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冷库建筑中结构材料的选择与要求


     在冷库投产之后,结构构件即长期处在低温,高湿和温湿度变化频繁的环境中。如果对冷库的管理不善,那么处在这样一种环境中的混凝土构件或砖砌体,就很容易产生冻融现象。从而导致承重构件保护层剥落,受力钢筋外露,砖砌体粉刷层脱落,墙体冻酥等不良后果,影响结构构件的耐久性。在低温条件下,一般金属材料中原子运动显著减弱,反映在力学性能方面,表现为强度增高,塑性或韧性降低,易于出现冷脆倾向,对裂缝的产生和扩展的抵抗能力减弱,如果材料具有初始缺陷或裂纹,就更容易产生低温冷脆。为了确保结构构件达到安全可靠,经久耐用,对于冷库建设项目中结构材料的选择与要求必须引起足够的重视。
     一、对一般冷库建设材料的要求
     为了保证冷库结构构件具有较好的耐久性,避免它们在使用过程中由于低温冷冻及冻融引起的损坏,应对结构构件的材料进行合理的选择并提出严格要求。
     (一)水泥
    水泥是混凝土的主要胶结材料,对冷库建设工程质量起着十分重要的作用,因此在选用水泥品种时,必须结合冷库结构的特点进行选择。另外也要考虑到水泥的生产与供应情况。对于结构构件的周围环境有可能出现冻融的部位,采用普通硅酸盐水泥(又称普通水泥)效果较好。对于不会出现冻融而仅受低温影响的结构采用矿渣硅酸盐水泥(又称矿渣水泥)亦有良好的效果。但是对于采用矿渣水泥制作的结构构件,必须注意进行认真的养护,否则构件在硬化过程中会产生早期失水,导致质量下降。抗硫酸盐硅酸盐水泥(又称抗硫酸盐水泥)抵抗冻融作用的能力强,亦可用于冷库建设工程。但是,这种水泥目前因产量不多,大量使用尚有困难。又从水泥的技术性能可以看出:水泥的活性愈高,抗冻融性愈好,水泥存放的时间长,就会降低它的抗冻性能。水泥成分中的铝酸三钙含量大,对抗冻融性甚为不利,在目前的冷藏建筑中,用于低温冷库,有可能出现冻融现象的结构中,规定采用普通硅酸盐水泥作为胶结材料是有重要意义的。除此之外还要求水泥的存放期不应超过三个月,水泥标号不低于400号,这是保证结构耐久性的一项措施。
   (二)木材
    木结构应尽量避免作为冷库的主要承重结构。在一般小型冷库中,如果采用木材作为屋面结构的承重构件时,构件表面必须注意防潮,更应防止“冷桥”现象。因为“冷桥”会直接导致木材受潮。木构件在冷热影响的作用下,会出现结露现象,使纤维变质,慢慢发生霉烂,破坏木材组织,影响受力性能,这种情况,应该引起特别注意。采用木材作为冷库内的次要构件,亦应做好防潮防腐工作,否则木材的使用年限,即将降低,影响冷库的久性。
    (三)钢材
    关于钢材在低温条件下的选用问题,过去人们存在着各式各样的看法,意见很不一致,一些国家系沿用钢材的冲击韧性aK值作为鉴定钢材在负温下的应用标准,冲击韧性在一定程度上可以表示材料在低温下的抗脆能力。一般来说,a五值高,其抗脆能力强。但是钢材出现塑性或脆性的原因是多方面的,分析钢结构的低温脆断事例可以看出,在钢材的裂纹和缺口处会产生高度的应力集中,它是造成低温脆断的主要原因,脆断的发生往往是几个因素综合造成,低温虽然能够促使裂缝的发生和扩展,但它只是一个附加因素,而不是决定因素。在焊接的钢结构中,钢材的裂纹往往难以避免,它可能是由于冶炼方面的缺陷,也可能是由于设计上考虑不周或加工制作不当所造成。当钢结构的构件中有缺口或裂纹后,是否会扩展到整个构件以致发生脆性破坏,这主要取决于材料本身的性能,同时也与结构的构造与使用条件有关。对于钢筋混凝土结构中的钢筋,有时虽然有少量焊接接头,但因此而产生的应力集中和焊接残余应力,与焊接的钢结构相比要小得多,同时钢筋又是单根的配置在混凝土中,一根钢筋如果有裂纹甚至发生脆断,不会影响其他根钢筋,因此不易导致整个结构发生脆断事故。对于承受静荷载构件的金属材料,一般可采用低温拉伸试验进行鉴定,对于承受动荷载构件的金属材料,还应增加冲击韧性试验,综合加以鉴定。目前,冲击韧性与钢筋混凝土结构低温脆断之间的关系,还缺少足够的资料.
因此有些国家规定钢筋的冲击韧性Q五的指标是参照钢结构来选用的。但是,对钢筋的冲击韧性要求,不需要象要求焊接钢结构中所用的钢材那样严格,且由于钢筋具有较好的塑性,如果采取合理的构造措施,在保证结构的必要安全度的前提下,对%值的要求可以适当降低。钢筋的屈服点或屈服强度和抗拉强度均随着温度的降低而提高,其中屈服强度比抗拉强度提高的幅度大。但是随着温度的降低,除经过热处理的钢筋外,其伸长率均有所降低,因此钢筋在负温下拉断时,皆呈塑性断口。对混凝土及钢筋混凝土的要求。
     二、土及钢筋混凝土  冷库建设中使用比较普遍,特别是多层多跨的冷库尤为常用。为了保证冷库结构有一定的耐久性,提高冷藏建筑的使用年限,避免混凝土或钢筋混凝土在使用过程中由于冻融作用引起的损坏,必须对混凝土的组成材料进行合理的选择。从混凝土冰冻损坏的原因可以看出:影响混凝土抗冻性能的主要因素取决于混凝土本身的构造、胶结料中的矿物组成及集料的材质等。混凝土本身的构造与拌和混凝土的用水量及施工操作有密切的联系。实践表明,混凝土在浇捣及硬化过程中,需要与水泥起水化作用的水量仅占全部用水量的25%左右,其余绝大部分的水在砂浆的沉落密实过程中将沿着骨料表面排出至混凝土体外,一小部分则残留在混凝土体中,如果混凝土中用水量过大,则混凝土的粗骨料将在硬化过程中产生离析与泌水现象,混凝土中残留的游离水分愈多,则孔隙率愈大,混凝土的抗冻性能就降低。混凝土中的用水量与水泥的用量有关。水的重量与水泥重的比称为水灰比,它对混凝土的抗冻性影响很大,因此合理选择水灰比对提高混凝土的抗冻性能有重要的意义。

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