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单元4 钢筋混凝土结构施工
4.3 混凝土工程施工
混凝土工程包括混凝土配料、搅拌、运输、浇筑、振捣和养护等施工过程。
4.3.1混凝土的制备
1、材料验收
水泥进场时应对品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查。当使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3个月(快硬硅酸盐水泥超过1个月)时，应进行复验，并依据复验结果使用。钢筋混凝土结构严禁使用含氯化物的水泥。检查数量：按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。检验方法：检查质量证明文件和抽样检验报告。
2、混凝土试配强度确定
普通混凝土配合比计算步骤如下：
（1）计算出要求的试配强度fcu,0，并计算出所要求的水灰比；
（2）选取每立方米混凝土的用水量，并由此计算出每立方米混凝土的水泥用量；
（3）选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出供试配用的计算配合比。
混凝土制备之前应按下式确定混凝土的施工配制强度，以达到95%的保证率，即：
fcu.o=fcu.k+1.645σ （4-5）
式中fcu.o——混凝土的施工配制强度，MPa；
fcu.k——设计的混凝土强度标准值，MPa；
σ——施工单位的混凝土强度标准差，MPa。
当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度的统计资料时，σ可按下式计算：
（4-6）
式中:fcu.i—统计周期内同一品种混凝土第i组试件的强度值；
μfcu—统计周期内同一品种混凝土N组强度的平均值；
N— 统计周期内同一品种混凝土试件的总组数，N≥30。
强度等级不高于C30的混凝土，计算得到的σ≥3.0MPa时，应按计算结果取值；计算得到的σ＜3.0MPa时，取σ=3.0MPa。强度等级高于C30且低于C60的混凝土，计算得到的σ≥4.0MPa时，按计算结果取值；计算得到的σ＜4.0MPa时，取σ=4.0MPa。
当施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时,其混凝土强度标准差σ可按表4-10取用。
3、混凝土施工配合比及施工配料
混凝土的配合比是在实验室根据混凝土的施工配制强度经过试配和调整而确定的，称为实验室配合比。
因为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。
实验室配合比所用的砂、石都是不含水分的。而施工现场的砂、石一般都含有一定的水分，且砂、石含水率的大小随当地气候条件不断发生变化。因此，为保证混凝土配合比的质量，在施工中应适当扣除使用砂、石的含水量，经调整后的配合比，称为施工配合比。施工配合比可以经对实验室配合比作如下调整得出。
设实验室配合比为：水泥∶砂子∶石子=1∶x∶y,水灰比为W/C，并测得砂、石含水率分别为Wx、Wy，则施工配合比应为：水泥∶砂子∶石子=1∶x(1+Wx)∶y(1+Wy)。
按实验室配合比一立方米混凝土水泥用量为C(kN)，计算时保持水灰比W/C不变，则每一立方米混凝土的各材料的用量(kg)为：
水泥： C （kg）；
砂： Cx(1+Wx) （kg）；
石子： Cy(1+Wy) （kg）；
水： W-CxWx-CyWy kg）；
【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%，每1m3混凝土的水泥用量310kg，则施工配合比为：
1∶2.55(1+3%)∶5.12(1+1%)=1∶2.63∶5.17
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
4、混凝土的搅拌
混凝土可采用机械搅拌和人工搅拌，搅拌机械分为自落式搅拌机和强制式搅拌机。
图4-46 自落式搅拌机 图4-47 强制式搅拌机
（1）进料容量
是将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量,又称干料容量。进料容量与搅拌机搅拌筒的几何容量有一定比例关系,进料容量约为出料容量的1.4～1.8倍(通常取1.5倍)。
（2）投料顺序
①一次投料法。搅拌混凝土前，先在料斗中装入石子，再装水泥及砂，这样可使水泥夹在石子和砂中间，有效地避免上料时所发生的水泥飞扬现象，同时也可使水泥及砂子不致粘住斗底。料斗将砂、石、水泥倾入搅拌机的同时加水搅拌。
②二次投料法。二次投料法又分为预拌水泥砂浆法、预拌水泥净浆法和水泥裹砂石法三种。与一次投料法相比，二次投料法可使混凝土强度提高10%～15%，节约水泥15%～20%。
一次投料法：砂、石、水泥、水等一起同时加入
二次投料法：又分预拌水泥砂浆法和预拌水泥净浆法。预拌水泥砂浆法是指先将水泥、砂和水加入搅拌筒内进行充分搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入石子搅拌成均匀的混凝土。预拌水泥净浆法是先将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆后，再加入砂和石子搅拌成混凝土。
水泥裹砂法：又称为造壳混凝土(SEC混凝土)。
常用投料方法：
造壳混凝土它是分两次加水，两次搅拌。先将全部砂、石子和部分水倒入搅拌机拌和，使骨料湿润，称之为造壳搅拌。搅拌时间以45～75s为宜，再倒入全部水泥搅拌20s，加入拌和水和外加剂进行第二次搅拌，60s左右完成，这种搅拌工艺称为水泥裹砂法。与一次投料法相比，混凝土强度可提高20%～30%，节约水泥5%～10%，混凝土不离析，泌水少，工作性好。
（3）搅拌时间
搅拌时间过短，混凝土不均匀，强度及和易性将下降；搅拌时间过长，不但降低搅拌机的生产效率，同时会使不坚硬的粗骨料，在大容量搅拌机中因脱角、破碎等而影响混凝土的质量。对于加气混凝土也会因搅拌时间过长而使所含气泡减少。
5、预拌混凝土
预拌混凝土是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售的并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。
4.3.2混凝土运输
1、混凝土运输的基本要求
（1）在混凝土运输过程中，应控制混凝土运至浇筑地点后，不离析、不分层，组成成分不发生变化，并能保证施工所必须的稠度。混凝土运送至浇筑地点，如混凝土拌合物出现离析或分层现象，应进行二次搅拌。
（2）混凝土运至浇筑地点开始浇筑时，应满足设计配合比所规定的坍落度。
（3）混凝土应以最少的运转次数和最短的时间，从搅拌地点运至浇筑地点，并在初凝前浇筑完毕。
（4）运输工作应保证混凝土的浇筑工作连续进行。
（5）如混凝土泵堵塞，可将混凝土泵开关拨到“反转”，使泵反转2～3冲程，再拨到“正转”，使泵正转2～3个冲程，如此反复几次，一般就能将堵塞排除。一旦采用上述方法不能排除堵塞，则可根据输送管的晃动情况和接头处有无脱开倾向，迅速查明堵塞部位，拆下管段除掉堵塞的混凝土。
（6）泵送结束后，要及时清洗泵体和管道；
（7）用混凝土泵浇筑的建筑物，要加强养护，防止龟裂。
2、混凝土运输工具
混凝土运输分为地面运输和垂直运输。地面运输工具有双轮手推车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车和自卸汽车。当混凝土需要量较大，运距较远或使用商品混凝土时，则多采用自卸汽车和混凝土搅拌运输车。混凝土垂直运输，多采用塔式起重机加料斗、井架或混凝土泵等。运输中的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
管道布置时应符合“路线短、弯道少、接头密”的原则。布置水平管道时，应由远到近，将管道布置到最远的浇筑点，然后在浇筑过程中逐渐向泵的方向拆管。
地面水平管一般是固定的，楼面水平管则需每浇筑一层就重新铺设一次。垂直管可以沿建筑物外墙或外柱铺接，也可利用塔吊的塔身设置，垂直管道应在底部设置基座，以防止管道因重力和冲击而下沉，并在竖管下部设逆止阀，防止停泵时混凝土倒流。
（1）“井架＋双轮手推车”
该方案具有构造简单、成本低、装拆方便、提升与下降速度快等优点，常用于多层建筑施工。
图4-50 混凝土搅拌运输车
（2）混凝土搅拌运输车
在运输途中，混凝土搅拌筒始终在不停地慢速转动，从而使筒内的混凝土拌合物可连续得到搅动，以保证混凝土通过长途运输后，仍不致产生离析现象。在运输距离很长时，也可将混凝土干料装入筒内，在运输途中加水搅拌，这样能减少由于长途运输而引起的混凝土坍落度损失。
（3）混凝土泵
按作用原理分为液压活塞式、挤压式和气压式3种。
泵送混凝土的原料和配合比选择应满足泵送的要求：
①粗骨料。粗骨料宜优先选用卵石，当水灰比相同时，卵石混凝土比碎石混凝土流动性好，与管道的摩阻力小。一般粗骨料为碎石时d≤D/3，粗骨料为卵石时d≤D/2.5。
②细骨料。泵送混凝土中通过0.135mm筛孔的砂应不小于15%，含砂率宜控制在40%～50%。
③水泥用量。在泵送混凝土中，水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用。水泥用量过少，混凝土和易性差，泵送阻力大；水泥用量过多，混凝土的粘性增大，亦增大泵送阻力，而且不经济。为此，应在保证混凝土设计强度和顺利进行泵送的前提下，尽量减少水泥用量。我国目前规定泵送混凝土最小水泥用量宜为300kg/m3。
④混凝土水灰比及坍落度是影响混凝土可泵性的重要困素，它们直接影响泵送阻力的大小和混凝土的稳定性。坍落度宜为80～180mm，具体的坍落度取值，应根据泵送距离、泵送高度、外加剂品种、气温及对混凝土的性能要求而定。
图4-51 液压活塞式混凝土泵工作原理图 1-混凝土缸；2-混凝土活塞；3-液压缸；4-液压活塞；5-活塞杆；
6-受料斗；7-吸入端水平片阀；8-排出端竖直片阀；9-形输送管；
10-水箱；11-水洗装置换向阀；12-水洗用高压软管；13-水洗用法兰；
14-海绵球；15-清洗活塞
一些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。
该方案具有输送能力大、速度快、效率高、节省人力、连续输送等特点，可以一次完成地面水平、楼面水平及垂直运输，适用于大型基础、坝体、现浇高层建筑、水下与隧道等工程。
（4）起重机吊斗

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