(1)混凝土硬化后,钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体,从而保证在荷载作用下,钢筋与周围混凝土能变形协调,相互传力,共同受力;同时,也使钢筋在受压时不易失稳。
(2)钢筋与混凝土两者有相近的线膨胀系数,钢筋为1.2×10,混凝土为(1.0~1.5)×10。当温度变化时,两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏。
(3)在钢筋的外部,应按构造要求设置一定厚度的混凝土保护层,钢筋包裹在混凝土之中,受到了混凝土的固定和保护,钢筋不容易生锈,具备了长期工作的能力;同时,在遭遇火灾时,不致使钢筋软化而导致结构的整体倒塌。
(4)钢筋的端部,应留有一定的锚固长度或做成弯钩,以保证可靠的锚固,防止钢筋受力后被拔出或产生较大的滑移。
与钢结构、砖石结构、木结构相比,钢筋混凝土结构在力学性能、工作性能和材料使用等方面有许多优点。钢筋混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的一种结构形式,它具有很多优点:
(1)可模性强,应用范围广。可以根据需要,浇筑成各种形状和尺寸的结构,如曲线形的梁、拱或空间薄壳等形状,应用范围广泛。
(2)用材经济合理,维护成本低。充分利用了钢筋和混凝土两种材料各自的力学性能优势,单位材料强度钢筋混凝土结构的价格比钢、砖、木结构小,建造成本较少,使用维护的费用也较低。
(3)耐火性能好。遭遇火灾时,在300℃范围内,混凝土的抗压强度基本不降低,钢筋有混凝土保护层包裹,不至于很快达到流塑状态使结构整体破坏。对承受高温作用的结构,可采用耐热混凝土。
(4)耐久性能好。混凝土强度随时间的增长会略有提高,钢筋被碱性的混凝土包裹,表面形成一层氧化膜,不易生锈,使用寿命长,耐久性能好。混凝土结构还可以用于防辐射的工作环境,如用于建造原子反应堆安全壳等,耐辐射、耐腐蚀性能好。
(5)适应灾害环境能力强。整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好、刚度大,抵抗地震、风荷载和爆炸冲击作用的性能良好。
(6)易于就地取材,节约材料。混凝土中用量最多的砂、石等原料,可以就地取材,还可利用工业废料(矿渣、粉煤灰等)。
事物总是一分为二的,钢筋混凝土结构也存在一些弱点,如自重大,不利于抗震,不利于建造大跨度及高层结构;抗裂性差,在正常使用时带裂缝工作,早期的裂缝虽不影响承载力,但裂缝会降低抗渗和抗冻性能,尤其是对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定的限制;现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和季节气候条件的限制等。
随着对钢筋混凝土结构的深入研究和工程实践经验的积累,混凝土结构的缺点正在逐步得到克服,并不断向前发展。如采用预应力混凝土可以提高其抗裂性,并扩大其使用范围,可用于大跨度结构和防渗漏结构中;采用高性能混凝土,可以改善防渗漏性能;采用轻质高强混凝土,可以减轻结构自重,并改善隔热隔声性能;混凝土加人各种纤维和聚合物后,可以改善其受力性能和工作性能提高抗拉强度和抗裂、抗渗、抗磨、抗冲击性能;采用预制装配式结构,可以减少现场操作工序,克服气候条件限制,加快施工进度;自密实混凝土的应用解决了复杂构件中钢筋密布,振捣困难的问题;智能混凝土具有一定自感知、自适应和损伤自修复功能,显著提高了混凝土结构的安全性和耐久性。加入大量工业废料的绿色混凝土、再生集料混凝土将混凝土的使用与资源节约、环境保护和生态保护相结合,使混凝土的应用可持续发展。
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