工程事故建筑物耐久性专题汇报 31页

工程事故——建筑物耐久性专题汇报 工程事故——建筑物耐久专题汇报 目录 1、港口工程事例 3、钢结构工程实例 2、桥梁工程事例 4、总结 工程事故——建筑物耐久专题汇报 港口工程 众所周知，厦门地处沿海，特殊的海洋气候给当地的一些建筑物带来的影响也是特殊的。其中比较典型的有腐蚀作用对建筑物的侵害，这就涉及到建筑物的耐久性的研究。接下来就随着我们团队的思路一起来探讨以厦门为典型的沿海环境对建筑物耐久性的影响现状，以我们当今人们是及如何解决这一问题的。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 港口工程 一直以来，我们期待的港口是这样的： 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 港口工程 但我们更期望港口能是这样： 整洁 环保 耐用 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 港口工程 可我们港口却只能忍受着各种破坏，远不能达到我们所期待的那样，其中耐久就是最重大的问题之一。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 一、现状以及原因 ： 在我国因腐蚀引起的结构破坏问题很严重，据 1980 年有关单位对华南地区沿海码头的调查结果， 80 ％以上的码头发生了严重或较严重的 钢筋锈蚀破坏 ，出现破坏的码头有的距建成时间仅 5 ～ 10 年，对华东及北方地区沿海码头调查也得到类似结果。由于耐久性问题带来巨大的经济损失，交通部根据对沿海码头耐久性问题的调查研究结果，于 1986 年制订了 《 海港钢筋混凝土结构防腐蚀技术规定 》 和 《 海港预应力钢筋混凝土结构防腐蚀技术规定 》 ，使结构耐久性问题以技术标准的形式得以确定，为提高海港工程的耐久性发挥了重要作用。 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 二、当今的几大误区： 1 、仅依靠材料解决耐久性问题。国内外大量实践情况表明，耐久性问题的解决不仅是材料的问题，更需要解决施工过程中的管理和质量控制问题。也就是说使用耐久性材料，必须培养应用过程中的高素质人才。 2 、仅依靠单一技术解决耐久性问题。应基于多种技术的综合运用。 3 、过分依赖某项耐久性技术、片面追求混凝土的低水胶比、片面强调增加钢筋混凝土保护层厚度。 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 三、解决方法 ： （ 1 ）高性能混凝土　　所谓高性能混凝土就是以一定的新材料配制技术以及良好的生产、浇捣和养护技术，达到高工作性、高强度以及 高耐久性 ，尤以高耐久性为其区别于普通混凝土的最明显特征。主要方法是通过 掺用活性矿物掺合料 （粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等），提高混凝土的性能， 有效阻止氯离子的渗入 ，从而达到有效保护钢筋的目的。由于高性能混凝土所具有的高性价比，近年来已成为国内较为盛行的方法，尤其在 港口工程 、桥梁工程中获得了较广泛的应用。 　　 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 （ 2 ）钢筋混凝土构件外施用涂料或裹覆 在混凝土构件外表面施用各类涂料，如封闭型和渗透型涂料。或采用纤维增强材料等直接裹覆，可在其使用寿命内有效隔离氯离子的渗透。 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 （ 3 ）增加混凝土保护层厚度 众多的调查和试验都显示，暴露于有氯盐存在的环境中的混凝土，其表面 12mm 深度内的氯离子浓度远高于 25~50mm 深度范围，因此对氯盐环境下的工程结构增加混凝土保护层厚度是提高耐久性的一项有效措施。 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 （ 4 ）混凝土中掺用阻锈剂 利用化学物质提高钢筋开始锈蚀的电位，即降低钢筋表面钝化膜对氯离子的敏感性，但保证其长期有效地发挥作用仍依赖于混凝土保护层具有长期的抗氯离子渗入能力，且以 Ca(NO2)2 为主要成份的阻锈剂会降低混凝土的电阻率，加快锈蚀开始后的腐蚀速率。 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 （ 5）钢筋表面使用致密材料涂覆即经喷砂除锈钢筋表面敷涂一层致密的环氧树脂涂层，使钢筋与腐蚀性环境隔离。环氧涂层制作良好时能够延缓锈蚀的开始，但因生产环氧涂层钢筋时除去了钢筋表面的氧化膜，一旦锈蚀开始，锈蚀速率较快。此外，在潮湿状态下，环氧涂层与内部钢筋之间的粘结力容易丧失。因此在一部分国家，此类技术已被禁用 港口工程 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 （6）混凝土中钢筋使用阴极保护 可有效降低钢筋的腐蚀速率，通常在钢筋开始锈蚀后启用 港口工程 工程事故——建筑物耐久专题汇报 目录 1、港口工程事例 3、钢结构工程实例 2、桥梁工程事例 4、总结 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 桥梁工程结构耐久性案例分析 所谓桥梁耐久性，是指桥梁在自然环境、使用环境及材料内部的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。尽管在设计和建造阶段采用了各种措施保证工程质量，但随着时间推移，桥梁结构在自然环境作用和使用环境作用 ( 荷载作用大小和频率的增加 , 材料与结构的疲劳 ) 下 , 逐渐发生损伤和缺陷，导致结构承载能力和耐久性的降低。耐久性不足是许多桥梁 , 尤其沿海与近海地区桥梁过早破坏的主要原因。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 综合国内外研究现状，混凝土耐久性损伤的原因主要分为外因和内因。内因主要是混凝土本身特性，包括水灰比、水泥用量等 , 外因包括外部环境温度、湿度、风、使用荷载、循环车载作用等。结合桥梁工程的特点和实际情况 , 可以把近海和沿海桥梁在服役寿命内耐久性影响因素可归纳为如图所示。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 常见的病害特征 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 案例情况： 虎门大桥于 1997 年 5 月建成通车。在通车后 3 年 , 发现其西引桥 (30 m 跨 ) 桥墩混凝土表面出现环状裂缝 , 部分箍筋锈蚀 , 混凝土涨裂 , 随后委托相关单位对西引桥进行了调查。在调查中，着重对西引桥墩身进行了保护层厚度测定、钻取芯样测混凝土碳化深度、钻粉取样进行混凝土氯离子含量分析等工作 , 发现西引桥墩柱普遍出现了箍筋锈涨外露 , 混凝土沿箍筋方向开裂剥落 , 规律较为明显 , 墩柱局部混凝土外观密实性较差。墩柱混凝土表面无破损处最小保护层厚度大于或等于 29 mm ，平均保护层厚度为 38 mm; 墩柱混凝土表面有破损处保护层厚度小于或等于 24 mm , 最小保护层厚度仅为 6 mm ，平均保护层厚度为 17 mm ，远达不到设计保护层厚度要求。在墩柱已锈蚀部位相对应面柱体保护层厚度大于 40 mm ，混凝土无破损，可见施工墩柱时钢筋笼明显偏位。墩柱表面混凝土碳化深度最大达 715 mm ，最小碳化深度 315mm ，平均碳化深度 515mm 。墩柱底部表层混凝土中氯离子含量均高于上部 (5 m 处 ) ，虽总的含量较小 , 但是在混凝土表面发生碳化、开裂后 , 氯离子浓度可以加速钢筋的锈蚀 , 加快混凝土的破坏程度。 原因分析： (1) 混凝土碳化 ; (2) 施工墩柱时钢筋笼偏位 , 部分混凝土保护层厚度太薄 ; (3) 墩柱混凝土水灰比偏大 ; (4) 局部混凝土密实性较差 ; (5) 高温、高湿的海洋性气候和火力发电厂的不良环境影响。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 处理方案： 针对虎门大桥西引桥桥墩出现的问题 , 应防止、隔离有害物质再进入墩柱混凝土 , 并对混凝土表面起到增强作用 , 以达到长效防腐的目标。在对比了砂浆覆层、渗透型涂料、防水涂层、隔离层和阴极保护等几种提高结构耐久性的方法后 , 西引桥的处理采用了玻璃纤维增强塑料 ( 玻璃钢 ) 对墩柱进行包裹。玻璃钢隔离层采用了常温固化的一布一毡的构造方案。在墩柱表面处理的基础上 , 用乙烯基酯树脂衬布胶料满贴一层厚为 0118 mm 的中碱玻璃纤维布 , 然后用乙烯基酯树脂衬布胶料满贴玻璃纤维面毡一层 , 最后满刷乙烯基酯树脂面层胶料一道 , 从而形成提高结构耐久性的隔离层。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 施工前后状况见图 1 、图 2 所示 图 1 　施工前混凝土病害状况 图 2 　玻璃钢施工后外观效果 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 结语：我国正处在桥梁工程建设的高峰期 , 钢筋混凝土结构仍是主体。为避免一段时期后耗费大量的资金对混凝土结构进行维修加固 , 在设计、施工、维护的过程中 , 应充分考虑结构的耐久性和寿命保证的问题。近海地区存在着广泛的腐蚀环境 , 应针对工程所处的自然环境 , 采取不同的防护措施 , 如提高混凝土的密实性、增加保护层厚度、防止裂缝的产生、添加钢筋阻锈剂等，可有效提高混凝土结构的耐久性。对已出现损害的混凝土结构 , 宜认真调查出现病害的原因。针对具体情况 , 对比各种防护措施的利弊和技术经济指标 , 选择较为适宜的处理措施 , 能较好地解决结构耐久性问题。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 钢结构工程 一、现状 随着钢产量的增加与钢结构设计理论的日益成熟，我国钢结构工程的数量和规模逐年增加，然而钢结构耐久性差，许多长期处于海洋大气、工业大气等腐蚀环境下的大型钢结构工程（如桥梁、大型工业建筑、电视塔、高压输电铁塔、大型水库闸门、海上采油设施等）出现了锈蚀问题。为此，近些年来，国内外学者开始对钢结构耐久性进行研究。 工程事故——建筑物耐久专题汇报 目录 1、港口工程事例 3、钢结构工程实例 2、桥梁工程事例 4、总结 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 二、工程事例 1、工程概况 某体育场位于Sebleni，为中国援建项目，于1967年设计，1970年竣工交付使用，至今使用年数约为37年。该体育场分为东、南、西、北四个看台，看台结构由钢结构、混凝土结构和混合结构三种组成。主要看台部分为混合结构。混凝土看台板，一般搁置在工字形钢斜梁上，斜梁下为钢柱或混凝十柱。部分混凝土看台板搁置在砌筑墙体上，墙体下为混凝土条形基础。 图 1 东看台 图 2 西看台 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 2、工程问题 对体育场钢斜梁及其与看台板连接部位钢材(连接角钢)进行检查，发现部分钢斜梁与看台板连接部位钢材(连接角钢)锈蚀严重(见图5，图6)。此外还有少量看台钢斜梁和钢柱出现明显锈蚀现象(见图7，图8)。对第一阶看台板处的钢挑梁进行检查，发现第一阶看台板处的钢挑梁大部分出现锈蚀现象，个别钢挑梁严重锈蚀(见图9～图12)。 检阅台顶棚钢梁及节点耐久性检测对检阅台顶棚进行检查，发现钢梁存在不同程度的锈蚀，由于钢梁节点处为最低点，排水天沟在此交汇，并且天沟已锈穿，造 成天沟中的水从钢梁节点处漏下，使得钢梁节点处锈蚀最为严重，部分已锈穿(见图13～图16)。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 3、关于耐久性的分析 钢结构在存放和使用中与周围介质之间发生氧化还原反应而产生的腐蚀属于电化学锈蚀。 铁失去电子后呈Fd+进入电解质水膜中；阴极区(如不活泼的渗碳体)得到的电子与水膜中溶人的氧作用后，形成OH一，两者结合成Fe(0H)2，进一步被氧化成Fe(OH)3(铁锈)。这种由于形成微电池、产生电子流动而造成钢的腐蚀称为电化学腐蚀。若水膜中溶有酸，则阴极被还原的H+沉淀，使阴极产生极化作用，而使腐蚀停止，但水中的溶氧与H+结合成水，除去沉积的H+，阴极极化作用消失，腐蚀继续进行。综上所述，在潮湿(存在电解质水膜)和有充足空气(水中溶有氧)的条件下，就会产生严重的腐蚀现象。 以上的钢结构电化学锈蚀原理决定了钢结构容易腐蚀的部位主要为： 1)埋入地下的地面附近部位； 2)可能存积水或遭受水蒸气侵蚀部位； 3)经常干湿交替又未包混凝土构件； 4)易积灰又湿度大(或有蚁巢)的构件部位； 5)组合截面净空小，难于涂刷油漆的部位； 6)屋盖结构的屋架节点、梁、柱节点部位。这点与检查结果是相符合的。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 4、措施 该体育场采用的是涂层保护法，一般室内钢结构，在正常条件下施工涂层(温湿度合适、表面处理良好、涂层质量可靠、又有适当厚度)，钢结构涂层通常能常年保持不坏，有的可达数年完好；在有介质侵蚀环境中，只要定期检查维护，钢结构利用涂层来防腐蚀也是呵行的。涂层形成一层致密的连续膜，依靠它起物理性屏蔽作用，使有害介质同结构表面隔离，它的绝缘性阻止了离子移动，起防腐蚀作用。涂层损坏，钢材就开始受到腐蚀，而且速度很快。检测结果表明，所有锈蚀的构件，均为涂层损坏的构件，只要钢构件的涂层没有损坏，构件就会完好无损，没有锈蚀。综上所述，对于钢结构的耐久性评定，应首先从涂层的完好程度人手，一旦涂层被破坏，就可以认为其耐久性评定中一项非常重要的指标不满足要求。 工程事故 —— 建筑物耐久专题汇报 三、提高钢结构耐久性的措施 钢结构防腐蚀方法很多，有使用耐蚀钢材、钢材表面氧化处理、表面用金属镀层保护和涂层涂料保护等。 工程事故——建筑物耐久专题汇报 总结 耐久性是目前建筑考虑的重大问题之一。对于提高其耐久性，有以下几个办法： 1、加强养护，控制早期裂缝。 2、表面涂装进行防腐处理，延长混凝土构件的使用年限。 3、控制外界水分，降低水灰比。 当外界没有可供吸取的水分时，将不会出现明显的有害膨胀，低水灰比的混凝土有很好的不透水性，故有助于延缓碱-集料反应物吸水膨胀的速度。 4、提高混凝土其抗碳化，高压蒸汽养护的混凝土碳化作用非常小。 工程事故——建筑物耐久专题汇报 谢谢