分析历史建筑中钢材的检验论文
外包材料分为混凝土和砂浆两种,底部外包材料厚80mm,两侧外包材料厚60mm(图略),大楼楼板主要为现浇钢筋混凝土楼板。混凝土楼板各层厚度均为120mm,主筋为双股圆钢扭制,直径5mm,间距100mm;分布筋采用三角形拉结,直径2.5mm,三角形边长分别为100mm、112mm、112mm(图略)。
钢材锈蚀的检测历史建筑
由于建成历史久远,其钢结构及混凝土中的钢筋留存至今面临的主要问题是受环境因素影响而存在的不同程度的锈蚀问题。裸露的钢结构出现的锈蚀很容易会被观察到,而被包裹在混凝土结构中的型钢或钢筋的锈蚀,如果严重的话会铁胀显现出来,即钢材表面因锈蚀而产生体积变化使混凝土保护层胀裂的现象(图5);而一般的锈蚀如果不凿除混凝土表面的保护层是无法被观察到的,而采用钢筋锈蚀仪可以在不打开混凝土表面的情况下检测钢筋的锈蚀状况。本案例为确定大楼混凝土构件内部钢筋的锈蚀概率,现场采用瑞士CANIN钢筋锈蚀测定仪对部分混凝土构件进行了钢筋锈蚀概率抽样检测。本次钢筋锈蚀概率检测主要采用铜/硫酸铜电化学测定法,检测结果的钢筋锈蚀如图略。根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)中规定的混凝土中钢筋锈蚀状况判别标准(表1),同时参考美国ASTMC856评判准则(表2),综合分析判别结果(表略)。根据构件所处的环境不同及外观的差异分类,测区能代表不同环境条件和不同锈蚀锈蚀的外观表征。1#测区楼板位于地下室,周边环境较为潮湿;3#测区处有较明显的外墙渗水痕迹,说明混凝土材料受流水侵蚀使钢筋出现不同程度铁胀和锈蚀;其他的测区楼板构件所处的环境干燥,外表无细裂缝,说明该状态下构件即便是留存至今,其锈蚀概率也很低。
钢材强度的检测
表面硬度法测试钢材强度历史建筑的改造维修必须了解其主要承重材料的强度,因此,对于钢结构,检测工作必须测定其钢材的强度,当然最直接最准确的'方法是截取其结构中的某段钢材,但历史建筑的检测应尽量不破坏其结构而应采用无损检测。根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)、《黑金属硬度及强度换算值》(GB/T1172-1999),本案例现场采用HL-300里氏硬度计对大楼结构构件的钢材抗拉强度进行现场抽样检测,代表性的测区检测结果详见表4。根据现场抽检结果,该大楼结构构件钢材推定抗拉强度虽然离散性较大,但基本都达到Q235级强度要求。3.2钢材表面锈蚀度的检测如果钢材表面出现了一定的锈蚀,其强度就会受影响,而现场检测所得的强度往往是不考虑其锈蚀的状态的。因此,对年代久远的历史建筑在计算其结构承载力时,检测人员一般会根据经验对所测得的强度进行折减,但折减系数的确定往往没有可靠的定量数据。本案例我们将钢材锈蚀度进行定量测定,从而对结构计算时钢材折减系数的确定提供了依据。为确定大楼承重钢构件的表面锈蚀率,现场抽取部分钢结构构件,采用打磨表面除去锈蚀层并分别测量打磨前后钢构件截面厚度变化率的方式,对该钢构件的表面锈蚀度进行测定。代表性的测区检测结果见表5。根据现场所有测区的检测结果,目前钢梁的锈蚀度为1.0%~7.2%,平均锈蚀度为2.5%,结构计算可依据此结果进行钢材强度折减。
结语
对历史建筑钢结构、钢-混凝土结构面临的重要问题是其结构中钢材的锈蚀状况。对钢材锈蚀状况的检测,应采用外观检测,并配合钢筋锈蚀仪进行检测,其优点在于对包裹在混凝土中的型钢、钢筋的锈蚀状况也进行了评估,其方法更全面、更科学。对历史建筑既有结构中钢材的强度检测可采用表面硬度法,其优点是不破坏结构,同时应辅以钢材表面锈蚀度的检测,可使结构计算采用的现场检测结果根据实际情况进行折减的方法更有依据
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