土木工程施工(上)-第6章混凝土工程.

第6章混凝土工程混凝土工程施工顺序:混凝土制备→运输→浇筑→养护混凝土生产方式：现场搅拌：混凝土离散性大，浪费大，适用小批量生产。如：构件厂混凝土施工。集中搅拌：效率高，质量好，要求严，适用于大批量生产。如：商品混凝土。6.1混凝土的制备6.1.1混凝土的配制混凝土配合比设计基本要求设计要求——强度等级，保证结构安全性；施工要求——施工性（和易性、流动性等）和经济性。1）混凝土施工配制强度——由于混凝土是非匀质材料,强度会有波动。为保证混凝土实际施工强度≥设计强度标准值，则施工配制强度比设计强度标准值提高一个等级，并具有95％保证率，即：fcu.o=f+1.645σcu.k式中：σ——施工单位的混凝土强度标准差，MPa;N2fcu.o——混凝土的施工配制强度，MPa；2−Nµcu∑fcu,ifcu.k——设计的混凝土强度标准值，MPa；σ=i=1当施工单位有近期（不超过3个月）同一品N−1种混凝土的强度资料时，计算求得:当强度等级C20、C25时,如计算σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当强度等级≥C25时,如计算σ＜3.0MPa时，取σ＝3.0MPa。当施工单位没有近期的同一品种混凝土的强度资料时:当强度等级＜C25，σ=4.0MPa;当强度等级C25～C35，σ=5.0MPa;当强度等级≥C35，σ=6.0MPa。例如：C40混凝土的施工配制强度为：fcu.o=40+1.645×6=49.87MPa2）混凝土的施工配料计算——施工时混凝土各种配料的计量必须正确，特别是混凝土的水灰比对混凝土的强度和收缩影响很大。计量误差的产生主要有二方面的原因：材料名称允许偏差•施工方面：多加水，流动度较好，浇筑方便；水泥及混合料±2%•经济方面：偷工减料。±3%粗，细骨料水和外加剂±2%施工配料实际用水量的计算——施工配料的砂石均有一定的含水率，为保持水灰比不变，则施工配料的用水量须扣除砂石中的含水量。设：试验室配合比为：水泥：砂：石子＝1：X：Y；水灰比为：W/C；现场测得的砂石含水率分别为：Wx、Wy。则：施工配合比为：水泥：砂：石＝1：X(1+Wx)：Y(1+Wy)实际用水量＝W（原含水量）-XWx-YWy6.1.2混凝土搅拌混凝土搅拌方式：人工搅拌机械搅拌1）混凝土搅拌机理及搅拌机选择自落式重力扩散机理---“自落式搅拌机”——利用“重力”的作用自由下落，物料下落时，颗粒间相互穿插，翻拌，混合而扩散均匀。自落式强制式强制式剪切扩散机理——“强制式搅拌机”——利用转动的叶片强迫物料相互间产生剪切滑移而达到混合和扩散均匀化。搅拌罐双卧轴强制式混凝土搅拌机选择搅拌机•搅拌机的“阶数”原材料上下一次称为“一阶”，现场搅拌机常为“一阶式”，加工厂的搅拌站常为“二阶式”或“三阶式”。•塑性混凝土宜选用“自落式搅拌机”；干硬性和轻骨料混凝土宜采用“强制式搅拌机”。•选用搅拌机容量不宜超载。超载会影响混凝土的均匀性，反之影响生产效益。•混凝土搅拌机容量以出料容积（m3）×1000标定规格，常用的有250，350，500，750和1000。•出料容积一般为装料容积的0.55∼0.75，常取为0.65，即2/3左右。2）投料顺序（1）一次投料法•投料顺序：10%水→粗细骨料，水泥、80%的水→补10%的水。•优点：水泥裹在中间，防止水泥飞扬。（2）二次投料法分为：“预拌水泥砂浆法”、“预拌水泥净浆法”、“水泥裹砂法”。•预拌水泥砂浆法——先制成水泥砂浆，然后与石子搅拌成均匀的混凝土；•预拌水泥净浆法——先制成水泥净浆，然后与砂和石搅拌成均匀的混凝土；•水泥裹砂法——先将全部砂，石和70%水倒入搅拌机搅拌10∼20S（将砂石润湿），然后与水泥搅拌约20S（造壳），最后加余水搅拌80S。•优点水泥用量不变时，强度可提高15%；强度不变时，水泥用量可节约15%∼20%。3）搅拌时间——从所有原材料倒入搅拌筒时开始，到混凝土出料止。搅拌时间宜适中，其长短直接影响混凝土质量和混凝土的生产效率！搅拌时间过短——混凝土不均匀，降低混凝土强度和工作性；搅拌时间适中——适当延长搅拌时间，强度有所提高；搅拌时间过长——较差的骨料可能会破碎，降低混凝土强度和工作性以及生产率。混凝土的搅拌时间与混凝土坍落度、搅拌机机型和出料量等因素有关。混凝土坍落度（mm）≤3030搅拌机机型强制式自落式强制式自落式25060906090搅拌机出料量(L)250～50090120609050012015090120注：混凝土搅拌最长时间不宜超过表中规定最短时间的三倍！6.2混凝土运输混凝土运输基本要求:保持原有的均匀性，不离析；开始浇筑时，坍落度满足要求；必须在混凝土初凝前完成浇筑。水平运输：混凝土运输设备——手推车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车、自卸汽车等；垂直运输：混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的时间（min）气温混凝土强度≤25℃25℃等级≤C30C30120909060注：强度越高，气温越高，砼初凝时间越短。——井架、塔式起重机和混凝土泵等。机动翻斗车手推车和机动翻斗车运输——常用于工地内短距离水平运输。手推车——容量约0.07～0.1m3左右;机动翻斗车——容量约0.45m3左右.混凝土搅拌输送车运输——可在运输途中进行混凝土搅拌，适用于混凝土长距离、水平运输，如商品混凝土的运输。每车容量约6m3。按工作性能分为两种方式运输：扰动运输•运输已搅拌好的混凝土；•运输途中，不停以慢速旋转来扰动混凝土，防止离析；•运距受混凝土初凝时间限制。搅拌运输•湿料搅拌运输——按配合比要求装入原材料（包括水），运至现场后搅拌。•干料注水搅拌运输——装入干料（砂、石和水泥），在运输途中或运到现场后加水搅拌。•运距可不受混凝土初凝时间限制。井架和塔式起重机运输——适用于混凝土的垂直输送。塔式起重机混凝土泵运输——适用于工地内混凝土的水平和垂直输送。混凝土泵车混凝土泵混凝土泵车塔式起重机井架混凝土搅拌输送车泵管输送泵泵送范围3/h，最大可达160m3/h；输送量为：30～90m水平运输量为：200～500m，最大可达700m；垂直输送量为：50～130m，最大可达200m。泵送混凝土应注意的问题水泥用量——起润滑作用，泵送混凝土最小水泥用量不宜少于300kg/m3。坍落度——应适中，过低则泵送阻力大,泵送能力下降；过大则易漏浆、混凝土易收缩、易离析。不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值表泵送高度（m）坍落度（mm）30以下30～6060～100100以上100～140140～160160～180180～200骨料种类——泵送混凝土骨料以卵石和河砂最为合适。粗骨料最大粒径与输送管径之比泵送高度（m）50以下50～100100以上粗骨料最大粒径不大于1:3（碎石）宜在1:3～1:4宜在1:4～1:5与输送管径之比和1:2.5（卵石）骨料级配和含砂率——为防止堵管，骨料级配要保证均匀性。•石子粒径：一般为5mm～1/4(或1/5)管径的连续级配；•砂率：比一般混凝土要高，一般在38%～45%，应有一定比例的细砂。水灰比和外加剂•水灰比：一般控制为0.4～0.6。•外加剂：根据混凝土的实际情况,由试验确定。其它•输送管——弯头少、管子直、转弯缓、接头严、少用锥形管等，以减少压力损失；•使用——开始时用稀浆润滑管道、连续工作、受料斗灌满混凝土、清洗等；•混凝土养护——加强养护，以防混凝土出现裂纹。6.3混凝土浇筑——须使混凝土振捣密实，强度符合设计要求，保证结构整体性，尺寸准确，拆模后混凝土表面平整光洁。6.3.1基本要求1）防止离析运输途中防止剧烈颠簸；浇筑时混凝土从料斗内卸出，其自由倾落最大高度不应超过2m；浇筑竖向结构混凝土，浇筑高度不应超过3m；浇筑高度过高，则应采用串筒、溜管或振动溜管下料，并保证混凝土出口下落方向垂直；出现混凝土离析和坍落度不满足要求时，必须在浇筑前进行二次搅拌。2）正确留置施工缝(1)施工缝定义重要概念)上的原因,不能连续将结构整体浇筑完成，且可能超过混凝土初凝结时间时，预先确定在适当的部位留设的缝。停歇时间——由于施工技术(绑扎钢筋，安装模板等)或施工组织(工人换班、设备损坏、待料等•从空间上——施工缝为浇筑过程中新老混凝土的接触面；•从时间上——施工缝为混凝土浇筑的临时停歇点；•从性质上——施工缝既非结构缝（沉降缝、伸缩缝和抗震缝），也不同于后浇带。（2）施工缝留设位置——施工缝是结构中薄弱环节，宜留在“结构剪力较小，施工较方便”处。•柱子——基础或楼面的顶面，梁的下面，无梁楼板柱帽下面，吊车梁牛腿下面或吊车梁上面，一般为2∼5cm；•有主次梁楼板——宜顺着次梁方向浇筑，施工缝留在次梁跨度中间1/3范围内。•梁和双向板——跨中1/3范围内；•单向板——平行于板短边的任何位置；•楼梯——跨中1/3范围内。（3）施工缝处理方法•已浇混凝土的抗压强度≥1.2MPa；•清理已硬化混凝土表面的水泥和松动的石子以及软弱混凝土层；•冲洗表面干净，充分湿润，不得积水；•在老混凝土表面铺设一层水泥浆或与混凝土成分相同的水泥砂浆，然后浇筑新混凝土。6.3.2浇筑方法分层浇筑在下层混凝土凝结前，完成上层的浇筑和振捣；每层浇筑厚度约为200～300mm。捣实混凝土的方法插入式振捣表面震动在基础、无筋混凝土中人工捣固在梁、墙板、柱结构中在配筋密集的结构中浇筑层厚度（mm）振动器作用部分长度的1.25倍200250200150300200插入式振捣轻骨料混凝土表面震动（振动时需加荷）连续浇筑应在前层混凝土凝结前将次层浇筑完毕；混凝土运输、浇筑和停歇全部时间不得超过下表规定，否则应留设施工缝。气温混凝土强度不高于25℃高于25℃等级不高于C30高于C30210min180min180min150min注：影响因素包括混凝土强度等级、气温、外加剂等。梁、板、柱、墙的浇筑对于结构层——逐层浇筑；对于同一层:•先浇筑竖向构件（柱、墙），后浇水平构件（梁、板）；•一般分二次浇，也可一次浇筑完成。浇筑须注意对称，防止模板及其支架倾斜；每一施工层的每一施工段中，墙、柱应连续浇筑到顶。大体积混凝土的浇筑大体积的混凝土定义——任何就地浇筑大体积混凝土，其尺寸之大，必须采取措施解决水化热及随着引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂。大体积混凝土结构——工业建筑中的设备基础；在高层建筑中地下室底板、结构转换层；各类结构的厚大桩基承台或基础底板以及桥梁的墩台等。如：南京娄子巷高层住宅2m厚转换板、润扬大桥锚锭（长69m、宽50m，深50m）等。大体积混凝土裂缝产生的原因——由于混凝土水化热和自身体积收缩，在内外温差以及外界约束条件下，产生拉应力，当拉应力超过该龄期混凝土抗拉强度，则混凝土开裂，产生裂缝。润扬大桥锚锭大体积混凝土裂缝控制措施——关键是减小温度应力，为此须减小混凝土内外温差、自身体积收缩和外界约束。•优先选用水化热低的水泥，如：矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥等；•降低水泥用量，掺入适量的粉煤灰；•掺入具有缓凝、微膨胀或减缩作用的外加剂；•采取蓄水法或覆盖法降温，或人工降温措施，控制内外温差≤25℃。•减小约束的刚度或摩擦系数；•测温测试，信息化施工；•分段、分层浇筑，降低浇筑速度和减小浇筑层厚度，等。具体措施6.3.3混凝土的振捣1）原理——混凝土的颗粒在振动力作用下引起颤动，破坏了混凝土颗粒间的粘结力和摩擦力，使混凝土由“塑性状态”变换成“重质液体状态”，骨料下沉、气泡向上排出、水泥浆充满整个模板，混凝土密实。振动停止，混凝土又由“重制液体状态”恢复回“塑性状态”。注：“塑性状态”←→“重质液体状态”是可逆的。2）振动机械——按工作方式分为：内部振动器（a）、表面振动器（b）、外部振动器（c）和振动台（d）。3）振动棒振捣方法——“快插慢拔”6.4混凝土的养护混凝土水化的基本外界条件：温度（≥5°C）和湿度（80%）。重要概念1）标准养护定义——混凝土在温度为20±3°C和相对湿度为90%以上的潮湿环境或水中的条件小进行的养护。用于对混凝土试件进行养护。2）自然养护定义——混凝土在