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碾压混凝土近年发展较快,可用于大体积混凝土结构(如水工大坝、大型基础)、工业厂房地面、公路路面及机场道面等。
用于大体积混凝土的碾压混凝土的浇筑机具与普通混凝土不同,其平整使用推土机,振实用碾压机,层间处理用刷毛机,切缝用切缝机,整个施工过程的机械化程度高,施工效率高,劳动条件好,可大量掺用粉煤灰,与普通棍凝土相比,浇筑工期可缩短1/3~1/2,用水量可减少20%,水泥用量可减少30%~60%.
碾压混凝土的层间抗剪性能是修建混凝土高坝的关键问题,国内大连理工大学等单位曾开展这方面的研究工作。
在公路、工业厂房地面等大面积混凝土工程中,采用碾压混凝土,或者在碾压混凝土中再加入钢纤缝,成为钢纤维碾压混凝土,则其力学性能及耐久性还可进一步改善。
10、再生骨料混凝土
新中国建国至今己逾50年,建国前后修建的不少混凝土结构,因老化或随着经济的发展,需拆除重建,其拆除量十分巨大,在拆除的混凝土中,约有一半是粗骨料,应该考虑如何使之再生利用。以减少环境垃圾,变废为用。
文献[4]报道,在荷兰的德尔夫特,一个272所住宅的方案中,所有的混凝土墙均利用了再生骨料,该方案下一步的计划,是在混凝土楼板中也利用再生骨料。当然,在利用这些再生骨料时,需对这种馄凝土的性能进行试验,例如,文献[9]报道了有关再生轻质混凝土收缩和徐变较为显著的试验成果,值得重视。
二、混凝土加强筯
1、纤维筋[6]
钢筋混凝土结构的配筋材料,主要是钢筋最近在国际上研究较多的是树脂粘结的纤维筋(fiberreinforcedplastics,FRP)作馄凝土及预应力混凝土结构的非金属配筋,常用的纤维筋有树脂粘结的碳纤维筋(GFRP)、玻璃纤维筋(GFRP)及芳纶纤维筋(AFRP)国外研究指出,这几种纤维筋的强度都很高,只是玻璃纤维筋的抗碱化性能较差。纤维筋的突出优点是抗腐蚀、高强度,此外,还具有良好的抗疲劳性能、大的弹性变形能力、高电阻及低磁导性,其缺点是断裂应变性能较差、较脆、徐变(松弛)值较大,热膨胀系数较大。
国外已有日本、德国、荷兰等国将纤维筋用于预应力混凝土桥,包括体外预应力桥的实例[4].
2、双钢筋[1]
为了减小裂缝宽度和构件的变形,国内在一些工程中,采用焊成梯格形的双钢筋,在构件内平放或竖放布置。
3、冷轧变形钢筋[1]
为了节约钢材用量,国内引进国外设备或自制设备,用光圆钢筋,经过冷轧,轧成带肋的直径小于母材直径的钢筋,称为冷轧带肋钢筋。另一种类似的钢筋,是用I级光圆用筋冷轧扭转成型,称为冷轧变形用筋或冷轧扭钢筋。这两种冷轧钢筋的抗拉强度标准值(极限抗拉强度)及设计值都比母材大大提高,与混凝土的粘结强度也得到提高,但直径较小。它们主要用作板式构件的受力钢筋或梁、柱构件的箍筋或作预应力筋。由于强度提高,可以节约材料用量,获得经济效益。这两种钢筋,国内己制订了规程。为将这种小直径钢筋的用途扩展至梁、柱的受力钢筋,也可采用双筋或三筋的并筋,但需适当增大其锚固长度。
4、环氧树脂涂敷钢筋[1]
在海洋环境或者有腐蚀性介质的环境中(如冬季撒盐的桥面),钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要原因。为了防止钢筋锈蚀,用不锈钢制造钢筋是一个途径,但是价格昂贵。另一个途径是用环氧树脂涂敷钢筋表面,形成防锈的涂层,以防止钢筋生锈,这种方法在日本、美国应用较多。钢筋在工厂中校直、加热、喷涂树脂粉末,形成防护薄膜,冷却后经检验合格,用于有严格防锈蚀要求的工程,可使结构的耐久性大大提高。
5、预应力混凝土用钢棒、预应力混凝土用螺旋肋钢丝
在传统用于预应力混凝土的钢丝、钢绞线、热处理钢筋的基础上,从国外引进生产线,己生产出直径达12.6mm、抗拉强度达1570MPa的预应力混凝土用的带螺旋肋的钢棒(stee1bar),及直径达12.0mm、抗拉强度达1570MPa的带螺旋肋的钢丝。这种新产品的特点是:高强度、低松弛,与混凝土的粘结强度好,易墩粗,可点焊,可盘卷等。
6、纤维布、纤维条、纤维板
国内在对钢筋混凝土结构进行加固时,常用的一种技术是钢板粘结加固技术,但是钢板质量重、运送不便,剪切成型也比较复杂。
最近在国内外发展并应用了以质量很轻、易于加工、单向抗拉强度很高的纤维布(条、板〕代替钢板进行构件加固的技术,取得了良好的效果。例如,冶金工业局建筑研究总院使用从日本进口的碳纤维,开发了加固改造修复混凝土结构新技术[10],其使用的碳纤维布,厚0.111-0.165mm,单向抗拉强度3000~3550MPa,这种碳纤维布的特点是:具有很高的单向抗拉强度(为普通钢材的10倍),弹模与钢材接近,很适用于钢筋混凝土结构的加固;质量轻,密度仅为钢的1/4,加固层厚度一般不大于1mm,基本不增加结构自重及截面尺寸;施工方便,功效高;耐腐蚀,无须定期维护。
国外在用碳纤维布或碳纤维条时,还利用不同弹模的碳纤维进行优化组合,降低造价。
除碳纤维外,与纤维筋类似,也有用芳纶纤维和玻璃纤维制成的产品(布、条或扳〕。值得指出的是,国际桥梁与结构工程学会(IABSE)在1999年11月出版的StructuralEngineering第9卷第4期中,集中报道了加拿大、美国、日本、欧洲诸国在发展使用这种新型材料方面的经验,对激发我国开展这种新材料的生产与应用很有意义。
三、结束语
混凝土是水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料等多组分构成的一种性能多样化的材料,其性能不仅与组成材料的性能有直接关系,而且还与施工技术、所处环境及维护条件等有关;笔者只是从一个结构工程技术人员的工程实用角度出发,对于所涉及过的研究领域和知之不多的混凝土及其增强材料的发展与应用等方面,作了抛砖引玉的介绍。期望在混凝土结构领域内,有更多的专家学者开发出更多新的材料,并进而研究将这些材料用于结构工程所需解决的设计方法、施工技术以及维护要求等,以促进我国混凝土结构技术的进一步发展。
以上内容均根据实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。