工程事故--建筑物耐久性專題匯報課件

1、工程事故建筑物耐久性專題匯報 成員：莊智琨 曾 義 莊培祥 袁洪軍 鄭智武工程事故建筑物耐久專題匯報目錄1、港口工程事例3、鋼結(jié)構(gòu)工程實例2、橋梁工程事例4、總結(jié)工程事故建筑物耐久專題匯報港口工程 眾所周知，廈門地處沿海，特殊的海洋氣候給當?shù)氐囊恍┙ㄖ飵淼挠绊懸彩翘厥獾摹Ｆ渲斜容^典型的有腐蝕作用對建筑物的侵害，這就涉及到建筑物的耐久性的研究。接下來就隨著我們團隊的思路一起來探討以廈門為典型的沿海環(huán)境對建筑物耐久性的影響現(xiàn)狀，以我們當今人們是及如何解決這一問題的。工程事故建筑物耐久專題匯報港口工程一直以來，我們期待的港口是這樣的：工程事故建筑物耐久專題匯報港口工程但我們更期望港口能是這樣：整

2、潔環(huán)保耐用工程事故建筑物耐久專題匯報港口工程 可我們港口卻只能忍受著各種破壞，遠不能達到我們所期待的那樣，其中耐久就是最重大的問題之一。工程事故建筑物耐久專題匯報一、現(xiàn)狀以及原因：在我國因腐蝕引起的結(jié)構(gòu)破壞問題很嚴重，據(jù)1980年有關單位對華南地區(qū)沿海碼頭的調(diào)查結(jié)果，80以上的碼頭發(fā)生了嚴重或較嚴重的鋼筋銹蝕破壞，出現(xiàn)破壞的碼頭有的距建成時間僅510年，對華東及北方地區(qū)沿海碼頭調(diào)查也得到類似結(jié)果。由于耐久性問題帶來巨大的經(jīng)濟損失，交通部根據(jù)對沿海碼頭耐久性問題的調(diào)查研究結(jié)果，于1986年制訂了海港鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術規(guī)定和海港預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術規(guī)定，使結(jié)構(gòu)耐久性問題以技術標準的

3、形式得以確定，為提高海港工程的耐久性發(fā)揮了重要作用。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報二、當今的幾大誤區(qū)：1、僅依靠材料解決耐久性問題。國內(nèi)外大量實踐情況表明，耐久性問題的解決不僅是材料的問題，更需要解決施工過程中的管理和質(zhì)量控制問題。也就是說使用耐久性材料，必須培養(yǎng)應用過程中的高素質(zhì)人才。2、僅依靠單一技術解決耐久性問題。應基于多種技術的綜合運用。3、過分依賴某項耐久性技術、片面追求混凝土的低水膠比、片面強調(diào)增加鋼筋混凝土保護層厚度。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報三、解決方法：（1）高性能混凝土所謂高性能混凝土就是以一定的新材料配制技術以及良好的生產(chǎn)、澆搗和養(yǎng)護技術，達到高工作性、高強度

4、以及高耐久性，尤以高耐久性為其區(qū)別于普通混凝土的最明顯特征。主要方法是通過摻用活性礦物摻合料（粉煤灰、磨細礦渣粉、硅粉等），提高混凝土的性能，有效阻止氯離子的滲入，從而達到有效保護鋼筋的目的。由于高性能混凝土所具有的高性價比，近年來已成為國內(nèi)較為盛行的方法，尤其在港口工程、橋梁工程中獲得了較廣泛的應用。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報（2）鋼筋混凝土構(gòu)件外施用涂料或裹覆 在混凝土構(gòu)件外表面施用各類涂料，如封閉型和滲透型涂料?；虿捎美w維增強材料等直接裹覆，可在其使用壽命內(nèi)有效隔離氯離子的滲透。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報（3）增加混凝土保護層厚度 眾多的調(diào)查和試驗都顯示，暴露于有氯鹽存在

5、的環(huán)境中的混凝土，其表面12mm深度內(nèi)的氯離子濃度遠高于2550mm深度范圍，因此對氯鹽環(huán)境下的工程結(jié)構(gòu)增加混凝土保護層厚度是提高耐久性的一項有效措施。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報（4）混凝土中摻用阻銹劑 利用化學物質(zhì)提高鋼筋開始銹蝕的電位，即降低鋼筋表面鈍化膜對氯離子的敏感性，但保證其長期有效地發(fā)揮作用仍依賴于混凝土保護層具有長期的抗氯離子滲入能力，且以Ca(NO2)2為主要成份的阻銹劑會降低混凝土的電阻率，加快銹蝕開始后的腐蝕速率。港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報（5）鋼筋表面使用致密材料涂覆即經(jīng)噴砂除銹鋼筋表面敷涂一層致密的環(huán)氧樹脂涂層，使鋼筋與腐蝕性環(huán)境隔離。環(huán)氧涂層制作良好時

6、能夠延緩銹蝕的開始，但因生產(chǎn)環(huán)氧涂層鋼筋時除去了鋼筋表面的氧化膜，一旦銹蝕開始，銹蝕速率較快。此外，在潮濕狀態(tài)下，環(huán)氧涂層與內(nèi)部鋼筋之間的粘結(jié)力容易喪失。因此在一部分國家，此類技術已被禁用 港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報（6）混凝土中鋼筋使用陰極保護可有效降低鋼筋的腐蝕速率，通常在鋼筋開始銹蝕后啟用港口工程工程事故建筑物耐久專題匯報目錄1、港口工程事例3、鋼結(jié)構(gòu)工程實例2、橋梁工程事例4、總結(jié)工程事故建筑物耐久專題匯報橋梁工程結(jié)構(gòu)耐久性案例分析 所謂橋梁耐久性，是指橋梁在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部的作用下，在設計要求的目標使用期內(nèi)，不需要花費大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要

7、求的能力。盡管在設計和建造階段采用了各種措施保證工程質(zhì)量，但隨著時間推移，橋梁結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境作用和使用環(huán)境作用(荷載作用大小和頻率的增加, 材料與結(jié)構(gòu)的疲勞)下, 逐漸發(fā)生損傷和缺陷，導致結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性的降低。耐久性不足是許多橋梁, 尤其沿海與近海地區(qū)橋梁過早破壞的主要原因。工程事故建筑物耐久專題匯報 綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，混凝土耐久性損傷的原因主要分為外因和內(nèi)因。內(nèi)因主要是混凝土本身特性，包括水灰比、水泥用量等, 外因包括外部環(huán)境溫度、濕度、風、使用荷載、循環(huán)車載作用等。結(jié)合橋梁工程的特點和實際情況, 可以把近海和沿海橋梁在服役壽命內(nèi)耐久性影響因素可歸納為如圖所示。工程事故建筑物耐久專題

8、匯報 常見的病害特征工程事故建筑物耐久專題匯報案例情況：虎門大橋于1997年5月建成通車。在通車后3年, 發(fā)現(xiàn)其西引橋(30 m 跨) 橋墩混凝土表面出現(xiàn)環(huán)狀裂縫, 部分箍筋銹蝕, 混凝土漲裂, 隨后委托相關單位對西引橋進行了調(diào)查。在調(diào)查中，著重對西引橋墩身進行了保護層厚度測定、鉆取芯樣測混凝土碳化深度、鉆粉取樣進行混凝土氯離子含量分析等工作, 發(fā)現(xiàn)西引橋墩柱普遍出現(xiàn)了箍筋銹漲外露, 混凝土沿箍筋方向開裂剝落, 規(guī)律較為明顯, 墩柱局部混凝土外觀密實性較差。墩柱混凝土表面無破損處最小保護層厚度大于或等于29 mm，平均保護層厚度為38 mm; 墩柱混凝土表面有破損處保護層厚度小于或等于24 m

9、m , 最小保護層厚度僅為6 mm，平均保護層厚度為17 mm，遠達不到設計保護層厚度要求。在墩柱已銹蝕部位相對應面柱體保護層厚度大于40 mm，混凝土無破損，可見施工墩柱時鋼筋籠明顯偏位。墩柱表面混凝土碳化深度最大達715 mm，最小碳化深度315mm，平均碳化深度515mm。墩柱底部表層混凝土中氯離子含量均高于上部(5 m處)，雖總的含量較小, 但是在混凝土表面發(fā)生碳化、開裂后, 氯離子濃度可以加速鋼筋的銹蝕, 加快混凝土的破壞程度。原因分析： (1) 混凝土碳化; (2) 施工墩柱時鋼筋籠偏位, 部分混凝土保護層厚度太薄; (3) 墩柱混凝土水灰比偏大; (4) 局部混凝土密實性較差;

10、(5) 高溫、高濕的海洋性氣候和火力發(fā)電廠的不良環(huán)境影響。工程事故建筑物耐久專題匯報處理方案：針對虎門大橋西引橋橋墩出現(xiàn)的問題, 應防止、隔離有害物質(zhì)再進入墩柱混凝土, 并對混凝土表面起到增強作用, 以達到長效防腐的目標。在對比了砂漿覆層、滲透型涂料、防水涂層、隔離層和陰極保護等幾種提高結(jié)構(gòu)耐久性的方法后, 西引橋的處理采用了玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼) 對墩柱進行包裹。玻璃鋼隔離層采用了常溫固化的一布一氈的構(gòu)造方案。在墩柱表面處理的基礎上, 用乙烯基酯樹脂襯布膠料滿貼一層厚為0118 mm 的中堿玻璃纖維布, 然后用乙烯基酯樹脂襯布膠料滿貼玻璃纖維面氈一層, 最后滿刷乙烯基酯樹脂面層膠料一道,

11、 從而形成提高結(jié)構(gòu)耐久性的隔離層。工程事故建筑物耐久專題匯報施工前后狀況見圖1、圖2 所示圖1施工前混凝土病害狀況圖2玻璃鋼施工后外觀效果工程事故建筑物耐久專題匯報結(jié)語：我國正處在橋梁工程建設的高峰期, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍是主體。為避免一段時期后耗費大量的資金對混凝土結(jié)構(gòu)進行維修加固, 在設計、施工、維護的過程中, 應充分考慮結(jié)構(gòu)的耐久性和壽命保證的問題。近海地區(qū)存在著廣泛的腐蝕環(huán)境, 應針對工程所處的自然環(huán)境, 采取不同的防護措施, 如提高混凝土的密實性、增加保護層厚度、防止裂縫的產(chǎn)生、添加鋼筋阻銹劑等，可有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。對已出現(xiàn)損害的混凝土結(jié)構(gòu), 宜認真調(diào)查出現(xiàn)病害的原因。針對具

12、體情況, 對比各種防護措施的利弊和技術經(jīng)濟指標, 選擇較為適宜的處理措施, 能較好地解決結(jié)構(gòu)耐久性問題。 工程事故建筑物耐久專題匯報鋼結(jié)構(gòu)工程一、現(xiàn)狀隨著鋼產(chǎn)量的增加與鋼結(jié)構(gòu)設計理論的日益成熟，我國鋼結(jié)構(gòu)工程的數(shù)量和規(guī)模逐年增加，然而鋼結(jié)構(gòu)耐久性差，許多長期處于海洋大氣、工業(yè)大氣等腐蝕環(huán)境下的大型鋼結(jié)構(gòu)工程（如橋梁、大型工業(yè)建筑、電視塔、高壓輸電鐵塔、大型水庫閘門、海上采油設施等）出現(xiàn)了銹蝕問題。為此，近些年來，國內(nèi)外學者開始對鋼結(jié)構(gòu)耐久性進行研究。工程事故建筑物耐久專題匯報目錄1、港口工程事例3、鋼結(jié)構(gòu)工程實例2、橋梁工程事例4、總結(jié)工程事故建筑物耐久專題匯報 二、工程事例 1、工程概況 某

13、體育場位于Sebleni，為中國援建項目，于1967年設計，1970年竣工交付使用，至今使用年數(shù)約為37年。該體育場分為東、南、西、北四個看臺，看臺結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)三種組成。主要看臺部分為混合結(jié)構(gòu)?；炷量磁_板，一般擱置在工字形鋼斜梁上，斜梁下為鋼柱或混凝十柱。部分混凝土看臺板擱置在砌筑墻體上，墻體下為混凝土條形基礎。 圖1 東看臺 圖2西看臺工程事故建筑物耐久專題匯報2、工程問題 對體育場鋼斜梁及其與看臺板連接部位鋼材(連接角鋼)進行檢查，發(fā)現(xiàn)部分鋼斜梁與看臺板連接部位鋼材(連接角鋼)銹蝕嚴重(見圖5，圖6)。此外還有少量看臺鋼斜梁和鋼柱出現(xiàn)明顯銹蝕現(xiàn)象(見圖7，圖8)。對

14、第一階看臺板處的鋼挑梁進行檢查，發(fā)現(xiàn)第一階看臺板處的鋼挑梁大部分出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，個別鋼挑梁嚴重銹蝕(見圖9圖12)。檢閱臺頂棚鋼梁及節(jié)點耐久性檢測對檢閱臺頂棚進行檢查，發(fā)現(xiàn)鋼梁存在不同程度的銹蝕，由于鋼梁節(jié)點處為最低點，排水天溝在此交匯，并且天溝已銹穿，造成天溝中的水從鋼梁節(jié)點處漏下，使得鋼梁節(jié)點處銹蝕最為嚴重，部分已銹穿(見圖13圖16)。工程事故建筑物耐久專題匯報3、關于耐久性的分析鋼結(jié)構(gòu)在存放和使用中與周圍介質(zhì)之間發(fā)生氧化還原反應而產(chǎn)生的腐蝕屬于電化學銹蝕。鐵失去電子后呈Fd+進入電解質(zhì)水膜中；陰極區(qū)(如不活潑的滲碳體)得到的電子與水膜中溶人的氧作用后，形成OH一，兩者結(jié)合成Fe(0H)2

15、，進一步被氧化成Fe(OH)3(鐵銹)。這種由于形成微電池、產(chǎn)生電子流動而造成鋼的腐蝕稱為電化學腐蝕。若水膜中溶有酸，則陰極被還原的H+沉淀，使陰極產(chǎn)生極化作用，而使腐蝕停止，但水中的溶氧與H+結(jié)合成水，除去沉積的H+，陰極極化作用消失，腐蝕繼續(xù)進行。綜上所述，在潮濕(存在電解質(zhì)水膜)和有充足空氣(水中溶有氧)的條件下，就會產(chǎn)生嚴重的腐蝕現(xiàn)象。以上的鋼結(jié)構(gòu)電化學銹蝕原理決定了鋼結(jié)構(gòu)容易腐蝕的部位主要為： 1)埋入地下的地面附近部位； 2)可能存積水或遭受水蒸氣侵蝕部位； 3)經(jīng)常干濕交替又未包混凝土構(gòu)件； 4)易積灰又濕度大(或有蟻巢)的構(gòu)件部位； 5)組合截面凈空小，難于涂刷油漆的部位； 6

16、)屋蓋結(jié)構(gòu)的屋架節(jié)點、梁、柱節(jié)點部位。這點與檢查結(jié)果是相符合的。工程事故建筑物耐久專題匯報 4、措施 該體育場采用的是涂層保護法，一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)，在正常條件下施工涂層(溫濕度合適、表面處理良好、涂層質(zhì)量可靠、又有適當厚度)，鋼結(jié)構(gòu)涂層通常能常年保持不壞，有的可達數(shù)年完好；在有介質(zhì)侵蝕環(huán)境中，只要定期檢查維護，鋼結(jié)構(gòu)利用涂層來防腐蝕也是呵行的。涂層形成一層致密的連續(xù)膜，依靠它起物理性屏蔽作用，使有害介質(zhì)同結(jié)構(gòu)表面隔離，它的絕緣性阻止了離子移動，起防腐蝕作用。涂層損壞，鋼材就開始受到腐蝕，而且速度很快。檢測結(jié)果表明，所有銹蝕的構(gòu)件，均為涂層損壞的構(gòu)件，只要鋼構(gòu)件的涂層沒有損壞，構(gòu)件就會完好無損，沒有銹蝕。綜上所述，對于鋼結(jié)構(gòu)的耐久性評定，應首先從涂層的完好程度人手，一旦涂層被破壞，就可以認為其耐久性評定中一項非常重要的指標不滿足要求。工程事故建筑物耐久專題匯報 三、提高鋼結(jié)構(gòu)耐久性的措施 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方法很