[建筑行业课件]第四章钢筋混凝土工程---混凝土

4.3混凝土工程混凝土工程包括混凝土制备、运输、浇筑捣实和养护等施工过程，各个施工过程相互联系和影响，任一施工过程处理不当都会影响混凝土工程的最终质量。1、工艺过程：配料→搅拌→运输→浇筑→振捣→养护等。2、特点：①工序多，相互联系和影响；②质量要求高（外形、强度、密实度、整体性）；③不易及时发现质量问题（拆模后或试压后方可显现）3、质量要求：正确的外形、良好的强度、密实性和整体性。 1、原材料的选择：主要包括胶凝材料、骨料、水、化学添加剂、矿物掺和料。2、混凝土配合比的确定混凝土制备之前按下式确定混凝土的施工配制强度，以达到95%的保证率：fcu,0=fcu,k+1.645σ式中  fcu,0——混凝土的施工配制强度（N/mm2）；fcu,k——混凝土设计强度标准值（N/mm2）；σ——施工单位的混凝土强度标准差（N/mm2）。4.3.1混凝土的配料 施工单位如无近期同一品种混凝土强度统计资料时，σ参考下表取值：混凝土强度等级低于C20C20~C35高于C35σ4.05.06.0 3、混凝土施工配合比的确定施工配料时影响混凝土质量的因素主要有两方面：一是称量不准；二是未按砂、石骨料实际含水率的变化进行施工配合比的换算。前述混凝土的配合比指的是实验室配合比，也就是说砂、石等材料处于完全干燥的状态下。而在现场施工中，砂、石两种材料都采用露天堆放，不可避免地含有一些水分，其含水量随气候变化而变化，配料时必须把这部分材料所含水量考虑进去，才能保证混凝土配合比的准确，从而保证混凝土的质量。因此，在施工时应及时测量砂、石的含水率，并将混凝土的实验室配合比换算成考虑了砂石含水率条件下的施工配合比。 混凝土施工配合比换算方法：（增加含水的砂石用量，减少加水量）已知实验室配比：水泥：砂：石：水=1︰X︰Y：W，水灰比为W/C，又测知现场砂、石含水率：Wx、Wy，则施工配合比：水泥：砂：石：水=1：X（1＋Wx）：Y（1＋Wy）：（W－X•Wx－Y•Wy） 【例】已知C20混凝土的试验室配合比为：1∶2.55∶5.12，水灰比为0.65，经测定砂的含水率为3%，石子的含水率为1%，若每1m3混凝土的水泥用量310kg，则施工配合比是多少？如采用JZ250型搅拌机，出料容量为0.25m3，则每搅拌一次的装料数量如何计算？×3%-5.12×1%）=1∶2.63∶5.17：0.52每1m3混凝土材料用量为：    水泥：310kg；    砂子：310×2.63=815.3kg；石子：310×5.17=1602.7kg；水：310×0.65-310×2.55×3%-310×5.12×1%=161.9kg。 施工中往往以一袋或两袋水泥为下料单位，每搅拌一次叫做一盘。因此，求出每1m3混凝土材料用量后，还必须根据工地现有搅拌机出料容量确定每盘需用几袋水泥，然后按水泥用量算出砂、石子的每盘用量。水泥：310×0.25=77.5kg(取一袋半水泥，即75kg)砂子：815.3×75/310=197.325kg石子：16027×75/310=387.75kg水：161.9×75/310=3.2kg4、材料称量。规范规定原材料称量偏差允许值为：水泥——±2%；粗、细骨料——±3%；水、外加剂——±2%。拌制一盘所需各材料数量为： 4.3.2混凝土的搅拌混凝土搅拌，是将水、水泥和粗、细骨料等进行均匀拌和及混合的过程。混凝土一般均采用搅拌机拌制。1．混凝土搅拌机混凝土搅拌机按搅拌原理分为自落式和强制式两类。(1)自落式混凝土搅拌机它是将物料提升到一定高度后，利用重力的作用，自由落下，由于各物料颗粒下落的高度、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，最后达到分散均匀的目的。多用于搅拌流动性混凝土和低流动性混凝土。 双锥反转出料自落式搅拌机 （2）强制式混凝土搅拌机它是利用运动着的叶片强迫物料颗粒分别从各个方向（环向、径向和竖向）产生运动，使各物料颗粒运动的方向、速度不同，相互之间产生剪切滑移以致相互穿插、扩散，从而使各物料均匀混合。强制式搅拌机又分为立轴式和卧轴式两种。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。 我国规定：混凝土搅拌机以其出料容量（m3）×1000为标定规格，故我国混凝土搅拌机的系列为：50，150，250，350，500，750，1000，1500和3000L。2．混凝土的搅拌为了获得质量优良的混凝土拌合物，除正确选择搅拌机外，还必须正确确定搅拌制度，即搅拌时间、投料顺序和进料容量等。混凝土搅拌时间搅拌时间是指从原材料全部投入搅拌筒时起，到开始卸料时为止所经历的时间。为保证混凝土的拌合质量，规范中规定了混凝土的搅拌最短时间，见表。 混凝土坍落度mm搅拌机机型搅拌机出料量L<250250~500>500≤30强制式6090120自落式90120150>30强制式606090自落式9090120混凝土搅拌的最短时间 投料顺序应从提高搅拌质量，减少叶片、衬板的磨损，减少拌和物与搅拌筒的粘结，减少水泥飞扬，改善工作环境，提高混凝土强度及节约水泥等方面综合考虑确定。普通混凝土的投料方法可分为：一次投料法、二次投料法。投料顺序 4.3.3混凝土的运输混凝土的运输应分为地面运输、垂直运输和楼面运输三种情况。运输要求：保证混凝土的浇筑量；应使混凝土在初凝之前浇筑完毕；在运输过程中保持混凝土的均匀性。混凝土地面运输，如采用商品混凝土且运输距离较远时，多用混凝土搅拌运输车，如来自工地搅拌站，则多用载重1t的小型机动翻斗车，近距离也用双轮手推车，有时还用皮带运输机和窄轨翻斗车。 翻斗式运输车JY-3000型混凝土搅拌运输车 混凝土垂直运输，我国多采用塔式起重机、混凝土泵、快速提升斗和井架。用塔式起重机时，混凝土多放在吊斗中，这样可直接进行浇筑。混凝土楼面运输，我国以双轮推车为主，也用机动灵活的小型机动翻斗车，如用混凝土泵则用布料机布料。 4.3.4混凝土的浇筑与成型1、混凝土浇筑前的准备工作（1）检查模板及其支架，应确保标高、位置尺寸正确，强度、刚度及严密性满足要求，模板中的垃圾应清除干净。（2）检查钢筋及预埋件的级别、直径、数量、排放位置及保护层厚度是否满足设计和规范要求，并做好隐蔽工程验收记录。（3）做好施工组织和技术、安全交底工作。 2.混凝土浇筑的一般规定①混凝土浇筑前不应发生离析或初凝现象。混凝土运至现场后，其坍落度应满足下表的要求。混凝土浇筑时的坍落度结构种类坍落度(mm)基础或地面的垫层、无配筋的大体积结构(挡土墙、基础等)或配筋稀疏的结构10~30板、梁和大型及中型截面的柱子等30~50配筋密列的结构(薄壁、斗仓、筒仓、细柱等)50~70配筋特密的结构70~90 混凝土坍落度试验 ②混凝土的自由下落高度。浇筑混凝土时，混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m，否则应沿串筒、斜槽、溜管或振动溜管下料，以防止混凝土因自由下落高度过大而产生离析。溜槽与串筒(a)溜槽；(b)串筒；(c)振动串筒1-溜槽；2-挡板；3-串筒；4-漏斗；5-节管；6-振动器 ③浇筑竖向结构混凝土前，底部应先浇入50～100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆，以避免产生蜂窝麻面现象。④为了使混凝土振捣密实，混凝土必须分层浇筑。⑤为保证混凝土的整体性，浇筑工作应连续进行。当由于技术上或施工组织上原因必须间歇时，其间歇时间应尽可能缩短，并应在前层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时间（包括运输、浇筑和间歇的全部延续时间）应按所用水泥品种及混凝土条件确定。混凝土运输、浇筑和间歇的允许时间混凝土强度等级气温≤25℃＞25℃≤C30210180＞C30180150 施工缝含义：如果由于技术或施工组织上的原因，不能对混凝土结构一次连续浇筑完毕，而必须停歇较长的时间，其停歇时间已超过混凝土的初凝时间，致使混凝土已初凝；当继续浇混凝土时，形成了接缝，即为施工缝。即新浇混凝土与已硬化混凝土之间的结合面，是结构的薄弱环节。施工缝留置原则：为保证结构的整体性，一般应连续浇筑，不留施工缝；确因技术或组织原因不能连续浇筑时，要正确留置施工缝，即留在剪力较小且便于施工的部位。柱应设置水平缝，梁、板、墙应设置垂直缝。⑥正确留置施工缝 施工缝留置位置：a.柱子施工缝宜留在基础的顶面、梁或吊车梁牛腿的下面、吊车梁的上面、无梁楼板柱帽的下面。(图示)b.高度大于1m的钢筋混凝土梁的水平施工缝，应留在楼板底面下20～30mm处，当板下有梁托时，留在梁托下部。 c.单向平板的施工缝，可留在平行于短边的任何位置处；有主次梁的楼板宜顺着次梁方向浇筑，施工缝应留置在次梁跨度的中间1/3范围内。（图示）有梁板的施工缝位置1-柱；2-主梁；3-次梁；4-板浇筑视频 施工缝的处理：在施工缝处开始继续浇筑混凝土的时间不能过早，必须待已浇筑混凝土的抗压强度不小于1.2N/mm2时才可进行。在施工缝处继续浇筑前，为解决新旧混凝土的结合问题，应对已硬化的施工缝表面进行处理。即清除表层的水泥薄膜和松动石子及软弱混凝土层，必要时还要加以凿毛，钢筋上的油污、水泥砂浆及浮锈等杂物也应加以清除；然后用水冲洗干净，并保持充分湿润，且不得积水；在浇筑前，宜先在施工缝处铺一层厚度为10～15mm水泥浆(水泥∶=1∶0.4)，或与混凝土成分相同的水泥砂浆；施工缝处的混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合。 3.框架结构混凝土的浇筑框架结构一般按结构层划分施工层和在各层划分施工段分别浇筑。一个施工段内每排柱子的浇筑应从两端同时开始向中间推进，不可从一端开始向另一端推进，预防柱子模板逐渐受推倾斜使误差积累难以纠正。每一施工层的梁、板、柱结构，先浇筑柱子。柱子开始浇筑时，底部应先浇筑一层厚50～100mm与所浇筑混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆，然后浇筑混凝土到顶。若柱高超过3m，断面尺寸小于400mmX400mm，并有交叉箍筋时，应在柱侧模每段不超过2m的高度开口(不小于30cm高)，混凝土的浇筑 2.混凝土的成型方法：（1）振捣法常用密实成型的方法：振捣法、挤压法、离心法、真空作业法等。振捣原理振捣机械：振捣机械按其工作方式分为:内部振动器、表面振动器、外部振动器和振动台。 振动机械示意图(a)内部振动器；(b)表面振动器；(c)外部振动器；(d)振动台 （1）内部振动器又称插入式振动器或振捣棒。其工作部分是一棒状空心圆柱体,内部装有偏心振子,在电动机带动下高速转动而产生高频微幅的振动。多用于振实梁、柱、墙、厚板和大体积混凝土结构等。电动软轴行星式内部振动器1—振动棒；2—软轴；3—防逆装置；4—电动机；5—电器开关；6—支座 振捣棒的振捣方式插入式振动器的振捣方式有两种：一是垂直振捣，即振动棒与混凝土表面垂直；二是斜向振捣，即振动棒与混凝土表面成约为40°～45°。振捣方式视频 (2)表面振动器表面振动器又称平板振动器，是将电动机轴上装有左右两个偏心块的振动器固定在一块平板上而成。其振动作用可直接传递于混凝土面层上。这种振动器适用于振捣楼板、空心板、地面和薄壳等薄壁结构。(3)外部振动器外部的振动器又称附着式振动器，它是直接安装在模板上进行振捣，利用偏心块旋转时产生的振动力通过模板传给混凝土，达到振实的目的。适用于振捣断面较小或钢筋较密的柱子、梁、板等构件。(4)振动台振动台一般在预制厂用于振实干硬性混凝土和轻骨料混凝土。振捣视频 拆模后部分有振动器未振到位的情况 大体积混凝土浇筑概念：大体积混凝土是指厚度大于或等于1.5m，长、宽较大，施工时由水泥水化热引起混凝土内的最高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土结构。特点：①大体积混凝土承受荷载大，整体性要求高，不允许留施工缝；②大体积混凝土浇筑后水泥水化热量大，混凝土内部温度显著升高，而表面产生拉应力，如温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。③在混凝土内部逐渐冷却产生收缩时，由于受到基底或已浇筑的混凝土的约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，与约束接触处会产生裂缝。 大体积混凝土结构的浇筑方案，可分为全面分层、分段分层和斜面分层三种。目前应用较多的是斜面分层法。a.全面分层：在整个结构内全面分层浇筑混凝土，要做到第一层全部浇筑完毕，在初凝前再回来浇筑第二层，如此逐层进行，直到浇筑完成。采用此方案，结构平面尺寸不宜过大，施工时从短边开始，沿长边进行。必要时亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行。a全面分层 b．分段分层。它是将结构从平面上分成几个施工段，厚度上分成几个施工层，先浇筑第一段各层，然后浇筑第二段各层，如此逐段逐层连续浇筑，直至结束。施工时要求在第一段第一层末端混凝土初凝前，开始第二段第一浇筑层的施工，以保证混凝土接触结合良好。该方案适用于厚度不大而面积或长度较大的结构。（b）分段分层 c.斜面分层：适用于结构的长度大大超过厚度而砼的流动性又较大时，采用分层分段方案砼往往不能形成稳定的分层踏步，这时可采用斜面分层浇筑方案。施工时将砼一次浇筑到顶，让砼自然地流淌，形成一定的斜面。这时砼的振捣工作应从浇筑层下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量。这种方案很适应砼泵送工艺，可免除砼输送管的反复拆装。（c）斜面分层 4.3.5混凝土的养护(1)混凝土成型后，为保证混凝土在一定时间内达到设计要求的强度，并防止产生收缩裂缝，应及时作好混凝土的养护工作。(2)方法：混凝土的养护的常用方法主要有自然养护、加热养护、蓄热养护。其中蓄热养护多用于冬季施工，而加热养护除用于冬季施工外，还常用于预制构件的生产。 1）自然养护自然养护是指在自然气温条件下(平均气温高于5℃)，用适当的材料对混凝土表面进行覆盖、浇水、挡风、保温等养护措施，使混凝土的水泥水化作用在所需的适当温度和湿度条件下顺利进行。自然养护又分为覆盖浇水养护和塑料薄膜养护。覆盖浇水养护覆盖浇水养护是指混凝土在浇筑完毕后3～12h内，可选用草帘、芦席、麻袋、锯木、湿土和湿砂等适当材料将混凝土表面覆盖，并经常浇水使混凝土表面处于湿润状态的养护方法.塑料薄膜养护塑料薄膜养护就是以塑料薄膜为覆盖物，使混凝土表面与空气隔绝，可防止混凝土内的水分蒸发，水泥依靠混凝土中的水分完成水化作用而凝结硬化，从而达到养护目的。 塑料薄膜养护有两种方法:a:薄膜布直接覆盖法是指用塑料薄膜布把混凝土表面敞露部分全部严密地覆盖起来，保证混凝土在不失水的情况下得到充分的养护。其优点是不必浇水，操作方便，能重复使用，能提高混凝土的早期强度，加速模具的周转。b:喷洒塑料薄膜养生液法是指将塑料溶液喷涂在混凝土表面，落液挥发后在混凝土表面结成一层塑料薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，封闭混凝土内的水分不再被蒸发，从而完成水泥水化作用。这种养护方法一般适用于表面积大或浇水养护困难的情况。 混凝土必须养护至其强度达到1.2N/mm2以上，才准在上面行人和架设支架、安装模板，但不得冲击混凝土。 4.3.6混凝土的质量检查1：混凝土浇筑完毕后的强度检验检查混凝土质量应通过留置试块做抗压强度试验的方法进行。当有特殊要求时，还需做混凝土的抗冻性、抗渗性等试验。(1)试块制作用于检验结构构件混凝土质量的试件，应在混凝土浇筑地点随机制作，采用标准养护。标准养护就是在温度(20土3)℃和相对湿度为90％以上的潮湿环境或水中的标准条件下进行养护。评定强度用试块需在标准养护条件下养护28d，再进行抗压强度试验，所得结果就作为判定结构或构件是否达到设计强度等级的依据。 (2）试块的留置：地点——浇筑地点，随机取。数量——每100盘、每100m3、每工作班、每楼层、每一验收项目的同配比混凝土取样不少于一次；每次标准养护试件至少一组（标养28d验收用），同条件养护试件组数据需要而定（施工用）；每组三个试件。(3）每组试件的强度：1）强度与中间值之差均不超过15%时——取平均值；2）有一个与中间值之差超过15%时——取中间值；3）最大、最小值与中间值之差均超过15%时——作废。 (4）强度评定：混凝土强度应分批进行验收。同一验收批的混凝土应由强度等级相同、生产工艺和配合比基本相同的混凝土组成。方法有：方差已知统计法、方差未知统计法、非统计法三种。(5）混凝土强度的其他检验方法：1）钻芯检验法；2）回弹法；3）超声法；4）超声回弹综合法。 冬期施工的条件：当室外日平均气温连续五天稳定低于5℃时，混凝土工程应采取冬施措施。温度确定：据当地多年气象资料及当年气候趋势。冬期施工的特点：冬期施工期是质量事故的多发期。冬期施工发现质量事故呈滞后性。冬期施工技术要求高，能源消耗多，施工费用要增加。冬期施工的原则：保证质量，节约能源，降低费用，确保工期。4.3.7混凝土冬期施工 新浇混凝土在养护初期遭受冻结，当气温恢复到正温后，即使正温养护至一定龄期，也不能达到其设计强度，这就是混凝土的早期冬害。混凝土的早期冬害是由于混凝土内部的水结冰所致。混凝土受冻临界强度：混凝土允许受冻而不致使其各项性能遭到损害的最低强度称为混凝土受冻临界强度。即混凝土后期强度损失在5%以内的预养强度值。（一）混凝土冬期施工的原理 临界强度与水泥品种、混凝土的强度、水灰比等因素有关。我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定，冬期施工的混凝土，在受冻前必须达到的临界强度不得低于下列数值：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的30%；矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的40%，但不大于C10的混凝土，不得小于5Mpa。对掺加防冻剂的混凝土，当温度降到防冻剂规定的温度以下时，其临界强度值不得小于3.5Mpa。 （二）冬期养护方法混凝土养护期不加热：蓄热法、综合蓄热法、掺外加剂法。混凝土养护期加热：蒸汽加热法、电热法、暖棚法。选择：节约能源、降低费用原则，优选不加热或综合养护法。1、蓄热法蓄热法是利用原材料预热的热量及水泥水化热，通过适当的保温，延缓混凝土的冷却，保证混凝土能在冻结前达到所要求强度的一种冬期施工方法。适用于室外最低温度不低于-15℃的地面以下工程或表面系数（指结构冷却的表面积与其全部体积的比值）不大于15的结构。蓄热法养护具有施工简单、不需外加热源、节能、冬期施工费用低等特点。因此，在混凝土冬期施工时应优先考虑采用。 2、综合蓄热法在蓄热保温法基础上，在配制混凝土时采用快硬早强水泥，或掺用早强外加剂；在养护混凝土时采用早期短时加热，或采用棚罩加强围护保温，以延长正温养护期，加快混凝土强度的增长。3、掺外加剂法在冬期施工混凝土中掺入适量的外加剂，使混凝土强度迅速增长，在冻结前达到要求的临界强度，或降低水的冰点使混凝土能在负温下凝结硬化。它不仅可简化施工工艺、节约能源，如掺用合理还可改善砼其它性能，因此这是混凝土冬期施工的有效方法。但掺用外加剂的混凝土必须符合冬期施工工艺要求的有关规定。所掺外加剂的种类主要有四种：防冻剂、早强剂、减水剂、引气剂，可以起到抗冻、早强、减水和降低冰点的作用。 4、暖棚法即在混凝土浇筑地点，用保温材料搭设暖棚，使温度提高，混凝土养护如同在常温下一样。要求棚内温度不得低于5℃，并应保持混凝土表面湿润。在基坑上口搭设的暖棚 在搭设了暖棚的基坑内 本章结束