專利名稱：提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 耐久性的方法。
技術(shù)背景混凝土因其優(yōu)良的性能是建筑工程中用量最多、用途最廣泛的建筑材料，鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為世界上應用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。但混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不 足已成為目前困擾世界各國建筑工程領(lǐng)域的普遍問題，因混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題 造成了巨大的經(jīng)濟損失。影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素是很多的，P. K. Metha 教授(1991)明確地將鋼筋銹蝕排在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素的首位，而在引 起鋼筋銹蝕的因素之中，混凝土碳化和氯離子侵蝕最為顯著。中國國家規(guī)范《混 凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010-2002)中規(guī)定的最小保護層的計算是依據(jù)混凝土結(jié) 構(gòu)中縱向受力主筋的位置，而美國、英國等國家規(guī)范規(guī)定的最小保護層厚度均是 針對最外層鋼筋，我國規(guī)范規(guī)定的鋼筋保護層厚度相對于世界主要發(fā)達國家的規(guī) 定仍然偏小，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是非常不利的。當混凝土碳化或氯離子 侵蝕厚度超過保護層厚度而到達鋼筋表面時，鋼筋則發(fā)生銹蝕，由于圓形鋼筋的 截面特征，容易造成短期內(nèi)鋼筋大面積銹蝕，承載力急劇下降，因此，國內(nèi)外采 用了很多的方法來延遲鋼筋的銹蝕時間和減少鋼筋的銹蝕程度，以提高結(jié)構(gòu)的耐 久性能，如采用環(huán)氧樹脂涂層、陰極保護等技術(shù)，但是這些方法都存在著工序復 雜、代價較高等缺點，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應用還較為少見。因此，需要 一個提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的簡單易行的方法。圓形截面鋼筋在施工過程中也帶來很多的不便之處，如果處理不當，則會影 響施工進度和工程質(zhì)量。例如在鋼筋骨架的綁扎過程中，圓形鋼筋由于重力影 響而易發(fā)生彎曲變形，從而造成鋼筋骨架綁扎速度慢，綁扎不牢固，易變形；在 混凝土澆筑過程中，由于鋼筋骨架要承受施工荷載，容易造成縱向圓形鋼筋的變 形，使得上部鋼筋向下偏移，下部鋼筋向下垂落，最終使得縱向鋼筋的位置與設200810032226.4說明書第2/5頁計出現(xiàn)較大的偏差，使得鋼筋混凝土梁或板上部縱向鋼筋局部保護層過大，下部 露筋，嚴重影響鋼筋混凝土構(gòu)件的強度和耐久性；對于工業(yè)建筑中，由于部分構(gòu) 件承受的荷載很大，構(gòu)件設計的配筋率較高，對于使用圓形鋼筋設計密集的梁或 板，由于上部鋼筋的密排，使得鋼筋之間的縫隙非常小，阻礙了混凝土向模板內(nèi) 部的流動速度，同時較大的骨料可能堵住了縫隙，使得澆筑困難，施工速度減慢， 同時在使用振搗器振搗混凝土的過程中，振搗器容易碰到鋼筋，在強烈振動下使 得鋼筋偏離了正確位置。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久 性的方法，使其克服現(xiàn)有使用圓形鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性較差和施工過程中的 弊端。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明將圓形截面的受力鋼筋替換為橢 圓形截面的鋼筋，在同等用鋼量和同等截面面積的條件下，橢圓形鋼筋長軸方向 豎向布置，由于橢圓形短軸方向的寬度遠小于圓形鋼筋的寬度，使得橢圓形鋼筋 之間的間距大于圓形鋼筋之間的間距，因此使得混凝土能順利地澆入梁或板內(nèi) 部，使梁或板底部不易出現(xiàn)蜂窩、麻面、露筋現(xiàn)象，提高澆筑速度和澆筑質(zhì)量。在截面積相等的條件下，橢圓形鋼筋相對于圓形截面鋼筋，在相同的保護層 厚度下有更好的錨固性能，在相同的侵蝕環(huán)境下，橢圓形鋼筋的銹蝕面積更小， 剩余承載力較高，比圓形鋼筋有更好的耐久性能；在施工過程中，橢圓形鋼筋由 于采用沿截面長軸方向豎向布置，其整體豎向剛度大，不易彎曲變形，易于提高 綁扎速度，使其綁扎牢固；在混凝土澆筑過程中，縱向橢圓形鋼筋不易彎曲下垂， 使得鋼筋位置不易發(fā)生偏移；同樣在鋼筋密排的情況下，由于橢圓形鋼筋長軸方 向豎向布置，使得鋼筋之間的縫隙更大，使得混凝土更容易流動到模板內(nèi)部，橢 圓形鋼筋使得混凝土有更好的流動性，使得梁或板底部不易出現(xiàn)蜂窩、麻面、露 筋等現(xiàn)象。橢圓形鋼筋長軸方向的高度大于圓形鋼筋的高度，橢圓形鋼筋的變形肋長度 和高度均大于圓形鋼筋的變形肋，在相同的保護層厚度下，整體鋼筋位于混凝土 基體較深的位置，橫向約束增大，而且橢圓形鋼筋的表面積大于圓形鋼筋的表面 積，使得其與周圍混凝土的摩擦力增大，因此橢圓形鋼筋與周圍混凝土的粘結(jié)力 大于圓形鋼筋與周圍混凝土的粘結(jié)力；當混凝土碳化或氯離子侵蝕達到鋼筋表面并引起銹蝕時，相同條件下，橢圓形鋼筋受腐蝕的面積比圓形鋼筋要小，銹蝕量 和銹蝕深度均小于圓形鋼筋，橢圓形鋼筋剩余有效鋼筋面積較大，橢圓形鋼筋混 凝土構(gòu)件的承載力損失較少。橢圓形鋼筋沿長軸方向豎向布置，整根鋼筋的豎向剛度增加，鋼筋不易彎曲 變形，能夠提高綁扎速度，使其綁扎牢固可靠；同樣在混凝土澆筑過程中，縱向 橢圓形鋼筋不易彎曲變形，使得鋼筋位置不易偏移。將圓形鋼筋等面積替換為橢圓形鋼筋，其形心位置偏差相對于鋼筋混凝土構(gòu) 件的高度非常微小，對構(gòu)件設計計算的有效高度值影響不大，因此對鋼筋混凝土 構(gòu)件的承載力的影響可以忽略不計。本發(fā)明的有益效果在相同的條件下，采用橢圓形鋼筋的混凝土梁、板和柱 等構(gòu)件有更好的耐久性，施工方便快捷，而且能夠提高施工質(zhì)量。將圓形鋼筋等 面積替換為橢圓形鋼筋，橢圓形鋼筋長軸長度是短軸的2倍，橢圓形鋼筋的高度 比圓形鋼筋提高了41%，橢圓形鋼筋的寬度比圓形鋼筋減小了 29%。在相同的 條件下，橢圓形鋼筋沿長軸方向豎向布置，橢圓形鋼筋的整體位于混凝土中較深 的位置，粘結(jié)力增加；當混凝土碳化或氯離子侵蝕到達鋼筋表面時，鋼筋以發(fā)生 由鋼筋表面向鋼筋內(nèi)部逐漸銹蝕的坑蝕為主，由于圓形鋼筋的截面特征，使得鋼 筋的腐蝕面積較大，銹蝕產(chǎn)物多，使得保護層裂縫擴展和剝落，加速鋼筋銹蝕； 由于橢圓形鋼筋的高度比圓形鋼筋提高了 41%，那么相同的條件下，由于鋼筋 的銹蝕對構(gòu)件耐久性的影響，橢圓形鋼筋混凝土構(gòu)件相對于圓形鋼筋鋼筋混凝土 構(gòu)件可以降低40%左右，因此對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是非常有利的。在橢 圓形鋼筋施工過程中，橢圓形鋼筋沿長軸方向豎向布置，整根鋼筋的豎向剛度增 加，鋼筋之間的縫隙較大，能夠提高施工進度和施工質(zhì)量。


圖l為圓形鋼筋截面。 圖2為橢圓形鋼筋截面。圖3為橢圓形鋼筋和圓形鋼筋混凝土梁對比圖。 圖4為橢圓形鋼筋在混凝土梁中的布置圖。 圖5為橢圓形鋼筋在混凝土柱中的布置圖。 圖6為橢圓形鋼筋在混凝土板中的布置圖。其中，l為混凝土， 2為橢圓形鋼筋，3為圓形鋼筋，4為箍筋，5為分布鋼筋。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。圖1為半徑為r的圓形截面鋼筋，圖2為長軸為短軸2倍的橢圓形鋼筋，當 橢圓形鋼筋與圓形鋼筋的截面積相等時，橢圓形鋼筋的高度比圓形鋼筋增加為 0.8r，而寬度則減少為0.6r，橢圓形鋼筋的變形肋長度和高度均大于圓形鋼筋 的變形肋。圖3為一鋼筋混凝土梁，梁寬度為200mm，高度為250mm，下部配有相等截 面積的橢圓形鋼筋2和圓形鋼筋3，圓形鋼筋3直徑為20mm，橢圓形鋼筋2長軸 為短軸的2倍，長軸長度為28min，短軸長度為14mm,橢圓形鋼筋2沿長軸方向 豎向布置，如圖3所示，圓形鋼筋3之間的間距為20mm，而橢圓形鋼筋2之間 的間距為28mm，使得混凝土 1澆筑方便快捷；橢圓形鋼筋2的最大分布深度為 58mm，圓形鋼筋3的最大分布深度為50mm，在同等條件下，當氯離子侵蝕或混 凝土碳化到達鋼筋表面并引起銹蝕時，圓形鋼筋3的銹蝕面積大于橢圓形鋼筋2， 銹蝕量和銹蝕深度均大于橢圓形鋼筋，腐蝕對圓形鋼筋的損傷較大。因此，橢圓 形鋼筋混凝土梁有更好的耐久性。具體實施例圖4為橢圓形鋼筋2在混凝土梁中的布置圖。根據(jù)設計要求，按照鋼筋的位 置線布放橢圓形鋼筋2，橢圓形鋼筋2沿長軸方向豎向布置，橢圓形鋼筋2的兩 端部位設置彎鉤，梁上部的鋼筋彎鉤方向朝下，梁下部的鋼筋彎鉤方向朝上，與 周圍箍筋4的綁扎要牢固可靠；在澆注過程中，防止施工人員踩踏鋼筋骨架，避 免骨架變形。圖5為橢圓形鋼筋2在混凝土柱中的布置圖。根據(jù)設計要求，按照鋼筋的位 置線布放橢圓形鋼筋2，在柱的四角點處的橢圓形鋼筋2沿角分線布置，其他位 置的橢圓形鋼筋2沿其長軸方向垂直于柱各邊的方向布置，橢圓形鋼筋與周圍箍 筋4的綁扎要牢固可靠，防止橢圓形鋼筋2傾斜和偏移。圖6為橢圓形鋼筋2在混凝土板中的布置圖。根據(jù)設計要求，按照鋼筋的位 置線布放橢圓形鋼筋2和分布鋼筋5，橢圓形鋼筋2沿長軸方向豎向布置，橢圓形鋼筋2的兩端部位設置彎鉤，彎鉤方向朝上，橢圓形鋼筋2與分布鋼筋5的綁 扎要牢固可靠，防止橢圓形鋼筋2傾斜和偏移；在澆注過程中，防止施工人員踩 踏鋼筋骨架，避免骨架變形。
權(quán)利要求
1、一種提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，其特征在于，將圓形截面的受力鋼筋替換為橢圓形截面的鋼筋，在同等用鋼量和同等截面面積的條件下，橢圓形鋼筋長軸方向豎向布置，由于橢圓形鋼筋短軸方向的寬度遠小于圓形鋼筋的寬度，橢圓形鋼筋之間的間距大于圓形鋼筋之間的間距，混凝土能順利地澆入梁或板內(nèi)部，使梁或板底部不易出現(xiàn)蜂窩、麻面、露筋現(xiàn)象，提高澆筑速度和澆筑質(zhì)量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，其特征是， 所述橢圓形鋼筋在混凝土梁中布置時，具體為按照鋼筋的位置線布放橢圓形鋼 筋，橢圓形鋼筋沿長軸方向豎向布置，橢圓形鋼筋的兩端部位設置彎鉤，梁上部 的鋼筋彎鉤方向朝下，梁下部的鋼筋彎鉤方向朝上，與周圍箍筋的綁扎牢固。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，其特征是， 所述橢圓形鋼筋在混凝土柱中布置時，具體為按照鋼筋的位置線布放橢圓形鋼 筋，在柱的四角點處的橢圓形鋼筋沿角分線布置，此外的橢圓形鋼筋沿其長軸方 向垂直于柱各邊的方向布置，橢圓形鋼筋與周圍箍筋的綁扎牢固，防止橢圓形鋼 筋傾斜和偏移。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，其特征是， 所述橢圓形鋼筋在混凝土板中布置時，具體為按照鋼筋的位置線布放橢圓形鋼 筋和分布鋼筋，橢圓形鋼筋沿長軸方向豎向布置，橢圓形鋼筋的兩端部位設置彎 鉤，彎鉤方向朝上，橢圓形鋼筋與分布鋼筋的綁扎牢固，防止橢圓形鋼筋傾斜和偏移o
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，其 特征是，所述橢圓形鋼筋長軸長度是短軸的2倍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，將圓形截面的受力鋼筋替換為橢圓形截面的鋼筋，在同等用鋼量和同等截面面積的條件下，橢圓形鋼筋長軸方向豎向布置，由于橢圓形短軸方向的寬度遠小于圓形鋼筋截面的直徑，橢圓形鋼筋之間的間距大于圓形鋼筋之間的間距，混凝土能順利地澆入梁或板內(nèi)部，使梁或板底部不易出現(xiàn)蜂窩、麻面、露筋現(xiàn)象，提高澆筑速度和澆筑質(zhì)量。本發(fā)明的有益效果在相同的條件下，采用橢圓形鋼筋的混凝土梁、板、柱等構(gòu)件有更好的耐久性，施工方便快捷，而且能夠提高施工質(zhì)量。
文檔編號E04C5/01GK101240646SQ20081003222
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者代曉東, 方從啟 申請人:上海交通大學