第四章 混凝土工程.ppt

第四章混凝土工程 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 砼工程在砼结构工程中占有重要地位 砼工程质量的好坏直接影响砼结构的承载力 耐久性与整体性 砼工程包括配料 搅拌 运输 浇捣 养护等过程 4 1砼原材料混凝土的原材料是水泥 砂 石 掺合料 外加剂和水 水泥 水泥是一种无机粉状水硬性胶凝材料 加水搅拌后成浆体 一段时间后逐渐硬化并产生强度 和砂 石一起使用时 可使三者牢固粘结在一起 具有一定的强度 我国目前使用的品种主要有硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥等六大类 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 砂 根据其细度模数可分为粗砂 中砂 细砂和特细砂四种 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 对于强度等级低于C30的混凝土 砂的含泥量应不大于5 强度等级高于或等于C30混凝土 含泥量应不大于3 石子 石子有卵石或碎石 卵石表面光滑 空隙率与表面积较小 故相对碎石水泥用量稍小 但与水泥浆的粘结性也差一些 故卵石混凝土的强度比碎石混凝土相比要低一些 碎石则刚好相反 所需水泥用量稍多 与水泥浆的粘结性好一些 故碎石凝土的强度较高 但其成本也较高 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 碎石或卵石的颗粒级配和最大粒径对混凝土的强度影响较大 级配越好 孔隙率及总表面积越小 既能节约水泥 混凝土的和易性和强度也越高 最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1 4 且不得超过钢筋最小净距的3 4 对于混凝土实心板 骨料的最大粒径不宜超过板厚的1 2 且不得超过50mm 水饮用水都可用来拌制和养护混凝土 污水 工业废水和PH值 4的酸性水不得用于砼中 海水中含有氯盐 对钢筋有腐蚀作用 不得用于钢筋混凝土和预应力混凝土中 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 外加剂在混凝土中掺入少量外加剂 可改善砼的性能 加速工程进度或节约水泥 因此外加剂已经成为砼重要组成部分 减水剂减水剂是一种表面活性材料 能显著减少拌合用水 改善和易性 节约水泥 提高强度 适用于大体积砼 防水砼和泵送砼 早强剂早强剂可以提高混凝土的早期强度 从而加速模板周转 加快工程进度 节约冬期施工费用 常用早强剂有氯化钙 硫酸钠 硫酸钾等 可根据工程实际情况选用 有的早强剂 氯盐 对钢筋有锈蚀作用 因此在有配筋砼机构中使用量 水泥质量的1 并禁止使用于预应力结构和大体积砼中 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 速凝剂速凝剂起加速水泥的凝结硬化作用 用于快速施工 堵漏 喷射混凝土等 缓凝剂缓凝剂是一种能延长砼从塑性状态转到固体状态所需要的时间 并对后期强度发展无明显影响的外加剂 主要用于夏季施工 大体积混凝土和长距离运输的砼 加气剂加气剂能在混凝土中产生大量微小的封闭气泡 以改善混凝土的和易性 减少用水量 提高抗冻和抗渗性能 增加保温隔热 防噪音的功能 制作者 莫懿懿 4 1砼原材料 防水剂防水剂是用以配制防水混凝土的方法之一 用水玻璃配制的混凝土不仅防水 而且还有很大的粘结力和速凝作用 用于修补工程和堵塞漏水很有效果 抗冻剂抗冻剂是能够降低混凝土中水的冰点的一种外加剂 也就是在混凝土中起到延迟水的冻结保证混凝土在负温条件下能获得强度的持续增长 外掺料在采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥拌制的砼中掺入适量的矿物质混合材料 有助于减少水泥用量 改善混凝土的特定性能 外掺料一般采用当地的工业废料或廉价的地方材料 制作者 莫懿懿 4 2混凝土的和易性及强度 4 2混凝土的和易性及强度砼的和易性及强度是衡量砼质量的两个主要指标 1 混凝土的和易性 指混凝土搅拌 运输 浇筑等过程中都能保持其成分均匀 不出现分层离析现象 即具有一定的流动性 粘聚性和保水性 砼根据不同的和易性需求 分为塑性砼和干硬性砼 塑性砼的和易性用塌落度测定 干硬性砼的和易性用工作度实验测定 影响砼和易性的因素很多 有水泥形状 骨料种类 用水量 水泥浆数量 砂率和外加剂等 制作者 莫懿懿 4 2混凝土的和易性及强度 制作者 莫懿懿 4 2混凝土的和易性及强度 2 混凝土的强度砼的抗压强度是作为控制和评定砼的主要指标 砼强度取决于水泥强度等级和水灰比 在相同条件下 所用水泥强度等级越高 砼的强度等级也就越高 反之 强度则低 水灰比是砼中水和水泥的质量比 砼强度也跟养护温度 湿度和龄期有关 制作者 莫懿懿 4 3混凝土施工配料 4 3混凝土施工配料 混凝土施工配置强度 由于混凝土是非匀质材料 强度会有波动 为保证混凝土实际施工强度 设计强度标准值 则施工配制强度比设计强度标准值提高一个等级 并具有95 保证率 即 式中 fcu o 混凝土的施工配制强度 N mm2 fcu k 混凝土立方体抗压强度标准值 N mm2 施工单位的混凝土强度标准差 N mm2 施工单位的混凝土强度标准差 当施工单位具有近期 不超过3个月 的同一品种混凝土强度资料时 可按统计方法计算混凝土强度标准差 制作者 莫懿懿 4 3混凝土施工配料 式中 fcu i 统计期 可取1个月 内第i组试件强度 N mm2 统计期内混凝土n组试件强度的平均值 N mm2 n 统计期内同一品种混凝土强度等级的试件组数 n 25 当施工单位没有近期资料时 其混凝土强度标准差的取值可查表 例如 C40混凝土的施工配制强度为 fcu o 40 1 645 6 49 87MPa 制作者 莫懿懿 4 3混凝土施工配料 混凝土的施工配料计算施工配料是按现场使用搅拌机的装料容量进行一次 盘 的装料数量的计算 施工时混凝土各种配料的计量必须正确 特别是混凝土的水灰比对混凝土的强度和收缩影响很大 影响施工配料的因素主要有二方面 一是称量不准 二是砂石骨料未按实际含水量进行施工配合比的换算 施工配料实际用水量的计算 施工配料的砂石均有一定的含水率 为保持水灰比不变 则施工配料的用水量须扣除砂石中的含水量 制作者 莫懿懿 4 3混凝土施工配料 假设试验室配合比为 水泥 砂 石 水C S G W 1 x y z现场砂的含水率为a 石子的含水率为b 则要确定施工配合比 单位用量的水泥需用 砂x 1 a 石子y 1 b 水z xa yb 故施工配合比为C S G W 1 x 1 a y 1 b z xa yb 制作者 莫懿懿 4 3混凝土施工配料 配料计算 据施工配合比及搅拌机一次出料量计算出一次投料量 使用袋装水泥时可取整袋水泥量 但超量 10 例 某混凝土实验配比为1 2 28 4 47 水灰比0 63 水泥用量为285kg m3 现场实测砂 石含水率为3 和1 拟用装料容量为400升的搅拌机拌制 试计算施工配合比及每盘投料量 解 1 混凝土施工配合比为 水泥 砂 石 水 1 2 28 1 0 03 4 47 1 0 01 0 63 2 28 0 03 4 47 0 01 1 2 35 4 51 0 5172 搅拌机出料量 400 0 65 出料系数 260 升 0 26 m3 3 每盘投料量 水泥 285 0 26 74 kg 取75kg 一袋半水泥 则 砂 75 2 35 176 kg 石 75 4 51 338 kg 水 75 0 517 38 8 kg 出料容积一般为装料容积的0 55 0 75 常取为0 65 即2 3左右 制作者 莫懿懿 4 4混凝土搅拌 4 4混凝土搅拌1 混凝土搅拌机选择 按搅拌原理分为自落式和强制式两类 自落式搅拌机原理 将物料提高到一定高度后 利用重力作用自由下落 将物料混合均匀 适用 一般适用于塑性混凝土 坍落度较大的砼 录像 搅拌机 制作者 莫懿懿 4 4混凝土搅拌 强制式搅拌机原理 利用机械叶片强迫物料朝环向 径向 竖向各个方向运动 相互间产生剪切滑移 从而达到混合均匀的目的 适用 搅拌干硬混凝土 低流动性混凝土及轻骨料混凝土 强制式搅拌机又分为立轴式和卧轴式两种 卧轴式分单轴 双轴 立轴式 卧轴式 双卧轴搅拌筒 制作者 莫懿懿 4 4混凝土搅拌 2搅拌制度的确定 1 搅拌机转速对自落式搅拌机 转速应满足下式要求式中 R 搅拌筒半径 m 对强制式搅拌机叶片转轴转速为30r min 鼓筒的转速为6 7r min 盘转式 2 搅拌时间混凝土的搅拌时间 从砂 石 水泥和水等全部材料投入搅拌筒起 到开始卸料为止所经历的时间 搅拌时间宜适中 其长短直接影响混凝土质量和生产效率 制作者 莫懿懿 4 4混凝土搅拌 搅拌时间过短 混凝土不均匀 降低混凝土强度和工作性 搅拌时间适中 适当延长搅拌时间 强度有所提高 搅拌时间过长 较差的骨料可能会破碎 砼分层离析 降低砼强度 工作性以及生产率 混凝土的搅拌时间与混凝土坍落度 搅拌机机型和出料量等因素有关 注 混凝土搅拌最长时间不宜超过表中规定最短时间的三倍 制作者 莫懿懿 4 4混凝土搅拌 3 投料顺序 一次投料法 在上料斗中先倒石子 再加水泥 最后加砂 优点 水泥位于砂石之间 可减少水泥飞扬 二次投料法分为 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 优点 水泥用量不变时 强度可提高10 15 强度不变时 水泥用量可节约15 20 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 4 5混凝土运输1混凝土运输的要求 1 保证混凝土的浇筑量 尤其是在不允许留施工缝的情况下 混凝土运输必须保证其浇筑工作能够连续进行 应该按砼的最大浇筑量和运距来选择运输机具设备的数量及型号 2 应使混凝土在初凝之前浇筑完毕 为此 应以最少的转运次数和最短的时间将混凝土从搅拌地点运至浇筑现场 混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间不宜超过下表规范要求 3 在运输过程中应保持混凝土的均匀性 要避免产生分层离析 水泥浆流失 坍落度变化以及初凝等现象 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 2砼运输机具 根据工作方式的不同可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 塔吊以及其它起重机械 和连续式运输机具 如皮带运输机 混凝土泵等 两类 1 手推车和机动翻斗车运输 常用于工地内短距离水平运输 手推车 容量约0 07 0 1m3左右 机动翻斗车 容量约0 45m3左右 机动翻斗车 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 2 混凝土搅拌输送车运输 可在运输途中进行混凝土搅拌 适用于混凝土长距离 水平运输 每车容量约6m3 按工作性能分为两种方式运输 扰动运输运输已搅拌好的混凝土 运输途中 不停以慢速旋转来扰动混凝土 防止离析 运距受混凝土初凝时间限制 搅拌运输湿料搅拌运输 按配合比要求装入原材料 包括水 运至现场后搅拌 干料注水搅拌运输 装入干料 砂 石和水泥 在运输途中或运到现场后加水搅拌 运距可不受混凝土初凝时间限制 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 3 井架和塔式起重机运输 适用于混凝土的垂直输送 井架主要用于多层或高层建筑施工中混凝土的垂直运输 塔式起重机是高层建筑施工中垂直和楼面的主要运输机械 塔式起重机 塔吊输送 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 4 混凝土泵运输 适用于工地内混凝土的水平和垂直输送 工作原理 利用泵体的挤压力将砼挤压进管路系统并到达浇筑地点 同时完成水平运输和垂直运输 优点 用混凝土泵浇筑混凝土 具有不停顿 施工速度快 生产效率高 工人强度明显降低 还可提高砼的强度和密实度 动画 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 固定式混凝土泵使用时需用其它车辆将其拖至现场 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施工 移动式混凝土泵转场方便 占地面积小 有效减轻施工人员劳动强度 提高生产效率 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 混凝土输送管一般采用钢管制作 管径有100mm 125mm 150mm几种规格 标准管长3m 还有1m和2m长的配套管 另外还有90 45 30 15 等不同角度的弯管 用于布管时管道弯折处使用 录像 砼运输 移动式混凝土泵车 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 混凝土泵车 将液压活塞式混凝土泵固定安装在汽车底盘上 此种泵车一般配有全回转三段折叠臂架式布料杆 可利用随车的布料杆在其回转范围进行浇筑 混凝土搅拌输送车 布料杆 泵管 混凝土泵车 制作者 莫懿懿 4 5混凝土运输 施工现场布料杆 制作者 莫懿懿 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 4 6混凝土成型 包括浇筑与捣实 是砼工程施工的关键 将直接影响构件的质量和整体性 1基本要求 1 防止离析运输途中防止剧烈颠簸 浇筑时混凝土从料斗内卸出 其自由倾落最大高度 2m 浇筑竖向结构混凝土 浇筑高度 3m 浇筑高度过高 则应采用串筒 溜槽或振动溜管下料 并保证混凝土出口下落方向垂直 出现混凝土离析和坍落度不满足要求时 必须在浇筑前进行二次搅拌 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 2 正确留置施工缝 施工缝含义砼施工时 由于技术的或施工组织上的原因不能连续地将整个结构浇注完毕 且间歇时间超过砼的初凝时间 再次浇注砼时 先浇砼与后浇砼之间就形成一个看不见的结合面 这个结合面称为施工缝 留设原则一般留在结构剪力较小的部位 同时考虑到施工的方便 留设位置柱子 基础的顶面 梁 或吊车梁牛腿 的下面 无梁楼盖在柱帽下面 柱子的施工缝位置I I 为施工缝位置 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 梁 梁板应同时浇筑 梁高 1m时 施工缝留在板或梁托下20 30mm处 有主次梁的楼盖板 宜顺着次梁方向浇注 施工缝应留在次梁跨中间1 3跨的范围内 单向板 在平行于板的短边方向的任何位置 有主次梁盖板的施工缝位置 单向板施工缝位置 梁施工缝位置 制作者 莫懿懿 楼梯 在跨中1 3范围内 墙 门洞口过梁跨中1 3范围内或纵横墙的交接处 楼梯段施工缝位置 三个踏步以上 墙施工缝位置 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 施工缝处理方法当已浇混凝土的抗压强度 1 2MPa 才能继续施工 清理已硬化混凝土表面的水泥和松动的石子以及软弱混凝土层 冲洗表面干净 充分湿润 不得积水 在老混凝土表面铺设一层10 15mm水泥浆或与混凝土成分相同的水泥砂浆 然后浇筑新混凝土 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 3 混凝土的浇筑混凝土初凝前 应浇筑完毕 在下层混凝土凝结前 完成上层的浇筑和振捣 每层浇筑厚度约为200 300mm 混凝土应连续浇筑 尽量不留施工缝 当必须间歇时 其间歇时间宜缩短 并在前一层混凝土凝结前 将后层混凝土浇筑完毕 混凝土运输 浇筑和停歇全部时间不得超过下表规定 否则应留设施工缝 制作者 莫懿懿 浇筑后取出临时支架 临时支架 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 4 大体积砼浇筑大体积砼定义 指厚度 1 5米 长 宽较大 施工时水化热引起砼内最高温度与外界温度之差不低于25 的砼结构 例如 工业建筑中的设备基础 在高层建筑中地下室底板 结构转换层 各类结构的厚大桩基承台或基础底板以及桥梁的墩台等 大体积砼裂缝产生的原因 由于混凝土水化热和自身体积收缩 在内外温差以及外界约束条件下 产生拉应力 当拉应力超过该龄期混凝土抗拉强度 则混凝土开裂 产生裂缝 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 大体积砼裂缝控制措施 关键是减小温度应力 为此须减小混凝土内外温差 自身体积收缩和外界约束 优先选用水化热低的水泥 如 矿渣水泥 火山灰水泥或粉煤灰水泥等 降低水泥用量 掺入适量的粉煤灰 掺入具有缓凝或减缩作用的外加剂 采取蓄水法或覆盖法降温 或人工降温措施 控制内外温差 25 分段 分层浇筑 降低浇筑速度和减小浇筑层厚度 等 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 全面分层 即在第一层浇筑完毕后 再回头浇筑第二层 如此逐层浇筑 直至完工为止 分段分层 混凝土从底层开始浇筑 进行2 3m后再回头浇第二层 同样依次浇筑各层 斜面分层 要求斜坡坡度不大于1 3 适用于结构长度大大超过厚度3倍的情况 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 4 6混凝土成型混凝土振捣原理 混凝土的颗粒在振动力作用下引起颤动 破坏了混凝土颗粒间的粘结力和摩擦力 使混凝土由 塑性状态 变换成 重质液体状态 骨料下沉 气泡向上排出 水泥浆充满整个模板 混凝土密实 振动停止 混凝土又由 重制液体状态 恢复回 塑性状态 注 塑性状态 重质液体状态 是可逆的 插入式振捣 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 按其工作方式分为 a 内部振动器 b 表面振动器 c 外部振动器和 d 振动台 内部振动器又称插入式振动器 适用于振捣梁 柱 墙等构件和大体积混凝土操作要点 快插慢拔 插点要均匀 逐点移动 顺序进行 不得遗漏 达到均匀振实 快插 是为了防止砼表面振实与下面砼产生分层离析现象 慢拔 是为了使砼填满振动棒抽出时形成的插孔 制作者 莫懿懿 4 6混凝土成型 插入式振动器 电动机 软轴和振动棒组成 制作者 莫懿懿 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 适用 振捣楼板 空心板 地面和薄壳等薄壁结构 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 振捣断面较小或钢筋较密的柱子 梁 板等构件 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 宜采用加压振动的方法 加压力为1 3kN m2 制作者 莫懿懿 4 7混凝土的养护 4 7混凝土的养护 1 标准养护定义 混凝土在温度为20 3 C和相对湿度为90 以上的潮湿环境或水中的条件下进行的养护 用于对混凝土试件进行养护 2 自然养护定义 混凝土在平均气温高于 5 C的条件下 相应地采取保湿措施 如浇水 所进行的养护 注 自然养护在混凝土浇筑完毕后12小时以内进行 浇水养护硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥 养护时间 7天 粉煤灰水泥 火山灰水泥 养护时间 14天 制作者 莫懿懿 掺有缓凝剂或有抗渗要求的混凝土时 养护时间 14天 有特殊要求的混凝土 如高强度商品混凝土 要特殊对待 引起重视 表面隔离养护 混凝土表面覆盖薄膜 防止自由水过早过多蒸发 3 加热养护 主要为蒸汽养护 一般是对加工厂混凝土构件进行养护 标养室养护 制作者 莫懿懿 4 8混凝土的质量检查 4 8混凝土的质量检查1 施工全过程的控制 包括施工前 施工中和施工后 重点在于施工前和施工中 施工前主要检查 原材料和配合比 施工中主要检查 配合比执行情况 坍落度等 施工后主要检查 结构构件轴线 标高 外观 混凝土强度等 对有特殊要求的 尚应检查混凝土抗冻性和抗渗性等 2 混凝土的强度评定 1 混凝土试块取样立方体试块尺寸 150 150 150mm 同一盘中的三块为一组 同强度 同配合比 同生产工艺为一个验收批次 制作者 莫懿懿 4 8混凝土的质量检查 随机抽样数量 每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土 取样不得少于一次 每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时 取样不得少于一次 当一次连续浇筑超过1000m3 同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次 每一楼层 同一配合比的混凝土 取样不得少于一次 每次取样应至少留置一组标准养护试件 同条件养护试件的留置组数应根据实