建筑工程技術(shù)-鋼筋與混凝土技術(shù)
2 鋼筋與混凝土技術(shù)
2.1 高耐久性混凝土技術(shù)
2.1.1技術(shù)內(nèi)容?????????????
高耐久性混凝土是通過(guò)對(duì)原材料的質(zhì)量控制、優(yōu)選及施工工藝的優(yōu)化控制,合理?yè)郊觾?yōu)質(zhì)礦物摻合料或復(fù)合摻合料,采用高效(高性能)減水劑制成的具有良好工作性、滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)所要求的各項(xiàng)力學(xué)性能、且耐久性?xún)?yōu)異的混凝土。
(1)原材料和配合比的要求
1)水膠比(W/B)≤0.38。
2)水泥必須采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水泥,如硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥等,不得選用立窯水泥;水泥比表面積宜小于350m2/kg,不應(yīng)大于380m2/kg。
3)粗骨料的壓碎值≤10%,宜采用分級(jí)供料的連續(xù)級(jí)配,吸水率<1.0%,且無(wú)潛在堿骨料反應(yīng)危害。
4)采用優(yōu)質(zhì)礦物摻合料或復(fù)合摻合料及高效(高性能)減水劑是配制高耐久性混凝土的特點(diǎn)之一。優(yōu)質(zhì)礦物摻合料主要包括硅灰、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉及天然沸石粉等,所用的礦物摻合料應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),且宜達(dá)到優(yōu)品級(jí),對(duì)于沿海港口、濱海鹽田、鹽漬土地區(qū),可添加防腐阻銹劑、防腐流變劑等。礦物摻合料等量取代水泥的最大量宜為:硅粉≤10%,粉煤灰≤30%,礦渣粉≤50%,天然沸石粉≤10%,復(fù)合摻合料≤50%。
5)混凝土配制強(qiáng)度可按以下公式計(jì)算:
fcu,0≥fcu,k+1.645σ
式中?? ?fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度(MPa);
——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);
σ——強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,無(wú)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí),預(yù)拌混凝土可按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ 55的規(guī)定取值。
(2)耐久性設(shè)計(jì)要求
對(duì)處于嚴(yán)酷環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,應(yīng)根據(jù)工程所處環(huán)境條件,按《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50467進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì),考慮的環(huán)境劣化因素及采取措施有:
1)抗凍害耐久性要求:a)根據(jù)不同凍害地區(qū)確定最大水膠比;b)不同凍害地區(qū)的抗凍耐久性指數(shù)DF或抗凍等級(jí);c)受除冰鹽凍融循環(huán)作用時(shí),應(yīng)滿(mǎn)足單位面積剝蝕量的要求;d)處于有凍害環(huán)境的,應(yīng)摻入引氣劑,引氣量應(yīng)達(dá)到3%~5%。
2)抗鹽害耐久性要求:a)根據(jù)不同鹽害環(huán)境確定最大水膠比;b)抗氯離子的滲透性、擴(kuò)散性,宜以56d齡期電通量或84d氯離子遷移系數(shù)來(lái)確定。一般情況下,56d電通量宜≤800C,84d氯離子遷移系數(shù)宜≤;c)混凝土表面裂縫寬度符合規(guī)范要求。
3)抗硫酸鹽腐蝕耐久性要求:a)用于硫酸鹽侵蝕較為嚴(yán)重的環(huán)境,水泥熟料中的C3A不宜超過(guò)5%,宜摻加優(yōu)質(zhì)的摻合料并降低單位用水量;b)根據(jù)不同硫酸鹽腐蝕環(huán)境,確定最大水膠比、混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級(jí);c)混凝土抗硫酸鹽等級(jí)宜不低于KS120。
4)對(duì)于腐蝕環(huán)境中的水下灌注樁,為解決其耐久性和施工問(wèn)題,宜摻入具有防腐和流變性能的礦物外加劑,如防腐流變劑等。
5)抑制堿—骨料反應(yīng)有害膨脹的要求:a)混凝土中堿含量<3.0kg/m3;b)在含堿環(huán)境或高濕度條件下,應(yīng)采用非堿活性骨料;c)對(duì)于重要工程,應(yīng)采取抑制堿骨料反應(yīng)的技術(shù)措施。
2.1.2技術(shù)指標(biāo)
(1)工作性
根據(jù)工程特點(diǎn)和施工條件,確定合適的坍落度或擴(kuò)展度指標(biāo);和易性良好;坍落度經(jīng)時(shí)損失滿(mǎn)足施工要求,具有良好的充填模板和通過(guò)鋼筋間隙的性能。
(2)力學(xué)及變形性能
混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜≥C40;體積穩(wěn)定性好,彈性模量與同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土基本相同。
(3)耐久性
可根據(jù)具體工程情況,按照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50467、《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T193及上述技術(shù)內(nèi)容中的耐久性技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制;對(duì)于極端嚴(yán)酷環(huán)境和重大工程,宜針對(duì)性地開(kāi)展耐久性專(zhuān)題研究。
耐久性試驗(yàn)方法宜采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082和《預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)范》GB/T 50733規(guī)定的方法。
2.1.3適用范圍
高耐久性混凝土適用于對(duì)耐久性要求高的各類(lèi)混凝土結(jié)構(gòu)工程,如內(nèi)陸港口與海港、地鐵與隧道、濱海地區(qū)鹽漬土環(huán)境工程等,包括橋梁及設(shè)計(jì)使用年限100年的混凝土結(jié)構(gòu),以及其他嚴(yán)酷環(huán)境中的工程。
2.1.4工程案例
天津地鐵、杭州灣大橋、山東東營(yíng)黃河公路大橋、武漢武昌火車(chē)站、廣州珠江新城西塔工程、湖南洞庭湖大橋等。
2.2 高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)
2.2.1技術(shù)內(nèi)容
高強(qiáng)高性能混凝土(簡(jiǎn)稱(chēng)HS-HPC)是具有較高的強(qiáng)度(一般強(qiáng)度等級(jí)不低于C60)且具有高工作性、高體積穩(wěn)定性和高耐久性的混凝土(“四高”混凝土),屬于高性能混凝土(HPC)的一個(gè)類(lèi)別。其特點(diǎn)是不僅具有更高的強(qiáng)度且具有良好的耐久性,多用于超高層建筑底層柱、墻和大跨度梁,可以減小構(gòu)件截面尺寸增大使用面積和空間,并達(dá)到更高的耐久性。
超高性能混凝土(UHPC)是一種超高強(qiáng)(抗壓強(qiáng)度可達(dá)150MPa以上)、高韌性(抗折強(qiáng)度可達(dá)16MPa以上)、耐久性?xún)?yōu)異的新型超高強(qiáng)高性能混凝土,是一種組成材料顆粒的級(jí)配達(dá)到最佳的水泥基復(fù)合材料。用其制作的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不僅截面尺寸小,而且單位強(qiáng)度消耗的水泥、砂、石等資源少,具有良好的環(huán)境效應(yīng)。
HS-HPC的水膠比一般不大于0.34,膠凝材料用量一般為480~600kg/m3,硅灰摻量不宜大于10%,其他優(yōu)質(zhì)礦物摻合料摻量宜為25%~40%,砂率宜為35%~42%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。
UHPC的水膠比一般不大于0.22,膠凝材料用量一般為700~1000kg/m3。超高性能混凝土宜摻加高強(qiáng)微細(xì)鋼纖維,鋼纖維的抗拉強(qiáng)度不宜小于2000MPa,體積摻量不宜小于1.0%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。
2.2.2技術(shù)指標(biāo)
(1)工作性
新拌HS-HPC最主要的特點(diǎn)是粘度大,為降低混凝土的粘性,宜摻入能夠降低混凝土粘性且對(duì)混凝土強(qiáng)度無(wú)負(fù)面影響的外加劑,如降粘型外加劑、降粘增強(qiáng)劑等。UHPC的水膠比更低,粘性更大,宜摻入能降低混凝土粘性的功能型外加劑,如降粘增強(qiáng)劑等。
混凝土拌合物的技術(shù)指標(biāo)主要是坍落度、擴(kuò)展度和倒坍落度筒混凝土流下時(shí)間(簡(jiǎn)稱(chēng)倒筒時(shí)間)等。對(duì)于HS-HPC,混凝土坍落度不宜小于220mm,擴(kuò)展度不宜小于500mm,倒置坍落度筒排空時(shí)間宜為5~20s,混凝土經(jīng)時(shí)損失不宜大于30mm/h。
(2)HS-HPC的配制強(qiáng)度可按公式fcu,0≥1.15fcu,k計(jì)算;
UHPC的配制強(qiáng)度可按公式 fcu,0≥1.1fcu,k計(jì)算;
(3)HS-HPC及UHPC因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí),孔結(jié)構(gòu)更加合理,通常具有更好的耐久性,為滿(mǎn)足抗硫酸鹽腐蝕性,宜摻加優(yōu)質(zhì)的摻合料,或選擇低C3A含量(<8%)的水泥。
(4)自收縮及其控制
1)自收縮與對(duì)策
當(dāng)HS-HPC澆筑成型并處于絕濕條件下,由于水泥繼續(xù)水化,消耗毛細(xì)管中的水分,使毛細(xì)管失水,產(chǎn)生毛細(xì)管張力(負(fù)壓),引起混凝土收縮,稱(chēng)之自收縮。通常水膠比越低,膠凝材料用量越大,自收縮會(huì)越嚴(yán)重。
對(duì)于HS-HPC一般應(yīng)控制粗細(xì)骨料的總量不宜過(guò)低,膠凝材料的總量不宜過(guò)高;通過(guò)摻加鋼纖維可以補(bǔ)償其韌性損失,但在氯鹽環(huán)境中,鋼纖維不太適用;采用外摻5%飽水超細(xì)沸石粉的方法,或者內(nèi)摻吸水樹(shù)脂類(lèi)養(yǎng)護(hù)劑、外覆蓋養(yǎng)護(hù)膜以及其他充分的養(yǎng)護(hù)措施等,可以有效的控制HS-HPC的自收縮。
UHPC一般通過(guò)摻加鋼纖維等控制收縮,提高韌性;膠凝材料的總量不宜過(guò)高。
2)收縮的測(cè)定方法
參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082進(jìn)行。
2.2.3適用范圍
HS-HPC適用于高層與超高層建筑的豎向構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等混凝土強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)工程。
UHPC由于高強(qiáng)高韌性的特點(diǎn),可用于裝飾預(yù)制構(gòu)件、人防工程、軍事防爆工程、橋梁工程等。
2.2.4工程案例
合肥天時(shí)廣場(chǎng)、上海中心大廈、天津117大廈、廣州珠江新城西塔項(xiàng)目等國(guó)內(nèi)工程已大量應(yīng)用HS-HPC,國(guó)外超高層建筑及大跨度橋梁也大量應(yīng)用了HS-HPC。
目前UHPC已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高速鐵路的電纜溝蓋板(RPC蓋板)、長(zhǎng)沙橫四路某跨街天橋、馬房北江大橋UHPC橋面鋪裝層等。
2.3 自密實(shí)混凝土技術(shù)
2.3.1技術(shù)內(nèi)容
自密實(shí)混凝土(Self-Compacting Concrete,簡(jiǎn)稱(chēng)SCC)具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性,澆筑時(shí)無(wú)需或僅需輕微外力振搗,能夠在自重作用下流動(dòng)并能充滿(mǎn)模板空間的混凝土,屬于高性能混凝土的一種。自密實(shí)混凝土技術(shù)主要包括:自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、填充性、保塑性控制技術(shù);自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì);自密實(shí)混凝土早期收縮控制技術(shù)。
(1)自密實(shí)混凝土流動(dòng)性、填充性、保塑性控制技術(shù)
自密實(shí)混凝土拌合物應(yīng)具有良好的工作性,包括流動(dòng)性、填充性和保水性等。通過(guò)骨料的級(jí)配控制、優(yōu)選摻合料以及高效(高性能)減水劑來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土的高流動(dòng)性、高填充性。其測(cè)試方法主要有坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間試驗(yàn)方法、J環(huán)擴(kuò)展度試驗(yàn)方法、離析率篩析試驗(yàn)方法、粗骨料振動(dòng)離析率跳桌試驗(yàn)方法等。
(2)配合比設(shè)計(jì)
自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土有所不同,有全計(jì)算法、固定砂石法等。配合比設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)要求:
1)單方混凝土用水量宜為160kg~180kg;
2)水膠比根據(jù)粉體的種類(lèi)和摻量有所不同,不宜大于0.45;
3)根據(jù)單位體積用水量和水膠比計(jì)算得到單位體積粉體量,單位體積粉體量宜為0.16~0.23;
4)自密實(shí)混凝土單位體積漿體量宜為0.32~0.40。
(3)自密實(shí)混凝土自收縮
由于自密實(shí)混凝土水膠比較低、膠凝材料用量較高,導(dǎo)致混凝土自收縮較大,應(yīng)采取優(yōu)化配合比,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施,預(yù)防或減少自收縮引起的裂縫。
2.3.2技術(shù)指標(biāo)
(1)原材料的技術(shù)要求
1)膠凝材料
水泥選用較穩(wěn)定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;摻合料是自密實(shí)混凝土不可缺少的組分之一。一般常用的摻合料有粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰、?;郀t礦渣粉、石灰石粉等,也可摻入復(fù)合摻合料,復(fù)合摻合料宜滿(mǎn)足《混凝土用復(fù)合摻合料》JG/T486中易流型或普通型Ⅰ級(jí)的要求。膠凝材料總量宜控制在400 kg/m3 ~550kg/m3。
2)細(xì)骨料
細(xì)骨料質(zhì)量控制應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52以及《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164的要求。
3)粗骨料
粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配或2個(gè)及以上單粒級(jí)配搭配使用,粗骨料的最大粒徑一般以小于20mm為宜,盡可能選用圓形且不含或少含針、片狀顆粒的骨料;對(duì)于配筋密集的豎向構(gòu)件、復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)以及有特殊要求的工程,粗骨料的最大公稱(chēng)粒徑不宜大于16mm。
4)外加劑
自密實(shí)混凝土具備的高流動(dòng)性、抗離析性、間隙通過(guò)性和填充性這四個(gè)方面都需要以外加劑為主的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。減水劑宜優(yōu)先采用高性能減水劑。對(duì)減水劑的主要要求為:與水泥的相容性好,減水率大,并具有緩凝、保塑的特性。
(2)自密實(shí)性能主要技術(shù)指標(biāo)
對(duì)于泵送澆筑施工的工程,應(yīng)根據(jù)構(gòu)件形狀與尺寸、構(gòu)件的配筋等情況確定混凝土坍落擴(kuò)展度。對(duì)于從頂部澆筑的無(wú)配筋或配筋較少的混凝土結(jié)構(gòu)物(如平板)以及無(wú)需水平長(zhǎng)距離流動(dòng)的豎向結(jié)構(gòu)物(如承臺(tái)和一些深基礎(chǔ)),混凝土坍落擴(kuò)展度應(yīng)滿(mǎn)足550~655mm;對(duì)于一般的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)坍落擴(kuò)展度應(yīng)滿(mǎn)足660 ~755mm;對(duì)于結(jié)構(gòu)截面較小的豎向構(gòu)件、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等,混凝土坍落擴(kuò)展度應(yīng)滿(mǎn)足760m~850mm;對(duì)于配筋密集的結(jié)構(gòu)或有較高混凝土外觀性能要求的結(jié)構(gòu),擴(kuò)展時(shí)間T500(s)應(yīng)不大于2s。其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 283的要求。
2.3.3適用范圍
自密實(shí)混凝土適用于澆筑量大,澆筑深度和高度大的工程結(jié)構(gòu);配筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、鋼管混凝土等施工空間受限制的工程結(jié)構(gòu);工程進(jìn)度緊、環(huán)境噪聲受限制或普通混凝土不能實(shí)現(xiàn)的工程結(jié)構(gòu)。
2.3.4工程案例
上海環(huán)球金融中心、北京恒基中心過(guò)街通道工程、江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、廣州珠江新城西塔、蘇通大橋承臺(tái)。
2.4 再生骨料混凝土技術(shù)
2.4.1技術(shù)內(nèi)容
摻用再生骨料配制而成的混凝土稱(chēng)為再生骨料混凝土,簡(jiǎn)稱(chēng)再生混凝土。科學(xué)合理地利用建筑廢棄物回收生產(chǎn)的再生骨料以制備再生骨料混凝土,一直是世界各國(guó)致力研究的方向,日本等國(guó)家已經(jīng)基本形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈。隨著我國(guó)環(huán)境壓力嚴(yán)峻、建材資源面臨日益緊張的局勢(shì),如何尋求可用的非常規(guī)骨料作為工程建設(shè)混凝土用骨料的有效補(bǔ)充已迫在眉睫,再生骨料成為可行選擇之一。
(1)再生骨料質(zhì)量控制技術(shù)
1)再生骨料質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177或《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》GB/T 25176的規(guī)定,制備混凝土用再生骨料應(yīng)同時(shí)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T240相關(guān)規(guī)定。
2)由于建筑廢棄物來(lái)源的復(fù)雜性,各地技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)程度差異和受加工處理的客觀條件限制,部分再生骨料某些指標(biāo)可能不能滿(mǎn)足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,須經(jīng)過(guò)試配驗(yàn)證后,可用于配制墊層等非結(jié)構(gòu)混凝土或強(qiáng)度等級(jí)較低的結(jié)構(gòu)混凝土。
(2)再生骨料普通混凝土配制技術(shù)
設(shè)計(jì)配制再生骨料普通混凝土?xí)r,可參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T240相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
2.4.2技術(shù)指標(biāo)
(1)再生骨料混凝土的拌合物性能、力學(xué)性能、長(zhǎng)期性能和耐久性能、強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定及耐久性檢驗(yàn)評(píng)定等,應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 50164的規(guī)定。
(2)再生骨料普通混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)取值時(shí),可參照以下要求進(jìn)行:
1)再生骨料混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、剪切變形模量和泊松比均可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的規(guī)定取值。
2)僅摻用Ⅰ類(lèi)再生粗骨料配制的混凝土,其受壓和受拉彈性模量可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的規(guī)定取值;其他類(lèi)別再生骨料配制的再生骨料混凝土,其彈性模量宜通過(guò)試驗(yàn)確定,在缺乏試驗(yàn)條件或技術(shù)資料時(shí),可按表2.1的規(guī)定取值。
表2.1 再生骨料普通混凝土彈性模量
強(qiáng)度等級(jí) | C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 |
彈性模量(×104 N/mm2) | 1.83 | 2.08 | 2.27 | 2.42 | 2.53 | 2.63 |
?
3)再生骨料混凝土的溫度線膨脹系數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)宜通過(guò)試驗(yàn)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)條件或技術(shù)資料時(shí),可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010和《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50176的規(guī)定取值。
2.4.3適用范圍
我國(guó)目前實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的再生骨料大部分為II類(lèi)及以下再生骨料,宜用于配制C40及以下強(qiáng)度等級(jí)的非預(yù)應(yīng)力普通混凝土。鼓勵(lì)再生骨料混凝土大規(guī)模用于墊層等非結(jié)構(gòu)混凝土。
2.4.4工程案例
北京建筑工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)6號(hào)樓、青島市海逸景園6號(hào)工程、邯鄲溫康藥物中間體研發(fā)有限公司廠房等。
2.5 混凝土裂縫控制技術(shù)
2.5.1技術(shù)內(nèi)容
混凝土裂縫控制與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇和施工工藝等多個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要涉及結(jié)構(gòu)形式、配筋、構(gòu)造措施及超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制技術(shù)等;材料方面主要涉及混凝土原材料控制和優(yōu)選、配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化;施工方面主要涉及施工縫與后澆帶、混凝土澆筑、水化熱溫升控制、綜合養(yǎng)護(hù)技術(shù)等。
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫控制要求
超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)如不在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程施工階段采取有效措施,將會(huì)引起不可控制的非結(jié)構(gòu)性裂縫,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)外觀、使用功能和結(jié)構(gòu)的耐久性。超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性裂縫的主要原因是混凝土收縮、環(huán)境溫度變化在結(jié)構(gòu)上引起的溫差變形與下部豎向結(jié)構(gòu)的水平約束剛度的影響。
為控制超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的裂縫,應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段采取有效的技術(shù)措施。主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):
1)對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行溫度應(yīng)力驗(yàn)算,溫度應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮下部結(jié)構(gòu)水平剛度對(duì)變形的約束作用、結(jié)構(gòu)合攏后的最大溫升與溫降及混凝土收縮帶來(lái)的不利影響,并應(yīng)考慮混凝土結(jié)構(gòu)徐變對(duì)減少結(jié)構(gòu)裂縫的有利因素與混凝土開(kāi)裂對(duì)結(jié)構(gòu)截面剛度的折減影響。
2)為有效減少超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的裂縫,對(duì)大柱網(wǎng)公共建筑可考慮在樓蓋結(jié)構(gòu)與樓板中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù),樓蓋結(jié)構(gòu)的框架梁應(yīng)采用有粘接預(yù)應(yīng)力技術(shù),也可在樓板內(nèi)配置構(gòu)造無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力鋼筋,建立預(yù)壓力,以減小由于溫度降溫引起的拉應(yīng)力,對(duì)裂縫進(jìn)行有效控制。除了施加預(yù)應(yīng)力以外,還可適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋、采用纖維混凝土等用于減小超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫的技術(shù)措施。
3)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工提出要求,如對(duì)大面積底板混凝土澆筑時(shí)采用分倉(cāng)法施工、對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)采用設(shè)置后澆帶與加強(qiáng)帶,以減少混凝土收縮對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫的影響。當(dāng)大體積混凝土置于巖石地基上時(shí),宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動(dòng)層,以達(dá)到減少巖石地基對(duì)大體積混凝土的約束作用。
(2)原材料要求
1)水泥宜采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜采用低熱礦渣硅酸鹽水泥或中、低熱硅酸鹽水泥,也可使用硅酸鹽水泥同時(shí)復(fù)合大摻量的礦物摻合料。水泥比表面積宜小于350m2/kg,水泥堿含量應(yīng)小于0.6%;用于生產(chǎn)混凝土的水泥溫度不宜高于60℃,不應(yīng)使用溫度高于60℃的水泥拌制混凝土。
2)應(yīng)采用二級(jí)或多級(jí)級(jí)配粗骨料,粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3,緊密堆積密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴曬,宜分級(jí)堆放,堆場(chǎng)上方宜設(shè)罩棚。高溫季節(jié),骨料使用溫度不宜高于28℃。
3)根據(jù)需要,可摻加短鋼纖維或合成纖維的混凝土裂縫控制技術(shù)措施。合成纖維主要是抑制混凝土早期塑性裂縫的發(fā)展,鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗疲勞特性及耐久性;纖維的長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比、表面性狀、截面性能和力學(xué)性能等應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,并根據(jù)工程特點(diǎn)和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。
4)宜采用高性能減水劑,并根據(jù)不同季節(jié)和不同施工工藝分別選用標(biāo)準(zhǔn)型、緩凝型或防凍型產(chǎn)品。高性能減水劑引入混凝土中的堿含量(以Na2O+0.658K2O計(jì))應(yīng)小于0.3kg/m3;引入混凝土中的氯離子含量應(yīng)小于0.02kg/m3;引入混凝土中的硫酸鹽含量(以Na2SO4計(jì))應(yīng)小于0.2kg/m3。
5)采用的粉煤灰礦物摻合料,應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的規(guī)定。粉煤灰的級(jí)別不宜低于Ⅱ級(jí),且粉煤灰的需水量比不宜大于100%,燒失量宜小于5%。
6)采用的礦渣粉礦物摻合料,應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的?;郀t礦渣粉》GB/T18046的規(guī)定。礦渣粉的比表面積宜小于450m2/kg,流動(dòng)度比應(yīng)大于95%,28d活性指數(shù)不宜小于95%。
(3)配合比要求
1)混凝土配合比應(yīng)根據(jù)原材料品質(zhì)、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、混凝土耐久性以及施工工藝對(duì)工作性的要求,通過(guò)計(jì)算、試配、調(diào)整等步驟選定。
2)配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)控制膠凝材料用量,C60以下混凝土最大膠凝材料用量不宜大于550kg/m3,C60、C65混凝土膠凝材料用量不宜大于560kg/m3,C70、C75、C80混凝土膠凝材料用量不宜大于580kg/m3,自密實(shí)混凝土膠凝材料用量不宜大于600kg/m3;混凝土最大水膠比不宜大于0.45。
3)對(duì)于大體積混凝土,應(yīng)采用大摻量礦物摻合料技術(shù),礦渣粉和粉煤灰宜復(fù)合使用。
4)纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T221的要求。
5)配制的混凝土除滿(mǎn)足抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)等常規(guī)設(shè)計(jì)指標(biāo)外,還應(yīng)考慮滿(mǎn)足抗裂性指標(biāo)要求。
(4)大體積混凝土設(shè)計(jì)齡期
大體積混凝土宜采用長(zhǎng)齡期強(qiáng)度作為配合比設(shè)計(jì)、強(qiáng)度評(píng)定和驗(yàn)收的依據(jù)?;A(chǔ)大體積混凝土強(qiáng)度齡期可取為60d(56d)或90d;柱、墻大體積混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C80時(shí),強(qiáng)度齡期可取為60d(56d)。
(5)施工要求
1)大體積混凝土施工前,宜對(duì)施工階段混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算,確定施工階段混凝土澆筑體的溫升峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標(biāo),制定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施。
一般情況下,溫控指標(biāo)宜符合下列要求:夏(熱)期施工時(shí),混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不宜高于40℃,混凝土入模溫度不宜高于30℃,混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃;在覆蓋養(yǎng)護(hù)期間,混凝土澆筑體的表面以?xún)?nèi)(40~100mm)位置處溫度與澆筑體表面的溫度差值不應(yīng)大于25℃;結(jié)束覆蓋養(yǎng)護(hù)后,混凝土澆筑體表面以?xún)?nèi)(40-100mm)位置處溫度與環(huán)境溫度差值不應(yīng)大于25℃;澆筑體養(yǎng)護(hù)期間內(nèi)部相鄰二點(diǎn)的溫度差值不應(yīng)大于25℃;混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。
基礎(chǔ)大體積混凝土測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置和柱、墻、梁大體積混凝土測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置及測(cè)溫要求應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB 50666的要求。
2)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)施工前,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采取減少混凝土收縮的技術(shù)措施,當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí),宜采用下列方法:
分倉(cāng)法施工:對(duì)大面積、大厚度的底板可采用留設(shè)施工縫分倉(cāng)澆筑,分倉(cāng)區(qū)段長(zhǎng)度不宜大于40m,地下室側(cè)墻分段長(zhǎng)度不宜大于16m;分倉(cāng)澆筑間隔時(shí)間不應(yīng)少于7d,跳倉(cāng)接縫處按施工縫的要求設(shè)置和處理。
后澆帶施工:對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)一般應(yīng)每隔40~60m設(shè)一寬度為700~1000mm的后澆帶,縫內(nèi)鋼筋可采用直通或搭接連接;后澆帶的封閉時(shí)間不宜少于45d;后澆帶封閉施工時(shí)應(yīng)清除縫內(nèi)雜物,采用強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)的無(wú)收縮或微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。
3)在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r,混凝土入模溫度應(yīng)低于30℃,應(yīng)避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽(yáng)光照射;混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應(yīng)超過(guò)40℃;混凝土成型后應(yīng)及時(shí)覆蓋,并應(yīng)盡可能避開(kāi)炎熱的白天澆筑混凝土。
4)在相對(duì)濕度較小、風(fēng)速較大的環(huán)境下澆筑混凝土?xí)r,應(yīng)采取適當(dāng)擋風(fēng)措施,防止混凝土表面失水過(guò)快,此時(shí)應(yīng)避免澆筑有較大暴露面積的構(gòu)件;雨期施工時(shí),必須有防雨措施。
6)混凝土的拆模時(shí)間除考慮拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度外,還應(yīng)考慮拆模時(shí)的混凝土溫度不能過(guò)高,以免混凝土表面接觸空氣時(shí)降溫過(guò)快而開(kāi)裂,更不能在此時(shí)澆涼水養(yǎng)護(hù);混凝土內(nèi)部開(kāi)始降溫以前以及混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí)不得拆模。
一般情況下,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的里表溫差大于25℃、混凝土表面與大氣溫差大于20℃時(shí)不宜拆模;大風(fēng)或氣溫急劇變化時(shí)不宜拆模;在炎熱和大風(fēng)干燥季節(jié),應(yīng)采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。
7)混凝土綜合養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施。對(duì)于高強(qiáng)混凝土,由于水膠比較低,可采用混凝土內(nèi)摻養(yǎng)護(hù)劑的技術(shù)措施;對(duì)于豎向等結(jié)構(gòu),為避免間斷澆水導(dǎo)致混凝土表面干濕交替對(duì)混凝土的不利影響,可采取外包節(jié)水養(yǎng)護(hù)膜的技術(shù)措施,保證混凝土表面的持續(xù)濕潤(rùn)。
8)纖維混凝土的施工應(yīng)滿(mǎn)足《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T221的規(guī)定。
2.5.2技術(shù)指標(biāo)
混凝土的工作性、強(qiáng)度、耐久性等應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,關(guān)于混凝土抗裂性能的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法主要方法如下:
(1)圓環(huán)抗裂試驗(yàn),見(jiàn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES01附錄A1;
(2)平板誘導(dǎo)試驗(yàn),見(jiàn)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082;
(3)混凝土收縮試驗(yàn),見(jiàn)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082。
2.5.3適用范圍
適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)工程,特別是超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu),如工業(yè)與民用建筑、隧道、碼頭、橋梁及高層、超高層混凝土結(jié)構(gòu)等。
2.5.4工程案例
北京地鐵、天津地鐵、中央電視臺(tái)新辦公樓、紅沿河核電站安全殼、潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋等。
2.6 超高泵送混凝土技術(shù)
2.6.1技術(shù)內(nèi)容
超高泵送混凝土技術(shù),一般是指泵送高度超過(guò)200m的現(xiàn)代混凝土泵送技術(shù)。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展,超高泵送混凝土的建筑工程越來(lái)越多,因而超高泵送混凝土技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。超高泵送混凝土技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù),包含混凝土制備技術(shù)、泵送參數(shù)計(jì)算、泵送設(shè)備選定與調(diào)試、泵管布設(shè)和泵送過(guò)程控制等內(nèi)容。
(1)原材料的選擇
宜選擇C2S含量高的水泥,對(duì)于提高混凝土的流動(dòng)性和減少坍落度損失有顯著的效果;粗骨料宜選用連續(xù)級(jí)配,應(yīng)控制針片狀含量,而且要考慮最大粒徑與泵送管徑之比,對(duì)于高強(qiáng)混凝土,應(yīng)控制最大粒徑范圍;細(xì)骨料宜選用中砂,因?yàn)榧?xì)砂會(huì)使混凝土變得粘稠,而粗砂容易使混凝土離析;采用性能優(yōu)良的礦物摻合料,如礦粉、Ⅰ級(jí)粉煤灰、Ⅰ級(jí)復(fù)合摻合料或易流型復(fù)合摻合料、硅灰等,高強(qiáng)泵送混凝土宜優(yōu)先選用能降低混凝土粘性的礦物外加劑和化學(xué)外加劑,礦物外加劑可選用降粘增強(qiáng)劑等,化學(xué)外加劑可選用降粘型減水劑,可使混凝土獲得良好的工作性;減水劑應(yīng)優(yōu)先選用減水率高、保塑時(shí)間長(zhǎng)的聚羧酸系減水劑,必要時(shí)摻加引氣劑,減水劑應(yīng)與水泥和摻合料有良好的相容性。
(2)混凝土的制備
通過(guò)原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝措施,使制備的混凝土具有較好的和易性,流動(dòng)性高,雖粘度較小,但無(wú)離析泌水現(xiàn)象,因而有較小的流動(dòng)阻力,易于泵送。
(3)泵送設(shè)備的選擇和泵管的布設(shè)
泵送設(shè)備的選定應(yīng)參照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10中規(guī)定的技術(shù)要求,首先要進(jìn)行泵送參數(shù)的驗(yàn)算,包括混凝土輸送泵的型號(hào)和泵送能力,水平管壓力損失、垂直管壓力損失、特殊管的壓力損失和泵送效率等。對(duì)泵送設(shè)備與泵管的要求為:
1)宜選用大功率、超高壓的S閥結(jié)構(gòu)混凝土泵,其混凝土出口壓力滿(mǎn)足超高層混凝土泵送阻力要求;
2)應(yīng)選配耐高壓、高耐磨的混凝土輸送管道;
3)應(yīng)選配耐高壓管卡及其密封件;
4)應(yīng)采用高耐磨的S管閥與眼鏡板等配件;
5)混凝土泵基礎(chǔ)必須澆筑堅(jiān)固并固定牢固,以承受巨大的反作用力,混凝土出口布管應(yīng)有利于減輕泵頭承載;
6)輸送泵管的地面水平管折算長(zhǎng)度不宜小于垂直管長(zhǎng)度的1/5,且不宜小于15m;
7)輸送泵管應(yīng)采用承托支架固定,承托支架必須與結(jié)構(gòu)牢固連接,下部高壓區(qū)應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)支架或混凝土結(jié)構(gòu)以承受管道重量及泵送時(shí)的沖擊力;
8)在泵機(jī)出口附近設(shè)置耐高壓的液壓或電動(dòng)截止閥。
(4)泵送施工的過(guò)程控制
應(yīng)對(duì)到場(chǎng)的混凝土進(jìn)行坍落度、擴(kuò)展度和含氣量的檢測(cè),根據(jù)需要對(duì)混凝土入泵溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),如出現(xiàn)不正常情況,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施;泵送過(guò)程中,要實(shí)時(shí)檢查泵車(chē)的壓力變化、泵管有無(wú)滲水、漏漿情況以及各連接件的狀況等,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。泵送施工控制要求為:
1)合理組織,連續(xù)施工,避免中斷;
2)嚴(yán)格控制混凝土流動(dòng)性及其經(jīng)時(shí)變化值;
3)根據(jù)泵送高度適當(dāng)延長(zhǎng)初凝時(shí)間;
4)嚴(yán)格控制高壓條件下的混凝土泌水率;
5)采取保溫或冷卻措施控制管道溫度,防止混凝土摩擦、日照等因素引起管道過(guò)熱;
6)彎道等易磨損部位應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)安全措施;
7)泵管清洗時(shí)應(yīng)妥善回收管內(nèi)混凝土,避免污染或材料浪費(fèi)。泵送和清洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄混凝土,應(yīng)按預(yù)先確定的處理方法和場(chǎng)所,及時(shí)進(jìn)行妥善處理,并不得將其用于澆筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
2.6.2技術(shù)指標(biāo)
(1)混凝土拌合物的工作性良好,無(wú)離析泌水,坍落度宜大于180mm,混凝土坍落度損失不應(yīng)影響混凝土的正常施工,經(jīng)時(shí)損失不宜大于30mm/h,混凝土倒置坍落筒排空時(shí)間宜小于10s。泵送高度超過(guò)300m的,擴(kuò)展度宜大于550mm;泵送高度超過(guò)400m的,擴(kuò)展度宜大于600mm;泵送高度超過(guò)500m的,擴(kuò)展度宜大于650mm;泵送高度超過(guò)600m的,擴(kuò)展度宜大于700mm。
(2)硬化混凝土物理力學(xué)性能符合設(shè)計(jì)要求。
(3)混凝土的輸送排量、輸送壓力和泵管的布設(shè)要依據(jù)準(zhǔn)確的計(jì)算,并制定詳細(xì)的實(shí)施方案,進(jìn)行模擬高程泵送試驗(yàn)。
(4)其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 10和《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666的規(guī)定。
2.6.3適用范圍
超高泵送混凝土技術(shù)適用于泵送高度大于200m的各種超高層建筑混凝土泵送作業(yè),長(zhǎng)距離混凝土泵送作業(yè)參照超高泵送混凝土技術(shù)。
2.6.4工程案例
上海中心大廈,天津117大廈,廣州珠江新城西塔工程。
2.7 高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用技術(shù)
2.7.1熱軋高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用技術(shù)
2.7.1.1 技術(shù)內(nèi)容
高強(qiáng)鋼筋是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼 第 2 部分:熱軋帶肋鋼筋》GB 1499.2 中規(guī)定的屈服強(qiáng)度為 400MPa 和 500MPa 級(jí)的普通熱軋帶肋鋼筋(HRB) 以及細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋(HRBF)。
通過(guò)加釩(V)、鈮(Nb)等合金元素微合金化的其牌號(hào)為HRB;通過(guò)控軋和控冷工藝,使鋼筋金相組織的晶粒細(xì)化的其牌號(hào)為HRBF;還有通過(guò)余熱淬水處理的其牌號(hào)為RRB。這三種高強(qiáng)鋼筋,在材料力學(xué)性能、施工適應(yīng)性以及可焊性方面,以微合金化鋼筋(HRB)為最可靠;細(xì)晶粒鋼筋(HRBF)其強(qiáng)度指標(biāo)與延性性能都能滿(mǎn)足要求,可焊性一般;而余熱處理鋼筋其延性較差,可焊性差,加工適應(yīng)性也較差。
經(jīng)對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋的比對(duì)與測(cè)算,通過(guò)推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋,在考慮構(gòu)造等因素后,平均可減少鋼筋用量約12%~18%,具有很好的節(jié)材作用。按房屋建筑中鋼筋工程節(jié)約的鋼筋用量考慮,土建工程每平方米可節(jié)約25~38元。因此,推廣與應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋的經(jīng)濟(jì)效益也十分巨大。
高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用可以明顯提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋效率。在大型公共建筑中,普遍采用大柱網(wǎng)與大跨度框架梁,若對(duì)這些大跨度梁采用400MPa、500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋,可有效減少配筋數(shù)量,有效提高配筋效率,并方便施工。
在梁柱構(gòu)件設(shè)計(jì)中,有時(shí)由于受配置鋼筋數(shù)量的影響,為保證鋼筋間的合適間距,不得不加大構(gòu)件的截面寬度,導(dǎo)致梁柱截面混凝土用量增加。若采用高強(qiáng)鋼筋,可顯著減少配筋根數(shù),使梁柱截面尺寸得到合理優(yōu)化。
2.7.1.2 技術(shù)指標(biāo)
400MPa和500MPa 級(jí)高強(qiáng)鋼筋的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1499.2 的規(guī)定, 鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度及施工應(yīng)用指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010規(guī)定,400MPa和500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋的直徑為6~50mm;400MPa級(jí)鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400 N/mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為540 N/mm2,抗拉與抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為360 N/mm2;500MPa 級(jí)鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 500 N/mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 630 N/mm2;抗拉與抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為435N/mm2。
對(duì)有抗震設(shè)防要求結(jié)構(gòu),并用于按一、二、三級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的框架和斜撐構(gòu)件,其縱向受力普通鋼筋對(duì)強(qiáng)屈比、屈服強(qiáng)度超強(qiáng)比與鋼筋的延性有更進(jìn)一步的要求,規(guī)范規(guī)定應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:
鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25;
鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.30;
鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于9%。
為保證鋼筋材料符合抗震性能指標(biāo),建議采用帶后綴“E”的熱軋帶肋鋼筋。
2.7.1.3 適用范圍
應(yīng)優(yōu)先使用400MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋,將其作為混凝土結(jié)構(gòu)的主力配筋,并主要應(yīng)用于梁與柱的縱向受力鋼筋、高層剪力墻或大開(kāi)間樓板的配筋。充分發(fā)揮400MPa級(jí)鋼筋高強(qiáng)度、延性好的特性,在保證與提高結(jié)構(gòu)安全性能的同時(shí)比335MPa級(jí)鋼筋明顯減少配筋量。
對(duì)于500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋應(yīng)積極推廣,并主要應(yīng)用于高層建筑柱、大柱網(wǎng)或重荷載梁的縱向鋼筋,也可用于超高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層與大型基礎(chǔ)筏板等構(gòu)件,以取得更好的減少鋼筋用量效果。
用HPB300鋼筋取代HPB235鋼筋,并以300(335)MPa級(jí)鋼筋作為輔助配筋。就是要在構(gòu)件的構(gòu)造配筋、一般梁柱的箍筋、普通跨度樓板的配筋、墻的分布鋼筋等采用300(335)MPa級(jí)鋼筋。其中HPB300光圓鋼筋比較適宜用于小構(gòu)件梁柱的箍筋及樓板與墻的焊接網(wǎng)片。對(duì)于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的余熱處理工藝的高強(qiáng)鋼筋,如RRB400鋼筋,因其延性、可焊性、機(jī)械連接的加工性能都較差,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010建議用于對(duì)于鋼筋延性較低的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與部位,如大體積混凝土的基礎(chǔ)底板、樓板及次要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中,做到物盡其用。
2.7.1.4 工程案例
400MPa 級(jí)鋼筋在國(guó)內(nèi)高層建筑、大型公共建筑等得到大量應(yīng)用。比較典型的工程有: 北京奧運(yùn)工程、上海世博工程、蘇通長(zhǎng)江公路大橋等。500MPa 級(jí)鋼筋應(yīng)用于中國(guó)建筑科學(xué)研究院新科研大樓、鄭州華林都市家園、河北建設(shè)服務(wù)中心等多項(xiàng)工程。
2.7.2高強(qiáng)冷軋帶肋鋼筋應(yīng)用技術(shù)
2.7.2.1 技術(shù)內(nèi)容
CRB600H高強(qiáng)冷軋帶肋鋼筋(簡(jiǎn)稱(chēng)“CRB600H高強(qiáng)鋼筋”)是國(guó)內(nèi)近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型冷軋帶肋鋼筋。CRB600H高強(qiáng)鋼筋是在傳統(tǒng)CRB550冷軋帶肋鋼筋的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn),從產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益等多方面均有顯著提升。CRB600H高強(qiáng)鋼筋的最大優(yōu)勢(shì)是以普通Q235盤(pán)條為原材,在不添加任何微合金元素的情況下,通過(guò)冷軋、在線熱處理、在線性能控制等工藝生產(chǎn),生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、連續(xù)化、高速化作業(yè)。
CRB600H高強(qiáng)鋼筋與HRB400鋼筋售價(jià)相當(dāng),但其強(qiáng)度更高,應(yīng)用后可節(jié)約鋼材達(dá)10%;噸鋼應(yīng)用可節(jié)約合金19kg,節(jié)約9.7kg標(biāo)準(zhǔn)煤。目前CRB600H高強(qiáng)鋼筋在河南、河北、湖北、湖南、安徽、山東、重慶等十幾個(gè)省市建筑工程中廣泛應(yīng)用,節(jié)材及綜合經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。
2.7.2.2 技術(shù)指標(biāo)
CRB600H高強(qiáng)鋼筋的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性冷軋帶肋鋼筋》YB/T 4260和國(guó)標(biāo)《冷軋帶肋鋼筋》GB 13788的規(guī)定,設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ95-2011的規(guī)定。中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《CRB600H鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》及河南、河北、山東等地的地方標(biāo)準(zhǔn)已完成編制。
CRB600H高強(qiáng)鋼筋的直徑范圍為5~12mm,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為600N/mm2,屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為520N/mm2,斷后伸長(zhǎng)率14%,最大力均勻伸長(zhǎng)率5%,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為415N/mm2(比HRB400鋼筋的360N/mm2提高15%)。
2.7.2.3 適用范圍
CRB600H高強(qiáng)鋼筋適用于工業(yè)與民用房屋和一般構(gòu)筑物中,具體范圍為:板類(lèi)構(gòu)件中的受力鋼筋(強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取415N/mm2);剪力墻豎向、橫向分布鋼筋及邊緣構(gòu)件中的箍筋,不包括邊緣構(gòu)件的縱向鋼筋;梁柱箍筋。由于CRB600H鋼筋的直徑范圍為5~12mm,且強(qiáng)度設(shè)計(jì)值較高,其在各類(lèi)板、墻類(lèi)構(gòu)件中應(yīng)用具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.7.2.4 工程案例
主要應(yīng)用于各類(lèi)公共建筑、住宅及高鐵項(xiàng)目中。比較典型的工程有:河北工程大學(xué)新校區(qū)、武漢光谷之星城市綜合體、宜昌新華園住宅區(qū)、鄭州河醫(yī)大一附院綜合樓、新鄭港區(qū)民航國(guó)際馨苑大型住宅區(qū)、安陽(yáng)城綜合商住區(qū)等住宅和公共建筑;鄭徐客專(zhuān)、滬昆客專(zhuān)、寶蘭客專(zhuān)、西成客專(zhuān)等高鐵項(xiàng)目中的軌道板中。
2.8 高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接技術(shù)
2.8.1技術(shù)內(nèi)容
直螺紋機(jī)械連接是高強(qiáng)鋼筋連接采用的主要方式,按照鋼筋直螺紋加工成型方式分為剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋和鐓粗直螺紋,其中剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋屬于無(wú)切削螺紋加工,鐓粗直螺紋屬于切削螺紋加工。鋼筋直螺紋加工設(shè)備按照直螺紋成型工藝主要分為剝肋滾軋直螺紋成型機(jī)、直接滾軋直螺紋成型機(jī)、鋼筋端頭鐓粗機(jī)和鋼筋直螺紋加工機(jī),并已研發(fā)了鋼筋直螺紋自動(dòng)化加工生產(chǎn)線;按照連接套筒型式主要分為標(biāo)準(zhǔn)型套筒、加長(zhǎng)絲扣型套筒、變徑型套筒、正反絲扣型套筒;按照連接接頭型式主要分為標(biāo)準(zhǔn)型直螺紋接頭、變徑型直螺紋接頭、正反絲扣型直螺紋接頭、加長(zhǎng)絲扣型直螺紋接頭、可焊直螺紋套筒接頭和分體直螺紋套筒接頭。高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接應(yīng)執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ107的有關(guān)規(guī)定,鋼筋連接套筒應(yīng)執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接用套筒》JG/T163的有關(guān)規(guī)定。
高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接主要技術(shù)內(nèi)容包括:
(1)鋼筋直螺紋絲頭加工。鋼筋螺紋加工工藝流程是首先將鋼筋端部用砂輪鋸、專(zhuān)用圓弧切斷機(jī)或鋸切機(jī)平切,使鋼筋端頭平面與鋼筋中心線基本垂直;其次用鋼筋直螺紋成型機(jī)直接加工鋼筋端頭直螺紋,或者使用鐓粗機(jī)對(duì)鋼筋端部鐓粗后用直螺紋加工機(jī)加工鐓粗直螺紋;直螺紋加工完成后用環(huán)通規(guī)和環(huán)止規(guī)檢驗(yàn)絲頭直徑是否符合要求;最后用鋼筋螺紋保護(hù)帽對(duì)檢驗(yàn)合格的直螺紋絲頭進(jìn)行保護(hù)。
(2)直螺紋連接套筒設(shè)計(jì)、加工和檢驗(yàn)驗(yàn)收應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接用套筒》JG/T163的有關(guān)規(guī)定。
(3)鋼筋直螺紋連接。高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接工藝流程是用連接套筒先將帶有直螺紋絲頭的兩根待連接鋼筋使用管鉗或安裝扳手施加一定擰緊力矩旋擰在一起,然后用專(zhuān)用扭矩扳手校核擰緊力矩,使其達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ107規(guī)定的各規(guī)格接頭最小擰緊力矩值的要求,并且使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊,標(biāo)準(zhǔn)型、正反絲型、異徑型接頭安裝后的單側(cè)外露螺紋不宜超過(guò) 2P,對(duì)無(wú)法對(duì)頂?shù)钠渌甭菁y接頭,應(yīng)附加鎖緊螺母、頂緊凸臺(tái)等措施緊固。
(4)鋼筋直螺紋加工設(shè)備應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋直螺紋成型機(jī)》JG/T 146的有關(guān)規(guī)定。
(5)鋼筋直螺紋接頭應(yīng)用、接頭性能、試驗(yàn)方法、型式檢驗(yàn)和施工檢驗(yàn)驗(yàn)收,應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ107的有關(guān)規(guī)定。
2.8.2技術(shù)指標(biāo)
高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接接頭的技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ107和《鋼筋機(jī)械連接用套筒》JG/T163的規(guī)定。其主要技術(shù)指標(biāo)如下。
(1)接頭設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度及變形性能的要求。
(2)接頭性能應(yīng)包括單向拉伸、高應(yīng)力反復(fù)拉壓、大變形反復(fù)拉壓和疲勞性能;應(yīng)根據(jù)接頭的性能等級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)合選擇相應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目。
(3)接頭應(yīng)根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度、殘余變形、最大力下總伸長(zhǎng)率以及高應(yīng)力和大變形條件 下反復(fù)拉壓性能,分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)三個(gè)等級(jí),其性能應(yīng)分別符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》JGJ107的規(guī)定。
(4)對(duì)直接承受重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)鋼筋應(yīng)力幅提出接頭的抗疲勞性能要求。當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)專(zhuān)門(mén)要求時(shí),剝肋滾軋直螺紋鋼筋接頭、鐓粗直螺紋鋼筋接頭和帶肋鋼筋套筒擠壓接頭的疲勞應(yīng)力幅限值不應(yīng)小于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010 中普通鋼筋疲勞應(yīng)力幅限值的 80%。
(5)套筒實(shí)測(cè)受拉承載力不應(yīng)小于被連接鋼筋受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.1倍。套筒用于有疲勞性能要求的鋼筋接頭時(shí),其抗疲勞性能應(yīng)符合JGJ 107的規(guī)定。
(6)套筒原材料宜采用牌號(hào)為45號(hào)的圓鋼、結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管,其外觀及力學(xué)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 699、《用于機(jī)械和一般工程用途的無(wú)縫鋼管》GB/T 8162、《無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T 17395的規(guī)定。
(7)套筒原材料采用45號(hào)鋼冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管時(shí),應(yīng)進(jìn)行退火處理,并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管》GB/T 3639的相關(guān)規(guī)定,其抗拉強(qiáng)度不應(yīng)大于800MPa,斷后伸長(zhǎng)率δ5不宜小于14%。冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管的原材料應(yīng)采用牌號(hào)為45號(hào)管坯鋼,并符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和鍛制圓管坯》YB/T 5222 的規(guī)定。
(8)采用各類(lèi)冷加工工藝成型的套筒,宜進(jìn)行退火處理,且不得利用冷加工提高的強(qiáng)度。需要與型鋼等鋼材焊接的套筒,其原材料應(yīng)滿(mǎn)足可焊性的要求。
2.8.3適用范圍
高強(qiáng)鋼筋直螺紋連接可廣泛適用于直徑12~50mm HRB400、HRB500鋼筋各種方位的同異徑連接,如粗直徑、不同直徑鋼筋水平、豎向、環(huán)向連接,彎折鋼筋、超長(zhǎng)水平鋼筋的連接,兩根或多根固定鋼筋之間的對(duì)接,鋼結(jié)構(gòu)型鋼柱與混凝土梁主筋的連接等。
2.8.4工程案例
?鋼筋直螺紋連接已應(yīng)用于超高層建筑、市政工程、核電工程、軌道交通等各種工程中,如武漢綠地中心、上海中心、北京中國(guó)尊、北京首都機(jī)場(chǎng)、紅沿河核電站、陽(yáng)江核電站、臺(tái)山核電站、北京地鐵等。
2.9 鋼筋焊接網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)
2.9.1技術(shù)內(nèi)容
鋼筋焊接網(wǎng)是將具有相同或不同直徑的縱向和橫向鋼筋分別以一定間距垂直排列,全部交叉點(diǎn)均用電阻點(diǎn)焊焊在一起的鋼筋網(wǎng),分為定型、定制和開(kāi)口鋼筋焊接網(wǎng)三種。鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)主要采用鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線,并采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的多頭焊網(wǎng)機(jī)焊接成型,焊接前后鋼筋的力學(xué)性能幾乎沒(méi)有變化,其優(yōu)點(diǎn)是鋼筋網(wǎng)成型速度快、網(wǎng)片質(zhì)量穩(wěn)定、橫縱向鋼筋間距均勻、交叉點(diǎn)處連接牢固。
應(yīng)用鋼筋焊接網(wǎng)可顯著提高鋼筋工程質(zhì)量和施工速度,增強(qiáng)混凝土抗裂能力,具有很好綜合經(jīng)濟(jì)效益。廣泛應(yīng)用于建筑工程中樓板、屋蓋、墻體與預(yù)制構(gòu)件的配筋也廣泛應(yīng)用于道橋工程的混凝土路面與橋面配筋,及水工結(jié)構(gòu)、高鐵無(wú)砟軌道板、機(jī)場(chǎng)跑道等。
鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線是將盤(pán)條或直條鋼筋通過(guò)電阻焊方式自動(dòng)焊接成型為鋼筋焊接網(wǎng)的設(shè)備,按上料方式主要分為盤(pán)條上料、直條上料、混合上料(縱筋盤(pán)條上料、橫筋直條上料)三種生產(chǎn)線;按橫筋落料方式分為人工落料和自動(dòng)化落料;按焊接網(wǎng)片制品分類(lèi),主要分為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)焊接生產(chǎn)線和柔性網(wǎng)焊接生產(chǎn)線,柔性網(wǎng)焊接生產(chǎn)線不僅可以生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng),還可以生產(chǎn)帶門(mén)窗孔洞的定制網(wǎng)片。鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線可用于建筑、公路、防護(hù)、隔離等網(wǎng)片生產(chǎn),還可以用于PC構(gòu)件廠內(nèi)墻、外墻、疊合板等網(wǎng)片的生產(chǎn)。
目前主要采用 CRB550 、CRB600H級(jí)冷軋帶肋鋼筋和 HRB400 、HRB500級(jí)熱軋鋼筋制作焊接網(wǎng),焊接網(wǎng)工程應(yīng)用較多、技術(shù)成熟。主要包括鋼筋調(diào)直切斷技術(shù)、鋼筋網(wǎng)制作配送技術(shù)、布網(wǎng)設(shè)計(jì)及施工安裝技術(shù)等。
采用焊接網(wǎng)可顯著提高鋼筋工程質(zhì)量,大量降低現(xiàn)場(chǎng)鋼筋安裝工時(shí),縮短工期,適當(dāng)節(jié)省鋼材,具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益,特別適用于大面積混凝土工程。
2.9.2技術(shù)指標(biāo)
鋼筋焊接網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼筋焊接網(wǎng)》GB/T1499.3 和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ114 的規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋的直徑宜采用5~12mm,CRB550 、CRB600H的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為500N/mm2、520N/mm2,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分別為400N/mm2、415N/mm2;熱軋鋼筋的直徑宜為 6~18mm,HRB400、HRB500屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為 400 N/mm2、500N/mm2,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分別為360N/mm2、435N/mm2。焊接網(wǎng)制作方向的鋼筋間距宜為100、150、200mm,也可采用125mm或175mm;與制作方向垂直的鋼筋間距宜為100~400mm, 且宜為10mm的整倍數(shù),焊接網(wǎng)的最大長(zhǎng)度不宜超過(guò) 12m, 最大寬度不宜超過(guò)3.3m。焊點(diǎn)抗剪力不應(yīng)小于試件受拉鋼筋規(guī)定屈服力值的0.3 倍。
2.9.3適用范圍
鋼筋焊接網(wǎng)廣泛適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件的配筋,特別適用于房屋的樓板、屋面板、地坪、墻體、梁柱箍筋籠以及橋梁的橋面鋪裝和橋墩防裂網(wǎng)。高速鐵路中的無(wú)砟軌道底座配筋、軌道板底座及箱梁頂面鋪裝層配筋。此外可用于隧洞襯砌、輸水管道、海港碼頭、樁等的配筋。
HRB400級(jí)鋼筋焊接網(wǎng)由于鋼筋延性較好,除用于一般鋼筋混凝土板類(lèi)結(jié)構(gòu)外,更適于抗震設(shè)防要求較高的構(gòu)件(如剪力墻底部加強(qiáng)區(qū))配筋。
2.9.4工程案例
國(guó)內(nèi)應(yīng)用焊接網(wǎng)的各類(lèi)工程數(shù)量較多,應(yīng)用較多地區(qū)為珠江三角洲、長(zhǎng)江下游(含上海)和京津等地。如北京百榮世貿(mào)商城、深圳市市民中心工程、陽(yáng)左高速公路、夏汾高速公路、京滬高鐵、武廣客專(zhuān)等。
2.10 預(yù)應(yīng)力技術(shù)
2.10.1技術(shù)內(nèi)容
預(yù)應(yīng)力技術(shù)分為先張法預(yù)應(yīng)力和后張法預(yù)應(yīng)力,先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)是指通過(guò)臺(tái)座或模板的支撐張拉預(yù)應(yīng)力筋,然后綁扎鋼筋澆筑混凝土,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后放張預(yù)應(yīng)力筋,從而給構(gòu)件混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法,該技術(shù)目前在構(gòu)件廠中用于生產(chǎn)預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件;后張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)是先在構(gòu)件截面內(nèi)采用預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道或配置無(wú)粘接、緩粘接預(yù)應(yīng)力筋,再澆筑混凝土,在構(gòu)件或結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,在結(jié)構(gòu)上直接張拉預(yù)應(yīng)力筋從而對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法,后張法可以通過(guò)有粘結(jié)、無(wú)粘結(jié)、緩粘結(jié)等工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn),也可采用體外束預(yù)應(yīng)力技術(shù)。為發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)高效的特點(diǎn),可采用強(qiáng)度為1860MPa級(jí)以上的預(yù)應(yīng)力筋,通過(guò)張拉建立初始應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度可發(fā)揮到1000~1320MPa,該技術(shù)可顯著節(jié)約材料、提高結(jié)構(gòu)性能、減少結(jié)構(gòu)撓度、控制結(jié)構(gòu)裂縫并延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,也常用1570MPa的預(yù)應(yīng)力鋼絲。預(yù)應(yīng)力技術(shù)內(nèi)容主要包括材料、預(yù)應(yīng)力計(jì)算與設(shè)計(jì)技術(shù)、安裝及張拉技術(shù)、預(yù)應(yīng)力筋及錨頭保護(hù)技術(shù)等。
2.10.2技術(shù)指標(biāo)
預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于混凝土結(jié)構(gòu)樓蓋,可實(shí)現(xiàn)較小的結(jié)構(gòu)高度跨越較大跨度。對(duì)平板及夾心板,其結(jié)構(gòu)適用跨度為7~15m,高跨比為1/40~1/50;對(duì)密肋樓蓋或扁梁樓蓋,其適用跨度為8~18m,高跨比為1/20~1/30;對(duì)框架梁、連續(xù)梁結(jié)構(gòu),其適用跨度為12~40m,高跨比為1/18~1/25。在高層或超高層建筑的樓蓋結(jié)構(gòu)中采用該技術(shù)可有效降低樓蓋結(jié)構(gòu)高度,實(shí)現(xiàn)大跨度,并在保證凈高的條件下,降低建筑層高,降低總建筑高度;或在建筑總限高不變條件下,可有效增加建筑層數(shù),具有節(jié)省材料和造價(jià),提供靈活空間等優(yōu)點(diǎn)。在多層大跨度樓蓋中采用該技術(shù)可提高結(jié)構(gòu)性能、節(jié)省鋼筋和混凝土材料、簡(jiǎn)化梁板施工工藝、加快施工速度、降低建筑造價(jià)。目前常用預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度為1860MPa級(jí)鋼絞線,施工張拉應(yīng)力不超過(guò)預(yù)應(yīng)力筋公稱(chēng)強(qiáng)度的0.75。詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)參見(jiàn)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010、《無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ92等標(biāo)準(zhǔn)。
2.10.3適用范圍
該技術(shù)可用于多、高層房屋建筑的樓面梁板、轉(zhuǎn)換層、基礎(chǔ)底板、地下室墻板等,以抵抗大跨度、重荷載或超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)在荷載、溫度或收縮等效應(yīng)下產(chǎn)生的裂縫,提高結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的性能,降低造價(jià);也可用于筒倉(cāng)、電視塔、核電站安全殼、水池等特種工程結(jié)構(gòu);還廣泛用于各類(lèi)大跨度混凝土橋梁結(jié)構(gòu)。
2.10.4工程案例
首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、深圳寶安機(jī)場(chǎng)等多座航站樓;上海虹橋交通樞紐、西安北站、鄭州北站等多座高鐵城鐵車(chē)站站房;百度、京東、上海臨港物流園等大面積多層建筑;上海虹橋國(guó)家會(huì)展中心、深圳會(huì)展、青島會(huì)展等大跨會(huì)展建筑;北京頤德家園、寧波浙海大廈、長(zhǎng)沙國(guó)金大廈等高層建筑;還有福建福清、廣東臺(tái)山、海南昌江核電站安全殼等特種工程和大量橋梁工程。
2.11 建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(shù)
2.11.1技術(shù)內(nèi)容
建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)“成型鋼筋加工配送技術(shù)”)是指由具有信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)化鋼筋加工機(jī)構(gòu)進(jìn)行鋼筋大規(guī)模工廠化與專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)、商品化配送具有現(xiàn)代建筑工業(yè)化特點(diǎn)的一種鋼筋加工方式。主要采用成套自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備,經(jīng)過(guò)合理的工藝流程,在固定的加工場(chǎng)所集中將鋼筋加工成為工程所需成型鋼筋制品,按照客戶(hù)要求將其進(jìn)行包裝或組配,運(yùn)送到指定地點(diǎn)的鋼筋加工組織方式。信息化管理系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)化鋼筋加工機(jī)構(gòu)和成套自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備三要素的有機(jī)結(jié)合是成型鋼筋加工配送區(qū)別于傳統(tǒng)場(chǎng)內(nèi)或場(chǎng)外鋼筋加工模式的重要標(biāo)志。成型鋼筋加工配送技術(shù)執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)成型鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ366的有關(guān)規(guī)定。成型鋼筋加工配送技術(shù)主要包括內(nèi)容如下。
(1)信息化生產(chǎn)管理技術(shù):從鋼筋原材料采購(gòu)、鋼筋成品設(shè)計(jì)規(guī)格與參數(shù)生成、加工任務(wù)分解、鋼筋下料優(yōu)化套裁、鋼筋與成品加工、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、產(chǎn)品捆扎包裝,到成型鋼筋配送、成型鋼筋進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)驗(yàn)收、合同結(jié)算等全過(guò)程的計(jì)算機(jī)信息化管理。
(2)鋼筋專(zhuān)業(yè)化加工技術(shù):采用成套自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備,經(jīng)過(guò)合理的工藝流程,在固定的加工場(chǎng)所集中將鋼筋加工成為工程所需的各種成型鋼筋制品,主要分為線材鋼筋加工、棒材鋼筋加工和組合成型鋼筋制品加工。線材鋼筋加工是指鋼筋強(qiáng)化加工、鋼筋矯直切斷、箍筋加工成型等;棒材鋼筋加工是指直條鋼筋定尺切斷、鋼筋彎曲成型、鋼筋直螺紋加工成型等;組合成型鋼筋制品加工是指鋼筋焊接網(wǎng)、鋼筋籠、鋼筋桁架、梁柱鋼筋成型加工等。
(3)自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備技術(shù):自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備是建筑用成型鋼筋制品加工的硬件支撐,是指具備強(qiáng)化鋼筋、自動(dòng)調(diào)直、定尺切斷、彎曲、焊接、螺紋加工等單一或組合功能的鋼筋加工機(jī)械,包括鋼筋強(qiáng)化機(jī)械、自動(dòng)調(diào)直切斷機(jī)械、數(shù)控彎箍機(jī)械、自動(dòng)切斷機(jī)械、自動(dòng)彎曲機(jī)械、自動(dòng)彎曲切斷機(jī)械、自動(dòng)焊網(wǎng)機(jī)械、柔性自動(dòng)焊網(wǎng)機(jī)械、自動(dòng)彎網(wǎng)機(jī)械、自動(dòng)焊籠機(jī)械、三角桁架自動(dòng)焊接機(jī)械、梁柱鋼筋骨架自動(dòng)焊接機(jī)械、封閉箍筋自動(dòng)焊接機(jī)械、箍筋籠自動(dòng)成型機(jī)械、螺紋自動(dòng)加工機(jī)械等。
(4)成型鋼筋配送技術(shù):按照客戶(hù)要求與客戶(hù)的施工計(jì)劃將已加工的成型鋼筋以梁、柱、板構(gòu)件序號(hào)進(jìn)行包裝或組配,運(yùn)送到指定地點(diǎn)。
2.11.2技術(shù)指標(biāo)
建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合行標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)成型鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ366和國(guó)標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)用成型鋼筋制品》GB29733的有關(guān)規(guī)定。具體要求如下。
(1)鋼筋進(jìn)廠時(shí),加工配送企業(yè)應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定抽取試件作屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彎曲性能和重量偏差檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)盤(pán)卷鋼筋調(diào)直應(yīng)采用無(wú)延伸功能的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)進(jìn)行,鋼筋調(diào)直過(guò)程中對(duì)于平行輥式調(diào)直切斷機(jī)調(diào)直前后鋼筋的質(zhì)量損耗不應(yīng)大于0.5%,對(duì)于轉(zhuǎn)轂式和復(fù)合式調(diào)直切斷機(jī)調(diào)直前后鋼筋的質(zhì)量損耗不應(yīng)大于1.2%。調(diào)直后的鋼筋直線度每米不應(yīng)大于4mm,總直線度不應(yīng)大于鋼筋總長(zhǎng)度的0.4%,且不應(yīng)有局部彎折。
(3)鋼筋單位長(zhǎng)度允許重量偏差、鋼筋的工藝性能參數(shù)、單件成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差、組合成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差應(yīng)分別符合行標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)成型鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ366的規(guī)定。
(4)成型鋼筋進(jìn)場(chǎng)時(shí),應(yīng)抽取試件作屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和重量偏差檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;對(duì)由熱軋鋼筋制成的成型鋼筋,當(dāng)有施工單位或監(jiān)理單位的代表駐廠監(jiān)督生產(chǎn)過(guò)程,并提供原材鋼筋力學(xué)性能第三方檢驗(yàn)報(bào)告時(shí),可僅進(jìn)行重量偏差檢驗(yàn)。
2.11.3適用范圍
該項(xiàng)技術(shù)可廣泛適用于各種現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋加工、預(yù)制裝配建筑混凝土構(gòu)件鋼筋加工,特別適用于大型工程的鋼筋量大集中加工,是綠色施工、建筑工業(yè)化和施工裝配化的重要組成部分。該項(xiàng)技術(shù)是伴隨著鋼筋機(jī)械、鋼筋加工工藝的技術(shù)進(jìn)步而不斷發(fā)展的,其主要技術(shù)特點(diǎn)是: 加工效率高、質(zhì)量好;降低加工和管理綜合成本;加快施工進(jìn)度,提高鋼筋工程施工質(zhì)量;節(jié)材節(jié)地、綠色環(huán)保;有利于高新技術(shù)推廣應(yīng)用和安全文明工地創(chuàng)建。
2.11.4工程案例
成型鋼筋加工配送成套技術(shù)已推廣應(yīng)用于多項(xiàng)大型工程,已在陽(yáng)江核電站、防城港核電站、紅沿河核電站、臺(tái)山核電站等核電工程,天津117大廈、北京中國(guó)尊、武漢綠地中心、天津周大福金融中心等地標(biāo)建筑,北京二機(jī)場(chǎng)、港珠澳大橋等重點(diǎn)工程大量應(yīng)用。
2.12 鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)
2.12.1技術(shù)內(nèi)容
鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)是將螺帽與墊板合二為一的錨固板通過(guò)螺紋與鋼筋端部相連形成的錨固裝置。其作用機(jī)理為:鋼筋的錨固力全部由錨固板承擔(dān)或由錨固板和鋼筋的粘結(jié)力共同承擔(dān)(原理見(jiàn)圖2.1),從而減少鋼筋的錨固長(zhǎng)度,節(jié)省鋼筋用量。在復(fù)雜節(jié)點(diǎn)采用鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)還可簡(jiǎn)化鋼筋工程施工,減少鋼筋密集擁堵綁扎困難,改善節(jié)點(diǎn)受力性能,提高混凝土澆筑質(zhì)量。該項(xiàng)技術(shù)的主要內(nèi)容包括:部分錨固板鋼筋的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)、全錨固板鋼筋的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)、錨固板鋼筋現(xiàn)場(chǎng)加工及安裝技術(shù)等。詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容見(jiàn)行標(biāo)《鋼筋錨固板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ256。
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鋼筋與混凝土的粘結(jié)力
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錨固板的局部承壓力
圖2.1 帶錨固板鋼筋的受力機(jī)理示意圖
2.12.2技術(shù)指標(biāo)
部分錨固板鋼筋由鋼筋的粘結(jié)段和錨固板共同承擔(dān)鋼筋的錨固力,此時(shí)錨固板承壓面積不應(yīng)小于鋼筋公稱(chēng)面積的4.5倍,鋼筋粘結(jié)段長(zhǎng)度不宜小于0.4lab;全錨固板鋼筋由錨固板承擔(dān)全部鋼筋的錨固力,此時(shí)錨固板承壓面積不應(yīng)小于鋼筋公稱(chēng)面積的9倍。錨固板與鋼筋的連接強(qiáng)度不應(yīng)小于被連接鋼筋極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,錨固板鋼筋在混凝土中的實(shí)際錨固強(qiáng)度不應(yīng)小于鋼筋極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)行標(biāo)《鋼筋錨固板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ256。
相比傳統(tǒng)的鋼筋錨固技術(shù),在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用鋼筋機(jī)械錨固技術(shù),可減少鋼筋錨固長(zhǎng)度40%以上,節(jié)約錨固鋼筋40%以上。
2.12.3適用范圍
該技術(shù)適用于混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的機(jī)械錨固,主要適用范圍有:用錨固板鋼筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)彎筋,用于框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn);代替?zhèn)鹘y(tǒng)彎筋和直鋼筋錨固,用于簡(jiǎn)支梁支座、梁或板的抗剪鋼筋;可廣泛應(yīng)用于建筑工程以及橋梁、水工結(jié)構(gòu)、地鐵、隧道、核電站等各類(lèi)混凝土結(jié)構(gòu)工程的鋼筋錨固還可用作鋼筋錨桿(或拉桿)的緊固件等。
2.12.4工程案例
該項(xiàng)鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)已在核電工程、水利水電、房屋建筑等工程領(lǐng)域得到較為廣泛地應(yīng)用,典型的核電工程,如:福建寧德、浙江三門(mén)、山東海陽(yáng)、秦山二期擴(kuò)建、方家山等核電站;典型的水利水電工程如:溪洛渡水電站;典型的房屋建筑,如:太原博物館、深圳萬(wàn)科第五園工程等項(xiàng)目。
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