民用建筑預(yù)應(yīng)力混凝土工程新技術(shù)的相關(guān)研究

1、民用建筑預(yù)應(yīng)力混凝土工程新技術(shù)的相關(guān)研究現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造與普通鋼筋混凝土構(gòu)造、鋼構(gòu)造相比，不僅其構(gòu)造性能好，而且還比較經(jīng)濟(jì)與節(jié)能，是具有廣闊的應(yīng)用前景的。尤其對一些重要構(gòu)造，例如核電站以及大型橋梁等，惡劣環(huán)境中的構(gòu)造，例如海洋平臺以及儲液池等來說，預(yù)應(yīng)力已成為一種不可缺少的技術(shù)。以它為代表的RC 和PC 構(gòu)造設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用是21 世紀(jì)土木工程界最具活力的研究方向之一。在預(yù)加應(yīng)力和實(shí)際環(huán)境溫濕度變化以及有害物質(zhì)侵蝕等共同作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造會表現(xiàn)出與普通混凝土不一樣的耐久性能。對其進(jìn)展試驗(yàn)研究和理論討論可以為實(shí)際工程提供指導(dǎo)，相關(guān)研究工作具有重要的理論價值和工程意義。1 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)根

2、底簡介1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土折板墻構(gòu)造體系折疊式預(yù)應(yīng)力折板構(gòu)造是一種板架合一的輕型空間屋蓋構(gòu)造，它的形狀主要有V 形和槽形兩種。采用把V 形或者槽形的折板單元的兩個板面或三個板面的結(jié)合部位造成可轉(zhuǎn)折的，然后張開在長線臺座上進(jìn)展預(yù)制消費(fèi)，折疊堆放和運(yùn)輸，在現(xiàn)場安裝張開成V 形或槽形，澆灌折縫后形成整體空間構(gòu)造。預(yù)應(yīng)力混凝土折板屋蓋的施工上，雖然應(yīng)力混凝土折板的施工技術(shù)較復(fù)雜，但因其具有抗裂性高以及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)并可以用于大跨度構(gòu)造(跨度可達(dá)30m，抗震烈度可達(dá)9 度)等優(yōu)點(diǎn)，在一些特殊的民用建筑，如學(xué)校建筑中等，得到了泛運(yùn)用。1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的碳化碳化將使混凝土的內(nèi)部組成和組織發(fā)生變化圖。一方

3、面，混凝土碳化產(chǎn)物碳酸鈣和其他固態(tài)產(chǎn)物堵塞在孔隙中，使已固化混凝土的密實(shí)度與強(qiáng)度進(jìn)步;另一方面，碳化使混凝土脆性變大。但從總體上講，碳化對混凝土力學(xué)性能及構(gòu)件受力性能的負(fù)面影響不大，混凝土碳化的最大危害是會引起力筋銹蝕。即當(dāng)碳化作用發(fā)生在鋼筋附近時，能引起鋼筋鈍化膜不斷遭到破壞，當(dāng)pH 下降到8.5 左右時，力筋完全脫鈍，在足夠的氧氣和水分條件下引起力筋銹蝕的發(fā)生，最終可引起構(gòu)造的耐久性失效，混凝土碳化是環(huán)境中的二氧化碳?xì)怏w不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，通過溶解后與水化產(chǎn)物中的可碳化物質(zhì)發(fā)生反響的一個物理化學(xué)過程。其研究方法主要有基于擴(kuò)散理論的理論分析方法等，經(jīng)過相關(guān)分析得到，混凝土的碳化速度主要取決

4、于二氧化碳的擴(kuò)散速度以及二氧化碳與混凝土中水化產(chǎn)物的反響性。其中，二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散速度一般與混凝土材料本身的組織密實(shí)性以及二氧化碳的濃度等因素有關(guān);而碳化反響性那么與混凝土內(nèi)孔隙溶液的組成以及水化產(chǎn)物的形態(tài)等因素有關(guān)。1.3 受力混凝土的凍融與疲勞在我國北方寒冷地區(qū)因凍融產(chǎn)生的混凝土破壞是工程構(gòu)造損壞的主要原因之一，凍融循環(huán)還將對預(yù)應(yīng)力混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。此外，在寒冷地區(qū)，許多預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造(如公路及鐵路橋梁等)在服役期內(nèi)，除了承受凍融循環(huán)作用外，還要承受重復(fù)荷載的作用，疲勞荷載的反復(fù)作用將對預(yù)應(yīng)力混凝土的抗凍性能產(chǎn)生影響。所以要深度的對凍害機(jī)理進(jìn)展理解并分析相關(guān)的影響因素，結(jié)合

5、預(yù)應(yīng)力，考慮到預(yù)應(yīng)力作用導(dǎo)致的凍融損傷;而且需要注意疲勞損傷積累，它主要是由于水泥根底材料硬化過程中的化學(xué)變化以及溫度作用等原因，在水泥砂漿內(nèi)部以及水泥砂漿和骨料結(jié)合面上形成許多原生的微裂紋以及微孔隙，也就是說混凝土在成型期間就形成了一些初始裂紋，即初始損傷。在疲勞荷載作用下這些原生微裂紋不斷擴(kuò)展以及貫穿并逐漸形成可見的宏觀裂紋，直至產(chǎn)生疲勞破壞。2 預(yù)應(yīng)力混凝土在民用建筑上的相關(guān)技術(shù)展望2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性研究現(xiàn)狀預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性一般從以下幾個方面研究，在環(huán)境層次上，預(yù)應(yīng)力混凝土(PC)構(gòu)造的耐久性研究與鋼筋混凝土(RC)構(gòu)造的耐久性研究相似，主要是將構(gòu)造所處的環(huán)境進(jìn)展分

6、類，并給出相應(yīng)的作用等級;而在材料構(gòu)件以及構(gòu)造層次上，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性研究有別于鋼筋混凝土構(gòu)造的耐久性研究，其中的關(guān)鍵問題是要考慮預(yù)應(yīng)力作用效應(yīng)的影響，同時還要涉及錨具系統(tǒng)的耐久性在混凝土方面，在上述的方面的研究已經(jīng)足夠多，并且國內(nèi)外學(xué)者都有所打破，而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性研究還相對較少，根本上是參照鋼筋混凝土構(gòu)造的耐久性設(shè)計(jì)與評估進(jìn)展的，只是在此根底上提出了一些更高要求的構(gòu)造措施和預(yù)防措施。實(shí)際上，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性評估與設(shè)計(jì)方法與一樣的鋼筋混凝土構(gòu)造之間還是存在較大差異的，尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力腐蝕效應(yīng)更加顯著和離散，因此其耐久性評估與設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，還需要作大量而深化的研究

7、。2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)開展規(guī)律與趨勢近些年以來，我國每年投入上萬億元，用于工業(yè)與民用建筑以及交通工程等大規(guī)模的根底設(shè)施建立，在過去30 多年間，根本建立遵循著投入大以及速度快開展態(tài)勢，但因此也造成了影響構(gòu)造耐久性使用壽命的工程問題和危及材料資源與能源的環(huán)境問題逐漸凸顯的后果。一個建筑假設(shè)其耐久性缺乏，特別是預(yù)應(yīng)力鋼筋腐蝕引起的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造過早破壞，會造成宏大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，大量后期養(yǎng)護(hù)和加固費(fèi)用的支出使得構(gòu)造工程師們深切地認(rèn)識到其構(gòu)造使用壽命的重要性。因此將工程構(gòu)造耐久性與構(gòu)造使用壽命相聯(lián)絡(luò)，并把這一問題提升到影響人類生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)開展與社會文化可持續(xù)性的戰(zhàn)略上來。2.3 預(yù)應(yīng)力

8、混凝土技術(shù)研究前沿和科學(xué)問題預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造耐久性問題的試驗(yàn)研究與理論分析工作量大而其綜合本錢高，其設(shè)計(jì)理論與方法研究是一個復(fù)雜的過程，目前的研究總體上尚處于起步階段，相關(guān)的設(shè)計(jì)理論與方法正處在孕育與開展之中，如何對現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造進(jìn)展耐久性評估、對新建構(gòu)造進(jìn)展耐久性設(shè)計(jì)是目前工程界急需解決的一些問題，而這方面國內(nèi)外可查的資料都很少，圍繞該類構(gòu)造耐久性問題有不少應(yīng)用根底課題需研究，這些問題制約和影響著預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的進(jìn)一步開展和推廣應(yīng)用，界定在給定環(huán)境與使用要求下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造耐久性失效狀態(tài);確定預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造中表征材料與構(gòu)造耐久性劣化特征的指標(biāo)與參數(shù);建立預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造耐久性時變規(guī)律及其他問題等都是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造耐久性亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。3 完畢語隨著技術(shù)的進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的開展，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的使用范圍將越來越廣，在復(fù)雜環(huán)境的作用下，不斷會有新的問題出現(xiàn)。因此需要對預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的耐久性進(jìn)展更廣泛以及更深化的研究，還應(yīng)開展