第四章钢筋混凝土工程

四、钢筋混凝土工程混凝土结构工程包括钢筋工程、模板工程和混凝土工程。混凝土抗压能力大，但抗拉能力却很低（约为抗压能力的十分之一）。钢筋和混凝土这两种不同性质的材料之所以能共同工作，主要是由于混凝土硬化后紧紧握裹钢筋，钢筋又受到混凝土保护而不致生锈，而钢筋与混凝土的线膨胀系数又相接近，当外界温度变化时，不会因胀缩不均而破坏两者间的粘结。1、混凝土结构用的普通钢筋按生产工艺可分为热轧钢筋和冷加工钢筋两大类。2、热轧钢筋具有软钢的性质，为最常见的的一类钢筋，有热轧光圆钢筋（HPB）热轧带肋钢筋(HRB)和余热处理钢筋(RRB)三种，其强度等级按屈服强度MPa分为235级335级400级500级。3、冷加工钢筋可达到提高强度、节约钢材的目的，有冷轧扭钢筋冷轧带肋钢筋冷拔螺旋钢筋。而冷拉钢筋与冷拔低碳钢丝则已逐渐淘汰，不在使用。低碳钢钢筋（含碳量低于0.25%）、中碳钢钢筋（含碳量0.25%~0.7%）、高碳钢钢筋(含碳量0.7%~1.4%)。钢筋按轧制外形分为：光圆钢筋和变形钢筋（月牙形、螺旋形、人字形钢筋）钢筋按供应形式分为：盘圆钢筋（直径不大于10mm）和直条钢筋（直径6~10mm，根据需方要求，可按定尺供应）钢筋按直径大小可分为：钢丝（直径3~5mm）、细钢筋（直径6~10mm）、中粗钢筋（直径12~20mm）和粗钢筋（直径大于20mm）。按钢筋在结构中的作用不同可分为受力钢筋、架立钢筋和分布钢筋三类。做机械性能试验时，应从每批外观尺寸检查合格的钢筋中任选两根，每根取两个试件分别进行拉力试验（包括屈服点、抗拉强度和伸长率的测定）和冷弯次数试验。如有一项结果不符合规定，则应从同一批钢筋另取双倍数量的试件重做各项试验，如果仍有一个试件不合格，则该批钢筋为不合格品，应不予验收或降级使用。钢筋在加工使用中如发现焊接性能或机械性能不良，还应进行化学成分分析，验收有害成分如硫等含量是否超过规定范围。钢筋加工过程包括调直、切断、镦头、弯曲、焊接、机械连接和绑扎等。4、钢筋的力学性能有屈服强度抗拉强度伸长率冷弯性能。5、钢筋焊接常用的方法有：对焊、点焊、电弧焊、和电渣压力焊等。钢筋对焊常采用闪光焊。闪光焊工艺有分连续闪光焊、预热闪光焊、闪光→预热→闪光焊。连续闪光焊的工艺过程包括连续闪光和顶锻过程，预热闪光焊（断续闪光闪光顶锻）闪光-预热-闪光焊（闪光断续闪光闪光顶锻）比较适合焊接直径大于25mm、且端面不够平整的钢筋，这是对焊中最常用的一种方法。钢筋骨架成型应优先采用点焊。点焊的工作原理就是将已除锈的钢筋交叉点放在点焊机的两电极间，使钢筋通电发热至一定温度后，加压使焊点金属焊合。为了使焊点有足够的抗剪能力，焊点处钢筋互相压入的深度为细钢筋直径的四分之一到五分之二。电弧焊的工作原理：电焊时，电焊机送出低压的强电流，使焊条与焊件之间产生高温电流，将焊条与焊件金属熔化，凝固后形成一条焊缝。电弧焊应用较广，如整体式钢筋混凝土结构中钢筋接长、装配式钢筋接头，钢筋骨架焊接及钢筋与钢板的焊接等。钢筋电弧焊的接头形式主要有搭接接头、帮条接头、剖口接头、钢筋与预埋件接头等四种。电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。主要用于现浇结构中异径差在9mm内直径14~40的竖向或斜向（倾斜度在4:1内）钢筋的接长。机械连接是通过机械手段将两根钢筋进行对接，其方法有钢筋冷挤压连接和锥形螺纹钢筋连 接。钢筋的下料长度应力求准确，其允许偏差为+-10mm。钢筋末端弯钩，HPB235级钢筋为180°，HRB335、HRB400级钢筋为90°或135°弯钩形式：对一般结构，箍筋两端可以做成90°或一端做成90°，另一端做成180°，对有抗震要求和受扭的结构，箍筋两端做成135°。6、钢筋的代换：对拉裂性要求高的构件，不宜用光圆钢筋代换变形钢筋；钢筋代换时不宜改变构件中的有效高度；凡属重要的结构和预应力钢筋，在代换是应征得设计单位的同意；代换后的钢筋用量不宜大于原设计用量的5%，亦不低于2%，且应满足规范规定的最小钢筋直径、根数、钢筋间距、锚固长度等要求。钢筋代换的方法有三种：1当结构构件是按强度控制时，可按强度等级原则代换，称“等强代换”2当构件按最小配筋率控制时，可按钢筋面积相等的原则代换，称“等面积代换”。3当结构构件按裂缝宽度或挠度控制时，钢筋的代换需进行裂缝宽度和挠度验算。7、模板是使混凝土构件按几何尺寸成型的模型板。模板按材料不同，可分为木模板、竹模板、钢木模板、钢模板、塑料模板、铝合金模板、玻璃模板等等。8、定型模板和工具式支模。定型模板就是按预定的几种规格尺寸设计和制造的模板。工具式支模是采用各种工具式的定型衍架、支柱、托具、卡具等组成模板的支架系统。9、拆模应按一定的顺序进行。一般应遵循先支后拆，后支先拆，先非承重部位、后承重部位以及自上而下的原则。重大复杂的拆除，事前应制定拆除方案：1柱模单块组拼的在拆除对拉螺栓、大小钢楞和连接件后，从上而下逐步水平拆除；预组拼的则应先拆除两个对角的卡件，并作临时支撑后，在拆除另两个对角的卡件，待吊钩挂好，拆除临时支撑，方能脱模起吊。2梁楼板模板应先拆梁侧模，在拆楼板底模，最后拆除梁底模。拆除跨度较大的梁下支柱时，应先从跨中开始分别拆向两端。多层楼板模板支柱的拆除，应按下列要求进行：上层楼板正在浇筑混凝土时，下一层楼板的模板支柱不得拆除，在下一层楼板模板的支柱，仅可拆除一部分；跨度4m及4m以下的梁下均应保留支柱，其间距不得大于3m。10、混凝土的原材料有水泥、砂、石、水和外加剂。（1）、水泥的品种和成分不同，其凝结时间、早期强度、水化热、吸水性和抗侵蚀的性能等也不相同，这些都直接影响混凝土的质量、性能和适用范围。水泥颗粒越细，对水化作用发展也也快、越充分，则混凝土硬化快、强度、泌水性及和易性好水泥在储存、运输过程中容易受潮和损失强度，一般袋装水泥在干燥仓库中储存时间超过三个月，其强度将损失20%左右。（2）、混凝土用砂的质量必须符合细度模数、孔隙率、坚固性、有害杂质最大量等方面的要求。混凝土用砂一般以细度模数为2.5~3.5的中、粗砂最为合适，孔隙率不宜超过45%。因砂越细，总表面积越大，需包裹砂粒表面和润滑砂粒用的水泥浆量也越多；孔隙率越大，所需填充空隙的水泥浆量也越多，这不仅需要多用水泥，而且也影响混凝土的强度和耐久性。砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后，其质量损失应不大于10%。（3）、混凝土中常用的石子有卵石或碎石。卵石表面光滑，空隙率与表面积较小，故拌制混凝土时水泥用量少，但与水泥浆的粘结力较差，所以卵石混凝土的强度较低。碎石表面粗糙，空间率和总表面积较大，故所需的水泥浆较多，与水泥浆的粘结力强，因此用它拌制的混凝土其强度较高，但碎石的加工费较卵石高。（4）、水凡可饮用的水，都可用来拌制和养护混凝土，要求水中不含有能影响水泥正常硬化的有害杂质、油脂和糖料物质。因此，污水、工艺废水和ph值小于4的酸性水和硫酸盐 含量（按SO4计）超过水量1%的水，均不得用于混凝土中。海水对钢筋有腐蚀作用，不能用来拌制配筋结构的混凝土。（5）、外加剂外加剂种类繁多，按其作用不同可分为减水剂（塑化剂）、引气剂（加气剂）、促凝剂、防水剂、抗冻剂、保水剂、缓凝剂、防水剂、抗冻剂、保水剂、膨胀剂和阻锈剂等。商品外加剂往往是复合型的外加剂。（6）、外掺料混凝土的和易性及强度是衡量混凝土质量的两个主要指标。和易性是指混凝土在搅拌、运输、浇筑等过程中都能保持成分均匀，不致分层离析的性能。它包括流动性、粘聚性和保水性三个方面的性能。混凝土的和易性通常用坍落度或工作度表示，混凝土根据对和易性的需求不同，有塑性混凝土和干硬性混凝土之分。塑性混凝土的和易性可用坍落度测定；干性混凝土则用工作度试验测定。在配制混凝土时，应选用最优砂率，使水泥用量最省而又满足所要求的和易性。混凝土抗压强度是按照标准试验方法，用边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度20+—3°C，相对湿度大于等于90%）养护28d后作抗压试验测得的抗压强度。在正常养护条件下，混凝土的强度在最初7~14d内发展较快，以后逐渐缓慢，28d达到设计强度等级，此后强度增长过程可延续数十年。影响施工配料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。严格控制混凝土的配合比，用料称量务须准确，其每盘称量偏差不得超过以下规定：水泥和混合材料为+—2%；砂石为+—3%；水及外加剂为+—2%。同时应对各种衡量器进行定期校验，保持准确；经常测定砂石含水率，雨天施工应增加测定次数。混凝土搅拌机按其工作原理，可分为自落式和强制式两大类。自落式搅拌机主要用于搅拌流动性和低流动性混凝土。强制式搅拌机适用于干硬性或低流动性混凝土混凝土和轻骨料混凝土。混凝土搅拌机的规格常以“装料容积”（即能装松散拌合料的总体积）来表示。为了保证混凝土得到充分拌和，装料容积通常只为搅拌机几何容积的二分之一到三分之一。一次搅拌好的混凝土体积称为“出料容积”，约为装料容积的0.55~0.75（又称出料系数）。如J1-400自落式移动搅拌机，其装料容积为400L，出料容积260L。搅拌机不宜超载，如装料超过装料容积的10%，就会影响混凝土拌合物的均匀性；反之，装料过少又不能充分发挥搅拌机的效能。搅拌时间的确定与搅拌机型号、骨料品种和粒径以及混凝土的和易性等有关。混凝土拌合物可采用人工拌和或机械搅拌。只有在工程量很小时才采用人工拌和方式。用机械搅拌时的投料顺序是：先倒砂子，再倒水泥，然后倒入石子，将水泥夹于砂子之间。运输混凝土的基本要求：1保证混凝土的浇筑量2应使混凝土在初凝之前浇筑完毕。3在运输工程中应保持混凝土的均匀性，避免产生分层离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。如运至浇筑地点发现有离析或初凝现象，必须在浇筑前进行二次搅拌均匀后，方可入模。对已凝结的混凝土应作为废品，不得用于工程中。垂直运输的自由落差不大于2m；溜槽运输的坡度不宜大于30°，混凝土移动速度不宜大于1m/s。当混凝土浇筑高度超过3m时，应采用成组串筒。当混凝土浇筑高度超过8m时，则应采用带节管的振动串筒，即在串筒上每隔2~3根节管安置一台振动器。混凝土运输机具的种类繁多，一般分为间歇式运输机具（如手推车、自卸汽车、机动翻斗车、搅拌运输车、各种类型的井架、桅杆、塔吊以及其他起重机械等）和连续式运输机具（如皮带运输机、混凝土泵等）两类，可根据施工条件进行选用。 固定式混凝土泵使用时需用其他车辆将其拖至现场，它具有输送能力大，输送高度高等特点。一般最大水平输送距离为250~600m，最大垂直输送高度为150m，输送能力为60m3/h左右。适用于高层建筑的混凝土工程施工。移动式混凝土泵车是将混凝土泵安装在汽车底盘上，根据需要可随时开至施工地点进行作业。移动式混凝土泵车的输送能力一般为80m3/h；在水平输送距离为520m和垂直输送高度为110m时，输送能力为30m3/h。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，以避免产生蜂窝及麻面现象。施工缝位置应在混凝土浇筑之前确定，并宜留置在结构受剪力较小且便于施工的部位。大体积混凝土是指厚度大于或等于1.5m，长、宽较大，施工时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°C的混凝土结构。大体积混凝土浇筑方案：1全面分层结构尺寸不宜过大2分段分层适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构。3斜面分层适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。斜面坡度为1:3，施工时应从浇筑层下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量。在正常施工条件下，后浇带的间距一般为20~30m，带宽1m左右，混凝土浇筑30~40d后用比原结构强度高5~10MPa的混凝土填筑，并保持不少于15d的潮湿养护。成型方法主要有振捣法、挤压法和离心法。振捣法分人工捣实和机械捣实两种方式。混凝土的振动机械按其工作方式不同，可分为内部振动器、表面振动器、外部振动器和振动台等。内部振动器又称插入式振动器，是工地用的最多的一种，常用以振实梁、柱、墙等平面尺寸较小而深度较大的构件和体积较大的混凝土。插入式振动器的振捣方法有垂直振捣和斜向振捣两种。混凝土振捣时间要掌握好，振动时间过短，不能使混凝土充分捣实；过长，则可能产生分层离析；一般每点振捣时间为20~30s，使用高频振动器时亦应大于10s，以混凝土不下沉、气泡不上升、表面泛浆为准。表面振动器又称平板振动器，由于平板振动器是放在混凝土表面进行振捣，其作用深度较小（150~250mm），因此仅适用于表面积大而平整、厚度小的结构或预制件，如楼地面、屋面等。外部振动器又称附着式，它是直接安装在模板外侧的横档或竖挡上。它的缺点是振动作用的深度小（约250mm），因此仅适用于钢筋较密、厚度较小以及不宜使用插入式振动器的结构和构件中，并要求模板有足够的刚度。振动时间以混凝土振成一个水平面并不再出现气泡时，即可停止振动。振动台是成型工艺中生产效率较高的一种设备，是预制构件常用的振动机械。挤压成型是预制构件厂生产预应力空心板的主要成型工艺。离心法成型适用于管柱、管桩、管式屋架、电杆及上下水管等构件的生产。混凝土养护常用方法主要有自然养护、加热养护和蓄热养护。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，常用于预制构件养护。自然养护又分为覆盖浇水养护和塑料薄膜养护两种。蒸汽养护过程是通过混凝土加热来加速其强度的增长，加热养护方法很多，常用的有蒸汽室养护、热模养护。蒸汽养护过程分为静停、升温、恒温和降温四个阶段。混凝土的质量检查：混凝土质量检查包括施工中检查和施工后检查。施工后检查主要是对已完成混凝土的外观质量检查及其强度检查。对有抗冻、抗渗要求的混凝土，尚应进行抗冻、抗渗性能检查。 混凝土的缺陷分类：麻面、露筋、蜂窝、孔洞、缝隙及夹层、缺棱、掉角、裂缝、强度不足混凝土缺陷处理：1表面抹浆修补对表面不多的小蜂窝、麻面、露筋、露石的混凝土表面，可用钢丝刷或加压水洗涮基层，再用1:2~1:2.5的水泥浆填满抹平，抹浆初凝后要加强养护。2细石混凝土填补3环氧树脂修补