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关键词:建筑工程,结构裂缝,防治
一、工程概况
该工程为地上30层,地下3层,建筑总高度为120m。其建筑平面呈D:38m 的圆形,外围是16 根框架柱,内筒采用双筒型式,里侧为边长9.78m×11.83m的方筒,外侧为D:17m的圆筒。最初设计采用双筒一直到顶的结构体系,而且已按此设计完成地下室及地面4 层的主体结构施工,后来新业主要求扩大20 层以上客房的使用面积,把20层以上的圆筒取消,只保留方筒。这一结构体系的大调整,使传力路径发生了重大改变,于是有关设计人员进行了深入研究和处理。随后第5层以上按新图纸施工,并在19 层楼面按要求取消了圆筒。
二、裂缝的原因分析
对裂缝的界定一般以可见缝宽>0.05mm 的称为“宏观裂缝”,反之则称为“微观裂缝”。工程中构件产生裂缝的主要原因可以分为两大类,一类是由动、静荷载和其他外荷载引起的裂缝;另一类是由温度、收缩、不均匀沉降的变形荷载引起的裂缝。本工程剪力墙裂缝可认为是由于混凝土收缩及其温差所引起,而且前者是主要的因素。混凝土收缩是指混凝土在不受力的情况下因变形而产生的体积减小,主要包括:①硬化收缩,即混凝土在水化结硬过程中,由于水泥颗粒不断水化,毛细管及各孔隙游离水逐渐与水泥矿物质水化,转化为凝胶及结晶成水泥石,体积略有收缩,亦称“自生收缩”;②失水收缩,即混凝土内水分不断蒸发,引起体积显著收缩,其收缩量占总体积收缩量的80%~90%,亦称“干缩”;③碳化收缩,即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。混凝土自生收缩发生在初凝至终凝期间,干缩发生在终凝后,初凝前的收缩因混凝土尚具塑性而不影响裂缝的产生。
三、混凝土收缩裂缝的主要起因
80年代以前,民用建筑中出现混凝土早期收缩裂缝的机率是相当小的,90 年代后随着我国泵送流态混凝土施工工艺的逐步推广,工程中出现早期收缩裂缝的比例逐渐增大,说明与泵送及商品混凝土的广泛使用有一定的对应关系。泵送流态混凝土由于流动性及和易性的要求,以及坍落度、水灰比增大,水泥标号提高,水泥用量增加,骨料粒径减小,外加剂用量增多等诸多因素的变化,导致混凝土的收缩及水化热作用比以往低流动性混凝土大幅增强,前者的收缩变形量约为(6.0~8.0)×10- 4,而后者仅为(2.~3.5)×10- 4。美国ACll305委员会在1991 年发表的《炎热气候下的混凝土施工》中指出,混凝土入模温度高,环境相对湿度低和阳光照射引起混凝土表面水分蒸发快是产生混凝土早期干缩裂缝的原因。
(1)水泥。水泥水化热被一致认为是引起混凝土裂缝的主要原因,主要通过控制水泥用量来实现对其的控制。常规概念认为水泥用量越大,混凝土强度越高,尤其是随着高强混凝土的大批量使用,混凝土配中的水泥用量逐渐增大,混凝土收缩裂缝也就相应增多,这已成为目前建筑界的突出问题。论文格式,建筑工程。。而实际上现代高强混凝土的研究表明,由于混合材料的出现,混凝土强度与水泥用量之间并非一定成比例关系,在低水泥用量的情况下同样可以配制出高强混凝土。
(2)混合材料。目前为了提高混凝土的施工可操作性,使混凝土硬化后获得高性能最常用和最有效的方法是采用“双掺”技术,即同时掺人高效减水剂及活性掺合料。减剂能有效降低混凝土水灰比,改善混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土强度,节省水泥用量。混凝土中的添加物当所占比例<5%时称为掺量,超过的则称为混合材料。
(3)水灰比。若水灰比过大,则混凝土结构内部的水孔及毛细孔增多,骨料与水泥石界面的泌水也增多,造成结构疏松,混凝土拌和物的总用水量对干缩的影响较显著。
四、本工程裂缝现象解释
从以上分析可知,本工程筒体剪力墙裂缝是由于混凝土收缩引起的,不是结构性裂缝,对所出现的各种现象可以解释如下:
(1)当圆筒与方筒同时存在时,裂缝出现在圆筒外侧是因为方筒受圆筒所包裹,且环境相对较阴暗潮湿,空气对流也不明显,处在这样好的墙体养护环境下,水分不易蒸发,因而混凝土收缩不明显;同样,圆筒墙体内侧也较少发现裂缝。
(2)随着楼层的增高,墙体裂缝呈增多的趋势,这是因为高空风速加大,日晒时间延长,温差大,在相同时间里混凝土失水更多,导致收缩裂缝发展迅速,但最终收缩量相差不大,因此呈现裂缝条数多则细、少则宽的规律。
(3)裂缝呈“枣核形”( 即梭形) ,不穿过楼层,是由于楼面的“模箍作用”所致。其机理是由于被约束体(墙体)的变形受到约束体(楼板及墙暗梁)的约束,随着逐渐远离楼面及暗梁,该约束力逐渐减弱并形成收缩裂缝。在裂缝形成过程中,裂缝处必然会产生变形,而这种变形往上下伸展在接近楼板处因受到约束而其延伸受到限制,直至逐渐消失,因此可以认为约束作用既引起剪力墙开裂,又限制了裂缝的发展。
五、对剪力墙裂缝的处理措施
5.1“放”的措施
“放”就是尽量减少对混凝土收缩变形的约束,如同治水中的“放水疏导”法。本工程设计上可采取开“小结构洞”的方法,把方筒东西面长墙分成2 个墙肢,洞口用砖墙封实,不影响使用功能。由于在水平力作用下剪力墙结构变形曲线呈弯曲型,到建筑上部剪力墙位移较大,其剪切刚度的局部削弱对结构综合刚度影响不大,因此在设计上是可行的。由于开洞后混凝土的收缩应力得到释放,可以从源头上控制裂缝的发展。
5.2“防”的措施
“防”就是采取措施减少混凝土的收缩。从前述对混凝土材料的分析可知,把混凝土配比中的水泥从365kg/m3 减小至300kg/m3,粉煤灰用量从80kg/m3 增加至120kg/m3 甚至更多,水灰比0.8适当调低,都仍留有很大的余地。
5.3“抗”的措施
“抗”就是采取措施提高混凝土抵抗收缩变形的能力,一般可以用提高配筋率或减小钢筋间距的办法。本工程剪力墙配筋率合适,所以可在配筋率不变的情况下用等面积代换法,调整钢筋间距,减小钢筋直径,让水平构造筋“细而密”,钢筋间距由200mm 缩小至100mm 甚至80mm,把混凝土一部分的拉力转移到钢筋上来,使混凝土的收缩趋于均匀,只在构件中产生微裂缝,释放应力以避免或减少宏观裂缝。
六、裂缝的评价及处理
混凝土裂缝虽然是不可避免的,但其有害程度却是可以控制的,有关标准可根据使用条件而定。从结构的耐久性要求、承载力要求及正常使用要求等方面考虑,按照我国混凝土结构设计规范的规定,室内正常环境钢筋混凝土结构最大裂缝宽度允许值为0.3mm,基本上是本工程裂缝宽度的上限值。论文格式,建筑工程。。论文格式,建筑工程。。裂缝深度H 与结构厚度h 的关系为:h≤0.1H 为表面裂缝,本工程裂缝均属此范围;0.1H<h<0.5H 为浅层裂缝;0.5H≤h<1.0H 为纵深裂缝;h=H 为贯穿裂缝。论文格式,建筑工程。。论文格式,建筑工程。。根据对该工程在7 月后贴石膏的情况观察,没有发现裂缝有发展的趋势。论文格式,建筑工程。。1- 4 层剪力墙原来是应该有裂缝的,但在抹灰批荡一段较长时间内均没有发现裂缝,说明裂缝已趋稳定而不需进行修补。
以往采用单一板书方法,学生感觉比较枯燥,而且教师在课堂上大量时间用来板书,影响课堂进度。使学生失去学习积极性,甚至失去学习兴趣。另外,很多图、表不能以板书形式表达出来,教授效果不理想。多媒体教学是现代化教学的一个重要手段。采用多媒体教学,使教师能够在课前做好准备,促进学生想象力的发挥。但是,如果一味在课堂上放映幻灯品,也会使学生视觉疲劳,而且像很多推导公式等内容如只用多媒体教学,也会使效果较差。在教学工程中,以多媒体为主,板书的讲解为辅,会起到很好的效果,增强学生记忆,加深印象。
二、密切联系技术性立法文件进行教学
为了指导结构设计的工作,各国都制定专门技术标准和设计规范,成为土木工程专业结构设计的技术性专业立法文件。本门课与《建筑结构荷载规范》(GB50009-2010)和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)密切相关。我国在进行大量试验、调查与统计的基础上,对可能作用于结构的各种荷载大小有明确规定。而科学是不断发展的,规范中所涉及到的许多计算方法和构造措施还不一定尽善尽美,因此,各国每隔一定时间都要将自己的技术性立法文件进行修订,使之更加完善。所以需要学生在运用规范学习过程中,也要善于发现问题。
三、加强实验和实践性教学
1.加强实验环节。
本门课与实验密切相关,根据教学内容适当安排实验环节,使学生更直观清晰地观察实验现象,分析实验数据,培养学生科研动手能力。本门课可安排的实验环节有四个:第一,在讲授材料的力学性能时,钢筋受拉、混凝土受压的力学现象及指标可以使学生通过实验进行观察。由于钢筋的实验在学生学习材料力学时已经做过了,可以课堂复习一下,而混凝土棱柱体受压过程需要在实验室进行演示。第二,在学习受弯构件正截面承载力计算时,适筋梁受弯破坏过程需要在实验室呈现。在试验中,学生通过观察才会直观、清楚感受到适筋梁破坏的三阶段。第三,受弯构件斜截面承载力的计算中,由于公式中的系数是通过试验和经验获得的,可以在实验室进行一种荷载下的受弯破坏试验,安排学生观察实验现象、记录实验数据并进行分析,与课堂所学的公式进行对比。第四,在受压构件正截面承载力计算中,可以设置短柱和长柱的受压破坏试验,使学生进行对比分析。在实验中,学生根据实验现象进行观察,对数据进行分析整理,在巩固规范和课本知识的同时,也会不断发现问题,并不断探索创新。这样有助于培养和提高学生的科研能力,促进本学科的技术创新。
2.加强实践性环节。
《混凝土结构原理》这门课程具有一定的实践性。一般在本课程结束后安排一周的课程设计,题目是钢筋混凝土楼板结构设计。在设计过程中,包括对板、次梁、主梁的截面初选、内力计算、配筋计算和结构施工图的绘制,使学生对前面学习的受弯构件正截面、斜截面承载力计算等内容进行加深和巩固,并且锻炼学生熟练查阅《建筑结构荷载规范》和《混凝土结构设计规范》的能力。一般此类课程设计是根据学生的实践能力单算成绩的。这样也大大调动学生参与实践的积极性和主动性。除了课程设计外,还应该在平时课程结束后布置一定课程作业,及时辅导和认真批改。例如设计偏心受压柱等,使学生能够及时消化和掌握所学知识。另外,毕业设计也是本门课的实践性教学环节。毕业设计中的结构设计计算是混凝土结构与其他专业课程的综合应用。对于我校土木工程本科毕业生,只有一部分能够进入设计院进行设计工作,而还有相当一部分要进入施工、监理等岗位。并且,书本学来终觉浅,到工程项目实地参观和考察才更加直观。所以,在本门课教学过程中,应该安排至少3次到现场的实地参观任务。例如,在课堂上讲到混凝土保护层的厚度的大小与作用,到实地才会直观了解在浇筑混凝土时如何操作才会确保保护层的厚度。还有,钢筋的现场连接、布置与排列等等,使学生联系课堂理论知识,进行对比。实地参观和考察更能激发学生的学习热情和学习兴趣。
四、鼓励学生参加科研活动
科技是第一生产力,所以在教学同时,鼓励学生积极参加校内外的科研活动。学生根据自己兴趣,参加到相关老师的混凝土技术的项目中。也可以申请学校或者学院的大学生科研创新项目,对在实验和实践环节中发现的问题进行研究和探索。鼓励学生把研究的过程和结果以科研论文的形式在土木工程论坛或者相关学术期刊上发表。
混凝土无损检测(NDT:Nondestruetive Testing)是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下,利用声、光、热、电、磁和射线等方法,直接在构件或结构上测定混凝土某些适当的物理量,并通过这些物理量推定混凝土强度、均匀性、连续性、耐久性和存在的缺陷等的检测方法。
实践证明,由于具有不破坏混凝土结构构件,操作简单、费用低,不受结构物尺寸和形状限制,可对重要结构部位长期监测等诸多优点,混凝土无损检测技术已经得到越来越广泛的应用,也必将有更大的发展。
1 进一步扩大混凝土质量无损检测内容及使用范围
混凝土检测技术是多学科多领域紧密结合的产物,从20世纪30年代人们就开始研究混凝土无损检测方法。材料学和应用物理学的发展,为无损检测技术提供了理论基础;电子技术与计算机科学的迅速发展,又为无损检测技术提供了现代化的测试手段。
随着人们对建设工程质量的关注,国家颁布了《建设工程质量管理条例》,明确了建设单位,勘察、设计单位,施工单位和监理单位的责任和义务,并提出了主体结构工程、地基基础工程在设计文件规定的合理使用年限内长期保修和对事故责任人终生追究法律责任。住建部也全面贯彻有关标准的强制性条文,进一步完善了建设工程的标准体系和明确了质量管理的技术依据。这些措施的落实,使无损检测技术在建设工程质量管理中的作用和责任日益明显。这是因为工程质量是由一系列工程技术指标来体现的,这些指标的量化值又是通过检测来获取的,如果检测结果不准确则必将对工程质量造成误判。目前施工质量控制和验收还仅仅建立在前期材料试件检测和外观检测的基础上,但结构物的原位质量才是实际的工程质量,而原位质量只能通过无损检测的手段来获取,
另外,随着无损检测技术的迅速发展和日臻成熟,它不但已成为工程事故的检测和分析手段之一,而且正在成为工程质量控制和构筑物使用过程中可靠性监控的一种工具。可以说,在整个施工、验收及使用过程中都有其用武之地。在以往的研究中主要集中在强度检测和缺陷探测两方面,为了满足新的需要还应进一步开拓新的检测内容,例如,混凝土耐久性的预测、已建结构物损伤程度的检测、早期强度检测,高性能混凝土强度及脆性的检测等等。只有不断拓展无损检测的检测内容和使用范围,才能有效保证建筑产品混凝土质量及强度,确保建设工程质量安全。
2 积极拓展混凝土无损检测新途径
无损检测技术经过几十年的发展,已经在混凝土检测方面得到较为一定程度的应用。但是,随着检测内容和使用范围的不断扩大,必将产生出无损检测的新技术、新途径。目前,已有技术主要集中在测强和测缺两方面。
在混凝土强度检测方面:如何提高强度检测的精度仍然是主要的研究方向。
应该看到,在过去的20年中,测强技术进展不大。究其原因,除了混凝土强度的影响因素太多、太复杂之外,还因为过去的研究工作主要集中在超声和回弹等方法上,思路不够开阔。从理论上来说,超声、回弹测强主要是建立在混凝土应力应变与强度的相关关系上的,而与混凝土强度相关的因素很多,在实践中应该扩大探索的范围,以便综合更多参数,确保检测精度。半破损方法的检测结果比较直观可靠,许多工程都采用无损方法作为普遍测量的手段,而用半破损方法作为校核手段,两者的结合无疑可提高检测精度和检测效率,但如何合理结合是需进一步研究的关键问题。
此外,无损测强方法所推定的混凝土强度,与按混凝土立方体强度标准值所计算的强度等级之间的统计关系需要进一步明确,以便使无损检测的评定结果与试件评定结果具有等效性。
在缺陷检测方面:超声测缺技术近年来进展较快。
在测试结果处理技术方面,可以说正在进入一个新的飞跃,即由数理统计方法进入信息处理技术的新阶段。数据处理与信息处理的含义有所不同,前者主要是对大量测试数据分析处理,归纳有关规律,它主要运用数理统计的基本理论;而信息处理则是指信号的变换、分离、滤波、频谱分析、成像、存储、记录等方面的技术。例如CT成像技术、频谱分析技术、神经网络技术等近年都已越来越多地被无损检测研究者运用,在所发表的研究论文中占有相当大的比例,并已运用于工程检测,使检测结果的直观性和可靠性大为提高。此外,一些新的物理方法将会更多用于缺陷探测,例如,雷达技术、红外遥测技术、冲击回波技术等。
在检测仪器方面:我国的非金属超声检测仪已达到国外同类产品的先进水平,有些仪器甚至已处于领先地位,但其他方法的仪器则相对落后,随着其他检测方法的研究和应用,仪器也必将随之发展。
技术规程的编制也是大力推进无损检测技术的重要保障因素。因为它一方面是对该项技术研究成果的总结和提高,另一方面又是对该项技术的促进。目前我国虽然制订了无损检测的部分技术规程,但尚未形成体系,今后应将无损检测规程纳入混凝土及钢筋混凝土检测体系中统一规划逐项落实。
3 大力加强无损检测技术队伍建设
区由于土地资源的稀缺,于是房屋建筑工程愈来愈向高层、甚至超高
层建筑方向发展。建筑物的楼层越高,施工环境越复杂,其施工难度
便越大。在高层建筑工程中,其结构施工和外观装饰装修工程的施工
部分往往需要施工人员在建筑外部搭设脚手架来进行,为了满足施工
的需要,钢管扣件式悬挑外脚手架应运而生,并逐渐得到了业内人士
的广泛认可和应用。通过对悬挑式外脚手架的概念和特点介绍,就悬
挑式外脚手架的搭设技术在高层建筑施工中的应用作了重点探讨。
关键词:悬挑式外脚手架;高层建筑;搭设技术
中图分类号:TU97文献标识码:A
在建筑工程的建设施工中,为了更好的保护建筑施工人员的安
全,提高建筑工程的施工质量,保证建筑施工的可行性,常常会采用
到悬挑式外脚手架。而悬挑式外脚手架作为建筑工程施工中常用的外
脚手架的其中一种,它具有着广泛的适用性和安全可靠性。也就是说,
悬挑式外脚手架适用于大部分建筑工程的施工,且它具有自身结构稳
定、安全程度高的特点,如果对其进行反复使用,还可以有效降低工
程的施工成本,提高建筑工程的施工效益,为建筑企业节省并创造一
2
定的经济效益。
1悬挑式外脚手架的特点
悬挑式外脚手架是指将脚手架本身所具有的一定重力依附到建
筑主体结构上的,不着地搭设的一种刚性悬梁脚手架。悬挑式外墙脚
手架在组建之中,通常都是将悬挑梁或者钢梁作为主要的承载力结
构,通常都是依附在钢结构或者钢筋混凝土构件之上,且在搭设中多
数采取钢管作为主要的材料,同时对于接头应当采用螺栓进行连接,
而不能直接进行焊接。
2悬挑式外脚手架的结构形式
挑梁式是悬挑式外脚手架的主要搭建方式,通常在施工的过程中
都是采用型钢跳梁作为主要的承力结构。在脚手架搭设中,使其受力
如同悬挑梁一样,在横梁的根部承受较大的剪力和弯矩力,同时在施
工的过程中为了确保承载安全,一般钢梁都是选择型钢为主要搭设原
材料,同时还要选择规格较大的结构模式和工字钢;挑撑式在悬挑式
外脚手架搭设过程中,采用斜撑杆构件与型钢跳梁组成倒三角结构,
进而合理承受上部的脚手架荷载力,这种结构主要应用在目前剪力墙
施工之中。在施工的过程中当应用框架结构的三脚架与结构梁、钢构
件形成一个系统整体时,三脚架的安排可以结合梁、列位置或采取三
脚架对应地板高度的方法,这种构成模式旨在确保压缩的杆对角线的
稳定性;撑拉结合式,撑拉结合式一般是采用斜拉杆、斜撑杆以及型
钢挑梁共同组成的一种复杂结构,对于脚手架上部荷载有着较强的支
撑力。由于这种结构是一种超静定结构体系,斜拉杆与斜压杆之间的
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应力分布较为复杂,且难以控制,因此在设计工作中应当采取挑撑或
者挑拉结构中的一种作为主要的承载方式,以另外一种为辅,进而确
保脚手架结构的使用安全;挑拉式由钢梁和斜杆构成轴承结构和正只
角承载力是挑拉式悬挑式外脚手架的重要承载结构,这种结构对于脚
手架稳定性有着重要的保障作用。由于在搭设之中斜杆与斜压杆之间
不存在稳定性问题,因此在设计的时候可以忽略斜应力,但是在设计
中对于脚手架承载力存在着较高的要求按照主轴承结构的悬挑式外
脚手架设计是挑拉式脚手架的主要搭设措施。
3悬挑式外脚手架施工要点
在目前的建筑工程项目中,悬挑式脚手架在施工和搭设的过程
中,通常都是采用各种钢扣件、螺栓来直接进行连接和搭设的过程,
而对于一些特殊部位的工程项目其在施工的过程中则是以先进科学
技术方法进行施工的,由于悬挑式外脚手架具有着广泛的适应性和安
全程度高的特点,在施工中受到企业单位的青睐,同时由于其反复使
用的特点可以降低工程成本,提高工程效益,还避免了在施工中造成
的材料浪费。
3.1荷载计算
恒荷载,恒荷载是各种恒定不变的荷载力,这种荷载力主要可以
分为脚手架自重,如立杆、剪刀撑、横向力干、竖向水平杆和相关扣
件的自重等引起的荷载力;同时也包括脚手架相关配件、构建的自重,
如脚手板、栏杆、安全网等配套设施的自重;活荷载,活荷载是受到
其他因素的影响下而产生的不定时荷载,如工作人员的重量、在施工
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操作中所使用的材料、器具等自重;同时也有一些自然荷载因素,如
风荷载等。
3.2架体荷载计算
脚手架作为建筑工程施工过程中的主要辅助设备,是高层建筑工
程中不可缺少的一项,其在计算中对于架体荷载要全面分析,主要包
括对横向、纵向水平杆和相关强度的计算,同时对连接扣件的抗滑承
载力和稳定性也要进行合理完善的处置。
3.3结构和连接计算
根据悬挑外脚手架搭设规律和方法进行分析,在脚手架计算的过
程中对于荷载传递规律、构建分布规律要严格分析,并且要对型钢底
梁进行全面分析与总结。
4搭设材料的选择
不管是哪一种搭设方式,搭设材料的选择都是影响并决定其结构
稳定性的重要因素,材料选择的好坏以及材料质量控制的好坏将直接
影响建筑工程的施工效益。因此,在进行悬挑式外脚手架搭设之前,
要严格控制搭设材料的本身质量,选择高质、合理、适当的搭设材料
来进行脚手架的搭设。一般来说,悬挑式外脚手架的搭设材料主要包
括钢管、扣件、脚手板和连墙件等材料。以下主要就搭设材料的选择
和控制作以下论述。
4.1钢管的搭设
在现阶段的建筑工程建设中,钢管是采用率和使用率都比较高的
一种建筑材料,尤其在悬挑式脚手架的搭设中,其主体脚架的搭设材
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料便是钢管。在这里需要注意的是,相关施工人员在进行悬挑式外脚
手架的搭设工作时,其所选择的钢管材料的最大重量应该限制在25kg
以下(包括25kg)。此外,在利用钢管材料进行脚手架搭设时,搭设
之前还应该在钢管材料的表面涂抹一层防腐漆,防止钢管表面因外界
因素影响而产生腐蚀,从而降低钢管的搭设质量。在搭设过程中,严
禁在钢管的表面进行打孔作业,钢管和钢管之间或者钢管和其他搭设
材料之间的连接应该采用螺栓和连接件。
4.2扣件的搭设
对于悬挑式外脚手架的扣件搭设,首先应该保证的依然是扣件材
料的质量。为了保证所选择扣件材料的质量合乎搭设标准,因此在扣
件搭设和使用前要对扣件进行检查,对于一些质量不达标的扣件,如
存在裂缝、变形等不良胜质的扣件要注释标明,并将其择出,禁止有
质量缺陷的扣件投人使用。另外,在扣件的搭设过程中,如果扣件与
扣件之间,或者扣件与其他搭设材料的连接处出现了螺栓滑丝现象
时,要及时更换新的、优质的螺栓。要随时注意扣件的生锈状况,及
时处理和解决已经生锈的扣件。
4.3脚手板和连墙件的搭设
一般的工程项目中,脚手板多采用钢板、木块和竹板等材料,其
中材料重量不能够超30蝇,材料的材质也应当满足目前企业规定和相
关的建设标准;连墙件在悬挑式外墙脚手架搭设中一般都是选择管
材、线材和型材,同时材质也应当以施工设计为标准,符合当前的施
工建设标准规范。
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5搭设规定
(1)悬挑脚手架在搭设中高度一般设置在20m左右,否则就需要
采用相关的分段卸载装置,进而提高搭设的质量和可靠性,确保工程
施工安全和顺利进行。
(2)主节点设嚣中需要设置一个横向的水平杆,且这根横向水平
杆要通过直角方像与扣件紧密相连,并且严禁拆除。
(3)脚手架必须设置纵、横向扫地杆,纵向扫地杆应采用直角扣
件,固定在距底座上皮≯2O0mm处的立杆上。横向扫地杆也应用直角
扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
6结语
悬挑脚手架通过悬挑承力结构将整个高层外脚手架多次分段并
向建筑结构卸载传力,分段的外脚手架结构自成体系,因而悬挑脚手
架不仅能够满足不同高度的外脚手架的搭设需要,还可根据施工的实
际需要进行相对独立的拆除或翻搭。由于悬挑外脚手架可根据不同的
结构形式及搭设高度选择不同结构形式的悬挑承载力结构,因此可适
用于各种高层建筑结构的施工。这种承载力方式还可与一些特殊的高
空悬挑结构支模施工相结合起来发挥其重要作用。
作者简介:岳新峰(1975―),男,工程师。1998年毕业于山东
关键词:粘结机理;破坏机理;影响因素
引言
混凝土结构是当今世界上用途最广、用量最大的建筑结构。并已被广泛应用于已建的和在建的水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中。但同时,它也面临着严重的耐久性问题。工程实践证明,在原有建筑形体基础上对其进行加固和改造,不仅可提高原结构的安全,而且能达到新建筑使用功能的要求。而这些都会涉及到新旧混凝土粘结的问题,新旧混凝土粘结的质量直接影响加固改造成果的质量。因此,对新旧混凝土界面的粘结以及受力性能研究是具有重要的理论研究意义和工程应用价值。
1新旧混凝土界面粘结机理
关于新旧混凝土的粘结机理,具有代表性的观点是:新旧混凝土的粘结模型分为渗透层、反应层和渐变层。渗透层在老混凝土一侧,是由老混凝土以及由界面长入老混凝土的晶体组成;反应层是物理化学变化最复杂的区域,主要由界面剂的水化产物以及界面剂与新旧混凝土的化学反应产物组成,该层的晶体较大,孔洞较多,为界面强度的决定因素;渐变层是由反应层向新混凝土的过渡层,主要由新混凝土的水化产物组成,但该层的晶体较新混凝土本体大,孔洞也较多。
2新旧混凝土的结合面薄弱原因分析
新旧混凝土破坏曲面不是唯一的,大部分情况下,会在原结合面附近或沿偏离结合面的区域破坏,这一破坏区域,叫做界面过渡区,它是新旧混凝土粘结后的薄弱区。对于界面过渡区的破坏机理,主要是下面两种观点。其中之一认为界面过渡区的破坏机理与整浇混凝土的破坏机理基本相同,所不同的是其内部的潜在缺陷比整浇混凝土更严重。造成这种严重缺陷的原因主要有以下几点:
(1)粘结面附近旧混凝土的强度劣化及粘结面凿毛处理时对老混凝土骨料的扰动;
(2)粘结界面处新旧混凝土结合不良;
(3)新混凝土浇筑不实及新混凝土本身固有的结构组织特性。
另一种观点则认为界面过渡区的破坏机理不同于整浇混凝土,其破坏机理是由于界面过渡区本身的特点以及界面生成物造成的。通过一些SEM照片可以发现,界面区中主要存在C-S-H凝胶(水化硅酸钙)、C-H晶体[Ca (OH)2]、Aft (钙钒石)、未水化的熟料及孔洞、裂缝,界面区中C-H晶体数量多且晶体尺寸较大,而且孔洞较多,对界面粘结将产生不利影响。因此,这种观点认为界面过渡区具有以下特点:
(1)界面过渡区中晶体比水泥浆本体中的晶体粗大;
(2)界面过渡区中晶体有择优取向;
(3)界面过渡区中晶体比水泥浆本体具有更大、更多的孔隙。
3新旧混凝土界面粘结的影响因素
3.1 界面处理工艺对界面粘结的影响
大连理工大学的赵志方等人采用了高压水射法对新老混凝土粘结面进行冲毛处理试验,以3种喷射水压力得到了不同粗糙度的老混凝土表面.随后进行了劈拉强度试验,其结果表明随着喷射水压力的增大,粘结面的粗糙度增大,新老混凝土的粘结劈拉强度也随之提高,约为老混凝土整体劈拉强度的64.1%~75.5%,为新混凝土整体劈拉强度的63.3%一74.5%[1]。
切槽法[2]是近几年提出的一种新的界面处理方法,是用人工或机械在老混凝土表面上按照一定的深度进行间隔切槽,每个切槽深度约为老混凝土最大粗骨料粒径的1/4~1/2,槽宽为老混凝土最大粗骨料粒径的1~1.5倍。
此外,还有喷蒸汽法、气锤凿毛法、化学腐蚀法以及最常用的人工凿毛法等粘结面处理方法.综合考虑,高压水射法和喷砂法由于其效率高,且不损伤周围老混凝土的特性,因而能获得较高的粘结强度,但其购置设备费用较高;人工凿毛法易在老混凝土界面产生扰动,产生附加裂缝,但施工技术简单且工程造价低,因而在实际工程中较常使用。
3.2 界面剂的选择对界面粘结的影响
经过粗糙度处理的老混凝土表面涂刷界面剂可改善老混凝土的粘结微观结构,提高粘结性能,提高的幅度随界面剂种类的不同而异,一般可达8%一60%。常用的界面剂有水泥净浆、水泥砂浆、快硬铁铝酸盐水泥浆、水泥膨浆及聚合物类界面剂等,均能改善新老混凝土粘结性能,而水泥净浆具有经济实用的优点,且其提高新老混凝土粘结断裂韧度效果较好,因此在工程种应用较多。界面剂厚度一般不超过3mm,以0.5~1.5mm为宜。
汕头大学的李庚英等人以粉煤灰、细砂为改性材料配制了新型界面剂:水灰比为0.4,水泥和砂比为1。进行劈拉试验与同水灰比的水泥净浆、水泥膨浆相比较。试验结果显示,新型界面剂显著提高了界面粘结强度,其剂较水泥净浆和水泥膨浆分别提高了25.6%和34.2%,且界面层结构密实。申豫斌采用碳纤维水泥砂浆作为界面剂[3],用劈拉试验测试新老混凝土粘结界面抗拉强度。与水泥净浆做界面剂7、14、28d的粘结强度比较,可提高75.5%、80.7%、80.0%。
3.3 新混凝土的种类对界面粘结的影响
混凝土结构加固所用的混凝土强度等级,设计时宜比原结构、构件的设计混凝土强度提高一级,且不应低于C20.粘结强度随着新混凝土强度的增加而提高,但提高幅度很小,且不经济。
赵志方等人对由1年以上龄期的老混凝土制成的新老混凝土粘结抗折试件进行试验,新混凝土分别选用了普通硅酸盐水泥混凝土、尼龙纤维混凝土、钢纤维混凝土、快硬铁铝硅酸盐水泥混凝土.实验结果表明,尼龙纤维混凝土对新老混凝土粘结抗折强度提高不大,纤维混凝土对粘结抗折强度有一定的提高,而快硬铁铝酸盐水泥混凝土的粘结抗折强度高于同龄期普通水泥混凝土,可适用于一些紧急抢修工程.且掺入纤维、聚合物或采用预铺骨料混凝土等均可不同程度的减小混凝土的收缩,提高新老混凝土的粘结性。
4 结语
从以上几个方面的论述,可以看出,新老混凝土的粘结性能与实际的施工方法、对粘结面的处理方式、施工中使用的界面剂、老混凝土强度和老化程度、新混凝土的强度等都有密切关系。
同时关于新老混凝土粘结还存在以下问题待解决:
(1)界面处理方式、界面剂、新老混凝土龄期、植筋等因素对新老混凝土粘结性能的影响,目前试验和理论研究并不充分,而且不同的研究者研究结论并不统一,甚至矛盾。
(2)关于粘结面粘结强度的计算公式目前还寥寥无几,且结果并不可靠。
(3)目前的试验研究绝大部分集中于小构件试验,对于足尺试验涉及并不多,试验结果难以移植。
参考文献
[1] 赵志方,赵国藩.采用高压水射法处理新老混凝土粘结面的试验研究[J].大连理工大学学报,1999,39(4):558-561.
[2] 韩菊红.新老混凝土粘结断裂性能研究及工程应用[D] 大连:大连理工大学,2002.
[3] 申豫斌.新老混凝土粘结界面收缩裂缝和疲劳特性的试验研究[D].汕头:汕头大学.2001
[4] 高剑平等.不同界面剂对新旧混凝土粘结强度影响的试验研究[J].哈尔滨建筑大学学报, 2001 (5).