時間：2023-05-30 10:37:16
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水工鋼筋混凝土結構，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：鋼筋混凝土結構；裂縫寬度；計算
Abstract: this article from the reinforced concrete crack width, the calculation with the basic theory, based on the concrete structure design rules "(GBS0010-2002) and the water supply and drainage engineering structures structure design rules" (GB50069-2002) concrete crack width in the comparison of the calculation method, this paper explains the above standard in the place of the similarities and differences of crack width, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, water and wastewater engineering to explore the reinforced concrete structure crack width, the calculation model.
Keywords: reinforced concrete structure;crack width; calculation
中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：
給水排水工程中的各種構筑物，使用時主要處于盛水或潮濕的環境下，因此在結構設計過程中防滲、防漏和耐久性是必須考慮的重要因素。為了確保結構具備良好的防滲、防漏性能，滿足設計要求的耐久性，《給水排水工程構筑物結構設計規范》對在正常使用極限狀態下鋼筋混凝土構筑物構件的最大裂縫寬度限值做了嚴格的規定。最大裂縫寬度的計算就成為給水排水構筑物結構設計中十分重要的一個內容。隨著新修訂的《混凝土結構設計規范》(GB50010—2002)和《給水排水工程構筑物結構設計規范》(GB50069—2002)的頒布實施，兩規范均對鋼筋混凝土構件最大裂縫寬度計算模式進行了修訂，本文將從鋼筋混凝土裂縫寬度計算基本理論人手，對兩種規范裂縫寬度驗算模式進行比較，并結合具體的工程算例對計算結果進行比較分析，來探討給水排水工程中鋼筋混凝土結構裂縫寬度計算模式。
1裂縫寬度計算理論
1．1裂縫開展機制
由于混凝土抗拉強度很低，受拉性能較差，所以在荷載作用下極易開裂。由于受彎構件下部受拉鋼筋與周圍混凝土的受力情況類同軸心受拉構件，現以軸心受拉構件為例來研究裂縫開展機制。
最初混凝土受拉后，裂縫的形成是隨機的。構件受力后，混凝土中拉應力超過幾處薄弱截面混凝土的抗拉強度后就開裂，于是在裂縫處混凝土和鋼筋之間產生滑移，混凝土應力為零，全部外力均由鋼筋承受。在裂縫之間的混凝土仍能承受拉應力。這些拉應力是通過混凝土的黏結力從裂縫截面處的鋼筋傳遞過去的。裂縫間的黏結應力分布情況及其大小就決定了裂縫之間鋼筋和混凝土拉應力的分布。當外荷載繼續增大時，在初始裂縫之間還可能形成新的裂縫，但裂縫間距只能縮短到一定限度為止。
1．2平均裂縫寬度計算
裂縫寬度是裂縫出現后，在兩條裂縫之間受拉鋼筋與相同水平處受拉混凝土伸長值的差值。因此，平均裂縫寬度即為該裂縫間鋼筋平均伸長值與混凝土平均伸長值的差值，即
（1）
式中——平均裂縫寬度；
——縱向受拉鋼筋截面重心水平處鋼筋平均應變，；
——裂縫處鋼筋的應變；
——裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數；
縱向受拉鋼筋截面重心水平處混凝土平均應變；
——裂縫處受拉鋼筋的應力；
——鋼筋的彈性模量；
——混凝土自身伸長對裂縫寬度的影響系數，。
短期荷載作用下的最大裂縫寬度可由平均裂縫寬度乘以擴大系數求得，即
（2）
當考慮長期影響時，可再乘以長期影響擴大系數，即
（3）
1．3平均裂縫間距計算
假定兩條初始裂縫位于截面A及C處，間距為，沿AB長度如能通過黏結力從鋼筋中傳遞足夠拉力到混凝土，使B處混凝土拉應力超過抗拉強度，則新裂縫在B處形成。可用下式表示
(4)
——有效受拉混凝土截面面積；
——混凝土開裂強度實測值；
——最小裂縫間距；
S——受拉鋼筋橫截面總周長；
——平均黏結應力。
從式(4)可知，當≥時，在B處會形成新裂縫，反之在B處不會形成新裂縫，說明裂縫間距在及之間變動，平均間距約為。
如果鋼筋直徑相同，，式中As是鋼筋面積，d是鋼筋直徑，再用按混凝土受拉有效面積計算的配筋率代入（4），可得
（5）
試驗表明，混凝土黏結強度大致與混凝土抗拉強度成正比。因此可取寧為常數，于是可得
(6)
式中是——經驗系數。
在推導式(6)時，假定在即將出現裂縫的截面處，受拉區混凝土的拉應力是均勻的，然而實際的拉應力分布并不均勻。由于混凝土和鋼筋的握裹，鋼筋對受拉張緊的混凝土的回縮起著約束作用，離鋼筋越遠約束作用越小。因此，隨著保護層厚度的增大，外表混凝土較靠近鋼筋內芯混凝土所受的約束作用將越小。當出現第一條裂縫后，只有離開該裂縫較遠處的外表混凝土拉應力才能增大到混凝土的抗拉強度，這時才可能出現第二條裂縫，亦即裂縫的間距和混凝土保護層的厚度有關。因此，在確定平均裂縫寬度時，必須考慮保護層厚度的影響。如果再計及鋼筋表面特征因素u后，式(6)可變為
（7）
式中c——混凝土凈保護層厚度；
k2——經驗系數；
——與縱向鋼筋表面特征有關的系數。
2兩種規范裂縫寬度計算公式的比較
2.1《混凝土結構設計規范》(GB50010—2002)的算法
鋼筋混凝土受拉、受壓、受彎構件，按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度按下式計算：
（8）
（9）
（10）
2．2《給水排水工程構筑物結構設計規范》(GB50069—2002)的算法
受彎、大偏心受拉或受壓構件的最大裂縫寬度，按下式計算：
（11）
（12）
【關鍵詞】卓越工程師 水工鋼筋混凝土結構課程 教學改革
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889（2015）06C-0071-03
教育部“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，是高等工程教育改革的里程碑。其宗旨是要培養、造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的、高質量的各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。通過實施“卓越計劃”，主要強化培養學生的工程意識、工程素質和工程創新理念，提升學生的工程實踐能力、創新能力，培養一大批卓越的后備工程師。
廣西大學的水利水電工程專業是國家特色專業，經80多年建設，已形成了“本―碩―博”的人才培養體系，在以寬口徑、厚基礎為培養目標以及“面向廣西與東盟的水利水電工程專業人才培養模式創新試驗區”的專業改革中，不僅積累了豐富的教學改革經驗，與時俱進提升了教學質量，而且逐漸形成了顯著的辦學特色。為適應“卓越計劃”新舉措下的人才培養模式，以及繼續強化專業基礎、拓寬專業口徑的培養目標的需要，對水利水電工程專業課程教學進行相應改革勢在必行。本文在分析傳統的水工鋼筋混凝土結構課程教學存在不足的基礎上，基于強化學生工程能力和創新能力培養的目的，分別從該課程的教學內容組織、教學方式應用兩個方面對水工鋼筋混凝土結構課程的教學改革進行探索。
一、傳統課程教學存在的不足
水工鋼筋混凝土結構屬于專業基礎課，由三部分的內容構成：一是理論性較強的“基本構件”部分，二是實踐性極強的“結構設計部分”，三是水工鋼筋混凝土結構設計計算中的若干特殊問題。因此，該課程是水利水電工程專業的最重要的專業基礎課之一，是綜合理論與試驗來指導工程實踐的課程，廣泛應用于水工結構、港工結構以及房屋建筑結構的工程領域中，具有很強的理論性和實踐性。課程的教學效果將直接關系到學生工程素質、工程技能和創新能力的培養水平，課程是“卓越計劃”培養模式下的核心課程。
水工鋼筋混凝土結構課程傳統的教學方式注重傳授系統的理論知識，有助于學生在短期內形成混凝土結構的知識架構與體系等，但由于傳統的教學方式通常是以教師為主體，學生是被動地接受知識，甚至不乏“滿堂灌”的情形，已不符合“卓越計劃”的人才培養理念及要求。歸納起來，不足主要有：
第一，不利于充分挖掘或培育學生的創新能力。在培養目標上，重視傳授知識，但對發展分析問題和解決問題能力的力度不足，且一般均設置統一的人才培養標桿，按單一模式培養學生，培養理念相對保守、封閉，不利于創新思維和創新能力的培養，已不能滿足學生發展的需要和“卓越計劃”的培養目標的要求。
第二，教學內容與工程實際的聯系不夠緊密。傳統教學在教學內容組織上，教材基本上是學生唯一的學習內容，是學生知識的主要來源，如果教材結合工程實際或引進案例的程度不足，將會對“卓越計劃”下的人才培養目標和要求產生不利影響。同時，水工鋼筋混凝土結構是一門理論性和實踐性較強的課程，教學內容紛繁復雜，跨度廣、難度高，同時還涉及許多結構規范或規程，在“卓越計劃”人才培養模式下，緊密與工程實際的聯系力度、優化教學內容的組織勢在必行。
第三，不能充分發揮學生的自主學習能力。在教學方法上，傳統教學以“傳遞―接受”為渠道，強調的是教師怎樣去“教”，不重視學生如何去“學”，往往以單一化的課堂教學為中心，課堂外教學不足，學生對知識的掌握主要以死記硬背為主，不利于學生探究基本原理的能力及靈活掌控公式運用能力的培養，不利于發揮學生的自主學習能力，調動學生學習的積極性。
二、教學改革探索
（一）課程教學內容的改革。水工鋼筋混凝土結構含主講教學學時70學時，課程設計1.5周，相對于教學內容，學時相對偏少。在對課程教學內容進行優化組織時，需綜合“卓越計劃”的要求以及該實際課時條件進行教學內容的調整改革。
1.強化基本原理內容，優化與相關課程知識的聯系。構成水工鋼筋混凝土結構課程的三部分內容中，基本構件部分包括鋼筋混凝土結構材料性能、設計計算原理，以及拉、壓、彎、剪、扭五大類基本構件和復合受力構件的受力機理、破壞形態、承載力計算和構造要求等內容，是本課程的基礎內容，是學生學習后續的結構設計內容的基礎和前提，也是夯實基礎、拓寬專業口徑的主要切入點之一，具有經驗性和理論性強的特點。學生只有理解和把握了該內容的基本概念和基本原理，才能從源頭上掌握鋼筋混凝土結構的基本理論體系，從而為今后的工程靈活應用及工程創新打下堅實基礎。因此，對課程教學內容的組織和優化，應確立基本概念和基本原理的核心地位，根據該部分知識的特點建立其理論主干線，并圍繞主干線有序、有條理組織知識點，達到強化基本原理的目的。
同時，這些內容與概率統計理論、建筑材料、理論力學和材料力學等課程聯系十分緊密，是以這些課程的知識為基礎的。例如，設計計算原理講授的極限狀態設計法，其基于可靠度的設計表達式、荷載和材料強度的取值等，均以概率統計理論為基礎；鋼筋混凝土結構的鋼筋（或型鋼）、混凝土的力學性能與建筑材料課程的知識聯系緊密；基本構件的受力分析、計算簡圖和平衡方程的建立則是理論力學、材料力學的基本原理的具體應用。因此，在本課程的教學計劃中，在強化基本構件理論內容的同時，還需注重并合理組織與其他相關課程知識點的聯系，并結合教學方法上的配套改革，綜合實施教學內容的優化。
當然，由于教學學時的限制，在引進相關課程知識點的教學內容的組織上，必須注重引進或聯系的方式。行之有效的方式，如將聯系的知識點合理穿插于本課程的相關內容的教學中，即課堂插花方式，以及課前安排學生預習相關課程知識點、布置預習主題等，即課外延伸方式，這樣不僅可以解決教學學時緊的問題，而且有利于發揮學生學習的積極性和主動性，提高學生的自主學習能力。
2.強化專業實踐教學環節。為強化學生工程素質、工程技能和工程創新能力的培養，使學生能夠在踏上工作崗位后很快進入角色，首先必須強化實踐教學環節。作為富于實踐性的專業基礎課程，在水工鋼筋混凝土結構教學內容中強化專業職業實踐教學環節成為必然。這些專業職業實踐教學環節，宜包括校內實踐教學和校外企業工程實踐環節兩大部分。校內實踐教學又可分為混凝土試驗課教學環節、課程設計教學環節、鋼筋混凝土結構主題的科學試驗和研究環節，以及為滿足各種職業資格考試（如注冊建造師、注冊土木工程師等考試）需要的、與該考試相關的鋼筋混凝土結構知識的培訓、混凝土結構專業設計軟件實訓等實踐教學環節。校外企業工程實踐環節主要有設計單位的工程設計實踐環節、施工企業的工程施工實踐環節、工程監控和檢測的工程實踐環節，等等。
（二）教學方式的改革。若改革和優化僅對教學內容進行，沒有適當的教學組織形式、教學方法和技術配套跟進，將很難取得理想的教學成效和實現預期的培養目標。為達到強化基本原理和專業實踐教學環節的教學內容的目的，以強化學生的工程能力和創新能力培養，采用講授法與探究法有機結合、練習法與實驗法有機結合、強化案例教學不失為可選和可行的教學方式。
1.講授法與探究法有機結合，強化基本原理的教與學。水工鋼筋混凝土結構課程內容繁雜，具有“六多”的特點，即概念多、原理多、公式多、參數多、條件多、構造多，且與多門課程的知識密切相關，內容綜合性強，抽象難懂，初學者很難準確理解和把握，有必要先講授，讓學生對鋼筋混凝土結構知識體系有所認識，然后再放手讓學生探究學習。因此，在開始的前四章（包括鋼筋混凝土結構材料性能、設計計算原理、受彎和受剪構件的承載力計算）的學習中，宜以講授法為主，采用課堂講授的方法給學生講解基礎性的基本概念和基本原理，使學生理解和掌握必備的鋼筋混凝土結構基礎知識，對鋼筋混凝土結構的學習方法有所認識和感悟。講授中，宜結合本課程的特點，以構件的“截面設計和截面承載力復核”為中心，以“試驗研究―截面受力分析―破壞形態和破壞特征―基本假定―計算簡圖―公式推導―公式應用―總結”為主線，組織教學和展開講解，并根據學生的實際情況、接受程度，采取啟發式教學，突出重點和難點，因材施教。在第四章之后的內容的教學中，則可以采取講授法和探究法相結合進行，并加大探究教學的比重。例如，對受壓構件承載力計算的教學，有了受彎構件的知識基礎，就可以分別以構件的破壞形態和破壞特征、受力分析和計算簡圖建立、界限破壞和界限受壓區高度、承載力計算公式推導和公式應用為主題，放手讓學生成為主體，觀看軸心受壓、偏心受壓試件試驗的視頻，在老師的啟發和引導下，主動地探索、分析、認識、構建和掌握上述主題的新知識，進而主動將原理和公式靈活應用于習題或工程實例的求解中，避免以繼承為中心的教學模式的僅僅強調知識的記憶、模仿和反復練習帶來的抑制學生的創新力的弊端，達到調動學生學習的主動性和積極性、培養和提高學生的動手能力和創新能力的目的。同時，學生通過主動學習構建的對知識的理解和掌握是自主的、本源性的，因此也是根深蒂固和融會貫通的，為今后的靈活工程應用和創新發展奠定了堅實基礎，具有“可持續發展性”，達到了強化基本概念和原理的教與學的目的。
受限于教學學時，目前廣西大學的水工鋼筋混凝土結構課程僅開出了適筋梁的實驗課，該實驗從粘貼鋼筋應變片―綁扎鋼筋―澆筑混凝土―養護―刷白―劃線―粘貼混凝土應變片―加載實驗，全部由學生自主完成，而少筋梁和超筋梁的加載實驗則是由老師主導完成。顯然，實驗的數量過少，不利于探究式教學的開展。采取的彌補措施有：一是組織學生現場觀摩或參與研究生的構件實驗。每年研究生都會進行大量的梁、柱、墻試件或結構體系的實驗研究，實驗室基本處在連續工作的狀態中，這就給本科生的觀摩學習提供了良機，部分同學甚至通過導師制培養機制直接參與到了實驗研究中。另有部分同學通過各類本科生創新項目的申請立項，參與了實驗研究創新實踐。二是充分利用多媒體技術，組織學生觀看結構實驗的視頻，并在觀看后舉行主題討論活動，讓學生探索構件的受力過程、截面的應力應變分布和破壞形態等。
2.強化解決工程實際問題的案例教學。在水工鋼筋混凝土結構教學中，可強化的實踐教學環節有校內、校外的多種實踐教學環節。除了前面闡述的實驗課教學環節、鋼筋混凝土結構主題的科學實驗環節之外，在該課程的課程設計和習題教學中，強化工程案例教學，也是強化實踐教學、促進學生工程素養和工程能力提升的途徑。通過案例教學并在其中強化對現行規范條文的學習和應用，有利于在理論知識和工程實際之間建立起聯系的橋梁，促進實踐教學與實際工作技能實現“無縫對接”。
案例教學的關鍵在于案例素材的組織。作為案例教學的核心，案例應具備工程背景性、典型性、啟發性和實效性的特點，即案例應取材于實際工程，經精心篩選、比對后擇優選用，具有代表性或一般性，能體現出同類構件或結構的工程特性，并可使案例教學取得實效。同時，應能提供從引入邊界條件簡化、建立內力計算簡圖的環節開始，逐步展開構件或結構的設計案例教學，啟迪思路，并留給學生必要的多種設計方案的自主發揮空間。
《水工鋼筋混凝土結構學》教材是高等學校水利類專業的經典教材，曾獲原國家教委全國高校優秀教材獎和原水利電力部優秀教材一等獎。教材中，針對基本構件的截面設計和承載力復核編寫的許多例題，均來源于實際工程，且問題的求解一般始于荷載分析和受力分析環節，十分有利于學生認識和了解工程實際狀況，有利于將理論知識應用于求解工程實際問題的思路的構建，是實踐教學與實際工作技能培養實現“無縫對接”的、很好的習題或案例素材組織形式。受教材啟發，筆者選取了某水利樞紐工程的壩后式廠房壩段為工程實例，系統地將其壩頂人行道板、尾水平臺板、廠房屋面板、吊車梁、屋面大梁集成為受彎、剪、扭構件案例，將廠房排架柱、啟閉機排架柱、工作橋剛架柱等集成為偏心受壓構件案例，應用于例題講授和學生作業中，結果學生提出問題的現象增多了，課間討論的現象增多了，激發了學生濃厚的學習和探究興趣，也得到了學生的肯定。同時，為拓展學生的專業口徑，在課程設計中，選取實際的工業廠房結構或較規則的低層建筑結構為題，促進學生對工業建筑和民用建筑結構的認識和了解，拓寬學生的專業視野。
總之，“卓越計劃”下，水工鋼筋混凝土結構教學內容的改革應以強化基本概念和基本原理、強化專業實踐教學環節等為重點，并推行符合工程能力培養規律的教學方法，注重講授法與探究法的有機結合、練習法與實驗法的有機結合，強化案例教學環節。“卓越計劃”培養模式下的水利水電工程教育教學改革是一項系統的工程，任重道遠，課程的教學內容和教學方法的改革必須納入到水利工程專業“卓越工程師”的總體培養方案和計劃中，成為系統性的工程人才培養工程中結構得到優化的、起積極作用的“一根柱子”。
【參考文獻】
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【基金項目】2015年度廣西高等教育本科教學改革工程立項項目（2015JGZ107）
【作者簡介】藍文武（1966- ），男，廣西都安人，廣西大學土木建筑工程學院副教授，碩士生導師，研究方向：混凝土結構、組合結構和工程抗震研究。
【關鍵詞】鋼筋混凝土結構；半電池電位法；鋼筋銹蝕；評價標準；可靠性
一、鋼筋銹蝕對結構的影響
水工混凝土中鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結構耐久性的一個重要問題，也是水工建筑物安全鑒定過程中經常遇到的問題。多年來，許多水利工程由于耐久性不良引起的工程損壞事例不斷發生，由此帶來的工程損失和處理費用也迅速增加，相應的經濟損失已不可忽視。在水工建筑物安全鑒定過程中，常遇到大壩、水閘、渡槽、橋梁等鋼筋混凝土結構因鋼筋銹蝕引起的混凝土膨脹開裂，混凝土保護層脫落的現象很多，使得結構承載力下降，有些危及安全，必須引起高度重視。
鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結構性能的影響主要體現在三方面。其一，鋼筋銹蝕直接使鋼筋截面減小，從而使鋼筋的承載力下降，極限延伸率減少；其二，鋼筋銹蝕產生的體積比銹蝕前的體積大得多（一般可達2～3倍），體積膨脹壓力使鋼筋混凝土產生拉應力，發生順筋開裂，使結構耐久性降低；其三，鋼筋銹蝕使鋼筋與混凝土之間的粘結力下降。因此，鋼筋銹蝕對結構的承載力和適用性都造成了嚴重影響，由此帶來的維修與加固費用也是相當昂貴的。為此，結合水工建筑物安全檢測實踐，開展了水工混凝土中鋼筋銹蝕檢測技術及應用研究，目的是為水工建筑物的安全評價提供科學的依據。
二、檢測原理及方法
1、檢測原理
關于混凝土中鋼筋銹蝕狀態的無損檢測，目前，國內外只能進行定性測量，常用的方法是半電池電位法。鋼筋在混凝土中銹蝕是一種電化學過程。此時，在鋼筋表面形成陽極區和陰極區。在這些具有不同電位的區域之間，混凝土的內部將產生電流。鋼筋和混凝土的電學活性可以看作是半個弱電池組，鋼的作用是一個電極，而混凝土是電解質，這就是半電池電位檢測法的名稱來由。
半電池電位法是利用“Cu＋CuSO4飽和溶液”形成的半電池與“鋼筋＋混凝土”形成為半電池構成一個全電池系統。由于“Cu＋CuSO4飽和溶液”的電位值相對恒定，而混凝土中鋼筋因銹蝕產生的化學反應將引起全電池的變化。因此，電位值可以評估鋼筋銹蝕狀態。
2、檢測方法
檢測前，首先配制Cu＋CuSO4飽和溶液。半電池電位法的原理要求混凝土成為電解質，因此必須對鋼筋混凝土結構的表面進行預先潤濕。采用20L飲用水加上100ml家用液體清潔劑充分混合構成的液體潤濕海綿和混凝土結構表面。檢測時，既要保持混凝土濕潤，又要使砼結構表面不存有自由水。
將CANIN鋼筋銹蝕測定儀的一端與混凝土表面接觸，另一端與鋼筋相連，當鋼筋露出結構以外時，可以方便地直接連接。否則，需要首先利用鋼筋定位儀的無損檢測方法確定一根鋼筋的位置，然后鑿除鋼筋保護層部分的混凝土，使鋼筋外露，再進行連接。連接時要求打磨鋼筋表面，除去銹斑。根據半電池電位法的測試原理，為了保證電路閉合以及鋼筋的電阻足夠小，測試前應該使用電壓表檢查測試區內任意兩根鋼筋之間的電阻小于1.
檢測時，根據用鋼筋定位儀測定的鋼筋分布確定測線及測點，測點的間距為10～20cm.用CANIN鋼筋銹蝕測定儀逐個讀取每條測線上各測點的電位值，在至少觀察5min時，電位讀數保持穩定浮動不超過±0.02V時，即認為電位穩定，可以記錄測點電位。
3評價標準
根據美國標準《混凝土中鋼筋的半電池電位實驗標準》（ANSI／ASMC76－80）和交通部公路研究院、中國建筑科學研究院等單位的研究成果以及大量的現場直觀檢查驗證情況，混凝土中鋼筋銹蝕狀態判據如下：
（1）電位＞－150mV時，鋼筋狀態完好。
4應用實例
幾年來，在水利工程結構安全無損檢測中，應用CANIN鋼筋銹蝕測定儀分別對新疆阜康市、和靜縣、布爾津縣、多個溉渠系中的鋼筋砼建筑物進行了無損檢測。現將混凝土中鋼筋銹蝕所處狀態幾種典型的檢測結果分別介紹如下。
4.1處于完好狀態的鋼筋
阜康三宮河引水干渠渠首水閘邊墩混凝土鋼筋銹蝕電位測試，在檢測結構表面抽檢了25個測點，電位范圍－28mV～－121mV，平均電位－69.5mV，鋼筋處于完好狀態。測試后對某一檢測點進行了鑿除對比檢查，檢查結果為鋼筋狀態完好，未銹蝕。
4.2處于局部銹蝕、全面銹蝕狀態的鋼筋
和靜縣莫乎查汗干渠渠首閘邊墩下游混凝土鋼筋銹蝕電位測試.在檢測結構表面抽檢了32個測點，電位范圍－149mV～－255mV，平均電位－197mV，鋼筋基本處于局部銹蝕狀態，部分處于全部銹蝕狀態。測試結果與現場實測的混凝土碳化深度、鋼筋保護層厚度變化規律基本一致，即混凝土碳化深度越深，鋼筋保護層厚度越薄，則混凝土鋼筋銹蝕電位負值越大。
4.3處于全面銹蝕、嚴重銹蝕狀態的鋼筋
布爾津縣干渠2號分水閘右閘墩混凝土鋼筋銹蝕電位測試。在檢測結構表面抽檢了22個測點，電位范圍－209mV～－338mV，平均電位－258.5mV，鋼筋基本處于全面銹蝕狀態，局部處于嚴重銹蝕狀態。在鋼筋處于嚴重銹蝕狀態的地方混凝土表面疏松開裂，混凝土保護層很容易地剝落，打開混凝土保護層，里面鋼筋銹蝕十分嚴重，鋼筋銹蝕層較厚且容易剝落，經測量計算鋼筋的有效截面積只為原始截面積的61%左右，已經存在結構安全隱患。
5問題商榷
半電池電位法在檢測水工混凝土鋼筋銹蝕狀態已獲得了廣泛的應用，但要運用該方法很好地解決工程中的實際問題，還必須努力提高半電池電位法檢測混凝土鋼筋銹蝕狀態的可靠性。結合工程安全檢測實踐作幾點探討。
關鍵詞：水工鋼筋混凝土；保護層；質量控制
中圖分類號：TU375文獻標識碼：A
概述
水工鋼筋混凝土結構它不但要承受一般外力的作用，還要受到一種特殊的力即水力的作用，要長期經受水沖擊的考驗，保護層的質量控制就尤為重要。
水工混凝土結構有受力和構造兩種保護層厚度：一是受力主筋保護層厚度。如擋水墻的受力主筋外邊緣至混凝土外緣之間的最小距離，即主筋外皮到結構構件外表面的尺寸。二是箍筋和構造筋的保護層厚度。如啟閉機梁的箍筋外皮到結構構件表面的尺寸，以箍筋內凈高尺寸控制。
2水工混凝土保護層的功能和作用
2.1 保證水工混凝土與鋼筋兩種材料有效結合，共同承擔外部荷載
水工混凝土與鋼筋的有效結合，是保證水工建筑物承擔外部荷載的基礎，當外部荷載作用于水工建筑物時，鋼筋在水工鋼筋混凝土承擔彎矩，它的抗拉性和混凝土的抗壓性一起保證水工建筑物功能。
水工混凝土和鋼筋能夠一起工作，是依靠混凝土與鋼筋之間有足夠的握裹力。握裹力主要由3種力構成。
（1）機械咬合力。它是鋼筋表面與混凝土兩種材料之間的咬合力。
（2）摩擦力。水工建筑物受力時，混凝土與鋼筋之間產生的摩擦力。
（3）粘結力（粘著力）。它是混凝土與鋼筋兩種材料的粘結力，即兩種材料能夠很好的粘結在一起。
由機械咬合力、摩擦力、粘結力這3種力一起共同作用產生的握裹力，它決定著鋼筋混凝土結構的性能和承載能力。
水工鋼筋混凝土保護層，是保證混凝土和鋼筋握裹力的必要條件，保護層過小，就不能充分發揮握裹力。保護層太大鋼筋就不能發揮抗拉性能。
2.2加強鋼筋外在質量控制，確保建筑物安全
水工鋼筋混凝土中鋼筋的質量對結構功能作用是非常重要的，和任何一種建筑材料一樣，鋼筋也存在著內在質量和外在質量。內在質量的控制首先要選定質量保證的廠家，其次對購買的鋼筋取樣檢測，以保證鋼筋的各種力學性能達到規范的要求。而鋼筋的外在質量也是非常重要的，并且是容易被忽視的。
鋼筋的外在質量存在的主要問題有：
（1）鋼筋表面不干凈，在運輸、存放、安裝過程中鋼筋表面粘上的油漬、土塵及其他塵粒。
（2）鋼筋表面存在咬痕、傷口等，使鋼筋達不到應有的直徑尺寸。
（3）鋼筋折彎，是的一根鋼筋圓心不在一條直線。
（4）鋼筋銹蝕。
要解決鋼筋表面質量存在的問題，就要從源頭—運輸—卸貨—存放—加工—場內運輸—安裝綁扎—混凝土澆筑這幾個環節控制。
首先，要加強源頭鋼筋外在的質量檢查，在鋼筋選購中往往重視鋼筋廠家的資質及受力性能的取樣檢測，而忽視了源頭鋼筋外在質量的檢查。要杜絕不合格的鋼筋，就要派專人在經銷商裝貨前，檢查鋼筋的表面質量，不合格的鋼筋不得裝貨；其次，嚴禁野蠻卸貨，在卸貨過程中，保證鋼筋不受損傷；第三，鋼筋加工場要和其他加工場保持一定的距離；第四，鋼筋加工場要進行場地硬化，場地要平整，保證鋼筋不返潮，不被水浸泡；第五，從加工場在施工現場的運輸，要使用專門的鋼筋運輸車進行運輸，并加強對鋼筋的保護；第六，在安裝鋼筋網過程中，一定要使倉內的工作面整潔，鋼筋焊接要牢固、不咬邊；第七，在澆筑混凝土過程中，要加強對鋼筋網的保護。
3水工混凝土保護層主要質量問題
（1）鋼筋在綁扎過程中，施工不規范使得混凝土保護層的厚度不合要求。
（2）鋼筋網架立不牢固，容易變形和移位。
（3）混凝土墊塊制作不規范，并且施工時隨意擺放。
（4）質量檢查工作不能落實到位。
4保護層質量問題的防止措施
（1）加強施工人員的質量培訓。鋼筋的加工和安裝綁扎，并非全是有專業技能的技術工人，有相當一部分人是農民工，他們是放下農具，就拿起施工機具的特殊群體。在施工前，要專門對農民工進行技能培訓，讓他們知道干什么，怎么干，怎樣才能干好。
（2）配備足夠的質量檢查員，質檢員要從鋼筋的安裝綁扎到混凝土澆筑全過程檢查，發現質量問題及時改正。
（3）鋼筋安裝前，做好測量工作，在綁扎鋼筋網全過程，縱向和橫向一定要掛工程線，保證外部尺寸符合設計要求。
（4）架立筋與鋼筋網的連接、鋼筋的綁扎、墊塊的布設和固定一定要保證鋼筋網的牢固性，不使鋼筋網變形和移位，以保證保護層的厚度不變。
（5）砂漿墊塊的尺寸要嚴格按照保護層的厚度進行制作，墊塊制作前要預埋綁絲，將綁絲與鋼筋網牢固地綁在一起，不是墊塊脫落和移位。
（6）在混凝土澆筑全過程，鋼筋組要派專人跟蹤檢查，發現問題及時解決。
【關鍵詞】素混凝土；適筋混凝土；少筋混凝土；最小配筋率
中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）08-186-01
一、概述
少筋混凝土結構是指配筋率低于普通鋼筋混凝土結構的最小配筋率、介于素混凝土結構和鋼筋混凝土結構之間的一種少量配筋的結構，簡稱少筋混凝土結構，也稱為弱筋混凝土結構。這類結構在水利工程設計中是難于避免的，有時，它在某些水工混凝土工程結構中處于制約設計的重要地位。從邏輯概念講，只要允許素混凝土結構的存在，必定會有少筋混凝土結構的應用范圍，因為它畢竟是素混凝土和適筋混凝土結構之間的中介產物。
凡經常或周期性地受環境水作用的水工建筑物所用的混凝土稱水工混凝土，水工混凝土多數為大體積混凝土，水工混凝土對強度要求則往往不是很高。在一般水工建筑物中，如閘墩、閘底板、水電站廠房的擋水墻、尾水管、船塢閘室等，在外力作用下，一方面要滿足抗滑、抗傾覆的穩定性要求，結構應有足夠的自重；另一方面，還應滿足強度、抗滲、抗凍等要求，不允許出現裂縫，因此結構的尺寸比較大。若按鋼筋混凝土結構設計，常需配置較多的鋼筋而造成浪費，若按素混凝土結構設計，則又因計算所需截面較大，需使用大量的混凝土。
對于這類結構，如在混凝土中配置少量鋼筋，在滿足穩定性的要求下，考慮此少量鋼筋對結構強度安全方面所起的作用，就能減少混凝土用量，從而達到經濟和安全的要求。因此，在大體積的水工建筑物中，采用少筋混凝土結構，有其特殊意義。
二、規范對少筋混凝土結構的設計規定
對少筋混凝土結構的設計規定體現在最小配筋率規定上，這里將《水工混凝土結構設計規范》（SL/T191-96）（下文簡稱規范）有關最小配筋率的規定，摘錄并闡述如下：
1.一般鋼筋混凝土構件的縱向受力鋼筋的配筋率不應小于規范表9.5.1規定的數值。溫度、收縮等因素對結構產生的影響較大時，最小配筋率應適當增大。
2.大尺寸底板和墩墻的縱向鋼筋最小配筋率。截面尺寸較大的底板和墩墻一類結構，其最小配筋率可由鋼筋混凝土構件縱向受力鋼筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面極限內力值與截面極限承載力之比得出。例：
對墩墻（軸心受壓或小偏心受壓構件）的受壓鋼筋As’的最小配筋率可取為：p’min=p’Omin（規范9.5.2-1）
按上式計算最小配筋率時，由于截面實際配筋量未知，其截面實際的極限承載力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量經283次試算得出。上列諸式中M、N――面彎矩設計值、軸力設計值；eθ――向力至截面重心的距離，eo=M/N；Mu、Nu――面實際能承受的極限受彎承載力、極限受壓承載力；b、ho――截面寬度及有效高度；fy――筋受拉強度設計值；γd――筋混凝土結構的結構系數，按規范表4.2.1取值。采用本條計算方法，隨尺寸增大時，用鋼量仍保持在同一水平上。
3.特大截面的最小配筋用量。對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件，規范規定：如經論證，其縱向受拉鋼筋可不受最小配筋率的限制，鋼筋截面面積按承載力計算確定，但每米寬度內的鋼筋截面面積不得小于2500mm2。
規范對最小配筋率作了三個層次的規定，即對一般尺寸的梁、柱構件必須遵循規范表9.5.1的規定；對于截面厚度較大的板、墻類結構，則可按規范9.5.2計算最小配筋率；對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件則可按規范9.5.3處理。設計時可根據具體情況分別對待。
經驗算，按所建議的變化的最小配筋率配筋，其最大裂縫寬度基本上在容許范圍內。對于處于惡劣環境的結構，為控制裂縫不過寬，宜將本規范表9.5.1所列受拉鋼筋最小配筋率提高0.05%。大體積構件的受壓鋼筋按計算不需配筋時，則可僅配構造鋼筋。
三、規范的應用舉例
例1一水閘底板，板厚1.5m，采用C20級混凝土和II級鋼筋，每米板寬承受彎矩設計值M=220kN/m（已包含γO、ф系數在內），試配置受拉鋼筋As。
解：1.取lm板寬，按受彎構件承載力公式計算受拉鋼筋截面面積As。
αs==0.012556 ζ=1-=1-=0.0126 As==591mm2
計算配筋率p===0.041%
2.如按一般梁、柱構件考慮，則必須滿足p≥pmin條件，查規范表9.5.1，得pOmin=0.15%，
則As=pObhO=0.15%×1000×1450=2175mm2
3.現因底板為大尺寸厚板，可按規范9.5.2計算pmin，pmin=0.0779%：As=pminbh（M）.0779%×1000×1450=1130mm2；實際選配每米5φ18（As=1272mm2）
討論：1.對大截面尺寸構件，采用規范9.5.2計算的可變的pmin比采用規范表9.5.1所列的固定的pomin可節省大量鋼筋，本例為1：1130/2175=1：0.52。
2.若將此水閘底板的板厚h增大為2.5m，按規范9.5.2計算的pmin變為：
pmin==0.0461%則As=pminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
港口的大量建設有效的促進的社會經濟的發展和進步，而且其也可以為人們提供非常方便的交通工具，所以，港口對于社會建設具有非常重要的作用。在進行港口工程施工建設的時候，其中的水工建筑物建設是非常關鍵的部分，因此，相關人員一定要針對水工建筑物的質量進行控制，確保水工建筑物在建設和施工的過程中不會出現任何質量問題。在對水工建筑物進行施工建設的時候，混凝土是主要施工材料，相關人員必須要確保混凝土的質量，保證其不會出現裂縫，進而提高港口水工建筑物的整體質量和使用性能。針對港口水工建筑物混凝土裂縫進行分級評估，并加以闡述。
關鍵詞：
港口；水工建筑物；混凝土；裂縫；分級評估
在對港口水工建筑物進行日常檢查的時候，一般都會對混凝土結構裂縫進行檢測和分級評估，進而對其中的裂縫對整體水工建筑物的影響情況進行確定。因為混凝土中的產生裂縫的原因非常多，而且裂縫的狀態和種類也比較多，其對于水工建筑物的安全以及使用性能的影響也不一致，并且也不是全部混凝土裂縫都會對水工建筑物的安全性和使用性能產生影響，因此，對混凝土裂縫進行分級評估是非常必要的。所以，相關技術人員在進行港口水工建筑物混凝土裂縫分級評估的過程中，一定要充分考慮安全性和耐久性，并不斷提高分級評估的準確度，進而對港口水工建筑物的使用性能和質量進行保證。
1港口混凝土結構常見裂縫形式
1.1銹蝕裂縫
在海洋環境中的港口混凝土結構會一直處于一個非常潮濕的狀態下，而且也會受到浪潮的侵襲，這樣就會導致海水中的氯離子慢慢滲透到混凝土之中，對其中的鋼筋材料進行侵蝕，如果氯離子的量足夠的話，再存在一定的反應條件，就會導致混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜損壞，鋼筋中的鐵元素會與海水中的氧成分和水分出現銹蝕反應，而且通過反應生成的氫氧化鐵含量為原先的兩倍到四倍，進而使鋼筋的體積擴大，產生非常強大的應力作用，造成鋼筋周圍的混凝土結構的損壞，致使混凝土結構從內部出現裂縫，并逐漸向鋼筋的伸長方向延伸，直至在混凝土外部結構上出現裂縫。在通常情況下，在高樁碼頭的浪賤區域，橫梁上以及樁帽等基礎設施上會產生因為氯離子造成的鋼筋銹蝕裂縫，這種裂縫是鋼筋先出現銹蝕反應，再逐漸開裂的，這也是港口水工建筑物混凝土結構的重要損壞因素，進而使水工建筑物的穩定性和安全性有所降低。
1.2受力裂縫
普通鋼筋混凝土結構產生受力裂縫是正常的，但其寬度應加以限制，這個在《水運工程混凝土結構設計規范》中有明確規定。預制構件起吊安裝吊點設置不合理、超出設計載荷使用、船舶撞擊等都會使結構在荷載的作用下發生應力集中而產生受力裂縫，多表現為下寬上窄形。受力裂縫方向與主筋方向垂直或成一定的角度，在發生超載、偶然事故或沖擊荷載的碼頭面板、縱梁、橫梁、基樁、樁帽等構件中較為常見。
1.3收縮裂縫
水工建筑物的混凝土結構在澆筑完成之后，會進行緩慢的凝結，在其凝結的時候，混凝土的外部會比內部凝結的速度快上許多，這樣就會造成混凝土的內部和外部產生的應力大小不一，如果產生的應力超出混凝土結構能夠承受的范圍的話，就會造成收縮裂縫出現。能夠對混凝土收縮產生影響的條件非常多，比如說混凝土中的水泥含量、振搗情況、氣候條件、養護措施、混凝土中的鋼筋量等等。這種裂縫的狀態各不相同，通常情況下在港口的面板、墻體之上比較容易產生，其主要形式是龜裂或者不規則裂縫等，收縮裂縫對水工建筑物的整體質量和安全性造成的影響比較小。
1.4溫度裂縫
混凝土中產生溫度裂縫的原因較多，但總的來說，主要是由于大體積混凝土施工水泥用量大，水泥水化反應產生大量的水化熱，表面散熱較快，內部溫度不斷上升且不易散發，使混凝土內部與表面形成較大溫差，加上升降溫變化和邊界約束的影響，導致不均勻溫度變形和溫度應力，一旦拉應力超過混凝土的極限抗拉能力就會在混凝土內部或表面產生裂縫，是混凝土早期開裂的主要原因之一。溫度裂縫在大體積結構中較多出現，如胸墻、墩臺、方塊等構件，且多表現為貫穿性裂縫，對結構的整體性、耐久性甚至承載力有不利影響。
2裂縫寬度限值
鋼筋混凝土適筋構件從加荷至破壞，整個過程可以分為3個階段：未裂階段、裂縫階段、破壞階段，其中裂縫階段是計算構件正常使用階段的變形和裂縫寬度的依據，也在正常使用階段混凝土是帶裂縫工作的，但對裂縫的最大開展寬度應加以控制。因為當裂縫寬度較大時，一是會加快氯離子進入混凝土鋼筋表面破壞鋼筋表面鈍化膜引起鋼筋銹蝕，影響結構的耐久性；二是會使結構剛度減少、變形增加，影響結構的安全性，同時給人不安全感。《設計規范》規定結構構件設計時將裂縫控制等級劃分為3個級別：1級：構件不出現拉應力；2級：構件雖有拉應力，但不超過混凝土的抗拉強度；3級：允許出現裂縫，但裂縫寬度不超過允許值。1級和2級抗裂要求的構件，一般要采用預應力才能實現，而普通鋼筋混凝土構件要求為3級，允許帶裂縫工作。因此，對允許出現裂縫的鋼筋混凝土構件，裂縫寬度必須加以限制，要求使用階段最大裂縫寬度小于允許裂縫寬度。港口工程鋼筋混凝土結構裂縫控制等級為3級，其最大寬度根據構件所處的不同環境、水位條件規定。因為裂縫寬度沿裂縫深度并不相等，要驗算的裂縫寬度是指受拉鋼筋質心水平處構件側表面上混凝土的裂縫最大寬度。
3結論
通過上文的分析可知，港口水工建筑物混凝土產生的大部分裂縫都會對其安全性和使用性能造成影響，因此，就需要對港口水工建筑物混凝土的裂縫等級進行評估，相關人二院在進行檢查和評估的過程中，應對造成混凝土出現裂縫的原因以及類型、等級進行詳細的查驗，進而對水工建筑物的整體性能進行評估。如果水工建筑物中的某一個構件中出現了兩種類型和等級的混凝土裂縫，那么應將級別比較低的裂縫作為其評估標準。在目前的相關規范標準中，對溫度裂縫和收縮裂縫的等級評估進行了添加，對結構受力裂縫最大縫寬分級評估進行了確定。
參考文獻：
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關鍵詞：碳化;鋼筋混凝土;結構耐久性;影響因素;治理
1混凝土碳化概念
混凝土的碳化又稱為混凝土的中性化，幾乎所有混凝土表面都處在碳化過程中。它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質相互作用，使其成分、組織和性能發生變化，使用機能下降的一種很復雜的物理化學過程。混凝土碳化本身對混凝土并無破壞使用，其主要危害是由于混凝土堿性降低使鋼筋表面在高堿環境下形成的對鋼筋起保護作用的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞，使混凝土失去對鋼筋的保護作用，使混凝土中鋼筋銹蝕，同時，混凝土的碳化還會加劇混凝土的收縮，這些都可能導致混凝土的裂縫和結構的破壞。
混凝土耐久性問題是公認的難題。水閘建成運行后,如何加強混凝土構筑物的保養、維修,提高其耐久性,是水利工程管理單位值得深入研究的問題[1]。由于鋼筋混凝土構筑物長期暴露在自然環境中,空氣中的CO2在適當的溫度、濕度下浸入到硬化的水泥漿細孔中,與混凝土中Ca(OH)2 反應形成CaCO3,使混凝土堿度降低。這種CO2從混凝土表面浸入到混凝土內部的過程稱為碳化。碳化使混凝土堿度降低,減弱對鋼筋的保護作用,使鋼筋容易銹蝕,銹蝕形成的鐵銹體積膨脹(為原來的2~8倍),對混凝土保護層施加膨脹力。又由于碳化層產生的碳化收縮,對其內部形成壓力,而表面碳化層產生拉力,也能夠使結構表面產生微小裂紋。這種收縮裂紋成為空氣和水的通道,加快了混凝土的碳化,當鋼筋暴露在大氣中時,銹蝕過程將加快,最后導致截面減小,嚴重降低結構強度,影混凝土建筑物的壽命[2]。
2混凝土碳化的主要影響因素
2.1混凝土含水量及周圍介質的相對濕度
混凝土碳化過程與混凝土含水量及周圍介質的相對濕度有關[3]。這是因為CO2與Ca(OH)2反應所釋放的水必定要向外擴散,以保持混凝土內部大氣之間的濕度平衡。如果外界濕度大或介質相對濕度接近100% 時,混凝土中的水向外擴散的速度大幅度降低或停止,混凝土中的微孔隙被水充滿,則CO2向內部擴散的過程實際上終止,碳化也就很難進行。當空氣濕度為50%~70%時,混凝土的孔隙尚未被水充滿,CO2可以向混凝土內擴散,而混凝土孔隙的濕度不僅為Ca(OH)2向外擴散提供了必備條件,并且使化學反應進行較快。
2.2環境溫度
混凝土碳化速度與溫度有關[4]。當溫度較低時,水變成冰,化學反應無法進行,碳化實際上停止,隨溫度的升高,碳酸的擴散易于進行,Ca(OH)2及CO2的擴散速度和化學反應速度均加大,從而使混凝土的碳化過程加快。
3工程治理實例
3.1工程概況
引灤工程爾王莊管理處聯結井閘自運行以來,由于先天的混凝土強度偏低、振搗不實、保護層厚度不足等原因致使混凝土保護層疏松脫落,箍筋部分銹蝕,碳化深度4~6 cm,普遍出現了箍筋、順筋銹脹裂縫,回彈儀測強為11~22 MPa。因其耐久性問題比較嚴重,列為2000年爾王莊管理處維修加固的重點。
3.2施工工藝
工程的治理原則是:治理后具備原有承載力、整體性和耐久性,防止進一步損壞結構和構件,盡量避免大動大補,并盡可能保持原有結構外觀。處理方法以實際出發,在安全可靠的前提下,力求簡單易行、經濟合理。
3.2.1工藝流程。鑿除混凝土鋼筋除銹基層清理刷MCI遷移性鋼筋防銹劑(2020)刷界面劑(第1遍)抹鋼纖維砂漿(第1遍)化學灌漿刷界面劑(第2遍)抹鋼纖維砂漿(第2遍)刷界面劑(第3遍)抹鋼纖維砂漿(第3遍)養護刷MCI2021刷防碳化涂料(3遍)。
3.2.2修補材料。①鋼纖維砂漿。配比為水泥∶砂∶鋼纖維∶硅粉∶減水劑∶水=1∶1.5∶0.08∶0.1∶0.05∶0.38。鋼纖維砂漿是一種性能優良的新型復合材料。亂向分布的短纖維阻礙內部裂縫的擴展和宏觀裂縫的發生,從而使抗拉、抗彎、抗剪強度等顯著提高。其抗沖擊、抗疲勞、耐久性也有較大改善。摻入硅粉和減水劑的鋼纖維砂漿可以提高砂漿的密實性、抗壓強度、抗滲性、耐久性,改善混凝土拌合物的和易性。②MCI―2020遷移性鋼筋防銹劑。MCI―2020是一種通過涂抹在混凝土表面,可自行滲透擴散至內部鋼筋表面,形成單分子保護膜,保護鋼筋不被腐蝕。即使它不與鋼筋直接接觸,也能在混凝土中滲透擴散一定距離,達到鋼筋表面,從而有效抑制鋼筋腐蝕,延長結構的使用壽命。③界面劑。ZV型混凝土修補膠與水泥調和而成,其配比為1∶1。使用時均勻涂抹在混凝土表面,力求薄而不淌,待漿液不粘手時,即可進行下一道工序。
3.3化學灌漿
對于聯接井閘南側的4棵機架橋柱,由于其內部混凝土強度低于C15,且有蜂窩、孔隙,直接影響了鋼筋混凝土柱的承載力,必須采取化學灌漿處理。①灌漿壓力。0.35~0.45 MPa。②灌漿材料。環氧樹脂∶固化劑=2∶1(體積比)。③預埋灌漿嘴。灌漿嘴用“水不漏”預埋,2~3個嘴子內部架橋(預留通道),用來排氣。
3.4混凝土表面涂料涂覆
在混凝土表面涂料涂覆,可使混凝土與CO2、Cl-、O2和H2O隔離,是防止鋼筋混凝土結構鋼筋銹蝕的一種常用的有效措施。一般在預測到鋼筋混凝土結構將受到銹蝕損害時采用,也可以在經局部修補的較輕微銹蝕的鋼筋混凝土結構上起保護作用。目前在我國水利工程中使用較普遍的為環氧樹脂厚漿涂料。在此項聯結井閘補強加固工程中,根據鋼筋混凝土的不同損壞程度,采用化學灌漿、鋼纖維砂漿、MCI遷移性鋼筋防銹劑等綜合治理方法。因此,在混凝土表面涂料涂覆時,采用一般的外檐涂料,并在涂料中摻入BC01膠,使其更牢固、不褪色。
關鍵詞：水工、鋼筋混凝土、腐蝕、防治
中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著我國環保事業的發展，近年來我國東部沿海地區許多濱海環境下的污水處理廠已經或正在興建。濱海環境的地下水，由于受海水的影響，大多富含氯離子、硫酸根離子、鎂離子等對鋼筋混凝土有害的物質，在一些緊鄰海岸線，地基土層透水性較強時，地下水水質甚至等同于海水。如何解決濱海環境侵蝕性地下水對鋼筋混凝土構筑物腐蝕問題，關系到工程的耐久性，目前已經成為水處理行業結構工程專業關注的焦點問題之一。
濱海環境侵蝕性地下水對鋼筋混凝土結構的腐蝕機理
分析和研究鋼筋混凝土結構遭受腐蝕的原因進而采取相應的措施提高其抗侵蝕性是提高鋼筋混凝土結構耐久性，延長構筑物使用壽命的重要措施。
1.1濱海環境侵蝕性地下水對混凝土的腐蝕機理
1）溶出蝕
當混凝土長期與一些暫時硬度較小的水（如雨水、蒸餾水、重碳酸鹽含量少的江河湖水）接觸時，水泥石中的Ca(OH)2溶解析出，當為靜水和無壓水時，溶出反應僅限于混凝土表面，影響不大，但在流水及壓力水作用下，會不斷流失，隨著濃度不斷降低，水泥石中的C-S-H凝膠等水化產物也會分解溶出，使得混凝土內的孔隙增加、強度降低，進而造成混凝土中鋼筋的腐蝕加劇。
2）離子交換腐蝕
濱海環境地下水中的鎂鹽（如MgCl2）與水泥石中的Ca(OH)2發生反應
Ca(OH)2+MgCl2 CaCl2+Mg(OH)2
生成的CaCl2 易溶于水，Mg(OH)2疏松無膠凝性。當地下水中含有較多的CO2或混凝土處于干濕交替環境時，混凝土會發生碳化，使混凝土的堿性降低。
Ca(OH)2+CO2 +H2O CaCO3+2H2O
CaCO3+ CO2 +H2O Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2易溶于水, 混凝土中的Ca(OH)2減少，使得水化產物進一步分解，混凝土內的孔隙增加、強度降低，進而造成混凝土中鋼筋的腐蝕加劇。
3）結晶腐蝕
當地下水中含有較多的鉀、鈉、鎂等硫酸鹽時，能與混凝土發生中和反應
Ca(OH)2+MgSO4 +2H2OCaSO4·2 H2O + Mg(OH)2
4CaO·Al2O3·12H2O·2 H2O +3CaSO4+20H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O + Ca(OH)2
MgSO4起鎂鹽和硫酸鹽的雙重腐蝕作用，Mg(OH)2疏松無膠凝性，同時高硫型水化硫鋁酸鈣含有大量結晶水，且難溶于水，比原體積膨脹1.5倍以上，在混凝土內產生很大的膨脹應力，從而導致混凝土的開裂。
4）強堿腐蝕
鋁酸鹽含量較大的硅酸鹽水泥混凝土，在強堿（如NaOH）作用下也會發生破壞
3CaO.Al2O3+6NaOH 3Na2O.Al2O3+3Ca(OH)2
生成的鋁酸鈉易溶于水。當混凝土被NaOH侵透后，與空氣中的CO2反應
2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O
生成Na2CO3，從化學性質上對混凝土并無腐蝕性，但在干濕交替環境下，Na2CO3能滲入混凝土的毛細孔內結晶沉淀生成含水碳酸鈉，體積膨脹導致混凝土開裂。
1.2濱海環境侵蝕性地下水對鋼筋的腐蝕機理
鋼筋銹蝕的過程就是陽極反應和陰極反應不斷進行，并在鋼筋表面析出Fe(OH)2的過程，其化學反應過程如下所示。
Fe Fe2+ + 2e-(陽極反應)
2H2O +O2 + 4e- 4OH-(陰極反應)
2Fe +2H2O +O2 2Fe(OH)2
在水和氧氣存在的條件下，Fe(OH)2會繼續氧化
4Fe(OH)2 + 2H2O +O2 4Fe(OH)3
以上對鋼筋混凝土結構的腐蝕機理的分析表明，鋼筋混凝土的表面既有水又有氧氣和二氧化碳時，鋼筋混凝土將會遭受腐蝕，水中對混凝土有害物質的存在，會加速腐蝕的過程。
2．提高鋼筋混凝土結構抗腐蝕性的方法
2.1 合理選擇水泥品種
不同品種的水泥，其化學成分及制成混凝土后的性能不同，其耐腐蝕程度也不相同，因此正確選擇混凝土的水泥品種十分重要。
2.2 合理選擇混凝土添加劑
在混凝土中摻加減水劑，可以減少拌合水量，可以達到提高混凝土密實性的目的；摻入引氣劑，可以在混凝土攪拌過程中產生大量均勻分布的微小氣泡，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗滲性能，達到抑制腐蝕的目的
對于污水處理廠的給排水構筑物，平面尺寸經常會超出規范伸縮縫的允許尺寸，設計上為防止混凝土開裂，有時會要求在混凝土中添加膨脹劑。不同使用目的下多種添加劑并用時，一定要采取謹慎的態度，根據施工現場試驗結果決定添加劑的種類和配比，以期達到最佳的工程效果。
2.3 嚴格控制氯離子含量
我國現行規范GB50010-2002根據使用年限、環境類別規定混凝土中的最大氯離子含量為0.06~1.0%。當混凝土外加劑、骨料、水等原材料的氯離子含量超標時，不得使用，否則必須采取技術措施。而外部環境的滲透則靠提高混凝土密實度、提高抗滲性、加大保護層厚度等措施來防止。
2.4 嚴格控制水灰比、水泥用量、提高混凝土強度等級
同一水泥品種的混凝土抗侵蝕性隨著水灰比的減小而增強。水泥水化時所需得結合水，一般只占水泥質量的23%左右，混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中形成水泡或蒸發形成毛細孔，因此水灰比過大，則混凝土密實性降低，但水灰比過小，則無法保證混凝土澆筑質量，易出現蜂窩、麻面等質量問題。濱海環境受侵蝕性地下水作用的鋼筋混凝土構筑物，混凝土的水灰比不宜大于0.5，最好不大于0.45。
2.5 加大保護層厚度
保護層厚度直接影響鋼筋的使用壽命，同樣條件下（環境介質、水泥用量、水灰比、水泥品種、添加劑、振搗和養護方法等）加大混凝土保護層，能延緩鋼筋混凝土的腐蝕。我國現行規范GB50010-2002根據使用年限、環境類別、混凝土強度等級及構件類別對混凝土保護層厚度分別作了規定，設計時應合理選擇，施工時應嚴格控制。但應當注意，加大保護層厚度意味著加大了結構斷面的尺寸，同時當保護層超過一定厚度時，還應采取防止混凝土表面裂縫的構造措施。
2.6用環氧樹脂涂層鋼筋
環氧樹脂涂層具有很高的化學穩定性和耐腐蝕性，且膜層具有不滲透性，能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質與鋼筋接觸。且環氧樹脂涂層的彈性和耐摩擦性良好。《混凝土結構設計規范》GB50011-2002 規定：“三類環境下，鋼筋混凝土結構宜采用環氧樹脂涂層鋼筋”。
2.7混凝土表面涂覆防腐涂層
根據混凝土的高堿性、含水性和多孔性特點，防腐涂層應具備耐堿性、耐久性和浸漬性的性能并且與混凝土有良好的結合力，同時涂料必須是安全、無毒和環保型的。但對地下工程來說，外加防腐涂層的防腐蝕方法應用范圍有時會受到限制，如樁基礎等；且防腐涂層有效時限短、一般壽命為5~6年，維護困難且費用大。
近年來隨著鋼筋混凝土防腐蝕問題研究的不斷深入，也有一些電化學的防腐蝕方法，考慮到給水排水工程結構的適用性，本文不再多作論述。
3．結束語
鋼筋焊接網是通過專用設備在工廠加工，縱向鋼筋和橫向鋼筋分別以一定間距垂直疊交排列，全部交叉點均通過全自動智能化的GWC型鋼筋焊接網生產線用電阻熔接法點焊（低電壓、高電流，焊接接觸時間一般不超過0.5s）在一起形成的鋼筋網片。是一種代替傳統人工制作、綁扎的新型、高效、優質的鋼筋混凝土結構的建筑鋼筋。鋼筋焊接網是建設部重點推廣應用的新技術之一。
鋼筋焊接網即可用于制作鋼筋混凝土預制構件，也可用于現澆混凝土結構，大量用于工業與民用建筑的墻板、樓板、屋面板等。在市政、水利工程領域如:混凝土路面、橋面鋪裝、橋涵擋墻和基礎混凝土以及污水處理池、水庫等工程中也有廣泛用途。焊接網也可利用彎網機彎成各種不同的形狀來適應不同構件的需要。目前，焊接網的應用范圍已從板類構件為主擴大到包括梁、柱類構件的多種類型結構。
2．鋼筋焊接網在國內外的應用與發展
鋼筋焊接網是20世紀初在歐洲產生的,德國、美國、意大利、奧地利、法國等歐美國家20世紀初，就對鋼筋焊接網混凝土構件的結構性能進行了較多的試驗研究，并相繼制定了鋼筋焊接網標準、圖集、規程、使用手冊。經近百年的應用與發展,在國外已被建筑界廣泛采用。目前德國鋼筋混凝土結構中鋼筋焊接網的用量己占鋼筋總用量的50~65%以上，并且還在繼續增長。
在亞太地區鋼筋焊接網的應用也得到一定發展。日本、澳大利亞、新加坡等國的焊接網應用較早，在上世紀50年代就制訂了焊接網產品標準，并在鋼筋混凝土結構規范和設計手冊中對焊接網的構造要求等作了專門規定。焊接網已大量用在現澆混凝土板類構件和構筑物中，目前焊接網的產量大約占35%以上。
鋼筋焊接網技術是20世紀八十年代末九十年代初引入我國的，10年多來，特別是近幾年，得到迅速發展，成為建設部重點推廣的新鋼種。冷軋帶肋鋼筋的迅速發展，為焊接網的發展提供良好條件。我國焊接網產品首部標準已于1995年12月起實施，對于指導生產、保證產品質量具有重要的意義。據不完全統計，截止2000年10月，國內應用焊接網的民用與工業房屋建筑工程有500多項。主要用在高層及多層住宅、辦公樓、賓館、醫院、學校、倉庫、廠房等建筑的樓板、屋面板、墻體、地坪、地下室墻壁、基礎以及游泳池的池壁、池底等部位。工程主要分布在珠江三角洲、上海市、江蘇省、北京及兩湖地區。同期，國內鋼筋焊接網在道路、橋梁中的應用也達180多項。
目前，水利系統鋼筋焊接網的應用還比較少，我院在南水北調濟平干渠工程、膠東地區引黃調水工程等水利工程設計中，引用了這項新技術。經在濟平干渠工程的應用，效果良好。在即將開工的膠東調水倒虹吸和暗渠工程中的應用也將進一步驗證這項技術的優良性能。
3．鋼筋焊接網的特點：
3.1改善混凝土結構性能、提高鋼筋工程質量
鋼筋焊接網片是在工廠加工而成，網格間距尺寸、鋼筋數量準確，克服了傳統人工綁扎時由人工擺放鋼筋造成間距尺寸誤差大、綁扎質量出現漏扎、缺扣的現象。焊接網的網格尺寸非常規整，遠超過手工綁扎網。網片剛度大，彈性好，澆注混凝土時鋼筋不易局部彎折、不產生變位，混凝土保護層厚度均勻、易于控制，明顯提高鋼筋工程質量。由于采用縱、橫鋼筋點焊成網狀結構，達到共同均勻受力起粘結錨的目的，加上鋼筋斷面的橫肋變形、增強了與混凝土的握裹力，使得所形成的混凝土結構受彎構件的結構性能得到改善，有效地防止了混凝土裂縫的產生，提高了鋼筋混凝土的內在質量。試驗研究分析表明：在混凝土路面內配置焊接網鋪裝層時，可有效減少70％左右的由于荷載或濕度引起的混凝土表面龜裂。對于混凝土受彎板類構件，使用焊接網可以提高板剛度50％左右，提高抗裂性能約30％，有效減少裂縫寬度約50％。
3.2提高生產效率、加快施工進度
鋼筋焊接網將原來現場制作的全部工序及90％以上的綁扎成型工序全部進行了工廠化生產，除保證鋼筋制作、綁扎的質量外，還可大量降低鋼筋安裝工時，減少用工數量。從濟平干渠使用焊接網的南大沙河倒虹吸與采用普通綁扎網的田山沉沙池倒虹吸的比較看，使用焊接網比綁扎網少用人工60％左右，提高鋼筋制作安裝速度50％左右，大大縮短了工程的施工周期，節約了施工排水費用。即將開工的膠東供水工程，排水問題也是工程施工的難點，鋼筋焊接網的使用，將會給工程的順利進展創造良好的條件。
3.3節約鋼材、凈化施工環境
由于焊接鋼筋是一種規模化連續生產方式，可以最大限度減少對鋼筋加工過程的損耗，據統計，扣除單元搭接所增加的用鋼量后還可以節省鋼材2％左右。由于采用工廠化專業化生產，按施工進度運到現場后即吊運至作業面，現場不必設鋼筋加工場地，即節約了場地又提高了現場管理水平。同時，還可以解決調直鋼筋時所產生的噪音污染等問題，促進了現場文明施工。
3.4方便質量控制和工程驗收
采用按照產品標準生產的合格焊接網，在安裝和驗收過程中，只要嚴格控制和檢查網片的搭接長度和錨固長度就可以保證安裝質量。安裝簡單，檢查方便。可以有效避免因人為影響而造成的鋼筋根數誤差和規格錯誤。免去了驗收時檢查鋼筋規格、間距、鋼筋漏扎、綁扎不牢固和錯扎等大量的繁瑣工作。
4．在水利工程中推廣使用尚需合理解決的問題
鋼筋焊接網作為鋼筋工程的技術進步的確有許多優點，鋼筋施工走焊接網道路是世界鋼筋工業發展的潮流。焊接網既是一種新型、高性能結構材料，也是一種高效施工技術，是鋼筋施工由手工操作向工廠化、商品化的根本轉變。目前，該技術在建筑、道路等領域中的應用，已趨于成熟。在水利工程中推廣使用時，尚需處理好以下幾點：
（1）深入了解鋼筋焊接網的性能特點，選擇能充分發揮其優勢的工程進行合理應用。可由易到難，先在遠距離調水工程的倒虹吸、暗渠及橋面鋪裝等構件上應用。注意總結經驗，同時積極準備在其它構件中試點應用。
【關鍵詞】鋼筋混凝土；檢測；加固
一、前言
目前，鋼筋混凝土材料已成為受力結構的主要材料，在工程中已經被廣泛的應用，鋼筋混凝土因為具有耐久性高、整體性好、抗壓強度高等優點，被廣泛用于土建、橋梁、港口以及特種結構等工程領域。但是同時，鋼筋混凝土又具有自重大、抗裂性差、鋼筋銹蝕等缺點，往往造成建筑結構安全等危害，經濟損失也非常嚴重。因此，對鋼筋混凝土的檢測和加固就顯得尤為重要。建筑結構狀況的檢測是對其結構及部件的材料質量和工作性能方面所存在的缺損狀況進行詳細檢測、試驗、判斷和評價的過程。而檢測技術是對建筑物鑒定所依賴的重要工程技術，它們的開發和應用在相當程度上決定著建筑物可靠性鑒定的水平。
二、鋼筋混凝土結構的檢測
1、構件損傷的檢測
（1）裂縫。裂縫可能出現于施工階段，也可能出現于使用階段，通常按基本成因將其劃分為受力裂縫和非受力裂縫，其影響因素包括材料、施工、荷載、變形、環境等。由于混凝土構件開裂的原因比較復雜，而且實際的裂縫也往往不是由單一的因素造成的，因此在檢測和分析裂縫的過程中，必須結合具體情況，確定裂縫形成的主要原因。裂縫檢測包括對裂縫大小、走向、長度、寬度、深度等的檢查和測量。在檢測裂縫的分布、走向時，應側重于分析裂縫的性質和成因，檢測裂縫長度、寬度、深度時，則側重于判定構件開裂的程度以及裂縫對構件性能的影響。裂縫長度可用鋼尺測量，寬度宜用放大鏡或塞尺測量，深度可用超聲脈沖波測量。檢測中應繪制裂縫分布圖，并標注裂縫的長度、寬度等。在特殊情況下，也可在裂縫處鉆取芯樣，直接觀察裂縫內部的情況。（2）混凝土腐蝕。腐蝕主要原因是混凝土碳化。碳化指空氣中的二氧化碳氣體擴散進入混凝土內部，與混凝土中的堿性物質發生化學反應，導致混凝土堿度下降和化學成分變化的物理化學過程。對于一般的建筑物而言，碳化成為導致混凝土耐久性降低的最常見的原因。檢測內容主要包括混凝土材料的化學成分及構成，混凝土的含水量和滲透性等物理量，腐蝕物的侵蝕程度。測試方法主要有化學分析、電學分析、紅外光譜分析、X 衍射分析、差熱分析、微波分析及電鏡分析等。
2、結構性能檢驗和工作應力測試
（1）結構性能檢驗。結構性能檢驗的重要手段是載荷試驗，它可以更直觀地反映結構的實際性能，但是由于試驗過程中被檢構件可能出現永久性的損傷或遭受破壞，因此應用的場合有限，一般多用于校準其他的檢測方法。目前的檢驗方法主要適用于預制構件，對于鋼筋混凝土預制構件和允許出現裂縫的預應力混凝土預制構件，可對其進行承載力、撓度和裂縫寬度檢驗；對于不允許出現裂縫的預應力混凝土預制構件，可進行承載力、撓度和抗裂檢驗。（2）工作應力的測試，混凝土結構的工作應力可采用刻槽法測定。主要方法是根據電阻應變計的數值變化，并估計材料的彈性模量和泊松比，可計算出測區原先主應力的數值及方向。這種方法一般只適用體積較大的混凝土構件的測定。
3、施工缺陷的檢測
（1）外觀缺陷。混凝土構件的缺陷包括露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、缺棱掉角、麻面、起砂等現象。它們會使有害物質容易侵入構件內部，導致鋼筋銹蝕和耐久性下降。當孔洞、夾渣等出現在構件的節點、受力最大的位置時，還會影響構件承載力，使構件破壞。當缺陷出現在防滲要求高的地下室圍墻及屋面時，易造成滲漏現象，影響建筑物的使用功能。導致混凝土構件出現這些缺陷的原因是多方面的，主要包括：骨料級配、混凝土配合比不合理，和易性欠佳，攪拌不勻，澆筑離析，振搗不實，模板不善，鋼筋過密，鋼筋移位，雨水沖刷等。對外觀缺陷的檢測不宜采取抽樣檢測的方式，應全數檢測。對于一般的外觀缺陷，可采取肉眼檢查的方式，需測量缺陷的大小、深度等，繪制缺陷分布圖，并根據其對結構性能和使用功能的影響判定為嚴重缺陷或一般缺陷。（2）內部缺陷。混凝土構件的內部缺陷可采用超聲脈沖或地下雷達檢測法。主要采用的是超聲波脈沖檢測法，其測試原理：超聲脈沖波的傳播速度與材料的密實度有直接的關系。對于原材料、配合比、齡期及測試距離一定的混疑土構件來說，混凝土密實，聲速則高；當存在空洞或裂縫時，超聲脈沖波將繞過空洞或裂縫傳播，因此傳播的路程大，聲時長，聲速低。同時，由于空氣的聲阻抗率遠小于很凝土的聲阻抗率，脈沖波在缺陷的界面處會發生反射和散射，使聲能衰減，特別是高頻波，最終接受到的波幅、頻率都將明顯降低，并且由于反射和散射，波形還會出現畸變。因此，通過測試超聲波在混凝土中的聲時、聲速以及接收波的振幅、頻率等聲學參數，可判定混凝土中的缺陷。
二、鋼筋混凝土結構的加固措施
1、鋼筋混凝土結構的加固注意的原則
（1）可能使加固措施發揮綜合效應：如加固性能好，施工周期短，材料消耗少，工藝簡單勞動強度低等等。（2）盡可能保留和利用原結構構件，發揮原結構的潛力，避免不要的拆除和更換。（3）盡可能減小對建筑物使用功能的影響。（4）避免或盡可能減小設計方案的負面效應，充分考慮加固措施對結構體系未加固構件、地基等可能造成的不利影響。（5）應采取可靠措施保證新舊材料的共同工作，盡可能通過合理安排新舊構件的拆裝順序，通過臨時卸載、臨時支頂或采取預應力加固的方法等，減小應力滯后現象，充分發揮新增部分的作用。（6）應對施工過程提出明確要求，避免拆除、安裝、加固的過程中對需保留的構件和連接件造成不必要的損傷；同時，應嚴格禁止可能危及結構安全或降低結構性能的行為。
2、筋混凝土結構的加固措施
（1）加大截面加固法。加大截面加固法是采用同種材料即混凝土和鋼筋對水工程原結構進行加固補強的一種施工技術。施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固，該方法適用于水工程中病險的梁、板、柱、墻等鋼筋混凝土結構的加固。在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層，可增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構件正截面抗彎，起到加固補強的作用。（2）外包鋼加固法。外包鋼加固法分濕式與干式兩種情況。干式外包鋼施工較為簡便，濕式外包鋼加固施工較為復雜。但承載力提高量、整體工作性能及受力特點干式外包鋼不如濕式外包鋼有效。如在鋼筋混凝土柱的四角，設置角鋼，并用綴板將角鋼連成一體，采取一些技術措施保證角鋼參與工作，這樣就起到了對柱子的加固作用。（3）粘貼鋼板加固法是混凝土構件加固中采用較多的一種方法。主要有粘鋼加固法和纖維加固法兩種。粘鋼加固法是在構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，以提高結構件承載力的一種加固方法。這種加固方法具有施工方便、周期短、占用空間不大、對環境影響小，是一種適用面廣的先進加固方法，不僅建筑，而且公路橋梁也普遍采用。纖維增強復合材料加固法是把高性能的纖維織物，如玻璃纖維、碳纖維和阿拉米德纖維等，放置在環氧樹脂等基材上，經膠合凝固后形成的，保證其形成整體均勻受力。（4）增設構件加固法。設構件加固法是在原有構件之間增加新的構件，如兩棍屋架間加設一副新屋架，在兩根梁之間增加一道新梁，在兩根柱子之間增加一個新柱等，以減少原有構件的受荷面積，減少荷載效應，達到結構加固的目的。該方法對原有建筑的建筑功能可能會有影響。所以該方法一般適合于增加構件后不影響使用要求的民用建筑梁柱等的加固。（5）卸載加固法。采用新型輕質材料置換原有建筑分隔和裝飾材料，如用輕質墻板置換原有磚隔墻等，通過減少荷載提高結構的可靠性，達到結構加固的目的。
參考文獻：
[1]陳瑜，王琦.混凝土主體結構改造的評估鑒定和加固補強.建筑結構，2004，（9）
［關鍵詞］西塬湖水庫；水庫工程；分洪工程；排水工程；運城市
1工程概況
運城市鹽池是我省重要的化工基地之一，西塬湖水庫是運城市鹽池西部防汛的重要設施之一。西塬湖水庫位于運城市西南20km處的鹽湖區解州鎮西北部，屬涑水河流域，庫區現狀為硝池灘，其東側緊鄰北門灘，南側為南同蒲鐵路。汛期緩洪、滯洪，非汛期調蓄城市排水，促進周邊水生態環境恢復，與鹽城西端的北門灘、運城市主城區的泄洪骨干工程之一常硝渠、三級排水泵站及排水渠構成防洪系統。西塬湖水庫庫容6800m3，水位337.5m。工程由水庫工程、排水工程和分洪工程組成。
2工程存在的主要問題
2.1水庫大壩為三類壩
西塬湖水庫大壩興建于50年代，沒有溢洪道和泄洪洞等泄洪設施，排水能力不足，長期高水位運行，防洪能力不足，堤壩年久失修，局部變形塌陷，壩體抗滑及抗震穩定安全系數不滿足規范要求，防浪墻破損嚴重，下游未設排水設施，部分壩段和壩基存在滲流安全隱患，泵站老化，機電設備與金屬結構報廢。依據山西省水利廳的安全鑒定結論核查，綜合評價西塬湖水庫大壩為三類壩。
2.2現狀防洪安全形勢緊迫
水庫排水能力不足，高水位運行，防洪能力不滿足防洪標準要求。經實地工程勘察測量，西塬湖水庫現狀情況下維持336.7m的高水位運行，對應庫容5233萬m3，最大庫容為6547萬m3，現狀情況下汛期來臨時有效蓄洪庫容僅為1314萬m3，無法容納50年一遇最大3日洪量2907萬m3、100年一遇最大3日洪量3201萬m3，不滿足防洪安全要求，到汛期有洪水進入硝池灘時，將會形成洪澇災害。
2.3泵站抽排能力不足
西塬湖水庫原為運城市滯洪區，是一片封閉的洼地，現狀庫內存水排泄分為兩種方式：一是通過三級排水泵站抽排至姚暹渠再經涑水河、伍姓湖排入黃河；二是經分洪閘向下游的北門灘、鹽池自流排泄。由于北門灘、鹽池容量有限，需要依靠排水泵站及渠道抽排，現狀最大排泄流量僅為2.33m3/s，且各級排水泵站年久失修，三級排水渠道經2013年應急改造后渠道設計流量為8.0～9.3m3/s左右。依照現狀的泵站設計流量2.33m3/s，排空50年一遇最大3日洪量2907萬m3需要288天，需要將近一年的時間，排空時間太長，根本無法在汛期及時騰空庫容迎接連續發生的洪水。
3工程應急加固改造設計
西塬湖水庫應急加固改造工程由水庫工程、分洪工程和排水工程等組成。水庫工程包括水庫東側現有大壩段的加固改造、常硝渠調節閘和溢洪道。分洪工程包括北門灘連通閘、北門灘分洪閘以及長約1.1km的分洪渠。排水工程包括三級排水泵站、引水渠（0.95km）以及沿線交叉建筑物等。引水渠在原渠道基礎上通過清淤、襯砌減糙等工程措施實現引水功能。三級泵站均在原址拆除重建。
3.1水庫工程設計
3.1.1大壩加固設計西塬湖水庫汛限水位334.60m，正常蓄水位335.40m，設計洪水位336.63m，校核洪水位336.73m。本次設計僅對現有大壩進行加固改造，大壩總長2.68km，其中與南同蒲鐵路平行段長0.68km、臨北門灘段長2.0km。現狀壩頂路面為泥結碎石路面，經過多年運行，路面坑洼不平,本次改造為混凝土路面，與鐵路平行段路面寬4.0m、臨北門灘段路面寬6.0m。經方案比較，大壩加固改造推薦格賓石籠護坡方案，即上游壩坡在335.0m以下碾壓拋石護坡護腳，高程335.0m以上堆放格賓石籠護坡，復合土工膜（兩布一膜）防滲，格賓石籠與復合土工膜之間設置砂礫料保護層,現有漿砌石護坡采用水泥砂漿抹面，防止損壞土工膜。格賓石籠堆放的平均坡比為1∶2.0。壩頂高程為338.80m～339.2m。壩頂上游側設置0.8～1.2m高漿砌石防浪墻，防浪墻頂高程340.0m，壩頂路面鋪為混凝土路面。下游壩坡坡比為1∶2，高程334.4m以下碾壓拋石，高程334.4m以上生態磚護坡。3.1.2常硝渠調節閘常硝渠調節閘退水閘位于庫區東北，承擔常硝渠入庫和水庫開閘分洪的任務，其中心線垂直于壩軸線，位于大壩樁號2+306.00處。正常情況下水流由常硝渠流入水庫，超過50年一遇設計洪水需要分洪時，水流由水庫通過常硝閘溢洪道排入北門灘。常硝渠調節閘設置3孔平面鑄鐵閘門，閘門尺寸3.0m×3.0m。閘底板高程335.00m，閘室段長10.6m，寬13.1m，閘墩頂高程（檢修平臺高程）339.00m，啟閉平臺高超343.40m。閘底板厚0.6m、閘墩厚1.0m、過壩段頂板厚0.6m，采用C25鋼筋混凝土結構整體澆筑。啟閉平臺至檢修平臺間為排架柱，設鋼梯連接。閘室段進口設5m長鋪蓋，采用C20素混凝土結構；進口兩側設八字形翼墻與大壩上游壩坡連接，平面擴散角35°。3.1.3溢洪道溢洪道布置在常硝渠調節閘東南側，溢洪道（包括常硝渠調節閘）全長65m，其中：樁號溢0-005.00～溢0+000.00為常硝渠調節閘鋪蓋；樁號溢0+000.00～溢0+010.60為常硝渠調節閘閘室段；樁號溢0+010.60～溢0+033.40為結合段；樁號溢0+033.40～溢0+039.40為溢洪道閘室段，采用C25鋼筋混凝土整體澆筑，2孔，每孔凈寬3.0m，閘室段長6.0m，寬9.1m，底板高程335.00m，閘墩頂高程（檢修平臺高程）339.00m，啟閉平臺高程343.40m，底板厚0.8m、閘墩厚1.0m。啟閉平臺至檢修平臺間為排架柱，設鋼梯連接；樁號溢0+039.40～溢0+055.00為泄槽段，矩形斷面，底寬7m，縱坡1/100，兩側C25鋼筋混凝土邊墻，墻頂高程338.00m～337.044m，墻頂寬0.6m，C25混凝土澆筑；樁號溢0+055.00～溢0+060.00為防護段，設800mm厚格賓石籠防護。3.1.4大壩安全監測現狀大壩無觀測設施，除規范要求的巡視檢查外，本次設計布置大壩外部變形觀測和水位觀測。西塬湖水庫大壩外部變形觀測包括壩面豎向位移觀測和垂直壩軸線的水平位移觀測。大壩壩頂長2680m，壩軸線不是一條直線，且臨北門灘段大壩上下游均有水，因此，外部變形觀測斷面布設6個，樁號分別為0+200、0+600、1+000、1+300.0、1+700和2+200。大壩變形觀測每個斷面布設2個點：壩頂上游側防浪墻頂部設1個、壩頂下游壩肩外2.0m設1個。在大壩兩側2～3km范圍內布設2個水準基點。共設測點12個，水準基點2個。另外，大壩樁號0+600.0、1+300.0、0+1700.0斷面分別設置一個水位標尺，庫區范圍內現有北門灘抽水泵站、常硝渠調節閘和引水渠進口處各設置一個水位標尺。
3.2分洪工程設計
北門灘連通閘布置在西灘至中灘之間的S239公路中部，設計流量為9.0m3/s。設置1孔平面鑄鐵閘門，孔口尺寸3.0m×2.9m，閘底板高程332.00m，頂、底板厚0.8m、閘墩厚1.0m。北門灘分洪閘布置于北門灘東灘大壩東北端，后接分洪渠，由西向東將洪水排至運城鹽池。分洪閘設計流量為9.0m3/s，設置為1孔平面鑄鐵閘門，孔口尺寸3.0m×3.4m，開敞式結構，閘底板高程331.50m，底板厚0.8m、頂板厚0.6m、閘墩厚1.0m。北門灘分洪渠長1.137km，設計流量9.0m3/s，梯形斷面，底寬2.0m，渠深2.0m，邊坡1∶1，對現狀土渠進行清淤，M7.5漿砌石襯砌，盡量不占用耕地。分洪渠沿線更新改造3座機耕橋。3.3排水工程設計現有排水泵站及排水渠建于上世紀60年代，為三級提排，排水渠東起水庫西側鹽湖區底張村，西至永濟市土橋村，長13.11km，包括引水渠總長0.95m和一、二、三級排水渠渠道長12.16km。3.3.1引水渠引水渠渠道改造方式受占地范圍限制，改造方式為清淤、混凝土面板襯砌降糙，最大限度增加現有渠道過流能力，以滿足水庫排洪要求。引水渠設計流量為8.0m3/s，長0.95km，設計縱坡1/5000，進口底高程334.00m，出口底高程333.81m。根據渠道現狀，引水渠橫斷面型式為梯形，底寬4.0m，邊坡1∶1.5，設計水深1.42m，設計渠深2.20m。渠底及設計渠深范圍內邊坡采用100mm厚C25混凝土襯砌，在混凝土襯砌層下鋪設復合土工膜加強渠道防滲，土工膜采用一布一膜。引水渠每8.0m設一道變形縫，縫寬20mm，采用瀝青砂漿勾縫。3.3.2排水泵站三級排水泵站均在原站址處拆除舊泵站重建，建筑物布局基本相同，各級泵站上游至下游均由進水閘、進水池、攔污柵、廠房、壓力管道、出水池等建筑物組成，泵站進、出水均為正向，裝機流量均為10.0m3/s，布置5臺機組，單機設計流量均為2.0m3/s，各級泵站的結構布置基本相同，僅在廠房層間高度、進水池和出水池深度、特征水位等方面略有差別，故僅以一級排水泵站為例。進水建筑物：排水泵站進水建筑物包括進水閘、進水池和攔污柵。進水閘布置于上游渠道末端，鋼筋混凝土結構，平板鑄鐵閘門。進水閘設計流量8.0m3/s。閘室段長4.0m，寬9.0m，檢修平臺與啟閉平臺高差為3.0m，其間設鋼梯連接。進水閘上游均設8.0m長漸變段與引水渠（或上一級排水渠）連接，由渠道的梯形斷面漸變到閘室的矩形斷面。進水池頂部開敞，采用鋼筋混凝土結構，池底高程332.4m，池頂高程337.4m，底板厚0.6m。建筑物基礎均座落于低液限粘土上，地基設0.5m厚夯插片石和碎石墊層。主廠房設計：主廠房上部為單層框架結構，平面軸線尺寸26.15×6.9m，安裝間高程為室內地坪高程339.0m，安裝間地面至廠房主梁底面凈距8.0m，主梁高0.8m。廠房內布置5臺立式軸流泵，從右至左分別為1#～5#機組，機組間距分別為4.1m、4.2m、4.2m、4.1m。機組中心線至上、下游墻軸線距離均為3.45m。安裝間布置于主廠房左側，寬3.9m；主廠房大門位于左側邊墻中部，門寬3.6m，高4.2m。主廠房基礎座落于低液限粘土上，地基設1.0m厚夯插片石，碎石找平層。副廠房設計：副廠房位于主廠房下游側，平行于主廠房布置，單層磚混結構，長26.15m，進深6.0m，高4.9m，布置中控室、高壓開關室、電容器室等。副廠房室內地面高程與主廠房地面齊平。副廠房為普通磚混結構，370mm磚墻，上下游側墻基礎為鋼筋混凝土（兼做鎮墩），其余采用鋼筋混凝土條形基礎，底部和頂部各設一道圈梁，屋面板為現澆鋼筋混凝土板，厚150mm，梁、柱及屋面板混凝土強度等級均為C25。副廠房室內地面采用C20素混凝土地面，屋面保溫、防水作法與主廠房相同。壓力管道：本工程各級泵站均為排水泵站，具有揚程低、流量大、出水管道長度短等特點，因此，本工程各泵站壓力出水管道均選用鋼管。根據各泵站水泵機組配置和管路損失計算結果，各級泵站均布置5根壓力出水管道，管道直徑為1.0m。出水池：出水池位于主廠房下游側，開敞式梯形鋼筋混凝土結構，上游池壁固定泵站壓力出水管道，下游與排水渠道連接。出水池總長10.0m，凈寬由12m漸變為3.0m，漸變段底板縱坡1∶5。水池底板厚0.6m，邊墻頂厚0.5m，均為現澆鋼筋混凝土結構，混凝土強度等級C25，抗滲等級W4，抗凍等級F50。出水池末端通過扭面與下游梯形渠道銜接。
4結語
［關鍵詞］ 鋼筋焊接網 水利工程 應用
一、引言
鋼筋焊接網是通過專用設備在工廠加工，縱向鋼筋和橫向鋼筋分別以一定間距垂直疊交排列，全部交叉點均通過全自動智能化的GWC型鋼筋焊接網生產線用電阻熔接法點焊（低電壓、高電流，焊接接觸時間一般不超過0.5s）在一起形成的鋼筋網片。是一種代替傳統人工制作、綁扎的新型、高效、優質的鋼筋混凝土結構的建筑鋼筋。鋼筋焊接網是建設部重點推廣應用的新技術之一。
鋼筋焊接網即可用于制作鋼筋混凝土預制構件，也可用于現澆混凝土結構，大量用于工業與民用建筑的墻板、樓板、屋面板等。在市政、水利工程領域如:混凝土路面、橋面鋪裝、橋涵擋墻和基礎混凝土以及污水處理池、水庫等工程中也有廣泛用途。焊接網也可利用彎網機彎成各種不同的形狀來適應不同構件的需要。目前，焊接網的應用范圍已從板類構件為主擴大到包括梁、柱類構件的多種類型結構。
二、鋼筋焊接網在國內外的應用與發展
鋼筋焊接網是20世紀初在歐洲產生的,德國、美國、意大利、奧地利、法國等歐美國家20世紀初，就對鋼筋焊接網混凝土構件的結構性能進行了較多的試驗研究，并相繼制定了鋼筋焊接網標準、圖集、規程、使用手冊。經近百年的應用與發展,在國外已被建筑界廣泛采用。目前德國鋼筋混凝土結構中鋼筋焊接網的用量己占鋼筋總用量的50~65%以上，并且還在繼續增長。
在亞太地區鋼筋焊接網的應用也得到一定發展。日本、澳大利亞、新加坡等國的焊接網應用較早，在上世紀50年代就制訂了焊接網產品標準，并在鋼筋混凝土結構規范和設計手冊中對焊接網的構造要求等作了專門規定。焊接網已大量用在現澆混凝土板類構件和構筑物中，目前焊接網的產量大約占35%以上。
鋼筋焊接網技術是20世紀八十年代末九十年代初引入我國的，10年多來，特別是近幾年，得到迅速發展，成為建設部重點推廣的新鋼種。冷軋帶肋鋼筋的迅速發展，為焊接網的發展提供良好條件。我國焊接網產品首部標準已于1995年12月起實施，對于指導生產、保證產品質量具有重要的意義。據不完全統計，截止2000年10月，國內應用焊接網的民用與工業房屋建筑工程有500多項。主要用在高層及多層住宅、辦公樓、賓館、醫院、學校、倉庫、廠房等建筑的樓板、屋面板、墻體、地坪、地下室墻壁、基礎以及游泳池的池壁、池底等部位。工程主要分布在珠江三角洲、上海市、江蘇省、北京及兩湖地區。同期，國內鋼筋焊接網在道路、橋梁中的應用也達180多項。
三、鋼筋焊接網的特點
1.改善混凝土結構性能、提高鋼筋工程質量
鋼筋焊接網片是在工廠加工而成，網格間距尺寸、鋼筋數量準確，克服了傳統人工綁扎時由人工擺放鋼筋造成間距尺寸誤差大、綁扎質量出現漏扎、缺扣的現象。焊接網的網格尺寸非常規整，遠超過手工綁扎網。網片剛度大，彈性好，澆注混凝土時鋼筋不易局部彎折、不產生變位，混凝土保護層厚度均勻、易于控制，明顯提高鋼筋工程質量。由于采用縱、橫鋼筋點焊成網狀結構，達到共同均勻受力起粘結錨的目的，加上鋼筋斷面的橫肋變形、增強了與混凝土的握裹力，使得所形成的混凝土結構受彎構件的結構性能得到改善，有效地防止了混凝土裂縫的產生，提高了鋼筋混凝土的內在質量。試驗研究分析表明：在混凝土路面內配置焊接網鋪裝層時，可有效減少70％左右的由于荷載或濕度引起的混凝土表面龜裂。對于混凝土受彎板類構件，使用焊接網可以提高板剛度50％左右，提高抗裂性能約30％，有效減少裂縫寬度約50％。
2.提高生產效率、加快施工進度
鋼筋焊接網將原來現場制作的全部工序及90％以上的綁扎成型工序全部進行了工廠化生產，除保證鋼筋制作、綁扎的質量外，還可大量降低鋼筋安裝工時，減少用工數量。從使用焊接網與采用普通綁扎網的比較看，使用焊接網比綁扎網少用人工60％左右，提高鋼筋制作安裝速度50％左右，大大縮短了工程的施工周期，節約了施工排水費用。并且在工程施工中的排水問題也是工程施工的難點，鋼筋焊接網的使用，將會給工程的順利進展創造良好的條件。
3.節約鋼材、凈化施工環境
由于焊接鋼筋是一種規模化連續生產方式，可以最大限度減少對鋼筋加工過程的損耗，據統計，扣除單元搭接所增加的用鋼量后還可以節省鋼材2％左右。由于采用工廠化專業化生產，按施工進度運到現場后即吊運至作業面，現場不必設鋼筋加工場地，即節約了場地又提高了現場管理水平。同時，還可以解決調直鋼筋時所產生的噪音污染等問題，促進了現場文明施工。
4.方便質量控制和工程驗收
采用按照產品標準生產的合格焊接網，在安裝和驗收過程中，只要嚴格控制和檢查網片的搭接長度和錨固長度就可以保證安裝質量。安裝簡單，檢查方便。可以有效避免因人為影響而造成的鋼筋根數誤差和規格錯誤。免去了驗收時檢查鋼筋規格、間距、鋼筋漏扎、綁扎不牢固和錯扎等大量的繁瑣工作。
四、在水利工程中推廣使用尚需合理解決的問題
鋼筋焊接網作為鋼筋工程的技術進步的確有許多優點，鋼筋施工走焊接網道路是世界鋼筋工業發展的潮流。焊接網既是一種新型、高性能結構材料，也是一種高效施工技術，是鋼筋施工由手工操作向工廠化、商品化的根本轉變。目前，該技術在建筑、道路等領域中的應用，已趨于成熟。在水利工程中推廣使用時，尚需處理好以下幾點：
1.深入了解鋼筋焊接網的性能特點，選擇能充分發揮其優勢的工程進行合理應用。可由易到難，先在遠距離調水工程的倒虹吸、暗渠及橋面鋪裝等構件上應用。注意總結經驗，同時積極準備在其它構件中試點應用。
2.做好合理的設計，目前，水工專業還沒有使用焊接網的技術標準，可參照《鋼筋焊接網混凝土結構技術規程》進行設計計算，選擇合理的鋼筋焊接網規格和鋪設方向，解決好焊接網片的搭接處理。由于焊接網生產企業企業加工裝備原因，目前還難以做到任意定制規模尺寸的鋼筋焊接網，仍存在最經濟規格尺寸的問題。
