鋼砼

鋼砼

鋼砼是鋼筋混凝土的簡稱。砼就是混凝土,是人工石的合寫,是一種人工採用石料砂子水和結合料等材料製造的具有類似石料的建築材料。

基本介紹

  • 中文名:鋼砼
  • 外文名:Reinforced concrete
  • 功能:比混凝土有更高的承載力
  • 注意事項:砼:讀tong,音調二聲.
作用,簡介,歷史,發展現狀,材料特性,工作原理,規格種類,鹼矽反應,腐蝕,發明,

作用

鋼砼把在澆築混凝土之前把鋼筋預先埋在其中,或者在澆築混凝土之後(後張法,預應力鋼砼)穿入鋼筋,在結構中受力時由混凝土來承受壓力,而由鋼筋來承受拉力的可塑性高的高級建築材料。鋼砼是鋼筋抗拉和混凝土抗壓的結合,比混凝土有更高的承載力。

簡介

砼:讀tong,音調二聲.就是混凝土的意思.鋼筋砼就是鋼筋混凝土,被廣泛套用於建築結構中.打混凝土之前,先進行綁筋支模,也就是將鋼筋用鐵絲綁成想要的結構形狀,然後用模板覆蓋在鋼筋骨架外面。最後將混凝土澆築進去,達到強度後拆模,所得即是鋼筋砼。
按施工方法不同:現澆式,裝配式,裝配整體式 現澆鋼筋砼樓板
現澆鋼筋砼樓板在施工現場通過支模,綁紮鋼筋,澆築砼,養護等工序而成型的樓板.
優點:整體性好,抗震能力強,形狀可不規則,可預留孔洞,布置管線方便.
缺點:模板,用量大,施工速度慢.
預製裝配式鋼筋砼樓板
在預製廠或施工現場預製
缺點:樓板的整性差,板縫嵌固不好時易出現通長裂縫
裝配整體式鋼筋砼樓板
部分構件預製→現場安裝→整體現澆
鋼筋混凝土(英文:Reinforced Concrete或Ferroconcrete),工程上常被簡稱為鋼筋砼。是指通過在混凝土中加入鋼筋與之共同工作來改善混凝土力學性質的一種組合材料。為加勁混凝土最常見的一種形式。

歷史

鋼筋混凝土的發明出現在近代,通常為人認為發明於1848年。1868年一個法國園丁, 獲得了包括鋼筋混凝土花盆,以及緊隨其後套用於公路護欄的鋼筋混凝土樑柱的專利。1872年,世界第一座鋼筋混凝土結構的建築在美國紐約落成,人類建築史上一個嶄新的紀元從此開始,鋼筋混凝土結構在1900年之後在工程界方得到了大規模的使用。1928年,一種新型鋼筋混凝土結構形式預應力鋼筋混凝土出現,並於二次世界大戰後亦被廣泛地套用於工程實踐。鋼筋混凝土的發明以及19世紀中葉鋼材在建築業中的套用使高層建築與大跨度橋樑的建造成為可能。

發展現狀

目前在中國,鋼筋混凝土為套用最多的一種結構形式,占總數的絕大多數,同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。據發改委相關數據顯示,該地區其主要原材料水泥產量已於2005年達到10.60億噸,占世界總產量48%左右。[1][2]

材料特性

混凝土是水泥(通常矽酸鹽水泥)與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候,水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度(大約 3,000 磅/平方英寸,35 MPa)。但是混凝土的抗拉強度較低,通常只有抗壓強度的十分之一左右,任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求,故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用於工程。
相較混凝土而言,鋼筋抗拉強度非常高,一般在200MPa以上,故通常人們在混凝土中加入鋼筋等加勁材料與之共同工作,由鋼筋承擔其中的拉力,混凝土承擔壓應力部分。例如在圖2簡支梁受彎構件中,當施加荷載P時,梁截面上部受壓,下部收拉。此時配置在梁底部的鋼筋承擔拉力⑷,而上部陰影區所示混凝土⑵承受壓力⑶。在一些小截面構件里,除了承受拉力之外,鋼筋同樣可用於承受壓力,這通常發生在柱子之中。鋼筋混凝土構件截面可以根據工程需要製成不同的形狀和大小。
同普通混凝土一樣,鋼筋混凝土在28天后達到設計強度。

工作原理

鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹係數,不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力,有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條(稱為變形鋼筋)來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合,當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時,通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。此外混凝土中的氫氧化鈣提供的鹼性環境,在鋼筋表面形成了一層鈍化保護膜,使鋼筋相對於中性與酸性環境下更不易腐蝕。

規格種類

鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少,從占構件截面面積的1%(多見於梁板)至 6%(多見於柱)不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺,每級1/8英尺遞增;在歐洲從8至30毫米,每級2毫米遞增;在中國大陸從3至40毫米,共分為19等。在美國,根據鋼筋中含碳量,分成40鋼與60鋼兩種。後者含碳量更高,且強度和剛度較高,但難於彎曲。在腐蝕環境中,電鍍、外塗環氧樹脂、和不鏽鋼材質的鋼筋亦有使用。
在潮濕與寒冷氣候條件下,鋼筋混凝土路面、橋樑、停車場等可能使用除冰鹽的結構則應使用環氧樹脂鋼筋或者其他複合材料混凝土,環氧樹脂鋼筋可以通過表面的淺綠色塗料輕鬆識別。
鋼筋鏽蝕與混凝土的凍融循環
鋼筋鏽蝕與混凝土的凍融循環會對破壞混凝土的結構造成損傷。當鋼筋鏽蝕時,銹跡擴展,使混凝土開裂並使鋼筋與混凝土之間的結合力喪失。當水穿透混凝土表面進入內部時,受凍凝結的水分體積膨脹,經過反覆的凍融循環作用,在微觀上使混凝土產生裂縫並且不斷加深,從而使混凝土壓碎並對混凝土造成永久性不可逆的損傷。
混凝土中的孔隙水通常是鹼性的,根據pourbaix圖[3],鋼筋在pH值大於9.5時是惰性的,不會發生鏽蝕。空氣中的二氧化碳與水泥中的鹼反應使孔隙水變得更加酸性,從而使pH值降低。從構件製成之時起,二氧化碳便會碳化構件表面的混凝土,並且不斷加深。如果構件發生開裂,空氣中的二氧化碳將會更容易更容易進入混凝土的內部。通常在結構設計的過程中,會根據建築規範確定最小鋼筋保護層厚度,如果混凝土的碳化削弱了這一數值,便可能會導致因鋼筋鏽蝕造成的結構破壞。
測試構件表面的碳化程度的方法是在其表面鑽一個孔,並滴以酚酞,碳化部分便會變成粉色,通過觀察變色部分便可得知碳化層的深度。
氯化物, 包括氯化鈉,會對混凝土中的鋼筋腐蝕。因此,拌合混凝土時只允許使用清水。同樣使用鹽來為混凝土路面除冰是被禁止的。

鹼矽反應

鹼骨料反應或鹼矽反應,(Alkali Aggregate Reaction,簡稱AAR,或Alkali Silica Reaction,簡稱ASR)是指當水泥的鹼性過強時,骨料中的活性矽成分(SiO2)與鹼發生反應生成矽酸鹽,引起混凝土的不均勻膨脹,導致開裂破壞。它的發生條件為 ⑴骨料中含有相關活性成分⑵環境中有足夠的鹼性(3混凝土中有足夠的濕度 75%RH。
高鋁水泥的晶體轉變
高鋁水泥對弱酸特別是硫酸鹽有抗性,同時早期強度增長很快,具有很高強度和耐久性。在第二次世界大戰後被廣泛使用。但是由於內部水化物晶體的轉型,其強度會隨時間推移而下降,在濕熱環境下更為嚴重。在英國,隨著3起使用高鋁預應力混凝土梁的屋頂的倒塌,這種水泥在當地於1976年被禁止使用,雖然後來被證明有製造缺陷,但禁令仍然保留。

腐蝕

地下水中的硫酸鹽會與矽酸鹽水泥反應生成具有膨脹性的副產品例如礬石(ettringite)或碳硫矽鈣(thaumasitein)從而導致混凝土的早期失效。

發明

鋼筋混凝土是當今最主要的建築材料之一,但它的發明者既不是工程師,也不是建築材料專家,而是一位法國名叫莫尼埃的園藝師。
莫尼埃有個很大的花園,一年四季開著美麗的鮮花,但是花壇經常被遊客踏碎。為此,莫尼埃常想:“有什麼辦法可使人們既能踏上花壇,又不容易踩碎呢?”有一天,莫尼埃移栽花時,不小心打碎了一盆花,花盆摔成了碎片,花根四周的土卻緊緊包成一團。“噢!花木的根系縱橫交錯,把鬆軟的泥土牢牢地連在了一起!”他從這件事上得到啟發,將鐵絲仿照花木根系編成網狀,然後和水泥、砂石一起攪拌,做成花壇,果然十分牢固。

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