变的一个常数。梁在使用阶段的刚度变化可以分为短期刚度和长期刚度两类。在很多的钢筋混凝土设计的教材上均有关于受弯构件的短期刚度的计算公式[2,17], 这里不再重复。而相关的试验表明, 在长期的荷载作用下, 钢筋混凝土梁的挠度随时间而增大, 即刚度随时间而降低。刚度降低的主要原因是因为受压区混凝土的徐变, 徐变使混凝土的压应变随时间而增大, 曲率也增大。此外, 混凝土的收缩、粘结滑移徐变等也会使曲率增大, 因此, 构件的刚度随着时间的增长而下降。
由于混凝土构件是暴露在空气中使用的, 这将会引起混凝土的体积变形。其中最常见的是混凝土的收缩变形, 混凝土的收缩是指混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。混凝土产生收缩现象的主要原因是混凝土在硬化过程中由于发生化学反应而产生的凝缩和混凝土内部的自由水分蒸发而产生的干缩。混凝土的收缩对钢筋混凝土构件将产生不利的影响。例如, 在混凝土构件受到约束时, 混凝土的收缩会使混凝土中产生拉应力。在构件使用前就可能会因为混凝土收缩应力过大而产生裂缝。同时, 在预应力混凝土结构中, 混凝土的收缩同样会引起预应力的损失。
所以, 不管是混凝土的受力变形还是体积变形, 都会在不同程度上影响钢筋混凝土结构的受力和使用性能, 在实际工程中, 必须引起足够的重视。在了解了影响混凝土变形的因素之后, 我们就应该采取相应的措施, 来减少变形。比如可以通过改善原材料的性质及构件使用的环境来减少变形。对于混凝土的收缩, 可以加强混凝土的早期养护、减少水灰比、减少水泥用量、加强振捣等有效措施来解决。
2 梁中钢筋在使用期间对梁抗弯强度的影响分析
钢筋混凝土构件通常是带裂缝工作的, 构件中裂缝的出现是不可避免的, 因为混凝土的抗拉强度很低, 在不大的拉应力作用下就可能会产生裂缝。然而水气或者有害气体就会通过裂缝作用于钢筋, 或由于保护层混凝土的碳化, 使钢筋表面保护膜遭到破坏, 均会使钢筋生锈。钢筋生锈是一个膨胀过程, 形成锈蚀的生成物, 其体积可比钢筋被锈蚀的体积大2~3倍, 这种效应可在钢筋周围的混凝土中产生相当大的拉应力, 引起沿钢筋的纵向裂缝。对于钢筋锈蚀的危害程度, 沿钢筋的纵向裂缝要比横向裂缝严重得多, 所以应引起足够的重视。国内外有很多研究钢筋锈蚀对梁的影响的相关文献, 对梁的锈蚀问题进行了比较深入的研究。
材料的耐久性是指暴露在使用环境中的材料, 抵抗各种物理和化学作用的能力。钢筋混凝土结构具有较好的耐久性, 只要能保证对混凝土结构的正常设计、正常施工和正常维护, 其寿命可高达百年。但是, 由于混凝土表面暴露在大气中, 特别是长期受到外界温度、湿度等不良气候环境的反复影响, 以及可能长期受到有害物质的侵蚀, 从而使混凝土结构随着时间的增长而出现混凝土碳化、开裂和钢筋锈蚀等现象, 进而使材料的耐久性降低。因此, 对于混凝土结构, 在进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算的同时, 还应该根据结构所处的环境类别、结构的重要性和使用年限进行耐久性的设计。
3 结论
受弯构件在使用过程中, 由于受到荷载的长期作用的影响, 混凝土的徐变和钢筋的锈蚀都将在很大程度上影响梁的抗弯承载力。随着时间的增加, 构件的抗弯强度降低, 因此, 在实际工程中, 我们必须引起足够的重视。除了设计时要考虑正常使用极限状态验算以外, 在使用期间要注意构件的使用环境, 采取相应的维护措施。在钢筋混凝土结构构件的耐久性方面, 虽然现已有较多的加固和维护措施。但是这些措施施工比较复杂、增加了结构的造价。我们应该从增强结构的耐久性本身出发, 来增加结构的使用寿命。
参考文献
[1]GB50010—2002.混凝土结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]易建伟, 孙晓东.锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究.土木工程学报, 2007.
[3]Coronelli D Gambarova P.Structural assessment of corroded reinforced concrete beams:modeling guidelines.Journal of Structural Engineering ASCE, 2004.
钢筋使用 篇4
筑材料专项检查的通知
闽建建[2011]49号 浏览次数:571
各设区市建设局（建委、园林局、公用局）、质监局、工商局,平潭综合实验区交通与建设局：
近期在我省个别建筑工地发现了假冒品牌钢筋。省政府高度重视，作出批示，要求严肃查处，开展钢筋等主要建材专项检查，确保工程质量。为认真贯彻落实省领导重要批示精神，切实加强在建建筑工程使用钢筋、水泥等主要建筑材料质量管理，决定立即开展全省在建建筑工程使用钢筋、水泥等主要建筑材料专项检查。现将有关事项通知如下：
一、总体要求
以工程质量为核心，严格执行建设工程法律法规和规范标准，采取切实有效措施，对钢筋、水泥等主要建筑材料生产、流通和使用加大监管力度，严厉打击使用“瘦身钢筋”和假冒品牌钢筋等违规行为，严肃查处相关责任单位和责任人，建立健全企业质量保证体系，切实保障我省建筑工程的质量安全。
二、检查内容
全省在建房屋建筑工程和市政基础设施工程施工现场使用的钢筋、水泥等主要建筑材料的质量情况。重点如下：
1、钢筋。是否按照国家有关标准采购；进场时施工和监理单位是否进行复验，对其产品合格证和出厂检验报告等证明文件材料进行核查；是否建立台帐；是否按进场批次进行见证取样检测。
2、水泥。是否按照国家有关标准采购；进场时施工和监理单位是否进行复验，对其产品合格证和出厂检验报告等证明文件材料进行核查；是否按进场批次进行见证取样检测。
三、工作机制
1、各地建设、质监、工商部门要依照有关法律法规，按照各自职责分工，加强对钢筋、水泥等主要建筑材料生产、流通、使用环节的监管。质监部门要加强对钢筋、水泥等生产环节的监管；工商部门要加强对钢筋、水泥等流通环节的监管；建设部门要对进入建筑施工工地的钢筋、水泥等使用加强监管。
2、各地建设、质监、工商部门要加大执法检查力度，对检查发现钢筋、水泥等生产、流通、使用环节的违法行为要依法从严处罚，原则上一个月互相通报一次，将来源和流向告知其他两个部门。建设部门对建筑工地发现的不合格钢筋、水泥要及时通报质监、工商部门；质监、工商部门要依法查清来源，对非法经销商或非法生产厂商要严肃处理。
3、各地建设、质监、工商部门要把钢筋、水泥等生产、流通、使用环节发现并查处的违法企业列入黑名单向社会公布。对构成犯罪的，要移交公安部门立案查处。
四、实施步骤
1、企业自查阶段：从发文之日起至9月30日，各建筑施工企业按照省厅《转发住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局关于进一步加强建筑工程使用钢筋质量管理工作的通知》（闽建建函[2011]32号）和《关于进一步加强和规范预拌砼与预制构件企业生产经营活动管理的通知》（闽建建[2011]13号）及本通知要求，认真开展自查自纠，规范钢筋、水泥等主要建筑材料的采购、质量管理。
2、督促检查阶段：10月1日至10月31日，各地建设部门要对进入建筑施工工地的钢筋、水泥等使用情况开展全面检查。对检查发现的问题，要督促责任单位立即整改，并通报质监、工商部门。
3、省里督查阶段：11月中上旬，省住房和城乡建设厅将会同质监、工商部门，对各地开展检查情况进行督查。
五、工作要求
1、加强组织领导。开展钢筋、水泥等主要建筑材料专项治理是确保建筑工程质量的重要举措。各地建设、质监、工商等部门要高度重视，加强分工协作，及时通报有关信息，形成监管合力，确保工作落到实处。
2、加强自查指导。各项目法人单位、施工、监理企业要根据本通知要求，立即开展自查自纠工作。各地建设行政主管部门要加强对企业的指导，督促企业按要求认真做好自查和整改工作。
3、加强监督检查。各地要加强监督检查与执法，并做到全面检查，重点突出；要注重检查方式方法，做到明查与暗查结合、全面检查与重点检查结合、自查与抽查结合、经常性检查与集中专项检查结合，确保检查实效。通过监督检查真正发现问题，并及时进行整改，确保建筑工程使用的钢筋、水泥等材料质量。对存在严重违法违规行为的有关单位，要依法进行处罚，发现一起，纠正一起，绝不姑息。
福建省住房和城乡建设厅 福建省质量技术监督局
福建省工商行政管理局
钢筋使用 篇5
1 钢筋网岩巷支护机理
钢筋网岩巷支护是以铺设钢筋网为主的新的支护结构, 其机理是通过锚杆的挤压作用, 形成一定厚度的锚固岩体, 钢筋网的作用是防止围岩的离层和阻止小块活石片落, 同时可保证锚杆托盘始终处于锁紧状态, 平衡各锚杆受力状况, 保证锚固岩梁的整体性, 提高锚固岩梁的抗弯能力, 当锚固岩体承载受剪切破坏后, 它能形成围包力继续承载。经钢筋网组合起来的围岩具有支护三个方面的要素:一是组合的破碎岩体形成较厚的组合拱;二是破裂围岩锚固体具有与原岩相近的强度;三是破裂围岩锚固体具有可缩性。以高压射流形式喷射的混凝土中的部分灰浆渗入岩体表面缝隙, 能使互不联系或联系较弱的岩块胶结成一个整体, 从岩层层面加固围岩, 喷射的混凝土可以密贴在岩石表面将围岩封闭, 防止风化和潮解, 并且和加固的破碎围岩形成一个统一的结构体, 互相依存, 互相制约, 联合受力, 共同变形。另外, 钢筋网支护强度较普通金属网支护强度大, 钢性好, 更能适宜拱型岩巷造型的需要, 利于安装和服务年限较长的优点, 并且留有容许压力释放和留有压力释放的时间和空间, 在进行钢筋网支护完成后待其压力释放高峰过后, 巷道变形趋于缓慢时, 再进行复喷, 既可补救初喷的破坏部分, 还可增厚喷层以阻止或减缓围岩缓慢持续的变形。
2 钢筋网支护施工工艺
在钢筋网支护中使用的钢筋网长×宽=2.0 (米) ×1.0 (米) , 直径为5mm钢筋点焊, 网目规格为40mm×40mm;锚杆:采用45#左旋无纵筋螺纹锚杆, 每套锚杆由杆体、销钉螺母和托盘主成, 锚杆全长1600mm, 锚杆直径尺寸为20mm, 托盘用Q235钢, 厚度不小于6mm, 直径不小于140mm;树脂锚固剂药卷必须采用正大公司出厂的产品, 其中锚固剂药卷各项指标:锚固剂药卷直径23~25mm, 遇有断层或围岩破碎使用两个药卷, 实现加长锚固, 锚杆眼底部为速凝药卷, 外部为中速凝固药卷。药卷搅拌时间不得超过10秒钟, 固化时间 (终凝) 不得超过40秒钟, 锚固剂锚粘胶结厚度为6mm。
2.1 工艺流程。
光爆后初喷拱顶→钻拱部锚杆眼→安装拱部锚杆→挂铺拱顶钢筋网→安装拱部锚杆→钻两帮锚杆眼→安装两帮锚杆→挂铺两帮钢筋网→安装两帮锚杆→复喷→监测→喷射混凝土 (二次支护) 。
2.2 工艺要求。
2.2.1 初喷:
光爆后清理拱部活矸危石, 按照中心、腰线检查巷道断面规格后, 及时初喷40mm厚混凝土, 然后安设好单体液压支柱。
2.2.2 打锚杆眼:
打眼前严格按量尺画眼布置图定位, 眼位误差不得超过100mm。深度应与长度相匹配, 深度误差不超过50mm, 打眼时应在钎子上做好标志, 严格按锚杆长度打眼。
2.2.3 安装锚杆、铺网。
(1) 锚杆眼打到预定深度后, 停止凿岩机推力, 但给足水30秒撤出钎杆。 (帮部眼安装前应用掏勺等工具将眼内的岩渣、积水清理干净) 。 (2) 用锚杆将树脂药卷送入眼底, 使用气扳机搅拌药卷时间为15~20秒后上锚杆托盘螺母, 待固化时间 (7分钟) 后上紧螺冒。 (3) 上紧螺母时, 拧紧力矩不小于450N/M, 终锚力不小于110KN。 (4) 钢筋网搭接长度不得小于0.2m, 并用14#铁线采用双丝双扣隔环联结。网要紧贴壁面, 挂网顺序是由拱向两帮延展, 网挂好后撤除临时支护。
2.2.4 复喷:当巷道全断面完成安装锚杆、挂网后, 立即复喷60mm厚混凝土。
2.2.5 监测:一次支护施工后, 根据检测仪监测应力释放情况确定二次支护时间。
2.2.6 二次支护:待巷道变形基本稳定后, 清理破坏了的喷层, 然后喷射混凝土至设计厚度。
3 钢筋网支护的应用
3.1 工程地质条件。
西一区18层-115瓦斯抽放巷, 位于鹤岗市检顺矿井田中部, 标高为-115m~129.9m, 工程量570m, 布置在18煤层底板, 该区域地质构造复杂、断层节理发育, 落差超过2m的断层有4条。岩性为灰色粉砂岩。18煤层为特厚煤层, 平均厚度15.25m, 属稳定煤层, 煤层硬度f=1.2~2.0, 产状变化较大, 倾角2~17, 直接顶为灰色粉砂岩, 厚2.2m, 老顶为白色中砂岩, 厚度25m, 直接底为灰黑色的页岩, 厚度1.5老底为白色中砂岩, 厚度30m。瓦斯涌出量为0.3m3/min。
据以上地质特征, 按照巷道围岩分类标准, 该巷道属于中松动圈, Ⅲ类一般围岩巷道, 经过到外省煤矿学习钢筋网支护先进的经验, 根据工程类比法, 结合松动圈支护理论、围岩松动圈分类, 其顶松动深度LP≤1.5m, 这样依据悬吊理论支护机理, 锚杆锚端超过1.5m, 进入关键承载圈, 将不稳定的岩层悬吊于稳定的岩层中, 从而使掘出巷道的顶板得以稳定经研究后确定。本巷道在施工时采用钢筋网支护, 巷道断面4000mm×3200mm, 面积11.6m3/10.4m3。创下月进120m的记录, 且巷道造型至今依然保持良好。
3.2 支护效果分析。
3.2.1 巷道在施工过程中, 每相距50m设一组
观测站, 每一组观测站有8个基点, 分别设在顶板底板, 及巷道的两帮。基点深度为300mm~400mm。通过钢卷尺量得巷道顶, 底板及两帮的相对位移量, 得到如图所示, 顶、底板及两帮相对位移变化曲线图:
3.2.2 通过顶、底板及两帮位移变化曲线可以
清楚看到, 不管顶、底板、还是两帮、巷道推进10天后, 相对位移量逐渐变小, 30天后趋于稳定。原巷道已压缩宽仅为2.2m、高仅为1.9m。由此可知, 巷道顶、底板移近量最大为60mm, 两帮移近量大为100mm, 其变形量符合有关规定, 能够保证有效断面, 所以认为采用钢筋网支护是合理的, 是成功的, 是比较安全的支护方式。
小结
在同一地点、同等地质条件的巷道施工中, 两种不同支护效果出现了巨大的差异, 采用了钢筋网就保证了支护效果, 两帮和顶底板位移量较小, 支护完整, 而架棚支护就不能达到前一种的支护效果。
钢筋网支护技术突破了一切旧的支护形式和支护理论, 不是消极被动地去支护已经松动的围岩, 而是积极主动地, 最大限度的保持围岩的完整性、稳定性。控制围岩变形, 位移和裂隙发展, 充分发挥围岩自身的支承作用, 把围岩从荷载变为承载体, 变被动支护为主动支护, 这是钢筋网支护的最大特点, 也是比其他被动支护形式优越的主要原因。
应注意的几个问题:
(1) 加强支护动态管理, 及时修改支护参数。
严格钢筋网质量与支护质量检查, 严格各工序质量互检, 确保施工质量。钢筋网质量与支护质量的优劣, 存在着一定的隐蔽性, 所以在施工中, 坚持质量验收员现场监督, 确保支护内在的质量。并且, 坚持做好钢筋网受力与顶板离层量的观测, 根据巷道所处状态, 及时调整支护参数, 这样即保证了巷道支护的安全性, 减少了多余的工序。又降低了支护成本, 使支护参数更趋于合理。
(2) 钢筋网支护虽然较原架棚支护工序多, 施工当中各工序之间的衔接要求严细。
但钢筋网支护不用架棚所需要的物料, 使广大一线掘进工人从繁重的体力劳动中解放出来, 大大降低了掘进工人的劳动强度, 就这一点, 锚网支护是原架棚支护一次质的飞跃。且现已被职工所掌握, 并被广大职工认可。其所长钢筋网索支护技术先进、安全可靠、经济合理, 有利于加快巷道掘进速度, 降低工程造价, 提高巷道服务年限。钢筋网岩巷支护技术作为一种先进的支护技术在我国很多的矿区获得普遍推广, 我们也充分认识到实行煤巷钢筋网锚喷支护, 是鹤岗市检顺矿支护发展的新方向。
摘要：钢筋网支护机理及其优越性, 日后工作中所应注意的问题。
钢筋使用 篇6
1.1 构件设计
本文设计的预应力试验T梁是某高速某大桥路段右幅3,4号梁。全桥单跨梁长为30 m,计算跨度为28.9m,桥面净宽为14.13m。桥梁的纵向坡度为0%,横向坡度为1%。设计荷载为公路-Ⅰ级×130%。该实验梁梁高2.0 m,宽1.7 m,顶板厚0.16m,腹板厚0.22 m,马蹄宽0.52 m,在支点处腹板厚变宽为0.52m(图1)。试验T梁的横截面及纵截面尺寸如图2,3所示。
1.2 加载方法设计
在跨中进行3个循环的集中加载(3个加载循环的控制荷载分别为开裂状态下的荷载、正常使用极限状态下的荷载与极限承载能力状态下的荷载)。由于原型破坏性试验所需荷载较大,采用常规的方法难以施加如此大的荷载。该试验在梁场进行,且梁场的路基均为岩石,所以预应力混凝土T梁试验(图4,5)与预应力混凝土箱梁试验采用向岩体内部植入钢筋提供荷载的方法。以《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)为依据,设计向岩体内部植入钢筋的数目及长度。通过计算可知试验T梁的最大力为1800 kN,锚杆采用HRB 335级钢筋,锚固水泥砂浆取强度等级为M10。
1.3 锚筋的布置
在开孔直径为90mm,孔深8.0m中植入32根锚筋,其中N2,N3共计16根为竖直植入,N1和N4与竖直方向夹角为10°;锚筋用胶粘剂为M10水泥砂浆。具体布置见图6,7。
锚筋施工养护完毕后,用锚杆拉拔仪对锚筋进行拉拔测试,确认实际受力符合要求。锚筋顶帽钢筋采用直径为12mm的HRB 335钢筋网连接,间距为20cm,并浇筑50cm混凝土。
1.4 测点布置
应变测点具体布置位置见图8,9,挠度测点布置位置见图10,11。
2 试验结果
按照规范计算试验T梁的永久作用效应,试验T梁的可变作用效应,试验T梁的荷载作用效应总汇及加载控制荷载计算结果见表1,2。
(1)预应力混凝土梁由于自重(永久荷载的一期作用)产生的弯矩为2228.01,在计算加载控制弯矩时,应该减去一期作用产生的弯矩。
(2)开裂状态的加载控制荷载通过试验加载过程中对预应力混凝土T梁出现裂缝的观测获得,出现第一条裂缝时的荷载值即为开裂状态的控制荷载。
(3)极限承载能力状态的加载控制荷载通过试验加载过程中对预应力混凝土T梁裂缝宽度、挠度等的观测获得。
根据试验T梁加载时控制荷载可得配筋如图12所示。
3 实验结果分析
对于无粘结预应力混凝土结构而言,由于预应力筋与周围结构体存在相对滑移,平截面假定不再成立,预应力钢筋应力增量不取决于截面上的应变,而是取决于整个结构变形。无粘结预应力混凝土结构在分级加载过程中预应力钢筋应力增量几乎都是由锚具传递给混凝土的。对于有粘结的预应力混凝土结构而言,在分级加载过程中预应力钢筋的应力增量是由锚具、预应力钢筋与砂浆之间的粘结力共同传递给混凝土,但是对二者所承担的传递给混凝土的预应力钢筋应力增量,有关其比例的研究仍是空白。因此,本节通过对有粘结预应力混凝土T梁在使用阶段锚具处预应力钢筋应力的实测值与跨中预应力钢筋的应力值进行分析,对锚具、预应力钢筋与砂浆之间的粘结力共同传递给混凝土所承担的比例进行研究,为今后对用粘结预应力混凝土结构破坏的进一步研究提供依据。
通过实测可知在分级加载过程中跨中处预应力钢筋的应力增量与锚具处预应力钢筋应力增量的拟合曲线见图13,14和表3,其中,锚具处预应力钢筋应力增量是由拟合曲线得到的近似值。
由表3可知,在分级加载的过程中,跨中处预应力钢筋与锚具处预应力钢筋的应力都在增加,但是跨中处预应力钢筋的应力增加幅度要远远大于锚具处预应力钢筋的应力增加幅度。即使是在加载弯矩为4335 kN·m时,锚具处预应力钢筋应力增量占跨中预应力钢筋应力增量最大,但是也仅仅为0.017MPa。说明在活荷载作用下,由锚具传递给混凝土的预应力钢筋的应力增量要远远小于由预应力钢筋与砂浆之间的粘结力传递给混凝土的预应力钢筋的应力增量,即:有粘结预应力混凝土结构在使用阶段的预应力主要是由预应力钢筋与砂浆之间的粘结力传递给混凝土,且由锚具传递给混凝土的部分可以忽略不计。
根据分级加载过程中锚具处预应力钢筋的应力增量与跨中处预应力钢筋的应力增量计算表以及预应力钢绞线S-N曲线,对预应力钢筋的疲劳破坏问题进行定性分析(图15)。
预应力钢筋的疲劳破坏问题主要取决于加载应力变幅以及预应力的大小。在加载之前有粘结预应力试验T梁锚具处预应力钢筋的应力值与跨中处预应力钢筋的应力值分别为1089 MPa与1031 MPa,说明锚具处预应力钢筋与跨中处预应力钢筋的预应力大小基本相同。由表3可知,在分级加载的过程中,跨中预应力钢筋应力增量要比锚具处预应力钢筋应力增量大很多,说明在分级加载过程中跨中处预应力钢筋的应力幅度比锚具处预应力钢筋的应力幅度大很多。结合预应力钢绞线的S-N曲线可知,跨中处预应力钢筋发生疲劳破坏需要的荷载循环次数要远远少于锚具处预应力钢筋发生疲劳破坏需要的荷载循环的次数,但该30 m有粘结预应力混凝土试验梁在受到活荷载作用时,跨中处预应力钢筋与锚具处预应力钢筋所承受的荷载循环次数是始终保持一致的。因此,有粘结预应力混凝土结构预应力钢筋的疲劳破坏基本不会发生在锚具处。
摘要：选取某有粘结预应力T梁作为试验梁,在跨中进行原型静载试验,结果表明:有粘结预应力混凝土结构在使用阶段的预应力主要是由注浆后预应力钢筋与砂浆之间的粘结力传递给混凝土,并且由锚具传递给混凝土的部分可以忽略不计;在分级加载的过程中,跨中预应力钢筋应力增量明显大于锚具处预应力钢筋应力增量,有粘结预应力混凝土结构预应力钢筋的疲劳破坏基本不会发生在锚具处。
关键词：有粘结,预应力,桥梁,原型破坏试验,预应力损失,应力增量
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钢筋使用 篇7
1.1 混凝土结构碳化失效准则
所谓结构的耐久性是指结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护条件下, 在规定的时间内, 由于结构构件性能随时间的劣化, 但仍能满足预定功能的能力;结构耐久性还可定义为结构在化学的、生物的或其他不利因素的作用下, 在预定的时间内, 其材料性能的恶化不致导结构出现不可接受的失效概率。由此可见结构的耐久性主要反映结构随时间抗劣化作用的特性, 其所引起的结构承载能力失效可以由碳化失效准则来判定。碳化失效准则是指混凝土结构保护层碳化至某一深度不能满足预定的功能, 从而引起的结构承载能力的失效。
1.2 混凝土碳化深度的预测模型
钢筋混凝土结构的碳化是造成结构承载力降低的重要原因。因此, 选择一个合理、精确的混凝土碳化深度预测模型是混凝土结构的耐久性评估与寿命预测的关键。
影响混凝土碳化的因素主要包括材料性质 (水灰比、水泥用量、骨料、水泥品种、掺用混合材料、外加剂等) 、环境条件 (相对湿度、二氧化碳浓度、温度等) 、应力状态、混凝土表面覆盖层、施工质量及养护的影响等。国内外的学者基于神经网络、灰色理论、扩散理论等理论模型或碳化试验对混凝土的碳化深度提出了多种模型。各混凝土碳化模型所考虑的影响因素、适用范围各不相同。比如张令茂模型未考虑环境湿度的影响。而岸谷孝一模型、黄士元模型、龚洛书模型、Smolczyk模型主要从混凝土材料 (水灰比、水泥品种, 骨料品种等) 的角度考虑。牛荻涛教授提出的混凝土碳化深度预测模型所考虑的因素较为全面。故本文采用该碳化深度预测模型, 进行混凝土结构的耐久性分析。牛荻涛模型:
式中:kmc-计算模式不定性随机变量;kj-角部修正系数, 角部取1.4, 非角部取1.0;-环境CO2浓度影响系数, 室外环境, 取1.1-1.4;kp-浇筑面修正系数;ks-工作应力影响系数混凝土受压时1.0;混凝土受弯及弯拉组合时取1.2-1.3;混凝土轴向受拉时取1.9-2.1;kg-环境因子随机变量, , T-环境年平均温度 (℃) , RH-环境年平均相对湿度 (%) ;kf-混凝土质量影响系数, , fcu.k-混凝土立方体抗压强度标准值 (MPa) , mc-混凝土立方体抗压强度平均值与标准值之比。
考虑相关因素确定系数以后得到的碳化深度随机模型表示为:
式中:k-碳化系数。
1.3 钢筋混凝土桥梁结构的碳化耐久性概率模型
碳化失效准则认为混凝土保护层碳化至某一深度不能满足预定的功能, 从而引起的结构承载力失效。因此, 以桥梁结构的混凝土保护层厚度为结构抗力, 以混凝土碳化深度值为荷载效应, 建立钢筋混凝土桥梁结构的极限状态方程为:
式中:C为混凝土保护层厚度, 一般服从正态分布;X (t) 表示混凝土碳化深度的值, 混凝土的碳化深度分布符合正态分布。
则桥梁结构的失效概率Pf可表示为:
相应的结构可靠指标为:
式中:为正态累积分布函数的逆函数。
1.4 钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态的目标可靠度
在我国现行的桥梁设计规范和标准中仅给出了承载能力极限状态的结构目标可靠度, 而没有给出桥梁正常使用极限状态的目标可靠度。由于在实际工程设计中构件的设计一般由承载能力极限状态控制, 因此对正常使用极限状态的可靠指标要求明显较低。如表1中, 列举了国外一些的标准对结构正常使用极限状态目标可靠指标的规定。
参考上表, 本文取为钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态的目标可靠指标。
2 基于Monte-Ca rlo法的失效概率计算
Monte-Carlo法在目前的结构可靠度计算中, 被认为是一种相对精确方法。从理论上讲, 当模拟次数足够多时, Monte Carlo法的解可以达到任意高精度。综合考虑各可靠度计算方法的优缺点, 本文采用Monte Carlo法来计算结构的失效概率。
2.1 Monte-Carlo法的基本原理
Monte-Carlo法回避了结构可靠度分析中的数学困难, 不需要考虑极限状态曲面的复杂性。蒙特卡罗法的基本原理是:首先对功能函数中各随机变量X1, X2…, Xn进行大量抽样 (设抽样次数为) , 然后代入功能函数Z=g (X1, X2…, Xn) 中, 统计Z>0的个数L, 当样本容量足够大时, 根据概率论中的贝努利大数定理, 以结构可靠的次数占抽样总数的频率来求得结构的可靠概率。
2.2 抽样方法的选择
首先引入示性函数:
蒙特卡罗法表示的式 (8) 为:
式中, N为抽样总数;当时, , 反之, ;冠标“^”表示抽样值。所以, 式 (7) 的抽样方差为:
当选取95%的置信度来保证蒙特卡罗的抽样误差时, 则有:
或者以相对误差ε来表示:
考虑到通常是一个小量, 则式 (10) 可以近似地表示为:
由上式可以看出抽样数目N是与成反比;当时, N=105才能获得对的足够可靠的估计。而工程结构的破坏概率通常较小, N必须要有足够大的数目才能给出正确的估计。显然, 直接抽样的蒙特卡罗法很难应用于实际的工程结构可靠性分析中。
拉丁超立方抽样法具有抽样记忆功能, 可以避免直接抽样法数据点集中而导致的仿真循环重复问题, 同时他强制抽样过程中抽样点必须离散分布于整个抽样空间。因此, 相同问题要得到相同精度的结果, 拉丁超立方法的模拟次数可比直接法少近50%。
3 结论
钢筋混凝土桥梁结构的耐久性问题是一个十分重要而亟待解决的问题。本文首先根据现有碳化深度预测模型建立了钢筋混凝土桥梁耐久性的概率评价模型, 然后通过实例分析, 得出以下结论:
3.1保护层厚度和碳化深度是影响钢筋混凝土桥梁耐久性的重要原因。随着保护层厚度的减小, 结构失效概率变大。随着碳化深度的增大结构失效概率减小。而混凝土强度对结构失效概率的影响非常小。