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第六章钢筋混凝土结构施工(3)主讲张建设2010年4月
6.3混凝土工程混凝土工程是钢筋混凝土结构工程的一个重要组成部分,它包括配料、拌制、运输、浇筑、养护等施工过程;其质量的好坏直接关系到结构的承载能力和使用寿命,施工中对每一个环节都应认真对待,确保混凝土的质量。
6.3.1混凝土制备(一)混凝土的配料混凝土是由水泥、砂、石、水和外加剂等多种原材料配置而成的。
1.水泥水泥是混凝土中的胶凝材料,在配置混凝土时一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰质硅酸盐水泥。特殊条件下也可采用其他品种的水泥(如快硬水泥、膨胀水泥等)
水泥使用时应注意以下几点:(1)水泥进场必须有出厂合格证书或进场试验报告,并应对其品种、标号、包装或散装仓号、出厂日期等检查验收。(2)为了防止水泥受潮,现场仓库应尽量密闭。(3)袋装水泥存放时应垫起,离地约30cm,离墙亦应在30cm以上,堆放高度一般不要超过10袋。(4)水泥贮存时间不宜过长,应做到先到先用。
2.砂混凝土配置中的砂,根据其平均粒径或细度模数可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂四种。根据国家有关标准规定,作为混凝土用砂,在砂的颗粒级配、含泥量、坚固性、有害物质含量等性质方面必须符合要求。
使用时应注意以下几方面问题:(1)混凝土用砂一般采用细度模数为2.5~3.5的中砂或粗砂,孔隙率不宜超过45%。(2)砂的坚固性用硫酸钠溶液法检验,试样经5次循环后,其质量损失应不大于10%。当同—源产地的砂在类似的气候条件下使用已有可靠的经验时,可不作坚固性检验。
(3)砂子中一些杂质会影响混凝土的质量:①砂子中含有过量云母会影响水泥与砂粒的粘结;②黑云母易于风化,会降低混凝土的抗冻性和耐久性;③尘屑、淤泥、粘土等杂质会降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性,增大收缩变形;④硫化物和硫酸盐对水泥有腐蚀作用,砂中如含有颗粒状的硫酸盐或硫化物,则要经专门检验,确认能满足混凝土耐久性要求时方可采用;
⑤有机质易分解,产生的有机酸对混凝土有腐蚀作用,故在有机物质含量较多时,宜先用石灰水冲洗后再用清水冲洗;a.比重小于2的物质(如煤屑等)会降低混凝土强度;b.氯离子对钢筋有腐蚀作用;c.砂子中若含有活性氧化硅时,氧化硅能与水泥中的碱分子起作用,产生碱反应,使混凝土发生裂缝,如果怀疑秒中含有无定形二氧化硅可能引起碱反应时,应根据混凝土结构或构件的使用条件,进行专门试验,以确定其是否可用。因此,为了保证混凝土有良好的技术性能,对混凝土用砂的有害杂质的含量要进行限制,如表6-16所示。
表6-16砂的有害杂质的含量项目高于或等于C30混凝土低于C30混凝土尘屑、淤泥和粘土总含量按重量计不大于(%)35云母含量按重量计不宜大于(%)2轻物质含量按重量计不宜大于(%)1硫化物和硫酸盐含量(折算为SO2)按重量计不宜大于(%)1有机质含量(用比色法实验)颜色不宜深于标准色,如深于标准色则应以混凝土进行强度对比试验加以复核钢筋混凝土中氯离子含量(换算成氯化钠)按重量计不应大于干砂重量(%)0.1
3.石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,空隙率和总表面积较大,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强度较高,但碎石的加工费较卵石高。
石子的级配和最大粒径对混凝土质量影响较大。级配越好,其空隙率及总表面积越小这样不仅能节约水泥用量,而且混凝土的和易性、密实性和强度也越高。在级配合适的条件下,石子的最大粒径越大,其比表面积越小,空隙率也可减少,这对节省水泥和提高混凝土的强度和密实性都有好处;但出于结构断面、钢筋间距及施工条件的限制,故一般规定石子的最大粒径不得超过钢筋最小净距的3/4;不超过结构截面最小尺寸的1/4;不超过实心板厚度的1/2,且最大不得超过50mm;在任何情况下石子不得大于150mm;对于人工拌制的混凝土,石子最大粒径则以不超过80mm为宜。石子中有害杂质含量限制如表6-17所示。
表6-17石子中有害杂质及针片状颗粒允许含量项目高于或等于C30混凝土低于C30混凝土尘屑、淤泥和粘土总含量按重量计不大于(%)1.02.0硫化物和硫酸盐含量(折算为SO2)按重量计不宜大于(%)1.0有机质含量(用比色法实验)颜色不宜深于标准色,如深于标准色则应以混凝土进行强度对比试验加以复核针片状颗粒含量按重量计不大于(%)525注:1.对有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土,其所用碎石或卵石的含泥量不应大于1%。2.如含泥基本上是非粘土质的石粉时,其总含量可由1.0%及2.0%分别提高到l.5%和3.0%。3.对C10及以下的混凝土用石子,其针片状颗粒含量可放宽到40%;其含泥可酌情放宽。4.石子如含有颗粒状硫酸盐或硫化物,则要求经专门检验,确认满足混凝土耐久性要求时方能使用。
当怀疑石子中含有无定形二氧化硅而可能引起碱反应时,必须进行专门试验,以确定是否可用。集料应按品种、规格分别堆放,不得混杂。集料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰块。
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、油脂和糖类物质。因此,污水、工业废水及pH值<4的酸性水和硫酸盐含量超过水重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.外加剂为了改善混凝土的性能,提高其经济效果,以适应新结构、新技术发展的需要,人们在不断研制水泥新品种,大力改进混凝土制备、养护工艺以及砂、石级配的同时,还广泛地采用掺外加剂的办法。外加剂的种类繁多,按其作用不同可分为减水剂(塑化剂)、引气剂(加气剂)、促凝剂、缓凝剂、防水剂、抗冻剂、保水剂、膨胀剂和阻锈剂等。商品混凝土外加剂往往是复合型的外加剂。各种外加剂的性能可参阅有关材料手册,在正式使用外加剂之前,应该进行相应的试验,以决定适当的掺量,使用时要准确控制掺量,相应调整水灰比及搅拌均匀。
(二)凝土配合比的确定混凝土配合比应该根据材料的供应情况、设计混凝土强度等级、混凝土施工和易性的要求等因素来确定,并应符合合理使用材料和经济的原则。合理的混凝土配合比应能满足两个基本要求:既要保证混凝土的设计强度,又要满足施工所需要的和易性。对于有抗冻、抗渗等要求的混凝土,尚应符合相关的规定。
1.混凝土施工试配强度混凝土的施工配制强度可按下式确定:当施工单位具有近期的同—品种混凝土强度的统计资料时,σ可按下式计算:
2.混凝土施工配合比的确定由于试验室在试配混凝土(实验室配合比)时的砂、石是干燥的,而施工现场的砂、石均有一定的含水率,其含水量的大小随气候、季节而异。为保证现场混凝土准确的含水量,应按现场砂、石的实际含水率加以调整。根据现场砂、石含水率调整后的配合比称为施工配合比。
设试验室的配合比为水泥: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ω1、ω2,则施工配合比应为:水泥:砂:石子=1:x(1+ω1):y(1+ω2),水用量不变,但必须减去砂、石中的含水量,即实际用水量=W(原用水量)-x·ω1-y·ω2。
【例4-3】某工程混凝土实验室配合比为1:2.3:4.27,水灰比W/C=0.6,每立方米混凝土水泥用量为300kg,现场砂石含水率分别为3%和1%,求施工配合比。如果采用250公升搅拌机,求每拌一次材料用量。【解】施工配合比:水泥:砂:石为:1:(1+ω1):(1+ω2)=1:2.3(1+0.03):4.27(1+0.01)=1:2.37:4.31
用250公升搅拌机,每拌一次材料用量(施工配料):水泥:300×0.25=75(kg)(取一袋半)砂:75×2.37=177.8(kg)石:75×4.31=323.3(kg)水:75×0.6-75×2.3×0.03-75×4.27×0.01=36.6(kg)
为了严格控制混凝土的配合比,用料称量务必准确,其每盘称量偏差不得超过以下规定:水泥、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具进行定期校验,保证准确;经常测定砂石含水率,雨天施工应增加测定次数。
6.3.2混凝土的拌制(一)混凝土搅拌机选择混凝土搅拌是将水泥、砂、石、水和外加剂等原材料混合在一起拌制成质地均匀、颜色一致、有一定流动性的混凝土拌合物的过程。混凝土的拌合通常采用机械搅拌,混凝土搅拌机按搅拌原理分为自落式和强制式两类)。
1.自落式搅拌机自落式搅拌机(图6-46)的搅拌筒内壁焊有弧形叶片,当搅拌筒绕水平轴旋转时,弧形叶片不断将物料提升一定高度,然后自由落下而互相混合。因此,自落式搅拌机主要是以重力机理设计的。在这种搅拌机中,物料的运动轨迹是这样的:未处于叶片带动范围内的物料,在重力作用下沿拌合料的倾斜表面自动滚下;处于叶片带动范围内的物料,在被提升到一定高度后,先自由落下再沿倾斜表面下滚。由于下落时间、落点和滚动距离不同,使物料颗粒相互穿插、翻拌、混合而达到均匀。自落式搅拌机宜于搅拌塑性混凝土和低流动性混凝土。
图6-46自落式搅拌机
双锥反转出料式搅拌机(图6-47)是自落式搅拌机中较好的一种,它的搅拌筒由两个截头圆锥组成,搅拌筒每转一周,物料在筒中的循环次数多,效率较高而且它的主副叶片分别与拌筒轴线成45°和40°夹角,布置较好,物料一方面被提升后靠自落进行拌合,另一方面又迫使物料沿轴向左右窜动,搅拌作用强烈。它正转搅拌,反转出料,构造简易,制造容易。宜于搅拌塑性混凝土。
图6-47为自落式锥形反转出料搅拌机
2.强制式搅拌机强制式搅拌机是利用拌筒内运动着的叶片强迫物料朝着各个方向运动。由于各物料颗粒的运动方向、速度各不相同,相互之间产生剪切滑移而相互穿插、扩散,从而在很短的时间内,使物料拌和均匀,其搅拌机理被称为剪切搅拌机理。强制式搅拌机在构造上可分为立轴式和卧轴式两类。
立轴式搅拌机的拌筒为一个水平放置的圆盘,圆盘有内外筒壁,内筒壁轴心装有立轴,立轴上又装有搅拌叶片,一般为2~3组,当立轴旋转时,叶片即带动物料按复杂的轨迹运动,搅拌强烈,在短时间内即可完成搅拌,见示意图6-48。立轴式搅拌机是通过盘底部的卸料口卸料,卸料迅速。但如卸料口密封不好,水泥浆易漏掉,所以立轴式搅拌机不宜于搅拌流动性大的混凝土。
卧轴式搅拌机是—种较为新型的搅拌机,可分为单轴式和双轴式两类。共工作原理大致相同,只是双轴式采用双筒双轴工作,生产效率更高。卧轴式搅拌机具有体积小、容量大、搅拌时间短、生产效率高等优点。见示意图6-48,其拌筒水平放置,筒内有一根水平轴,轴上装有搅拌臂,搅拌臂上又安装有侧叶片和螺旋形叶片,叶片有左旋和右旋两种,拌合时可把物料反复地从两端推向中部,再进行左右螺旋形运动,物料在拌筒内进行轨迹复杂的强烈运动,故在很短时间内,便形成匀质的拌合料。卧轴式搅拌机具有适用范围广、搅拌时间短、搅拌质量好等优点,是目前国内外在大力发展的机型。
图6-48强制式混凝土搅拌机的几种形式(a)涡浆式;(b)搅拌盘固定的行星式;(c)搅拌盘反向旋转的行星式;(d)搅拌盘同向旋转的行星式;(e)单卧轴式;(f)双卧轴式
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。但强制式搅拌机的转速比自落式搅拌机高,动力消耗大,叶片、衬板等磨损也大。选择搅拌机时,要根据工程量大小、混凝土的坍落度、骨料尺寸等而定。既要满足技术上的要求,亦要考虑经济效益和节约能源。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3000。
(二)搅拌制度的确定1.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。搅拌时间是影响混凝土质量和搅拌生产率的重要因素之一。搅拌时间过短,混凝土不均匀,强度及和易性均降低;如适当延长搅拌时间,混凝土强度会有增长,但时间过长,会使混凝土和易性降低或产生分层离析现象。搅拌时间与搅拌的类型、鼓筒尺寸、骨料的品种和粒径以及混凝土的坍落度等有关,混凝土搅拌的最短时间可按表6-18。
表6-18混凝土搅拌的最短时间(s)混凝土坍落度(mm)搅拌机机型搅拌机出料量L<250250~500>500≤30自落式90120150强制式6090120>30自落式9090120强制式606090注:1.当掺有外加剂时,搅拌时间应适当延长。2.轻骨料及掺有外加剂的混凝土均应适当延长搅拌时间。
2.投料顺序投料顺序应从提高搅拌质量、减少叶片和衬板的磨损、减少拌合物与搅拌筒的粘结、减少水泥飞扬、改善工作环境等方面综合考虑确定。常用投料方法有一次投料法和二次投料法两种。
(1)一次投料法一次投料法是在上料斗中先装石子、再加水泥和砂,然后一次投入搅拌机。对自落式搅拌机采用一次投料法应先在筒内加部分水,然后在搅拌机料斗中依次装石子、水泥、砂,一次投料,同时陆续加水。这种投料方法可使砂子压住水泥,使水泥粉尘不致飞扬,并且水泥和砂先进入搅拌筒形成水泥砂浆,缩短包裹石子的时间。对于强制式搅拌机,因出料口在下面,不能先加水,应在投入干料的同时,缓慢均匀分散地加水。
(2)二次投料法二次投料法有水泥裹砂法(SEC法)、预拌水泥砂浆法和预拌水泥浆法。水泥裹砂法先加一定量的水与砂搅拌调节砂表面的含水量;将石子加入与湿砂一起搅拌均匀;投入全部水泥,与湿润后的砂、石拌和,使水泥在砂、石表面形成一低水灰比的水泥浆壳;最后将剩余的水和外加剂加入,搅拌成混凝土。这种工艺与一次投料法相比可提高强度20%~30%,而且混凝土不易产生离析现象、泌水性也大为降低,施工性也好。
预拌水泥砂浆法将水泥、砂和水加入强制式搅拌机中搅拌均匀,再加石子搅拌成混凝土。此法与一次投料法相比可减水4%~5%,提高混凝土强度3%~8%。预拌水泥浆法先将水泥加水充分搅拌成均匀的水泥净浆,再加入砂、石搅拌成混凝土。可改善混凝土内部结构、减少离析、节约水泥20%或提高混凝土强度15%。
3.进料容量和出料容量搅拌机每次(盘)可搅拌出混凝土体积称为搅拌机的出料容量。每次可装入干料的体积称为进料容量。搅拌筒内部体积称为搅拌机的几何容量。为使搅拌筒内装料后仍有足够的搅拌空间,—般进料容量与几何容量的比值为0.22~0.40,称为搅拌筒的利用系数。出料容量与进料容量的比值称为出料系数,一般为0.60~0.7。在计算进料量时,可取出料系数0.65。
4.搅拌要求混凝土搅拌时应满足以下几方面要求:(1)要严格控制混凝土施工配合比,砂、石必须严格过磅,不得随意加减用水量。(2)在搅拌混凝土前,搅拌机应加适量的水运转,使搅拌筒表面润湿.然后将多余水排干。(3)搅拌第一盘混凝土时,考虑到筒壁上粘附砂浆的损失,石子用量应按配合比规定减半。
(4)搅拌好的混凝土要卸尽,在混凝土全部卸出之前,不得再投入拌和料,更不得采取边出料边进料的方法。(5)混凝土搅拌完毕或预计停歇1h以上时,应将混凝土全部卸出,倒入石子和清水搅拌5~10min,把粘在料筒上的砂浆冲洗干净后全部卸出。(6)料筒内不得有积水,以免料筒和叶片生锈,同时还应清理搅拌筒以外积灰,使机械保持清洁完好。
(三)混凝土搅拌站混凝土拌和物在搅拌站集中拌制,可以做到自动上料、自动称量、自动出料和集中操作控制,机械化、自动化程度大大提高,劳动强度大大降低,使混凝土质量得到改善,可以取得较好的技术经济效果。
根据竖向工艺布置不同,混凝土搅拌站分单阶式和双阶式两种。单阶式混凝土搅拌站将原材料一次提升到贮料斗内,然后靠自重下落进入称量和搅拌工序。这种流程的特点是原材料从一道工序到下一道工序的时间短、效率高、自动化程度高、搅拌站占地面积小,适用于固定式大型混凝土搅拌站(厂)。双阶式混凝土搅拌站原材料提升进入贮料斗,由自重下落称量配料后,需经第二次提升进入搅拌机。这种工艺的搅拌站建筑物高度小、运输设备简单、投资少、建设快,但效率较单阶式低,适合施工现场搅拌站用。
6.3.3混凝土运输混凝土在运输过程中的一般要求:(1)应保持混凝土的均匀性,不产生严重离析现象,否则浇筑后容易形成蜂窝或麻面;(2)运输时间应保证混凝土在初凝前浇入模板内并捣实完毕。
为保证上述要求,在运输过程中应注意:①道路尽可能平坦且运距尽可能短。为此,搅拌站位置应布置适中。②尽量减少混凝土转运次数,或不转运。③混凝土从搅拌机卸出后到浇筑进模板后时间间隔不得超过表6-19中所列的数值。④运输混凝土的工具(容器)应不吸水、不漏浆。天气炎热时,容器应遮盖,以防阳光直射而水分蒸发。容器在使用前应先用水湿润。
表6-19混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间(min)混凝土强度等级气温≤25oC>25oC≤C3012090>C309060注:1、若使用快硬水泥或掺有促凝剂的混凝土,其运输时间应由试验确定;2、轻骨料混凝土的运输、浇筑延续时间应适当缩短。
(一)混凝土运输工具混凝土运输分水平和垂直运输两种情况。1.水平运输工具水平运输机具主要有手推车、机动翻斗车、自卸汽车、混凝土搅拌运输车等。1)手推车运输工地上常用双轮手推车运输,其容量为0.07~0.1m3,载重量约200kg,主要用于路程较短的工地地面和楼面的水平运输。
2)机动翻斗车运输工地上常用的机动翻斗车容量约0.4m3,载重量约l000kg,主要用于路程较短的工地地面的水平运输。
3)凝土搅拌运输车运输混凝土搅拌运输车(如图6-50)是在汽车底盘上安装一倾斜的搅拌筒,它兼有运输和搅拌混凝土的双重功能,以在运送混凝土的同时对其进行搅拌或扰动。从而保证所运送的混凝土不离析。
混凝土搅拌运输车运送混凝土时,可根据运输距离,混凝土质量和供应要求等不同情况,采用不同的工作方式。(1)混凝土的扰动运输在混凝土运送途中,搅拌筒以缓慢的转速(1~4r/min)旋转,对混凝土进行不停地扰动,以防离析。当运距不很长时、气温适中、道路情况较好时可采用此运输方式。
(2)混凝土的搅拌运输分湿料搅拌运输和干料注水搅拌运输两种方式。湿料搅拌运输是混凝土搅拌运输车在配料站(不进行搅拌)按规定的混凝土配合比装入砂、石、水泥和水等后,即开往施工现场,在施工现场使搅拌筒以较高的“搅拌转速”(8~12r/min)旋转,完成混凝土的搅拌作业。干料注水搅拌运输是配料站按规定的混凝土配合比装入砂、石和水泥等干料,混凝土搅拌车在驶向施工现场途中适当的时候或到达工地后再注水搅拌。
混凝土扰动运输及湿料搅拌运输方法都受到混凝土的凝结时间的限制,因此运距不能过长,而干料注水搅拌运输则不受此限。
2.垂直运输机械常用的垂直运输机械有塔式起重机,快速井式升降机,井架及龙门架等。(1)塔式起重机塔式起重机既能作垂直运输又能完成一定幅度的水平运输。用塔式起重机运输混凝土时,应配备混凝土料斗联合使用。图6-51所示的料斗为工地上常用的一种形式。卧式料斗在装料时平卧地面,机动翻斗车直接卸料于斗内,再由塔式起重机吊走,卸料时由塔式起重机将此料斗悬于空中,将手柄2下压,料的扇形活门打开,混凝土拌合物便从料斗中卸出,使用很方便。图6-51混凝土料斗1—混凝土入口;2—手柄;3—扇形门
(2)井架、龙门架运输井架、龙门架是目前施工现场使用最广泛的垂直运输设备,特别是在单层或多层房屋的施工中。它由塔架、吊盘、滑道及动力卷扬机系统组成。具有构造简单,装拆方便,提升与下降速度快等优点。因而运输效率较高。
3.混凝土泵运输采用混凝土泵输送混凝土,称为泵送混凝土。混凝土泵既可作垂直运输又可作水平运输,适用于大型设备基础、坝体、现浇高层建筑、水下与隧道等工程的混凝土水平或垂直输送。泵送混凝土具有输送能力大、速度快、效率高、节省人力、连续输送等特点。
1)泵送混凝土设备泵送混凝土主要设备由混凝土泵、输送管和布料装置等组成。(1)混凝土泵混凝土泵有气压泵、柱塞泵及挤压泵等几种类型。不同型号的混凝土泵每小时可输送混凝土为8~60m3(最大可达160m3/h),水平距离为200~400m(最大可达700m),垂直距离30~65m(最大可达200m)。表6-20为国产液压混凝土柱塞泵工作性能表。如建筑过高,可以在适当高度楼层处设立中继泵站,将混凝土继续向上运送。
表6-20国产液压混凝土泵工作性能项目单位HB-8HB-15HB-30HB-60泵送能力m3/h8153060最大输送距离水平垂直m200250350400m30356065可泵送混凝土规格塌落度mm60~15060~15050~23050~230骨料最大粒径mm40404040
(2)输送管常用钢管,有直管、弯管、锥形管三种。管径有100,125,150,175,200mm等数种。长度有4,3,2,lm等数种。一般标准长度为4m,其余长度则为调整布管长度用。弯管的角度有15o、30o、45o、60o、90o五种。当两种不同管径的输送管连接时,用锥形管过渡,其长度一般为1m。在管道的出口处大都接有软管(用橡胶管或塑料管等),以便在不移动钢管的情况下,扩大布料范围。为便于管道装拆,输送管的连接均用快速接头。
混凝土拌合物在输送管中流动时,弯管、锥形管和软管的阻力比直管大,同时,垂直直管比水平管的阻力也大。因此在验算混凝土泵输送混凝土距离的能力时,都应将弯管、锥形管、软管和垂直直管换算成统一的水平管长,再用直管压力损失公式验算。例如直径为l00mm的垂直管每m折算为水平长度为4m;曲率半径为lm的90o弯管折算为9m;锥形管(125~l00mm)每个折算为20m;软管(5m)每段折算为30m等。
(3)布料装置由于混凝土泵是连续供料,输送量大。因此,在浇筑地点应设置布料装置,将混凝土直接浇入模板内或铺摊均匀。一般的布料装置具有输送混凝土和摊铺混凝土的双重作用,称布料杆。布料杆分移动式(图6-52a)、固定式(图6-52b)、汽车式(图6-52c)三种。在混凝土泵车上装有可伸缩式或折叠式的布料杆,其末端有一软管,可将混凝土直接输送到浇筑地点,使用十分方便。
图6-52布料杆示意图(a)移动式;(b)固定式;(c)汽车式1—转盘;2—输送管;3—支柱;4—塔架;5—楼面
2)混凝土的可泵性与配合比用于泵送的混凝土,必须具有良好的输送性能。混凝土在输送管道中的流动能力称为可泵性。可泵性好的混凝土,与输送管壁的摩阻力小,泵送过程中不会产生离析现象。为此,对泵送混凝土原材料和配合比应尽量满足以下要求:(1)水泥用量因水泥浆起润滑作用,故水泥用量是影响混凝土在管内输送阻力的主要因素。为了保证混凝土泵送的质量,每立方米混凝土中水泥用量≮300kg。
(2)坍落度坍落度低,即单位体积混凝土中水泥含量少,泵送阻力就增加,泵送能力下降。但坍落度过大则易漏浆,并增加混凝土的收缩。泵送混凝土坍落度不是定值,他与高度有关。如泵送高度30m以下时坍落度为100~140mm;泵送高度在30~60m时,坍落度为140~160mm;泵送高度60~100m时,坍落度为160~180mm;—超过100m时,坍落度为180mm。
(3)骨料种类泵送混凝土以卵石和河砂最合适。一般规定,泵送混凝土中碎石最大粒径不超过输送管径的1/4,卵石不超过管径的1/3。泵送轻骨料混凝土时,受到泵的压力作用,水分被轻骨料吸收,故应适当增加坍落度。(4)骨料级配和含砂率骨料粒度和级配对泵送能力有关键性影响,偏离标准粒度曲线过多,会大大降低泵送性能,甚至引起堵管事故。含砂率低不利于泵送,应控制在40%~50%。砂宜用中砂,粗砂率在2.75%左右,0.3mm以下的细砂含量至少在15%以上。
3)泵送混凝土工艺要点(1)必须保证混凝土连续工作,混凝土搅拌站供应能力至少比混凝土泵的工作能力高出约20%。(2)混凝土泵的输送能力应满足浇筑速度的要求。(3)输送管布置应尽量短,尽可能直,转弯要少、缓(即选用曲率半径大的弯管)。管段接头要严,少用锥形管,以减少阻力和压力损失。
(4)泵送前,应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥浆或水泥砂浆润滑输送管内壁。而在混凝土泵送过程中,如需接长输送管,亦须先用水泥浆或水泥砂浆湿润接长管段,每次接长管段宜为3m,如接长管段小于3m且管段情况良好,亦可不必事先湿润。(5)开始泵送时,操作人员应使混凝土泵低速运转,并应注意观察泵的压力和各部分工作情况,待工作正常顺利泵送后,再提高运转速度、加大行程,转入正常的泵送。正常泵送时,活塞应尽量采用大行程运转。
(6)泵送开始后,如因特殊原因中途需停止泵送时,停顿时间不宜超过15~20min,且每隔4~5min要使泵交替进行4~5个逆转和顺转动作,以保持混凝土运动状态,防止混凝土在管内产生离析。若停顿时间过长,必须排空管道内的混凝土。(7)在泵送过程中,混凝土泵受料斗内的混凝土应保持充满状态,以免吸入空气,形成堵管。
(8)在泵送过程中,应注意坍落度损失。坍落度损失过多,会影响泵送施工,它与运输时间、水泥品种、气温高低、泵送高度、泵送延续时间等因素有关。(9)在泵送过程中,受料斗内应具有足够的混凝土,以防止吸入空气而产生阻塞。如吸入空气,应立即反泵将混凝土吸回料斗内,除去空气后再转为正常泵送。
(10)在泵送混凝土时,水箱应充满洗涤水,并应经常更换和补充。泵送将结束时,由于混凝土经水或压缩空气推出后尚能使用,因此要估算残留在输送管线中的混凝土量。(11)混凝土泵或泵车使用完毕应及时清洗。清洗用水不得排入浇筑的混凝土内。清洗之前一定要反泵吸料,降低管线内的剩余压力。(12)用泵送混凝土浇筑的结构,要加强养护,防止因水泥用量较大而引起裂缝。
6.3.4混凝土浇筑浇筑工作:布料摊平、捣实和抹面修整等工序。混凝土浇筑质量的好坏,直接影响结构的承载能力和耐久性。浇筑要求:均匀密实,强度符合要求;保证结构构件几何尺寸准确;钢筋和预埋件位置准确;拆模后混凝土表面平整光洁。浇筑前检查:模板的尺寸、轴线准确及其支架强度及稳定性是否合格,检查钢筋位置、数量等,并将检查结果做施工记录。
(一)混凝土浇筑的一般要求1.浇筑前的准备工作(1)制定施工方案,进行安全与技术交底施工方案中,应根据混凝土工程量和结构持点,结合现场条件,确定混凝土的施工进度、浇筑顺序、施工缝留设位置、劳动组织、技术措施和操作要点、质量要求,安全技术等,并在浇筑前向工人队组进行详细交底。
(2)料具和劳动力准备混凝土各组成材料的质量和品种规格应符合配合比设计要求,数量应满足一次性连续浇灌的需要。所需机具如振动器、运输车辆、料斗、串筒等应备足,浇筑前通过检查试用其完好情况。料斗、串筒应安装就位。前台的运输道路、跳板等应提前搭设妥当。现场搅拌混凝土还要注意检查砂、石称量设备的准确性。在劳动力方面,除本工种外应注意少数工种如翻斗车司机、值班电工、机修工等的配备。
(3)基底准备在地基上浇筑混凝土前,基底应按设计标高和轴线事先加以校正,并清除淤泥和杂物。对岩石地基应用水清洗,但表面不得积水,对干燥的非枯土地基应浇水润湿。对开挖出来的水和流入开挖地点的流动水,应加以排除,以防冲刷新浇筑的混凝土。
(4)模板及钢筋的检查模板、钢筋、支架和预埋件等应按设计要求安装好,并经检查。检查的项目:模板的标高、位置和尺寸等是否符合设计要求,起拱高度是否正确;支架是否稳定,支柱、支撑和模板的固定是否可靠;组合模板的连接件和支撑是否按规定设置;模板拼缝是否严密;预埋件、预留孔洞用的塞子和框子等是否安装齐全,安装位置是否正确等。
钢筋的位置、规格、数量是否与设计相符;钢筋搭接长度和接头位置是否与规范要求相符。控制混凝土保护层厚度的砂浆垫块或支架是否按规定垫好。经检查无误后,还应清除干净模板和钢筋上的垃圾和泥土及钢筋上的油污等杂物。木模板还应提前浇水润湿,但不得有积水。模板及叠层生产构件时已硬化的下层构件表面,均应事先涂刷好隔离剂。
钢筋的位置、规格、数量是否与设计相符;钢筋搭接长度和接头位置是否与规范要求相符。控制混凝土保护层厚度的砂浆垫块或支架是否按规定垫好。经检查无误后,还应清除干净模板和钢筋上的垃圾和泥土及钢筋上的油污等杂物。木模板还应提前浇水润湿,但不得有积水。模板及叠层生产构件时已硬化的下层构件表面,均应事先涂刷好隔离剂。
2.浇筑的基本要求(1)防止混凝土离析混凝土离析会影响混凝土均质性。因此除在运输中应防止剧烈颠簸外,混凝土在浇筑时自由下落高度不宜超过2m,在竖向结构中限制自由倾落高度不宜超过3m,否则应用串筒、斜槽等下料。(2)在浇筑竖向结构混凝土前,应先在浇筑处底部填入50~lOOmm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥浆或水泥砂浆。
(3)在降雨、雪时不宜露天浇筑混凝土。当需浇筑时应采取有效措施,确保混凝土质量。(4)混凝土应分层浇筑。为了使混凝土能振捣密实,应分层浇筑分层捣实。但两层砼浇筑时间间歇不超过规范规定。
表6-21混凝土浇筑层的厚度项次捣实混凝土的方法浇注筑层厚度(㎜)1插入式振捣振捣器作用部分长度的1.25倍2表面振捣2003人工振捣:(1)在基础、无筋混凝土或配筋稀疏的结构中(2)在梁、墙板、柱结构中(3)在配筋密集的结构中2502001504轻骨料混凝土插入式振捣300表面振捣(振动时需加荷)200
(5)混凝土应连续浇筑,当必须有间歇时,其间歇时间宜缩短,并在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑振捣完毕。间歇的最长时间,应按所用水泥品种及混凝土凝结条件而定,混凝土的凝结时间按表6-22的规定控制。若超过此表限制应留置混凝土施工缝。(6)在混凝土浇筑过程中应经常观察模板及其支架、钢筋、埋设件和预留孔洞的情况。当发现有移位时,应立即停止浇筑,并应在已浇筑的混凝土初凝前修整完毕。
表6-22混凝土的凝结时间(min)混凝土标号气温(C°)低于25高于25C30及C30以下C30以上210180180150
3.混凝土施工缝的留置混凝土结构大多要求整体浇筑,如因技术或组织上的原因不能连续浇筑时,且停顿时间有可能超过混凝土的初凝时间,则应事先确定在适当的位置设置施工缝。由于混凝土的抗拉强度约为其抗压强度的1/10,因而施工缝是结构中的薄弱环节,宜留在结构剪力较小而且施工方便的部位。
施工缝的留置位置应符合下列规定。(1)柱宜留在基础的顶面、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6-53)。(2)与板连成整体的大截面梁,留置在板底面以下20~30cm处。当板下有梁托时,留置在梁托下部。(3)单向板留置在平行于板的短边的任何位置。(4)有主次梁的楼板,宜顺着次梁方向浇筑,施工缝宜留置在次梁跨度中间1/3的范围内(图6-54)。
(a)(b)(c)图6-53柱子施工缝的位置(a)肋形楼板柱;(b)无梁楼板柱;(c)吊车梁1—施工缝;2—梁;3—柱帽;4—吊车梁;5—屋架
图6-54有主次梁楼盖的施工缝位置1—楼板;2—柱;3—次梁;4—主梁
(5)墙留置在门洞口过梁跨中1/3的范围内,也可留在纵横墙的交接处。(6)楼梯梁板式、板式楼梯砼施工缝应留置在楼梯跨度的1/3范围内。一般取3步台阶。(7)双向受力板、大体积混凝土结构、拱、弯拱、薄壳、蓄水池、斗仓、多层刚架及其他结构复杂的工程,施工缝的位置应按设计要求留置。(8)承受冲击荷载作用的设备基础、有抗渗要求的基础砼,不应留施工缝;当必须留置时,应征得设计单位的同意。
在施工缝处继续浇筑混凝土时,应符合下列规定:(1)已浇筑的混凝土,其抗压强度不应小于1.2N/mm2时才可进行。混凝土达到1.2N/mm2强度所需的时间,根据水泥品种、外加剂种类、混凝土配合比及外界的温度而异,通过试块试验确定。(2)在已凝结硬化的砼表面上,应清除水泥浆膜和松散石子以及软弱砼层并凿毛,然后加以充分湿润和冲洗干净,且不得积水。(3)在浇筑混凝土前,宜先在施工缝处铺一层水泥浆或与砼成分相同的水泥砂浆。(4)施工缝处的混凝土表面应加强振捣,使新旧砼紧密结合。
4.混凝土后浇带的施工混凝土后浇带是在现浇混凝土结构施工过程中,为克服由于温度、收缩而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。该缝需根据设计要求保留一段时间后再浇筑,将整个结构连成整体。后浇带的设置距离,应考虑有效降低温度和收缩应力的条件下,通过计算来获得。在正常的施工条件下,有关规范对此的规定是:如混凝土置于室内和土中,后浇带的设置距离为30m,露天为20m。
后浇带的保留时间应根据设计确定,若设计无要求时,一般至少保留28d以上。后浇带的宽度应考虑施工简便,避免应力集中。一般其宽度为700~l000mm。后浇带内的钢筋应完好保存。后浇带的构造如图6-55所示。后浇带在挠筑混凝土前,必须将整个混凝土表而按照施工缝的要求进行处理。填充后浇带混凝土可采用微膨胀或无收缩水泥,也可采用普通水泥加入相应的外加剂拌制,但必需要求填筑混凝土的强度等级比原结构强度提高—级,并保持至少15d的湿润养护。
图6-55后浇带构造图(a)平接式;(b)企口式;(c)台阶式
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