提高钢筋混凝土结构耐久性的方法.pdf

本发明公开一种建筑工程技术领域的提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，将圆形截面的受力钢筋替换为椭圆形截面的钢筋，在同等用钢量和同等截面面积的条件下，椭圆形钢筋长轴方向竖向布置，由于椭圆形短轴方向的宽度远小于圆形钢筋截面的直径，椭圆形钢筋之间的间距大于圆形钢筋之间的间距，混凝土能顺利地浇入梁或板内部，使梁或板底部不易出现蜂窝、麻面、露筋现象，提高浇筑速度和浇筑质量。本发明的有益效果：在相同的条件下，采用椭圆形钢筋的混凝土梁、板、柱等构件有更好的耐久性，施工方便快捷，而且能够提高施工质量。

1、  一种提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，其特征在于，将圆形截面的受力钢筋替换为椭圆形截面的钢筋，在同等用钢量和同等截面面积的条件下，椭圆形钢筋长轴方向竖向布置，由于椭圆形钢筋短轴方向的宽度远小于圆形钢筋的宽度，椭圆形钢筋之间的间距大于圆形钢筋之间的间距，混凝土能顺利地浇入梁或板内部，使梁或板底部不易出现蜂窝、麻面、露筋现象，提高浇筑速度和浇筑质量。

2、  根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，其特征是，所述椭圆形钢筋在混凝土梁中布置时，具体为：按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋，椭圆形钢筋沿长轴方向竖向布置，椭圆形钢筋的两端部位设置弯钩，梁上部的钢筋弯钩方向朝下，梁下部的钢筋弯钩方向朝上，与周围箍筋的绑扎牢固。

3、  根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，其特征是，所述椭圆形钢筋在混凝土柱中布置时，具体为：按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋，在柱的四角点处的椭圆形钢筋沿角分线布置，此外的椭圆形钢筋沿其长轴方向垂直于柱各边的方向布置，椭圆形钢筋与周围箍筋的绑扎牢固，防止椭圆形钢筋倾斜和偏移。

4、  根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，其特征是，所述椭圆形钢筋在混凝土板中布置时，具体为：按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋和分布钢筋，椭圆形钢筋沿长轴方向竖向布置，椭圆形钢筋的两端部位设置弯钩，弯钩方向朝上，椭圆形钢筋与分布钢筋的绑扎牢固，防止椭圆形钢筋倾斜和偏移。

5、  根据权利要求1-4任一项所述的提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，其特征是，所述椭圆形钢筋长轴长度是短轴的2倍。

提高钢筋混凝土结构耐久性的方法
技术领域
本发明涉及一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种提高钢筋混凝土结构耐久性的方法。
背景技术
混凝土因其优良的性能是建筑工程中用量最多、用途最广泛的建筑材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。但混凝土结构的耐久性不足已成为目前困扰世界各国建筑工程领域的普遍问题，因混凝土结构耐久性问题造成了巨大的经济损失。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素是很多的，P.K.Metha教授(1991)明确地将钢筋锈蚀排在混凝土结构耐久性影响因素的首位，而在引起钢筋锈蚀的因素之中，混凝土碳化和氯离子侵蚀最为显著。中国国家规范《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定的最小保护层的计算是依据混凝土结构中纵向受力主筋的位置，而美国、英国等国家规范规定的最小保护层厚度均是针对最外层钢筋，我国规范规定的钢筋保护层厚度相对于世界主要发达国家的规定仍然偏小，对钢筋混凝土结构的耐久性是非常不利的。当混凝土碳化或氯离子侵蚀厚度超过保护层厚度而到达钢筋表面时，钢筋则发生锈蚀，由于圆形钢筋的截面特征，容易造成短期内钢筋大面积锈蚀，承载力急剧下降，因此，国内外采用了很多的方法来延迟钢筋的锈蚀时间和减少钢筋的锈蚀程度，以提高结构的耐久性能，如采用环氧树脂涂层、阴极保护等技术，但是这些方法都存在着工序复杂、代价较高等缺点，在普通钢筋混凝土结构中的应用还较为少见。因此，需要一个提高钢筋混凝土结构耐久性的简单易行的方法。
圆形截面钢筋在施工过程中也带来很多的不便之处，如果处理不当，则会影响施工进度和工程质量。例如：在钢筋骨架的绑扎过程中，圆形钢筋由于重力影响而易发生弯曲变形，从而造成钢筋骨架绑扎速度慢，绑扎不牢固，易变形；在混凝土浇筑过程中，由于钢筋骨架要承受施工荷载，容易造成纵向圆形钢筋的变形，使得上部钢筋向下偏移，下部钢筋向下垂落，最终使得纵向钢筋的位置与设计出现较大的偏差，使得钢筋混凝土梁或板上部纵向钢筋局部保护层过大，下部露筋，严重影响钢筋混凝土构件的强度和耐久性；对于工业建筑中，由于部分构件承受的荷载很大，构件设计的配筋率较高，对于使用圆形钢筋设计密集的梁或板，由于上部钢筋的密排，使得钢筋之间的缝隙非常小，阻碍了混凝土向模板内部的流动速度，同时较大的骨料可能堵住了缝隙，使得浇筑困难，施工速度减慢，同时在使用振捣器振捣混凝土的过程中，振捣器容易碰到钢筋，在强烈振动下使得钢筋偏离了正确位置。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高钢筋混凝土结构耐久性的方法，使其克服现有使用圆形钢筋的混凝土结构耐久性较差和施工过程中的弊端。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明将圆形截面的受力钢筋替换为椭圆形截面的钢筋，在同等用钢量和同等截面面积的条件下，椭圆形钢筋长轴方向竖向布置，由于椭圆形短轴方向的宽度远小于圆形钢筋的宽度，使得椭圆形钢筋之间的间距大于圆形钢筋之间的间距，因此使得混凝土能顺利地浇入梁或板内部，使梁或板底部不易出现蜂窝、麻面、露筋现象，提高浇筑速度和浇筑质量。
在截面积相等的条件下，椭圆形钢筋相对于圆形截面钢筋，在相同的保护层厚度下有更好的锚固性能，在相同的侵蚀环境下，椭圆形钢筋的锈蚀面积更小，剩余承载力较高，比圆形钢筋有更好的耐久性能；在施工过程中，椭圆形钢筋由于采用沿截面长轴方向竖向布置，其整体竖向刚度大，不易弯曲变形，易于提高绑扎速度，使其绑扎牢固；在混凝土浇筑过程中，纵向椭圆形钢筋不易弯曲下垂，使得钢筋位置不易发生偏移；同样在钢筋密排的情况下，由于椭圆形钢筋长轴方向竖向布置，使得钢筋之间的缝隙更大，使得混凝土更容易流动到模板内部，椭圆形钢筋使得混凝土有更好的流动性，使得梁或板底部不易出现蜂窝、麻面、露筋等现象。
椭圆形钢筋长轴方向的高度大于圆形钢筋的高度，椭圆形钢筋的变形肋长度和高度均大于圆形钢筋的变形肋，在相同的保护层厚度下，整体钢筋位于混凝土基体较深的位置，横向约束增大，而且椭圆形钢筋的表面积大于圆形钢筋的表面积，使得其与周围混凝土的摩擦力增大，因此椭圆形钢筋与周围混凝土的粘结力大于圆形钢筋与周围混凝土的粘结力；当混凝土碳化或氯离子侵蚀达到钢筋表面并引起锈蚀时，相同条件下，椭圆形钢筋受腐蚀的面积比圆形钢筋要小，锈蚀量和锈蚀深度均小于圆形钢筋，椭圆形钢筋剩余有效钢筋面积较大，椭圆形钢筋混凝土构件的承载力损失较少。
椭圆形钢筋沿长轴方向竖向布置，整根钢筋的竖向刚度增加，钢筋不易弯曲变形，能够提高绑扎速度，使其绑扎牢固可靠；同样在混凝土浇筑过程中，纵向椭圆形钢筋不易弯曲变形，使得钢筋位置不易偏移。
将圆形钢筋等面积替换为椭圆形钢筋，其形心位置偏差相对于钢筋混凝土构件的高度非常微小，对构件设计计算的有效高度值影响不大，因此对钢筋混凝土构件的承载力的影响可以忽略不计。
本发明的有益效果：在相同的条件下，采用椭圆形钢筋的混凝土梁、板和柱等构件有更好的耐久性，施工方便快捷，而且能够提高施工质量。将圆形钢筋等面积替换为椭圆形钢筋，椭圆形钢筋长轴长度是短轴的2倍，椭圆形钢筋的高度比圆形钢筋提高了41％，椭圆形钢筋的宽度比圆形钢筋减小了29％。在相同的条件下，椭圆形钢筋沿长轴方向竖向布置，椭圆形钢筋的整体位于混凝土中较深的位置，粘结力增加；当混凝土碳化或氯离子侵蚀到达钢筋表面时，钢筋以发生由钢筋表面向钢筋内部逐渐锈蚀的坑蚀为主，由于圆形钢筋的截面特征，使得钢筋的腐蚀面积较大，锈蚀产物多，使得保护层裂缝扩展和剥落，加速钢筋锈蚀；由于椭圆形钢筋的高度比圆形钢筋提高了41％，那么相同的条件下，由于钢筋的锈蚀对构件耐久性的影响，椭圆形钢筋混凝土构件相对于圆形钢筋钢筋混凝土构件可以降低40％左右，因此对钢筋混凝土结构的耐久性是非常有利的。在椭圆形钢筋施工过程中，椭圆形钢筋沿长轴方向竖向布置，整根钢筋的竖向刚度增加，钢筋之间的缝隙较大，能够提高施工进度和施工质量。
附图说明
图1为圆形钢筋截面。
图2为椭圆形钢筋截面。
图3为椭圆形钢筋和圆形钢筋混凝土梁对比图。
图4为椭圆形钢筋在混凝土梁中的布置图。
图5为椭圆形钢筋在混凝土柱中的布置图。
图6为椭圆形钢筋在混凝土板中的布置图。
其中，1为混凝土，2为椭圆形钢筋，3为圆形钢筋，4为箍筋，5为分布钢筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图1为半径为r的圆形截面钢筋，图2为长轴为短轴2倍的椭圆形钢筋，当椭圆形钢筋与圆形钢筋的截面积相等时，椭圆形钢筋的高度比圆形钢筋增加为0.8r，而宽度则减少为0.6r，椭圆形钢筋的变形肋长度和高度均大于圆形钢筋的变形肋。
图3为一钢筋混凝土梁，梁宽度为200mm，高度为250mm，下部配有相等截面积的椭圆形钢筋2和圆形钢筋3，圆形钢筋3直径为20mm，椭圆形钢筋2长轴为短轴的2倍，长轴长度为28mm，短轴长度为14mm，椭圆形钢筋2沿长轴方向竖向布置，如图3所示，圆形钢筋3之间的间距为20mm，而椭圆形钢筋2之间的间距为28mm，使得混凝土1浇筑方便快捷；椭圆形钢筋2的最大分布深度为58mm，圆形钢筋3的最大分布深度为50mm，在同等条件下，当氯离子侵蚀或混凝土碳化到达钢筋表面并引起锈蚀时，圆形钢筋3的锈蚀面积大于椭圆形钢筋2，锈蚀量和锈蚀深度均大于椭圆形钢筋，腐蚀对圆形钢筋的损伤较大。因此，椭圆形钢筋混凝土梁有更好的耐久性。
具体实施例：
图4为椭圆形钢筋2在混凝土梁中的布置图。根据设计要求，按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋2，椭圆形钢筋2沿长轴方向竖向布置，椭圆形钢筋2的两端部位设置弯钩，梁上部的钢筋弯钩方向朝下，梁下部的钢筋弯钩方向朝上，与周围箍筋4的绑扎要牢固可靠；在浇注过程中，防止施工人员踩踏钢筋骨架，避免骨架变形。
图5为椭圆形钢筋2在混凝土柱中的布置图。根据设计要求，按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋2，在柱的四角点处的椭圆形钢筋2沿角分线布置，其他位置的椭圆形钢筋2沿其长轴方向垂直于柱各边的方向布置，椭圆形钢筋与周围箍筋4的绑扎要牢固可靠，防止椭圆形钢筋2倾斜和偏移。
图6为椭圆形钢筋2在混凝土板中的布置图。根据设计要求，按照钢筋的位置线布放椭圆形钢筋2和分布钢筋5，椭圆形钢筋2沿长轴方向竖向布置，椭圆形钢筋2的两端部位设置弯钩，弯钩方向朝上，椭圆形钢筋2与分布钢筋5的绑扎要牢固可靠，防止椭圆形钢筋2倾斜和偏移；在浇注过程中，防止施工人员踩踏钢筋骨架，避免骨架变形。