钢筋混凝土结构施工二局培训精简版

钢筋混凝土结构施工讲课研讨内容•高性能混凝土施工技术•大体积混凝土施工技术•预应力混凝土施工技术•装配式框架结构吊装高性能混凝土施工技术•高性能混凝土——具有优异高强度和耐久性的混凝土，它的主要特点是高强度、高抗渗性、变形小、耐久性好、体积稳定性好等优点。•高性能混凝土，主要应用于高层建筑、大跨度建筑、桥梁、地下工程、预应力结构等方面，由于高性能混凝土在力学性能、抗渗性能、耐久性等方面的优良表现，其在普通工程中的应用也日趋广泛。•对于结构物来说，混凝土强度高，构件的截面尺寸可以减小，结构自重可以降低，当结构物自重占全部荷载的主要部分时，应用高强混凝土就有着特殊的意义。•高性能混凝土对原材料有着严格的要求，高强混凝土的质量特别容易受到生产、运输、浇筑和养护过程中原材料、配合比、工艺、操作、时间、环境等因素的影响，混凝土强度提高后，材料的延性比普通混凝土差，高性能混凝土随着强度的提高，其抗压强度提高但抗拉和抗剪强度提高的速度会减慢。•高性能混凝土要求在生产过程中，要有严格的组织和管理，要严格按规范和操作规程施工，对原材料、配合比、水灰比、外加剂等方面均有较高要求，一般在施工现场搅拌时，难以达到这些要求，我国目前在大中城市可基本实现高强混凝土的商品化集中搅拌，对远离城市的大型工程，可专门设置现代化的集中搅拌站，均能满足高强混凝土的生产要求。•获得高性能混凝土的技术途径主要是掺加高效减水剂，并严格控制原材料质量和水灰比，除此之外，还有多种途径可以获得高强度混凝土，如采用挤压成型工艺、振动加压、混凝土高压蒸养、采用活性骨料或金属骨料、振动-真空吸水技术等，但这些方法由于有的技术过于复杂，不便施工或造价过于昂贵，在常规施工中一般不采用，只用于一些特殊的场合。相对来说，利用高效减水剂获得高强度混凝土的方法要经济和方便得多。•高性能混凝土由于施工技术要求较高、施工的组织和管理严格、对原材料质量要求高、需添加高效减水剂和其他外加剂等，其造价较高，但由于混凝土的性能提高、特别是强度和耐久性的提高，使材料的用量减少和使用寿命延长，最终仍能做到比普通混凝土还要便宜。•高性能混凝土的优点除了耐久、高强、变形小外，还在于以下几个方面：•1．坍落度大和早强，便于浇筑和加快模板周转速度，加快施工进度•2．高强混凝土可降低受弯构件截面的压区混凝土高度，提高构件的延性，允许有较高的配筋率，进而通过提高配筋率来增加构件的抗弯能力或降低构件的截面高度•3．高强混凝土的变形较小，使构件的刚度得以提高，这对某些由变形控制截面尺寸的梁板来说特别有利•4．对于预应力构件，高强混凝土可以配置高强钢筋，施加更大的预应力，其早强性能使得可以更早地施加预应力，混凝土的徐变较小使预应力损失较小•5．高强度可使构件截面减小，构件自重减小，使材料用量减小，建筑有效空间增大•6．高强混凝土材料致密坚硬，抗渗性、抗冻性优于普通混凝土一、原材料•1．水泥•宜选用42.5或42.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥中的碱含量、氯离子的含量对混凝土的耐久性都会带来不利的影响•普通的混凝土水泥用量一般在300kg/m3左右，但高性能混凝土使用的水泥用量大，以C70混凝土为例，水泥用量450～550Kg/m3，这使得高性能混凝土的单位造价较高，水泥用量大也会造成混凝土在养护期间的收缩量增加，搅拌时可加高效减水剂，减少用水量，在保证混凝土设计强度不变的前提下使水泥用量减少•C70及以上的混凝土，水灰比应控制在0.35以下，采用高效减水剂时，最好不大于0.3，当水灰比小于0.4时，水灰比的微量变化可对混凝土的强度产生较大的影响•所以，严格控制水灰比是保证高性能混凝土质量的一个关键•1．骨料•骨料分粗骨料和细骨料，混凝土中骨料的含量按质量计达到80%左右，骨料对混凝土的抗压强度和弹性模量起决定性的制约作用。与普通混凝土相比，高性能混凝土对骨料有更严格的要求•a.粗骨料•粗骨料的大小、形状、矿物成分和强度都对混凝土的性能产生影响，高性能混凝土一般选用密实坚硬的石灰石、花岗岩、正长石、辉长岩、火成岩等碎石（不宜用卵石），骨料的各个方向要接近，不宜采用长形和片状的骨料，最大粒径不超过20mm，骨料粒径加大会使混凝土强度降低。其原因可能是骨料尺寸越大所表现的强度越低，这是所有不均质材料的共性，且小骨料的表面系数大，增大了与水泥浆的粘结面积，界面受力比较均匀•高性能混凝土的粗骨料用量比普通混凝土可增加10～40%（骨料粒径小时取大值），同时减少砂的用量，但减少砂用量对泵送不利，粗骨料宜采用连续级配•b.细骨料•选用洁净的最好是圆形颗粒的天然河砂，相对于粗骨料来说，细骨料对混凝土强度的影响比较次要•细骨料的增加，会造成骨料的表面积增大，会使水泥用量增加，进而影响混凝土的变形和降低混凝土的弹性模量•c.高效减水剂•高效减水剂又称超塑化剂，主要有二类，第一类是以萘磺酸盐甲醛缩合物为代表的磺化煤焦油系减水剂，第二类是以三聚氰氨磺酸盐甲醛缩合物为代表的树脂系减水剂。国内的商品高效减水剂几乎都属于第一类。•d.粉煤灰•活性矿物材料，电厂燃烧煤粉后得到的工业废料，分为高钙粉煤灰（褐煤和次烟煤的燃烧产物）和低钙粉煤灰（无烟煤和烟煤的燃烧产物），高钙粉煤灰的活性高，含碳量低，是一种较好的混凝土添加材料，碳的含量过高，因其多孔性的特点会使用水量增加，拌合时还会引入一定量的空气。低强混凝土高强混凝土εσ•关于混凝土的早期和后期强度：•高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂后促进了水化，使混凝土的早期强度更高，一般3天强度可达28天强度的60%，7天强度可达80%左右，这对于施工单位来说，可以在混凝土浇筑养护后，实现尽早拆模，有利于加快施工进度，加快模板的周转。•用高效减水剂配制的高强混凝土，后期强度也有增长，半年和一年龄期的强度比28天时增长约15%和30%左右，且持续数年强度还会增长，但与低强度混凝土比较，高强混凝土的后期强度增长要慢一些。下表是混凝土强度随时间增长的一个统计资料：编号配料强度等级抗压水泥用量减水剂W/C28天1年2年6年12年1430kg木质素磺盐0.41C501.01.251.281.371.52400kg萘磺盐类0.42C601.01.21.241.29混凝土强度随时间增长统计•三、高强混凝土施工中的若干问题•高强混凝土在施工中必须有严格的质量控制和质量保证措施，这是高强混凝土区别于普通混凝土的一个重要特点，原材料的要求已经在前面述及，这里讨论与施工有关的几个问题•1.试配•在正式施工生产前，高强混凝土均应先经过试配，即根据配合比计算和以往的经验，确定出几种不同的配合比与配料的不同投放顺序，通过仔细的比较来确定最优方案，以满足混凝土坍落度、凝结时间、空气含量，以及混凝土强度及其随龄期变化等的要求•试配必须严格模拟施工现场的环境以及施工程序，所用的原材料应是现场实际使用的，试配时的环境温度应与现场一致；试配时对坍落度的要求应考虑到实际使用的混凝土拌合料在运输和浇注过程中的损失•运输和施工作业所需的时间以及现场可能出现的最高气温是试配中必须注意的重大问题。当在试验室条件下进行试配时，要求达到的混凝土强度应该比施工现场要求的高5～10%，因为现场条件一般比试验室差，在相同配合比情况下现场获得的混凝土强度往往偏低。•现场施工要求的混凝土平均立方体强度应大于设计规定的混凝土强度等级。强度等级所表明的是具有95%保证率、边长15cm立方体试件28天龄期的抗压强度，其值为强度的平均值加1.645倍的标准差•即配制强度=设计强度+1.645×标准差•混凝土为C25及以下时，计算标准差小于2.5N/mm2时，取2.5N/mm2•混凝土为C30及以上时，计算标准差小于3.0N/mm2时，取3.0N/mm2•2.环境温度和水化热的影响•高强混凝土的水泥用量大，所以如何控制水化热是大体积混凝土施工过程中的一个突出问题。水化热引起的高温对混凝土的早期强度发展有利，但混凝土在高温下水化速度过快，最终有可能降低28天强度，并使后期强度遭受更大的损失。•3.质量控制与质量保证•混凝土的质量控制至少包括以下几个方面的内容：•a.施工单位、混凝土供应单位和甲方委托的设计或试验单位之间的书面协议，明确技术要求，规定各方的职责。•b.各种原材料质量和性能的初始证明和定期测试证明。•c.对混凝土拌合料特性（坍落度、凝结时间、含气量、温度等）及混凝土强度的系统测定记录与统计。•高强混凝土的工作度和性能随时间和运输浇注的方法不同会产生较大的变异，高强混凝土不得使用自落式搅拌机进行搅拌，一般多采用集中搅拌或工厂供应的方式，运输需要一定的时间，因此，对混凝土的检验和取样，除按规定在搅拌站检验和取样外，在施工现场的浇筑地点（如采用泵送时，应在浇筑地点的管道出口处）检验和取样。这样的检验和取样结果才能真实反映混凝土的情况。•拌合物的坍落度和凝结时间，以及混凝土的早期28天强度，是高强混凝土施工质量控制的核心内容。在施工过程中应不断的对混凝土的强度及其变异程度作出统计，发现问题后及时修正。•为了确保混凝土的施工质量，需要严格按照下列措施进行管理和控制：•a.对所有参与操作的人员进行技术交底，并对他们提出需完成的各种记录文件和要求。•b.指定专人负责搅拌厂和现场的定期检查，包括对各种原材料和生产状态的宏观检查和抽样检查。•c.指定专人负责施工现场的混凝土拌合物性能检查和试件留取。•d.制定应急计划，包括现场临时停电的措施，易损设备和机具的备份，混凝土拌合物出现问题时的处置方法。如泵送管道出现堵塞、运输时间过长拌合物出现坍落度降低或变硬时的处理方法，都必须在应急计划中有明确有效的处理措施。•e.制定控制水灰比的具体措施，高强混凝土的用水量必须严格计算和控制，骨料的含水量应该从用水量中扣除，每天和每批骨料均需测定含水量。在任何情况下，均不得掺加计划外用水，因各种原因（如运输时间过长，温度过高等）造成坍落度不足而无法浇筑的，只能另作它用。•f.对于大体积高强混凝土的浇筑，必须在原材料特别是水泥、掺料、外加剂、拌合物温度等方面加以考虑，在浇筑后的养护期内，要制定周密的测定和控制混凝土水化热的措施，必要时，应对大体积混凝土的浇筑和养护编制施工组织设计。•g.确定施工过程所需的时间，尽可能缩短从搅拌到振捣完毕的时间过程。•h.砂石必须洁净，粗骨料宜经过冲洗，细骨料中的粘土及云母含量要尽量低。•i.搅拌必须均匀，高强混凝土的搅拌要比普通混凝土困难，应采用强制式搅拌机，并适当延长搅拌时间，但过长的搅拌时间会导致坍落度损失，流动性变差，可适当减少每次的搅拌量，这样，在较短的搅拌时间内仍然可以达到搅拌均匀的目的•j.振捣必须充分，对于坍落度高的混凝土也需充分振捣。高强混凝土必须采用高频振捣器振捣。•k.浇筑后及时养护，当条件许可时可采取蓄水养护，养护时间不宜少于两周粗骨料细骨料喷淋加水W1高效减水剂剩余水W2掺合料水泥30sec30sec30sec≥30sec出料强制式搅拌机图拌制高强混凝土时的投料顺序•4.泵送混凝土•高强混凝土的粗骨料粒径小，水泥用量大，适宜于泵送施工，但由于高强混凝土的密实度大，含水量和含气量均小于普通混凝土，浆体粘稠，拌合物在管道中输送时的管壁阻力要大于普通混凝土。在现浇混凝土结构施工中，采用泵送混凝土技术，可显著提高工程的施工速度，改善现场施工工作条件，节约劳动力。•高强混凝土的泵送采用掺加外加剂的办法使其坍落度增大，流动性增加，减少了传送中的摩擦阻力•高强泵送混凝土要具备以下二个特点：•a.坍落度要在14cm以上，宜用16～18cm，当输送高度较大时，坍落度还应加大。•b.均质性好，使混凝土在很大的坍落度下不分层离析，不泌水，使泵送混凝土出料时连续不间断。•影响高强混凝土泵送性能的原因是多方面的，包括水泥品种及用量、混凝土配合比、外加剂的品种和掺量、外掺活性混合料的品种及用量、施工工艺、以及现场的环境条件等。为了保证混凝土的输送质量，可采取以下措施：•a.控制水泥用量，并掺加活性混合料，水泥用量不大于500kg/m3可