第四章工程施工技术(5)22

三、混凝土工程混凝土工程是钢筋混凝土工程中的重要组成部分，混凝土工程的施工过程有混凝土的制备、运输、浇筑和养护等。（一）混凝土施工配合比混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示。混凝土配合比的确定可根据工程特点、组成材料的质量、施工方法等因素，通过理论计算和试配来确定。1．设计混凝土配合比的基本要求（1）满足混凝土设计的强度等级。（2）满足施工要求的混凝土和易性。（3）满足混凝土使用要求的耐久性。（4）满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。从表面上看，混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。2．混凝土配合比设计的步骤混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定，根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。对有特殊要求的混凝土，其配合比设计尚应符合国家现行有关标准的专门规定。（1）混凝土的施工配制强度的确定。混凝土的施工配制强度可按下式确定，以达到95％的保证率：fcu,o≥fcu,k+1．645σ（4．4．1）式中fcu,o——混凝土的施工配制强度（MPa）；fcu,k——混凝土抗压强度标准值（MPa）；σ一施工单位的混凝土强度标准差（MPa）（2）计算水灰比（W/C）混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比宜按下式计算：W/C＝αa×fce/(fcu,o+αa×αb×fce（4．4．2）式中W/C—水灰比，αa、αb——回归系数。其中采用碎石时，αa=0．46，αb=0．07；采用卵石时，αa=0．48，αb=0．33.当无水泥28d抗压强度实测值时，公式（4．4．2）中的丘值可按下式确定：fce=rcfce,g（4．4．3）式中rc——水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；fce,g——水泥强度等级值（MPa）（3）确定单位用水量（mwo）选用单位用水量可按施工要求的混凝土坍落度及骨料的种类、规格，按《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55中对混凝土用水量的参考值选定单位用水量。（4）计算单位水泥用量（mco）。每立方米混凝土的水泥用量可按下式计算：为保证混凝土的耐久性，mco要满足《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55中规定的最小水泥用量的要求，若mco小于规定的最小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。计算的水泥用量不宜超过550kg/m3，若超过应提高水泥强度等级。（5）确定砂率（βs）合理的砂率值主要应根据混凝土拌和物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。可按骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考规程《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55选用合理砂率。（6）计算粗、细骨料用量（mgo、mso）粗骨料和细骨料用量的确定，应符合下列规定：①重量法。根据经验，如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值，这就可以先假设每立方米混凝土拌和物的重量（mcp），可列出下式：式中mco——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；mgo——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；mso——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；mwo——每立方米混凝土的用水量（始）；βs——砂率（％）；mcp——每立方米混凝土拌和物的假定重量（kg），其值可取2350～2450kg.由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。②体积法。假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气的体积之总和。因此在计算1ma混凝土拌和物的各材料用量时，可列出下式：式中рc——水泥密度（kg/m3），可取2900～3100kg/m3；，рg——粗骨料的表观密度（kg/ma）；рs——细骨料的表观密度（kg/m3）；рw——水的密度（kg/ma），可取1000kg/m3；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取1.由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。（7）试配及调整配合比。首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其工作性应满足设计配合比的要求。开始生产时应至少留置一组标准养护试件，作为验证配合比的依据。混凝土拌制前，应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量，提出施工配合比。3．混凝土配合比设计实例某建筑物的钢筋混凝土柱的混凝土设计强度等级为C30，使用水泥的强度等级为42．5普通硅酸盐水泥，碎石粒径为5—40mm，中砂、自来水，施工要求混凝土坍落度为50—70mm，采用机械搅拌、机械振捣，施工单位无混凝土强度标准查历史统计资料（σ取5），试计算该混凝土的配合比。解：（1）试配混凝土强度：（3）确定用水量：查《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55塑性混凝土的用水量，初步选该混凝土的单位用水量为mＷo=185kg。（4）计算单位水泥用量：（5）确定砂率：查《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55混凝土的砂率表，初选定砂率βs=34％。（6）计算石子、砂子用量：根据题中给定条件，选用重量法，并假设每立方米混凝土拌和物的重量mcp=2400kg，则有：解联立方程组得：mgo=1239．92kg，mso=638，74kg.即经初步计算，每立方米混凝土材料用量为：水泥336．36kg、砂子638．74kg、石子1239．92kg、水185kg.（二）混凝土搅拌混凝土的搅拌就是根据混凝土的配合比，把水泥、砂、石、外加剂、矿物掺和料和水通过搅拌的手段使其成为均质的混凝土。1．原材料的质量要求（1）水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175等的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3个月（快硬硅酸盐水泥超过1个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。（2）混凝土外加剂种类较多，且均有相应的质量标准，使用时其质量及应用技术应符合国家现行标准和有关环境保护的规定。预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的外加剂。钢筋混凝土结构中，当使用含氯化物的外加剂时，混凝土中氯化物的总含量应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定。（3）普通混凝土所用的粗细骨料的质量，应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53、《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。混凝土用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净距的3/4.对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm.（4）拌制混凝土宜采用饮用水。当采用其他水源时，水质应符合国家现行标准《混凝土拌和用水标准》JGJ63的规定。（5）混凝土中氯化物和碱的总含量应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和设计的要求。2．混凝土搅拌机类型及选用混凝土搅拌机按其工作原理，可以分为自落式和强制式两大类。自落式搅拌机由内壁装有叶片的旋转鼓筒组成，当搅拌筒绕水平轴旋转时，装入筒内的物料被叶片提升到一定高度后自由落下，物料下落时具有较大的动能，且各物料颗粒下落的时间、速度、落点和滚动距离不同，从而使物料颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合的目的。自落式混凝土搅拌机适用于搅拌塑性混凝土。强制式搅拌机搅拌筒固定不转，依靠装在简体内部转轴上的拌叶强制搅拌物料。这些不同角度和位置的叶片转动时通过物料，克服了物料的惯性、摩擦力和黏滞力，强制其产生环向、径向、竖向运动，达到均匀混合的目的。强制式搅拌机的搅拌作用比自落式搅拌机强烈，宜于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土。3．混凝土搅拌制度确定为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选择搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即搅拌时间、投料顺序和进料容量等。（1）进料容量。进料容量是指将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量。不同类型的搅拌机都有一定的进料容量，搅拌机不宜超载过多，以免影响混凝土拌和物的均匀性，进料容量宜控制在搅拌机的额定容量以下。施工配料就是根据施工配合比以及施工现场搅拌机的型号，确定现场搅拌时原材料的进料容量。（2）混凝土搅拌时间。混凝土搅拌时间是指从原材料全部投入搅拌筒时起，到开始卸料时止所经历的时间。它与搅拌质量密切相关。为获得混合均匀、强度和工作性能都能满足要求的混凝土，所需的最短搅拌时间称为最小搅拌时间，混凝土搅拌的最短时间应满足表4．4．2的规定。（3）投料顺序。投料顺序是影响混凝土质量及搅拌机生产率的重要因素。按照原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同，常用的投料顺序有一次投料法和二次投料法。表4．4．2混凝土搅拌的最短时间（s）混凝土坍落度搅拌机型搅拌机出料量（1）（mm）250250～500500≤30强制式6090120自落式9012015030强制式606090自落式9090120一次投料法是指在上料斗中先装石子，再加水泥和砂，然后一次投入搅拌机内。对于自落式搅拌机要在搅拌筒内先加部分水，投料时砂压住水泥，然后陆续加水，这样水泥不致飞扬，并且水泥和砂先进入搅拌筒形成水泥砂浆，可缩短包裹石子的时间。对于强制式搅拌机，因下料口在下部，不能先加水，应在投放干料的同时，缓慢均匀分散地加水。二次投料法分为预拌水泥砂浆法、预拌水泥净浆法和水泥裹砂石法。预拌水泥砂浆法是先将水泥、砂和水投入搅拌筒内进行搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入石子搅拌成均匀的混凝土。预拌水泥净浆法是先将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆后，再加入砂和石搅拌成混凝土。水泥裹砂石法是指先将全部的石子、砂和70％拌和水投入搅拌机，拌和10～20s，使骨料湿润，再投入全部水泥搅拌30s左右，。然后加入30％拌和水再搅拌60s左右即可。试验表明，二次投料法的混凝土与一次投料法相比，可提高混凝土强度。在强度相同的情况下，可节约水泥。（三）混凝土的运输1．运输混凝土的要求不论用何种运输方法，混凝土在运输过程中，都应满足下列要求：（1）在运输过程中应保持混凝土的均质性，不发生离析现象。（2）混凝土运至浇筑点开始浇筑时，应满足设计配合比所规定的坍落度。（3）应保证在混凝土初凝之前能有充分时间进行浇筑和振捣。2．混凝土运输方法混凝土运输分为地面运输、垂直运输和楼地面运输三种情况。混凝土地面运输。如运输预拌混凝土，多采用自卸汽车或混凝土搅拌运输车。如混凝土来自现场搅拌站，多采用小型机动翻斗车、双轮手推车等。混凝土垂直运输多采用塔式起重机、混凝土泵、快速提升斗和井架等。混凝土楼地面运输一般以双轮手推车为主，亦用小型机动翻斗车。如用混凝土泵则用布料机布料。混凝土泵是一种有效的混凝土运输的浇筑工具。它以泵为动力，沿管道输送混凝土，能一次连续完成混凝土的水平运输和垂直运输，配以布料杆还可以进行混凝土的浇筑。我国目前主要采用活塞泵。混凝土泵宜与混凝土搅拌运输车配套使用，且应使混凝土搅拌站的供应能力和混凝土搅拌运输车的运输能力大于混凝土泵的泵送能力，以保证混凝土能连续工作，保证不堵塞。进行输送管线布置时，应尽可能直，转弯要缓，管段接头要严，少用锥形管，以减少压力损失。为减少泵送阻力，用前先泵送适量的水和水泥浆或水泥砂浆以润滑输送管内壁，然后进行正常的泵送。（四）混凝土的浇筑1．混凝土浇筑的一般规定（1）在混凝土浇筑前，应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求。（2）检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度，并将检查结果填人隐蔽工程记录表。（3）混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时问。同一施工段的混凝土应连续浇筑，并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。当底层混凝土初凝后浇筑上一层混凝土时，应按施工技术方案中对施工缝的要求进行处理。（4）在浇筑竖向结构混凝土前，应先在底部填以50～1OOmm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆；为了防止发生离析现象，混凝土自高处倾落的自由高度不应