地下富水区混凝土基础结构腐蚀的监测分析.pdf

地下富水区混凝土基础结构 腐蚀的监测分析 Mo n i t o r i n g A n a ly s i s o f C o r r o s i o n i n C o n c r e t e F o u n d a t i o n S t r u c t u r e u n d e r C o n d i t i o n o f R i c h U n d e r g r o u n d Wa t e r 唐恩宽 丁穗坤 1 中国建巩 z- 币k # 五工程局有限公司 沈阳 1 1 0 0 0 4 ；2 大连理工大学 大连 1 1 6 0 2 4 摘要：针对抚顺市天朗国际广场工程地下水位高、水文条件复杂、地下水对混凝土基础结构有弱腐蚀性等特点，对该 工程筏板基础及地下连续墙结构产生腐蚀的原因、发展及破坏情况进行了分析和研究。同时，模拟同条件钢筋混凝土 梁 实验 构件 ，采取 了声发射监 测方法来进 行实验 。实验表 明 ：声发射可 以对钢筋混凝 土构件 的腐蚀从静止 、开始到 发展的全过程起到很好的动态实时监测，实验结果对类似工程的腐蚀监测提供了可行性方案。 关键词：地质富水 区 基础结构 声发射 腐蚀检测 中图分 类号 ：T U 7 5 5 7 文献标识码：B 文章编号 ：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 2 0 2 0 3 1 工程概况 抚顺天朗国际广场工程位于抚顺市新抚区武功街与西 一 路交汇处的西北角 ，北侧紧邻轨交。地下2 层 ，地上3 2 层 ，15 层为商业用房 ，6 层以上为公寓或住宅 ，共6 栋塔 楼 ，总高度1 0 5 2 m，结构形式为框支剪力墙结构 总规划 用地面积2 9 1 h m ，总建筑面积2 5 74 2 7 4 5 Il l ，其 中地上总 建筑面积2 2 0 5 8 0 5 7 m ，地下总建筑面积3 6 8 4 6 8 8 m ，基 础采用筏板基础。筏形基础尺寸3 2 6 9 m6 1 2 m，筱板厚 度 为2 2 m。 本工程的地下水位高 ，水量丰富 ，基础底垫层顶标高 为一 1 2 5 m；现有地面标高为 3 m，基础最大挖深为1 2 2 m， 为超大超深基坑 ，筏板放大脚为3 0 0 mm宽 ( 南面局部为 1 0 0 0 mm)，基坑支护桩与地下室外墙距离为0 6 1 6 Il l 。 图1 基础平面布置 2 工程重点与难点 本工程体量巨大，结构复杂，为抚顺最大的单体建筑。 其基坑开挖深度深 ，建筑外墙与基坑支护桩间距小 ，基础 施工用场地极其狭小，且紧邻浑河，场地冰冻深度1 2 m， 作者简介：唐恩宽 ( 1 9 8 3 )，男，硕士，工程师。 通讯地址：辽宁省沈阳市和平区青年大稚 1 8 号 ( 1 l 0 o 0 4 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 I 1 - 0 8 2 0 2 l 建 筑 施 工第 3 5 卷第 3 期 场 区地下水埋 深5 4 06 3 0 m。水位年变化幅度一般可达 12 m。该场地地下水对混凝土结构有弱腐蚀性 ，对钢筋 混凝土内的钢筋有弱腐蚀性 ，对钢结构有弱腐蚀性。抗浮 设计水位标高为7 6 0 m，基础埋深为3 5 m。 由于本工程地下环境对基础钢筋混凝土的弱腐蚀性 ， 因此对腐蚀条件的形成过程、腐蚀过程和钢筋混凝土的破 坏程度、破坏进程必须进行监测评价 ，用科学的方法判断 其所处的状态，对其进行“ 健康”评估 ，是服务于工程建 设和运营的一项重要工作。 3 腐蚀 无损监测实验 本工程基础的腐蚀性是基于外部介质作用影响而具有 破坏隐患的。对此 ，现场进行了基于声发射的基础模拟腐 蚀无损监测实验 ，使用参数分析方法来分析判断构件不 同 的损伤阶段，为实时监测富水区混凝土基础结构腐蚀情况 提供 了有效方法 。 3 1 实验设备 实验所采用 的直流稳定 电源、声发射监测系统 以及声 发射传感器和前置放大器，分别为：P S - 6 0 3 D电流计、S A MO S T M、WD宽频传感器等。 3 2 实验 方案 实验模 拟所用 的钢筋 混凝土结构选 为混凝 土梁 ，具 体尺寸为3 0 0 mm3 0 0 mm1 0 0 0 mm，中间布置1 根 0 2 5 mm钢筋 ，钢筋总长1 4 0 0 mm，两端各露出2 0 0 mm。 为便于 通 电腐 蚀和 布置传 感器 ，钢 筋两 端各刨 平一 段 距 离 ，并 用 环 氧 树 脂 将 外 露于 混凝 土 梁 的钢 筋 保 护 好 。 混凝 土强度 按 筏板标 号 c3 O设计 ，具 体 配合 比 为 唐恩宽丁穗坤 ：地下富水区混凝土基础结构腐蚀的监测分析 W ： C： S： G = 0 4 9： 1： 1 3 6： 2 7 5 。2 8 d 标准养护后，试 压强度为3 5 8 0 MP a ，满足设计要求。 针对实验混凝土构件形状 ，模拟地下环境腐蚀机理 ， 专门设计 了腐蚀实验装置。即选取刨平钢筋的一端作为阳 极与直流 电源正极相接 ，不锈钢管作为阴极与电源的负极 相接。实验前 ，先将混凝土构件置于5 的N a C I 溶液 中1 h 左 右，使得构件在通 电前得到有效湿润。通过稳流 电源施加 O 1 5 A 19 恒定 电流，通 电时间以混凝土块 的脱落为； 隹，前后 持续1 2d 。 使用声发射仪器对腐蚀信号进行监测 ，最主要的是声 发射参数的设定。表1 详细列出了实验的参数设置。 表 1声发射实验参数详细设置 前置放大 撞击长度 采样率 器 d B k MH z P D T S H D T S H L T S 4 5 4 0 4 3 2 0 0 8 0 0 l 0 0 0 3 3 实验结果 与分析 研究表明，混凝土 自然腐蚀损伤与时间的关系如图3 所示。我们把钢筋混凝土的腐蚀损伤全过程可以分为4 个阶 段 ：静止、开始、加速和破坏 阶段。即将开始产生腐蚀和 形成混凝土裂缝作为两个转折点。即第1 个转折点定义为腐 蚀从静止到刚刚开始的时间点 ，第2 个转折点为腐蚀产物的 膨 胀导 致产生 混凝 土裂缝 的时刻 。 _ _ l 篓 臻，嚣 l 量 琏骢嚣 嗣 流稳流 n 社 5 )似 感 瞄- l1 媾 、 l i f f： i 习 l l 一 图2 腐蚀实验装置 盼段 州 ) 图 3 混凝土的 自然腐蚀损伤 3 4 声发射信 号波形 特征 参数分析 提取参数 时间历程图如 图4 所示。同样可 以将其 分为 4 个阶段 ：腐 蚀静止 阶段、开始缓慢腐蚀 阶段 、加速腐蚀 阶段和最终的破坏 阶段。特征参数计数、能量和持续时间 随时间的变化分别如图4( a)、 ( b) 和 ( C)所示。从计 数、能量和持续时间的时间历程图可以得到，腐蚀信号 的 阶段性也很 明显。分析如下 ： ( a) 阶段1 为腐蚀从静止到开始的过渡阶段。因为试 验是在施加电流情况下的腐蚀 ，所以腐蚀从静止到开始时 间较短 ，大约为 ( 0 0 6)X 1 0 S 。该阶段声发射较少， 只有离散的一些 ，且信号强度较弱，撞击计数和能量幅值 均小于5 O 和 1 0 ，持续时间也均小于5 0 0 S 。有离散信号的产 生而并非完全处于腐蚀静止状态的原 因可以归结如下 ：为 避免试件内外湿度不一致 以及混凝土构件养护期间水化收 缩等因素对以后加速腐蚀的影响 ，实验开始前试件在 电解 。 i l搬 壤I f段2 衙段3 r段 I k 。 时 n l O 【h) 敬 I阶段2 新投 喻艘4 A ： j j 一 ， l I l 时 闷， l ) 图 4 声发射参数累计时间历程 质溶液中浸泡了相 当长一段时间 ( 长达7 d)，考虑到本试 验开始浸泡时间不够长 ，信号一部分为试件 由于吸收溶液 和养护期间水化收缩等因素造成的低强度声发射信号。 ( b)阶段2 为腐蚀的产生到加速腐蚀的中间阶段。大 致为 ( 0 64)X 1 0 S 。从图3 和表4 可看 出，计数和能量 幅度超过5 0 t 1 0 的信号个数明显增加 ，但发生频率不是很 高，表明声发射源的信号活动性有所增强。这是 由于 当混 凝土结构腐蚀开始时 ，有限的混凝土裂缝被腐蚀产物给堵 塞 ，从而阻止 了电解质溶液的渗入，腐蚀产物对钢筋腐蚀 表面的覆盖，进一步阻止 了腐蚀的发生。因而这一阶段为 腐蚀 的缓慢发展阶段 ，并且时间较长。 ( C ) 阶段3 为腐蚀的加速发展阶段。整个阶段高强度信 号产生的频率大大增强，与其他阶段区分的非常明显。该阶 段作为腐蚀的加速阶段 ，时间大致为 ( 47 6)1 0 5 S 。 ( d) 阶段4 为腐蚀的破坏阶段。该阶段 出现的信号强 度在整个阶段 中最大，且 出现了整个腐蚀阶段中最大计数 和能量计数的信号 ，具体时间为8 2 0 8 1 0 5 4 3 7 4 0 0 S ，该信 号 的计数和能量幅值分别为7 3 9 、3 3 8 E 1 3 2 0 0，与混凝土 出现贯穿裂缝后整个混凝土块下部分的脱落时间吻合。 4 结语 通过声发射技术对钢筋混凝土构件腐蚀不同阶段的实 时监测，采用声发射波形参数进行分析后得出结论如下 ： ( a) 在腐蚀的第1 阶段 ，时域波形的峰值和谱密度在 前3 个阶段处于同一等量级 ，但都处于递增的变化，且增量 越来越大 ，表 明腐蚀处于静止 、开始到加速的过程。信号 频率也持续向高频发展，进一步表 明了腐蚀信号由弱向强 发展。在第4 阶段 ，信号的波形峰值和谱密度与前3 个阶段 2 0 1 3 -3 B u i l d i n g C 。 n s t r u c t i 。 n I 2 0 3 大型地下通道超厚顶板施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y f o r U l t r a T h i c k T o p P l a t e o f L a r g e Un d e r g r o u n d P a s s a g e 朱红娟 上海奉贤建设发展 ( 集团)有限公司 上海 2 0 1 4 9 9 摘要 ：大型地 下通道项板通 常使 用超厚板 的形式 ，但 由于种种原 因，常规施工 方法往往无法满足要求。鉴于此 ，结合 具体工程介绍了地 下通道工程中超厚板的施工工 艺，在工程实践 中取得 了较好 的效果 ，可为其他 同类工程提供参考。 关键词：地下通道 超厚板 模支撑 施工工艺 中图分类号：T U 7 5 6 4 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 2 0 4 0 2 随着 中国城市化进程的发展 ，道路交通 日益紧张 ，兴 建地下通道 可以减缓路面交通压力，是未来城市建设的发 展方向之一。然而，为保证通道结构受力，确保通道可安 全承载上方路面压力 ，一般通道顶板结构会采用超厚板形 式。由于超厚板 自重大、板内钢筋密集 ，加上通常情况下 地下通道层高较高 ，常规模板排架体系往往无法满足施工 要求。因此 ，如何顺利施工超厚板结构 ，不留施工隐患 ， 确保超厚板施工质量 ，成为地下通道结构施工的重点。 1 工程概况 在上海静安嘉里商务中心工程 的北区和南区间的安义 路上，规划3 个地下通道沟通南北区裙房 ，由西向东分别为 T 1 、T 2 、T 3 通道。工程西邻常德路、东临铜仁路。上海静 安嘉里商务中心竣工后，安义路将成为主要服务于嘉里商 务中心的广场道路 ( 图1)。 作者简介：朱红娟 ( 1 9 6 8 )，女，本科 ，工程师。 通讯地址：上海奉贤区南桥镇城 乡路3 13 2 号 ( 2 0 1 4 9 9 )。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 1 1 7 图1 安义路通道平面 本工程地下通道结构形式均为单层框架钢筋混凝土结 构。T 1 通道位于安义路西段 ，通往北区地下2 层，通道结构 底板面标高为一 1 3 - 3 5 m，结构项标高为一 4 4 5 m，通道底板 厚度1 3 5 0 mm，顶板厚度1 2 0 0 mm、距底板面高度7 7 m。 T 2 通道位于安义路 中段 ，通往北区地下1 层 ，通道结 构底板面标高为一 8 2 0 m，顶板面标高为一 4 O 0 m，通道底板 厚度1 3 5 0 mm，顶板厚度1 0 0 0 mm、距底板面高度3 2 m。 T 3 通道位于安义路东段 ，通往北区地下2 层 ，通道结 构底板面标高为一 1 2 4 0 m，顶板面标高为一 4 4 5 m，通道底 板厚度1 3 5 0 mm，顶板厚度1 0 0 0 mm、距底板面高度6 9 5 m。 本文针对最厚的超厚板 ( 厚1 2 0 0 mm ) 进行施工工艺 研究。 相 比增加 了一个数量级，信号强度急剧增加，表明构件处 于破坏的阶段。 ( b)在提取第3 阶段的计数和能量峰值点的两个信号 进行频谱分析后发现 其与前三阶段 相比增 加了2 个数量 级 ，与第4 阶段的代表波形相比也增 加了1 个数量级 ，反 映 了混凝土 由于腐蚀产 物的膨 胀引起裂缝 的信号。到第 4 阶段混凝土的脱落，其波形峰值和谱密度都变得非常的 大 ，这对判断混凝土的彻底破坏很有利。 ( C) 声发射技术的实时监测对混凝土在腐蚀下的研究 9 0 4 1 建 筑 施 工第 3 5 卷第 3 期 提供了良好的手段 ，使用参数分析方法可以分析判断构件 不 同的损伤阶段。其腐蚀监测与评价真实可靠 ，监测评价 方法对同类工程具有一定的借鉴意义 。 1 Y u ma K ， Yu i c h i T ， Ma s a y a s u 0 AE Mo n i t o r i n g o f Co r r o s i o n P r o c e s s i n C y c l i c We tlr y T e s t J Co n s t r u c t io n a n d Bu i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 O 2 4 ( I 2 ) ：2 3 5 3 2 3 5 7 【 2 耿 荣 生， 沈功 田， 刘时风 模 态声发射一 声发射信 号处理的得 力5 - 具 J 1 无损检测，2 0 0 2 ， 2 4 ( 8 ) ： 3 4 卜 3 4 5 r ， 蹄 一 一 蘸