淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展

劉雪婷

摘要：以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為混凝土結(jié)構(gòu)，如今主要分為素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。其中，無(wú)筋或者不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)成為素混凝土結(jié)構(gòu);對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土結(jié)構(gòu)稱(chēng)為素混凝土結(jié)構(gòu);由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過(guò)張拉或其他建筑方法建立預(yù)應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)發(fā)展

由于混凝土的抗壓性能較強(qiáng)而抗拉性能很弱，而鋼筋則與之相反，其抗拉能力很強(qiáng)。因此，我們選擇在混凝土中配置適量的受力鋼筋，在結(jié)構(gòu)使用時(shí)使結(jié)構(gòu)中的混凝土主要承擔(dān)壓力，鋼筋則主要用于承受拉力。首先，相比于鋼結(jié)構(gòu)這樣能夠充分發(fā)揮鋼筋、混凝土兩種材料的材料性能，在此基礎(chǔ)上還能夠降低造價(jià)，合理用材?；炷林兴x用的砂、石一般都易于就地取材，在節(jié)約環(huán)保的角度來(lái)看，我們還可以有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)材料。另外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可模性較好，可以根據(jù)需要澆筑成各種形狀和尺寸，為施工帶來(lái)了極大的便利。接下來(lái)，鋼筋混凝土的耐久性能較好，密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，鋼筋由于被混凝土包裹，不易發(fā)生銹蝕，因此降低了后期維修的費(fèi)用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著較強(qiáng)的適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境的能力，在實(shí)際施工時(shí)我們多采用整體澆筑法，這樣使得構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在抵抗地震、風(fēng)載和爆炸所帶來(lái)的沖擊時(shí)都能夠發(fā)揮良好的性能?；炷涟阡摻钔鈧?cè)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)鋼筋不會(huì)很快達(dá)到軟化溫度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。相比單一采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)或者采用鋼結(jié)構(gòu)其耐火性都要好。

此外，通過(guò)大量研究結(jié)合實(shí)際施工，我們不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍面臨著許多問(wèn)題，首先很明顯由于鋼筋、混凝土兩種材料自重較大，給運(yùn)輸和施工吊裝帶來(lái)了困難，在設(shè)計(jì)上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不利于建造大跨結(jié)構(gòu)和高層建筑結(jié)構(gòu);第二，其抗裂性能較差，在實(shí)際受力和破壞過(guò)程中，當(dāng)混凝土開(kāi)裂后，混凝土便不再承受拉力，結(jié)構(gòu)中的所有拉力轉(zhuǎn)由鋼筋全部承擔(dān)，我們稱(chēng)這種應(yīng)力間的調(diào)整為截面上的應(yīng)力重分布。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算我們可知，混凝土開(kāi)裂后至鋼筋屈服前均屬于構(gòu)件的正常使用階段，過(guò)早開(kāi)裂雖不會(huì)影響承載力，但對(duì)于實(shí)際使用中要求防滲漏的結(jié)構(gòu)，如管道、容器等，會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響。最后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工工序繁瑣，由于材料特性，澆筑后需定期養(yǎng)護(hù)，并且材料的性能受到施工環(huán)境和氣候條件限制，進(jìn)而產(chǎn)生了裝配式結(jié)構(gòu)，當(dāng)然我們?cè)诖瞬贿M(jìn)行過(guò)多闡述。

隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的不斷革新，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)始越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑中、橋梁、隧道、礦井以及水利和海港項(xiàng)目中。目前在中國(guó)，鋼筋混凝土為應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，占總數(shù)的絕大多數(shù)，同時(shí)也是世界上使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最多的地區(qū)。因此，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的安全要求也越來(lái)越高，針對(duì)這種現(xiàn)狀，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、加固設(shè)計(jì)等方面的研究也愈發(fā)成為熱點(diǎn)。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性已是當(dāng)今世界的重大現(xiàn)實(shí)問(wèn)題之一，其中鋼筋銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的過(guò)早破壞，更是給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。為此選用混凝土外加劑中鋼筋阻銹劑，專(zhuān)用于阻止活減緩混凝土中鋼筋銹蝕，提高結(jié)構(gòu)物得耐久性。鋼筋阻銹劑對(duì)鋼筋有很強(qiáng)的鈍化作用，能抑制銹蝕的產(chǎn)生和發(fā)展;其次，在不改變混凝土的基本性能下，能有效的提高與改善混凝土的性能，且在堿性或中性的條件下，能保持長(zhǎng)期有效，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠;對(duì)人和環(huán)境基本無(wú)害。目前，大力發(fā)展和推廣鋼筋混凝土外加劑的研究和應(yīng)用是促進(jìn)建筑業(yè)等科學(xué)進(jìn)步的重要途徑。隨著品種的不斷增長(zhǎng)，質(zhì)量的逐步提高，應(yīng)用的日益廣泛，混凝土定會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

對(duì)鋼筋混凝土的加固設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)碳纖維材料的特性利用，用專(zhuān)門(mén)配置的環(huán)氧樹(shù)脂纖維片材貼附在結(jié)構(gòu)表面，待樹(shù)脂固化后，碳纖維片便可與原結(jié)構(gòu)形成新的受力復(fù)合體與鋼筋共同受力。這樣一來(lái)，與普通的鋼材相比，其抗拉強(qiáng)度提高了10-15倍;并且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和耐腐蝕性也更好。同時(shí)，加固層很薄，基本上不會(huì)增加結(jié)構(gòu)的自重，也不會(huì)改變其外形尺寸。經(jīng)過(guò)改后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能得到了顯著改善，不僅能減少結(jié)構(gòu)的變形，降低原有結(jié)構(gòu)應(yīng)力，消減裂縫;而且能夠在一定程度上解決配筋不足、構(gòu)件截面不足等問(wèn)題。樹(shù)脂材料能夠與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成工作整體，對(duì)于提高結(jié)構(gòu)的安全性能具有顯著作用。

近年來(lái)，伴隨著高層建筑的發(fā)展，高強(qiáng)度混凝土的應(yīng)用成為發(fā)展鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要途徑，提高混凝土的性能是當(dāng)今混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。與傳統(tǒng)的混凝土相比，高性能高強(qiáng)度混凝土在配比上的有許多優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)度高，變形小，使用與大跨重載高聳結(jié)構(gòu);耐久性和抗?jié)B，抗凍性好，能承受惡劣的環(huán)境條件考驗(yàn)，使用壽命長(zhǎng);能減小截面尺寸，大大降低結(jié)構(gòu)自重和提高結(jié)構(gòu)剛度;能縮短加載齡期，并承受大的預(yù)應(yīng)力，且預(yù)應(yīng)力損失小?；炷恋男栌昧吭絹?lái)越大，相應(yīng)的資源耗用也越來(lái)越大，給環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)也越來(lái)越大。因此，如何解決現(xiàn)代化建設(shè)高速發(fā)展與鋼筋混凝土工業(yè)對(duì)環(huán)境污染的矛盾的主要方法就是提高混凝土的耐久性和節(jié)約資源。而高性能混凝土具備這種特點(diǎn)，也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，符合國(guó)家的可持續(xù)性反展。

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（作者單位：臨沂大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院）