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第四章 混凝土工程
模板工程
钢筋工程
混凝土工程
预应力混凝土工程
第三节 混凝土工程
施工过程：制备、运输、浇筑捣实、养护
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。直接影响钢筋混凝土结构的承载能力、耐久性和整体性。
一 有关原材料的要求
工业与民用建筑的混凝土结构，应采用：
普通混凝土：水泥、普通碎石（卵石）、砂、水， 1950 ~2500Ｋｇ/Ｍ3
轻骨料混凝土：水泥、轻粗骨料、轻细骨料（普通砂）、水， 小于1950Ｋg/Ｍ3
１、水泥
应采用硅酸盐水泥、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硅酸盐水泥，必要时也可采用其它品种水泥。
水泥进场须有出厂合格证或进场试验报告，对其品种、标号、包装或散装仓号、出厂日期进行检查验收。
对质量有怀疑或出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥一个月）的水泥硬复试，并按试验结果使用。为节约出厂到使用之间的时间间隔，水泥出厂只有出厂合格证和３ｄ化验强度，到２８ｄ再出强度补报单。
2、骨料： 粗骨料最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的１/４和钢筋最小间距的３/４； 混凝土实心板不得超过板厚的１/２，且不得超过５０mm。骨料按品种、规格分类堆放，不得混杂，严禁混入煅烧过的白云石或石灰块。
3、水： 拌制混凝土宜采用饮用水，采用其它来源水时必须符合现行国标《混凝土拌合用水标准》的规定。钢筋混凝土和预应力混凝土均不得用海水。
4、外加剂：必须符合国标，品种和掺量应通过试验确定。蒸气养护的混凝土和预应力混凝土中不宜掺引气剂或引气减水剂。掺用含氯盐的外加剂时，限制较大，应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定。
二 混凝土的制备强度
混凝土的施工配合比，应保证混凝土强度等级及和易性，并应符合合理使用材料、节约水泥的原则。必要时，还应符合抗冻性、抗渗性等要求。
施工配制强度，达到95%的保证率： fcu,0 = fcu,k + 1.645σ
施工单位具有近期的同一品种混凝土强度的统计资料时：
N≥25
无近期同一品种混凝土强度统计资料
强度等级 低于C20 C25~C35 高于C35
σ 4.0 5.0 6.0
σ，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
三 混凝土的拌制
拌制过程：原材料加工储存、原材料计量、混凝土的拌制
在合理使用和节约原材料的原则下，好的混凝土既要满足硬化后具有设计要求的物理力学性能，也要在施工时具有良好的工作性（和易性）。
因此在拌制混凝土时，应注意原材料的选择和使用，严格控制原材料的计量精度，正确选择混凝土的搅拌制度，加强混凝土的拌制质量的检验，保证符合要求。
（一）原材料的计量
原材料的计量是混凝土拌制过程中的重要环节。只有保证混凝土计量的精确度，才能使所拌制的混凝土的强度、耐久性和工作性能满足设计和施工要求。
原材料的计量应以重量计，经常测定骨料中的含水率，以调整加水量，衡器经常检验，保持准确，精度不应超过最大称量的0.5％。
允许偏差：
材料名称 允许偏差
水泥、掺和料 ±2%
粗、细骨料 ±3%
水、外加剂 ±2%
（二）混凝土的搅拌
１、混凝土搅拌的机理
混凝土搅拌的目的：将各种组成材料拌制成质地均匀、颜色一致、具备一定流动性的混凝土拌合物。
为使混凝土均匀，设法使各组成颗粒和液滴都产生运动，使其运动轨迹相交，使每部分的颗粒扩散到其它成分中。
根据使颗粒运动的方法的不同，普通混凝土搅拌机的搅拌机理有两种：
１）、自落式扩散机理
将物料提升一定高度，自由落下，物料下落的时间、速度、落点和滚动距离各不相同，物料相互穿插、渗透、扩散，达到均匀混合目的。又称重力扩散机理。自落式搅拌机。
２）、强制式扩散机理
利用运动的叶片强迫物料颗粒朝各方向（环向、径向、竖向）运动，由于各颗粒的运动方向、速度不同，相互之间产生剪切滑移，以致相互穿插、扩散，使物料混合均匀。又称剪切扩散机理。强制式搅拌机。
２、搅拌机的类型
根据搅拌机理：自落式搅拌机 强制式搅拌机
组成：搅拌筒、进料装置、卸料装置、传动装置、配水系统。
容量： 出料容量、进料容量、几何容量：
出料容量：搅拌机每次可拌出的最大混凝土量；
进料容量：搅拌前搅拌筒能装的各种松散料的累积体积；
几何容量：搅拌筒的几何容积。
出料系数：出料与进料的比值，一般0.6 ~0.7，取0.67。
利用系数：进料与几何容量的比值，0.22 ~0.4。
自落式 强制式
鼓 筒 式 双锥式 立轴式 卧轴式(单轴双轴)
反转
出料 倾翻
出料 涡桨式 行星式
定盘式 盘转式
３、搅拌制度
要保证混凝土的搅拌质量，需确定合理的搅拌制度，其内容包括：搅拌时间、投料顺序、进料数量
１）搅拌时间
即原材料全部投入搅拌筒起到开始卸料时所经历的时间。
为获得混合均匀、强度和工作性能都满足要求的混凝土所需的最短搅拌时间，称为最小搅拌时间，取决于搅拌机的类型和容量、骨料的品种和粒径、对混凝土的工作性能要求等因素。混凝土匀质性是随搅拌时间延长而增加，但不能过长。
搅拌时间过长，混凝土匀质性无明显提高，混凝土强度增加很小，影响搅拌机的生产率，甚至由于水分蒸发和软弱骨料被长时间研磨而破碎变细，降低工作性，影响混凝土的质量。
混凝土坍落度(cm) 搅拌机机型 最短时间(s)
搅拌机容量＜250L 250~500L >500L
≤3 自落式
强制式 90
60 120
90 150
120
>3 自落式
强制式 90
60 90
60 120
90
2）投料顺序
投料顺序：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。
一次投料法：将原材料一起加入搅拌筒中进行搅拌。自落式搅拌机常用的顺序是：先砂（或石子），再水泥，然后石子（或砂），最后加水搅拌。
二次投料法： 分预拌水泥砂浆法和预拌水泥净浆法。
预拌水泥砂浆法：先将水泥、砂、水加入搅拌筒内充分搅拌，成为均匀的水泥砂浆后再加石子搅拌成均匀的混凝土。国内一般时用强制式搅拌机，搅拌砂浆1 ~ 1.5分钟后，再加石子搅拌1.5分钟。国外是用双层搅拌机（复式搅拌机），上层搅拌水泥砂浆，送入下层于石子一起搅拌。
预拌水泥净浆法：先将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆，再加砂、石子充分搅拌。国外高速搅拌机，对水泥净浆有活化作用。
二次投料法比一次投料法强度可提高１５％，强度相同的条件下，可节约水泥１５ ~ ２０％。
水泥裹砂法（ＳＥＣ法）
该法搅拌的混凝土又称ＳＥＣ混凝土，又称造壳混凝土。
程序：先将一定量的水加入砂，使其含水量到一定数值后在将石加入与湿砂拌匀，再投入水泥搅拌均匀，使砂石子表面形成一种低水灰比的水泥浆壳，此过程称为“成壳”，最后将剩余的水和外加剂加入，拌成混凝土。砂的含水率保持在15~25％最后。ＳＥＣ法比一次投料法强度提高20 ~30％且混凝土不易产生离析，工作性好。
3）进料容量
将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量，又称干料容量。超过进料容量10%以上，就会使材料在搅拌筒内无充分的空间进行掺合，影响混凝土拌合物的均匀性。反之，如装料过少，则又不能充分发挥搅拌机的效能。

预拌（商品）混凝土能保证混凝土的质量，节约材料，减少施工临时用地，实现文明施工，是今后的发展方向，国内一些大中城市已推广应用，不少城市已有相当的规模，有的城市已规定在一定范围内必须采用商品混凝土，不得现场拌制。
（三）混凝土的运输
运输的基本要求：不产生离析现象、保证浇筑时规定的坍落度和在混凝土初凝之前能有充分时间进行浇筑和捣实。
运输工具：不吸水、不漏浆。
运输时间：普通混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间，不宜超过下表的规定：
混凝土强度等级 ≤25 oC >25 oC
≤C30 120 90
>C30 90 60
混凝土运输：地面水平运输、垂直运输、高空水平运输
地面水平运输 ：
预拌混凝土且运输距离远，混凝土搅拌运输车
工地搅拌站混凝土，小型翻斗车
近距离亦可用双轮手推车。
混凝土垂直运输 ：塔机、混凝土泵、快速提升斗、井架。
用塔机，混凝土放在吊斗中，可直接进行浇筑。
浇灌料斗分立式和卧式
立式： 制作用料少，重量轻，易清洗
高度高，使用时需挖坑
卧式： 高度低，可配合翻斗车，不挖
坑，放置点不受限，平面尺寸大，制作用
料多，体型笨重，易积混凝土和雨水，不
易清洗。
1—水箱；2—外加剂箱；3—搅拌筒；
4—进料斗；5—固定卸料溜槽；
6—活动卸料溜槽
高空水平运输：
塔机直接卸混凝土在浇筑点；
混凝土泵——布料机布料；
井架——双轮手推车为主。
混凝土搅拌运输车
搅拌筒斜放在汽车底盘上。
筒内两条螺旋状叶片进行慢速转动进行拌合，防止混凝土离析，
运至浇筑地点，搅拌筒反转即卸出混凝土。搅拌筒的容量一般为2~10m3。
混凝土泵：以泵为动力，沿管道输送混凝土，可以一次完成水平及垂直运输，将混凝土直接输送到浇筑地点，是一种高效的混凝土运输方法。道路工程、桥梁工程、地下工程、工业与民用建筑施工皆可应用，在我国正大力推广。
我国目前主要采用活塞泵，由料斗、液压缸和活塞、混凝土缸、分配阀、Y形输送管、冲洗设备、液压系统和动力系统等组成。
1—混凝土缸；2—活塞；3—液压缸；4—料斗；5—控制吸入的水平分配阀；6—控制排出的竖向分配阀；7—Y形输送管；8—冲洗系统
混凝土输送管：钢管、橡胶、塑料软管。混凝土泵装在汽车上成混凝土泵车，车上还可以伸缩或屈折的“布料杆”，
混凝土运至现场后，其坍落度应满足的要求
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
三 混凝土的浇筑
混凝土的浇筑工作包括：布料摊平、捣实、抹面修整。
混凝土浇筑要保证混凝土的均匀性和密实性，要保证结构的整体性、尺寸准确和钢筋、预埋件的位置正确，拆模后混凝土表面要平整、光洁。
浇筑前应检查模板、支架、钢筋和预埋件的正确性，并进行验收。
由于混凝土工程属于隐蔽工程，因而对混凝土量大的工程、重要工程或重点部位的浇筑，以及其他施工中的重大问题，均应随时填写施工记录。
（一）混凝土浇筑的一般规定
１、混凝土浇筑后，均匀密实，填满整个空间；新、旧混凝土结合良好；钢筋及预埋件位置正确。
２、做好充分的准备工作，拟订好施工方案，并应对模板和钢筋作好下列检查工作：
ａ、模板及其支架：尺寸、轴线、标高，强度、刚度、稳定性，接缝与孔洞，积水、木屑、垃圾、泥土，木模湿润；
ｂ、钢筋工程：级别、直径、数量、位置、排列，保护层厚度，浮锈、油污，预埋件及预留孔位置，作隐蔽记录。
３、保证混凝土不离析，２Ｍ以上设串筒或溜槽，３Ｍ以上设振动串筒；
４、混凝土宜分层浇筑，浇筑厚度要根据捣实方法和结构配筋情况而定；
项次 捣实混凝土的方法 浇筑层厚度(mm)
1 插入式振捣 振捣器作用部分长度的1.25倍
2 表面振动 200
3 人工捣固 在基础、无筋混凝土或配筋稀疏的结构中
在梁、墙板、柱结构中
在配筋密列的结构中 250
200
150
4 轻骨料
混凝土 插入式振捣器
表面振动(振动时须加荷) 300
200
５、为保证结构的整体性，混凝土应连续浇筑，中途不停歇，必须停歇时应尽量缩短时间，并应在前层混凝土粗凝前浇筑完毕，停歇的最长时间视水泥品种和混凝土凝结条件而定，无试验资料时，不超过下表的要求：
强度等级 〈２５度 〉２５度
Ｃ３０及以下 ２１０ １８０
Ｃ３０以上 １８０ １５０
６、在混凝土浇筑过程中应经常观察模板及其支架、钢筋、预埋件和预留孔的情况，发现不正常的变形位移时，应立即停止浇筑，并应在混凝土粗凝前修整完毕。
７、由于积水原因或人力设备限制，间隙时间超过要求时，应留设施工缝，其位置应事先确定，留设原则是：剪力较小且便于施工的部位。
施工缝所形成的截面应与结构产生的轴向压力垂直，不得留斜槎。继续浇筑时，先浇筑混凝土抗压强度必须达到 1.2 Ｍpa。
施工缝处的处理：应清除已浇混凝土表面上的水泥薄膜、松动石子、软弱混凝土层，充分湿润和冲洗，清除残留积水。然后，先铺一层10 ~ 15mm厚的水泥浆或与混凝土中砂浆成分相同的水泥砂浆即可继续浇筑混凝土。施工缝处的混凝土应特别注意细致捣实，使新旧混凝土结合紧密。
柱子：基础顶面、梁或牛腿底面、无梁楼盖柱帽的下面。
和板连成整体的大截面梁：板底面以上20~30mm处。
单向板：平行于板短边的任何位置。
有主次梁的楼盖：宜顺着次梁方向浇筑，应留在次梁跨度的中间1/3梁跨长度范围内。
墙：门洞口过梁跨中1/3范围内,也可留在纵横墙的交接处。
（二）混凝土的捣实
混凝土浇筑入模后内部还存在很多空隙。为使硬化后的混凝土具有所要求的外形和足够的强度、刚度，必须使混凝土填满模板的每个角落（成型），并使内部空隙降低到一定程度以下（密实），具有足够的密实性。混凝土的捣实过程就是成型和密实过程。
捣实方法：人工捣实 机械捣实
１、人工捣实：
利用橇棍、插钎等用人力对混凝土进行夯插，使混凝土成型密实的一种方法。
劳动强度大，混凝土密实性差，只能用于缺少机械或工程量不大的情况。人工捣实时，应特别注意分层浇筑，每层厚度控制在１５cm左右，应注意插全、插匀。
２、机械捣实
方法： 振动法 真空脱水法
１）、振动法
是通过振动机械将一定频率、振幅、激振力的振动能量传给混凝土，强迫混凝土中的颗粒产生运动，从而提高混凝土的流动性，使混凝土达到良好的密实成型目的。
设备简单，效率高，能保证混凝土具有良好的密实性，适用性强，应用广泛。
①振动捣实机械
按工作方法分：插入式、附着式、平板式、振动台
插入式振动器（内部振动器）
组成部分： 电动机、软轴、振动棒
振动棒是工作部分，是一个棒状空心圆柱体，内有偏心振子偏心振子的振动使棒体产生高频微幅振动，将振动能量传给混凝土，因此，振动效率高。
按激振原理分为：偏心式 行星滚锥式（行星式）
偏心式：内部具有偏心质量转轴，转动时使振动棒产生振动，其振动频率一般为6000次/min时机械磨损较大，振动频率要达到10000次/min以上效果才好，因此已逐渐被行星式代替。
行星式：在不提高软轴转速的情况下，利用振子的行星运动，即可使振动棒获得较高的转速，振动效果好，机械磨损小。
使用插入式振动棒时，要使振动棒自然垂直沉入混凝土中为使混凝土上下层结合成整体，振动棒应插入下层大于５cm。
振动棒不能插入太深，应使尾部留出1/4 ~ 1/3，软轴部分不要插入混凝土中。振动时，应上下抽动，快插慢拔，避免碰撞钢筋模板及预埋件等。
振动的顺序：先下后上，先角后边，再中间。振动棒个插点的间距应均匀，不要忽远忽近，一般不能超过振动棒有效作用半径的１．５倍，最边沿的插点离模板距离不应大于有效作用半径的０．５倍。各插点的布置有行列式和交错式，交错式更能防止漏振。 振动时间：混凝土表面基本平坦，泛出水泥浆，混凝土无显著下沉，表面无气泡排出为止。
ｂ、附着式振动器和平板振动器
附着式振动器是通过螺栓固定在模板上，通过模板振动带动混凝土的振动。适用于断面较小、钢筋较密的梁柱。又称为外部振动器。
将附着式振动器固定在一个平板上，就成为平
板振动器，用于表面积较大的混凝土振捣，如现浇
板。每个位置振动至表面出浆，混凝土不下沉时，
即可移到下一个位置，衔接不得低于５cm。
②振动捣实原理
新拌制的混凝土是具有弹、粘、塑性性质的一种多相分散体系，具有一定的触变性（剪应力作用下，粘度减小，剪应力撤除后，粘度逐渐复原的现象，称为触变性）。混凝土的捣实就是通过振动使混凝土的粘度降低，流动性增大，混凝土液化而成一种重质液体，流向各部位将模板填满。
混凝土的振动效果与振动参数有关：振动速度、振动加速度、振动制度（振幅、制度频率、振动延续时间）。
２）真空脱水法 （不作要求）
（三）大体积混凝土的浇筑方案
特点：工程量大、浇筑面大，钢筋分布集中，管道与埋件较多，整体性要求较高，一般都要求连续浇筑，不留施工缝。
施工：必须掌握好混凝土浇筑速度，合理分层分段，保证各层段之间的良好结合，并应采取有效措施，防止混凝土出现温度和收缩裂缝。
１、全面分层浇筑
将结构分成厚度相等的浇筑层，每层皆从一边向另一边推进，在下层混凝土粗凝前浇筑完上一层。
浇筑方向：从短边开始沿长边进行。
适用于：平面尺寸不太大，否则，混凝土浇筑强度过大，短时间资源需求量剧增，不均衡。
２、分段分层浇筑
将结构适当分段，当底层混凝土浇筑一段后，回头浇筑第二层，再回到第三层。
适用于：厚度不大而面积或长度较大的结构，其浇筑强度比全面分层低。
３、斜面分层浇筑
结构的长度大大超过厚度，而混凝土的流动性又较大时，不能形成分层踏步，采用斜面分层浇筑方案：将混凝土一次浇筑到顶自然流淌形成斜面，振捣从下端开始，逐渐上移。该法很适应泵送混凝土，避免输送管的反复拆除。
四 混凝土的自然养护

在混凝土浇筑后的初期，采取一定的工艺措施，建立适当的水化反应条件（温度、湿度）的工作，称为混凝土养护。
混凝土的标准养护：２０±３度，相对湿度大于９０％的潮湿环境或水中的养护；
混凝土的自然养护：在自然气候条件下，相应的采用浇水湿润，防风防干，保温防冻措施进行的养护
混凝土应在浇筑完毕１２小时内，加以覆盖和浇水，覆盖物必须保水、吸水性好，可用芦苇、草袋、锯末等。
浇水养护时间一般不低于七天，浇水次数以能保证混凝土表面湿润为准，浇水的水质应与拌制时相同。
大体积混凝土应采用温控措施，将内外温差控制在２５度或规定值内。
除浇水养护外，可采用喷塑料溶液，在混凝土表面形成薄膜来对混凝土进行养护。
洒水养护是用吸水保温能力较强的材料(如草帘、芦席、麻袋、锯末等)将混凝土覆盖，经常洒水使其保持湿润。
喷洒塑料薄膜养护适用于不易洒水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构及缺水地区。它是将过氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面上，溶液挥发后在混凝土表面形成一层塑料薄膜，使混凝土与空气隔绝，阻止其中水分的蒸发，以保证水化作用的正常进行。
?
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
五 混凝土的质量检查
混凝土质量检查包括施工过程和养护后的质量检查。
施工过程中的质量检查，即在混凝土制备和浇筑过程中对原材料的质量、配合比、坍落度等的检查，每一工作班至少检查两次，如遇特殊情况还应及时进行抽查。混凝土的搅拌时间应随时检查。
混凝土拌制过程中应检查混凝土组成材料的质量和用量，并在拌制地点检查坍落度。该检查，每工作班至少有两次，此外，工作班内外界条件发生变化也应及时检查，混凝土的搅拌时间应随时检查。
对于拆模后的构件，应对工程质量进行检查，以评定是否合格，检查内容有：轴线、标高、截面尺寸、垂直度，混凝土的强度和表面外观质量等。
混凝土表面外观质量要求：不应有蜂窝、麻面、孔洞、露筋、缝隙及夹层、缺棱掉角和裂缝等。
项目 允许偏差(mm) 抽验方法
轴线位置 基础 15 钢尺检查
独立基础 10
墙、柱、梁 8
剪 力 墙 5
垂 直 度 层高 ≤50m 8 经纬仪或吊线、钢尺检查
>5m 10 经纬仪或吊线、钢尺检查
全高H H/1000且≤30 经纬仪、钢尺检查
标高 层高 ±10 水准仪或拉线、钢尺检查
全高 ±30
截面尺寸 +8
-5 钢尺检查

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