溧阳市厂房楼板荷载检测鉴定技术服务中心

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既有混凝土构件材料性能研究

分析既有混凝土受弯构件承载性能*应确定混凝土构件的材料性能和几何尺寸。一般情况下,既有混凝土构件几何尺寸的变化相对较易检测和确定,对此不做**论述。既有混凝土构件中钢筋的力学性能根据以往的工程经验和实际试验研究可知若不存在钢筋锈蚀或腐蚀问题,则钢筋的力学性能指标将不会发生变化, 即在分析既有混凝土受弯构件承载性能时可不考虑由钢筋力学性能变化引发的相关问题。
在实际混凝土工程中由于混凝土碳化、腐蚀环境、湿热变化、雨淋作用等因素的影响,既有混凝土构件中钢筋存在不同程度的锈蚀现象。钢筋锈蚀主要有两种不同的表现形式,即均匀锈蚀和局部锈蚀又称为点蚀或坑蚀。当钢筋表面钝化膜大面积破坏形成大阳极、小阴极的电化学反应时,钢筋发生均匀锈蚀。这种锈蚀类型以大气环境下碳化引起的钢筋锈蚀居多。氯离子活性大, *吸附在钝化膜有缺陷的地方, 如位错区或晶界区等,使钢筋表面的
钝化膜局部破坏, 构成一个大阴极、小阳极的活代钝化电池,钢筋因此发生坑蚀。在实际工程中均匀锈蚀和局部锈蚀对既有混凝土构件力学行为的影响不同,局部锈蚀对既有混凝土构件性能的危害*大。由于钢筋材料及外形的差别,严格按均匀锈蚀和局部锈蚀分别计算锈蚀钢筋剩余截面是非常困难的。当钢筋发生均匀锈蚀时, 钢筋截面锈蚀率与重量损失率是一致的,由于测量锈蚀后螺纹钢筋的直径非常困难, 且暂时还未见统一的标准, 故此,通常用钢筋总体锈蚀率重量损失率w来计算锈蚀钢筋的剩余截面面积。

厂房改造可能涉及到厂房的加固、厂房的加建和使用功能改变等诸多原因，需要进行厂房的各项检测，里面包括厂房完损检测、厂房安全性检测、厂房的结构和使用功能改变检测和厂房的抗震检测等，是一个较为复杂和体系严谨的科学检测过程。房屋建造过程中、停工续建时或使用过程中，需要加层、插层、扩建，或较大范围的结构体系或使用功能改变等房屋改建时，需要对原有结构进行抗震鉴定，内容包括对原结构进行检测、对原结构体系和构造进行鉴定、按改建结构进行结构抗震验算，综合评估改建后的结构抗震性能和改建方案可行性，必要时，提出改建方案优化措施和原结构抗震加固措施建议。房屋改建抗震鉴定一般须依据现行抗震设计标准。

1、检测项目

       通过检测房屋的质量现状，按规定的抗震设防要求，对房屋在规定烈度的地震作用下的安全性进行评估的过程。

2、适用范围

       未抗震设防或设防等级**现行规定的房屋，尤其是保护建筑、城市生命线工程以及改建加层工程。

3、检测内容及过程

1）主要检测参数有：

倾斜、沉降、裂缝、地基基础、砌体结构构件、木结构构件、混凝土结构构件、钢结构构件等，各参数的检测一般为现场检测。

2）非现场检测项目有：

a.混凝土结构构件检测中，混凝土钻芯法检测混凝土强度；

       b.钢结构构件检测中，钢材抗拉强度试验法检测钢材试件抗拉强度，钢材弯曲强度试验方法检测钢材试件弯曲变形能力。

       c．木结构构件检测中，木材顺纹抗压、抗拉、抗剪强度试验，木材抗弯强度及弹性模量试验，木材横纹抗压强度试验。

3）检测过程：

1、收集房屋的地质勘察报告、竣工图和工程验收文件等原始资料，必要时补充进行工程地质勘察。

2、全面检查和记录房屋基础、承重结构和围护结构的损坏部位、范围和程度。

3、调查分析房屋结构的特点、结构布置、构造等抗震措施，复核抗震承载力。

4、房屋结构材料力学性能的检测项目，应根据结构承载力验算的需要确定。

5、一般房屋应按《建筑抗震鉴定标准》gb50023-95，采用相应的逐级鉴定方法，进行综合抗震能力分析。

抗震鉴定方法分为两级。*级鉴定以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价，*二级鉴定以抗震验算为主，结合构造影响进行房屋抗震能力综合评价。

房屋满足*级抗震鉴定的各项要求时，房屋可评为满足抗震鉴定要求，不再进行*二级鉴定；否则应由*二级抗震鉴定做出判断。

6、对现有房屋整体抗震能力做出评定，对不符合抗震要求的房屋，按有关技术标准提出必要的抗震加固措施建议和抗震减灾对策。

钢筋混凝土结构在使用若干年后,将有很多构件因环境因素而出现混凝土碳化、表面龟裂、甚至会出现大小不一的纵横裂纹。这些现象轻则影响美观,重则可危及到结构的安全和耐久。因此,正确分析和防治混凝土碳化,处理好已形成的裂缝,对结构中的钢筋锈蚀、病害将有一定的抑制作用。钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性影响*大,其产生的主要原因有两个:

一是外因,即周围环境对结构有不良作用的介质(气体、液体、固体),周期性的冷热交替作用,冻融循环作用等;

二是内因,即混凝土的液相组成,再就是混凝土的后期养护等。工程调查发现,结构自身的某些状态对其锈蚀的影响和人们的一些习惯认识并不一致,所以搞清楚各种环境中混凝土状态对锈蚀的影响,以便采取不同的对策,提高钢筋混凝土结构的耐久性是十分重要的。
2 　混凝土中钢筋锈蚀的影响因素
温、湿度对钢筋锈蚀影响相对湿度对混凝土中钢筋锈蚀有双重作用,一方面影响混凝土中氧气的扩散速度;另一方面则影响混凝土的电导率。因此存在一个钢筋锈蚀速度较快的相对湿度。湿度不仅直接影响钢筋的电化学锈蚀速度,而且还影响混凝土的碳化速度,从而间接地使钢筋产生锈蚀。混凝土的湿度大时,其自由水含量高,对空气的渗透性低,碳化慢,饱和的混凝土不可能碳化,但是干燥(相对湿度不大于25 %)的混凝土一般也不会碳化。根据实际调查和试验分析,结果发现气候比较干燥的地区,钢筋锈蚀较慢,而常年多雨、干湿交替频繁的地区锈蚀较快。在干燥的环境下,如室内的钢筋混凝土结构,不仅碳化速度慢,而且即使碳化达到钢筋表面,钢筋也未发生锈蚀,大多数钢筋混凝土结构构件处于干噪环境下,运行几十年也未发生钢筋锈蚀。而当结构构件处于湿度较大的环境下,尤其是处于干湿交替的环境或漏雨、渗水的部位,钢筋锈蚀一般较快。混凝土中钢筋的锈蚀速度与温度成正比。如果在相对湿度为90%的大气中,从20～40 ℃,混凝土锈蚀面积率增大4 倍;从40～60 ℃,增大1倍。不论增大多少,温度升高均会加剧钢筋的锈蚀。
混凝土的密实度及保护层厚度的影响混凝土对钢筋的保护作用主要表现为:一是混凝土的高碱使钢筋表面形成钝化膜;二是保护层对外界腐蚀介质、氧气及水分等渗入的阻止作用,后一种作用主要取决于混凝土密实度及保护层的厚度,而水灰比及养护条件对混凝土的密实度有很大影响。试验表明,随着水灰比的增大,混凝土的氧扩散系数及透氧量都明显增长,因此水灰比愈大,钢筋的锈蚀程度就愈重。混凝土保护层厚度是影响钢筋锈蚀的另一个重要因素。在相同的环境下,保护层越厚,其碳化的时间就越长,钢筋的锈蚀程度越轻。根据试验资料分析,保护层厚度对钢筋的影响系数为:Φa= 1148 - 0125 a (1)式中,Φa 为钢筋锈蚀厚度影响系数; a 为混凝土保护层厚度,mm。从式(1)可见,保护层对钢筋锈蚀的影响呈线性关系。钢筋保护层厚度除了具有延长钢筋开始锈蚀的时间外,增加保护层厚度还能提高混凝土抵抗钢筋锈蚀膨胀引起混凝土开裂的能力。