砼.混凝土结构工程PPT课件.ppt

第三章混凝土结构工程 第三章混凝土结构工程 1 本章要求1 了解混凝土结构工程的特点及施工过程 掌握为保证钢筋与混凝土共同工作 在施工工艺上应注意的问题 2 了解模板的构造 要求 受力特点及安拆方法 掌握模板的设计方法 3 了解钢筋的种类 性能及加工工艺 掌握钢筋冷拉 冷拔 对焊工艺及配料 代换的计算方法 4 了解混凝土原材料 施工设备和机具性能 掌握混凝土施工工艺原理和施工方法 施工配料 质量检验和评定方法 2 本章重点模板作用及要求 组合钢模板的组成与配板设计 钢筋质量检验 钢筋的冷加工及质量控制 钢筋焊接的方法及质量要求 混凝土拌制 运输 浇筑的要求 运输方法 浇筑方法 振实原理及方法 整体式钢筋混凝土结构的浇筑及施工缝 大体积混凝土的浇筑 影响混凝土工程质量的因素及保证混凝土工程质量的措施 3 本章难点组合钢模板的配板设计 钢筋下料长度的计算 钢筋焊接的方法及质量要求 混凝土振捣设备及使用 施工缝留置及处理 现浇框架结构混凝土 大体积混凝土的浇筑 4 3 3混凝土工程 混凝土工程在混凝土结构工程中占有重要地位 混凝土工程质量的好坏直接影响到砼结构的承载力 耐久性与整体性 混凝土工程包括混凝土制备 运输 浇筑捣实和养护等施工过程 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 近年来随着混凝土外加剂技术的发展和应用的日益深化 特别是随着商品砼如雨后春笋般地篷勃发展 这在很大程度上影响了混凝土的性能和施工工艺 此外 自动化 机械化的发展和新的施工机械和施工工艺的应用 也大大改变了混凝土工程的施工面貌 5 6 7 混凝土工程分为现浇混凝土工程和预制混凝土工程 其施工工艺包括 组成材料的计量 混凝土拌合物的搅拌 运输 浇筑 振捣和养护等 一 混凝土的配料混凝土的配料即按一定的配合比 应保证结构设计对混凝土强度等级及施工对混凝土和易性的要求 并应符合合理使用材料 节约水泥的原则 必要时还应符合与使用环境相适应的耐久性如抗冻性 抗渗性等方面的要求 8 一 混凝土的配合比普通砼合理的配合比应能达到两个方面要求 混凝土试配强度混凝土试配强度应比设计的混凝土强度标准值提高一个数值 即 9 二 材料称量 三 混凝土的施工配合比 含水量的影响 混凝土应根据混凝土强度等级 耐久性和工作性等要求进行配合比设计 10 二 混凝土的拌制要求 11 混凝土搅拌的目的是使混凝土中的各组分混合成一种各物料颗粒相互分散 均匀分布的混合物 搅拌好的混凝土是否质地均匀 可通过从混凝土中随机抽取一定数量的试样进行分析来评定 如果各试样的配合比基本相同 便可认为该混凝土已混合均匀了 12 混凝土搅拌机混凝土搅拌机按工作原理可将搅拌机分为自落式和强制式两类 13 1 自落式扩散机理 它是将物料提升到一定高度后 利用重力的作用 自由落下 由于各物料颗粒下落的高度 时间 速度 落点和滚动距离不同 从而使物料颗粒相互穿插 渗透 扩散 最后达到分散均匀的目的 由于物料的分散过程主要是利用重力作用 故又称重力扩散机理 自落式混凝土搅拌机就是根据这种机理设计的 14 2 强制式扩散机理 它是利用运动着的叶片强迫物料颗粒分别从各个方向 环向 径向和竖向 产生运动 使各物料颗粒运动的方向 速度不同 相互之间产生剪切滑移以致相互穿插 扩散 从而使各物料均匀混合 由于物料的扩散过程主要是利用物料颗粒相互间的剪切滑移作用 故又称剪切扩散机理 强制式混凝土搅拌机就是根据这种机理设计而成的 15 现场搅拌机 16 17 混凝土搅拌混凝土搅拌包括搅拌时间 投料顺序和进料容量等 1 进料容量搅拌机的容量有三种表示方式 即出料容量 进料容量和几何容量 出料容量也即公称容量 是搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积 几何容量则是指搅拌筒内的几何容积 而进料容量是指搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 出料容量与进料容量间的比值称为出料系数 其值一般为0 60 0 70 通常取0 67 进料容量与几何容量的比值称为搅拌筒的利用系数 其值一般为0 22 0 40 18 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格 不同类型的搅拌机都有一定的进料容量 如果装料的松散体积超过额定进料容量的一定值 10 以上 后 就会使搅拌筒内无充分的空间进行拌合 影响砼搅拌的均匀性 但数量也不易过少 否则会降低搅拌机的生产率 故一次投料量应控制在搅拌机的额定进料容量以内 19 2 搅拌时间从原材料全部投入搅拌筒中时起到开始卸料时止所经历的时间称为搅拌时间 为获得混合均匀 强度和工作性都能满足要求的混凝土所需的最低限度的搅拌时间称为最短搅拌时间 这个时间随搅拌机的类型与容量 骨料的品种 粒径及对混凝土的工作性要求等因素的不同而异 一般情况下 混凝土的匀质性是随着搅拌时间的延长而提高 但搅拌时间超过某一限度后 混凝土的匀质性便无明显改善了 搅拌时间过长 不但会影响搅拌机的生产率 而且对混凝土的强度提高也无益处 甚至由于水分的蒸发和较软骨料颗粒被长时间的研磨而破碎变细 还会引起混凝土工作性的降低 影响混凝土的质量 不同类型的搅拌机对不同混凝土的最短搅拌时间 20 普通砼的最短搅拌时间 s 注 1 当掺有外加剂时搅拌时间应适当延长 2 全轻砼宜采用强制式搅拌机 砂轻砼可采用自落式搅拌机 搅拌时间均应延长60 90s 3 高强砼应采用强制式搅拌机搅拌 搅拌时间应适当延长 21 3 投料顺序确定原材料投入搅拌筒内的先后顺序应综合考虑到能否保证混凝土的搅拌质量 提高混凝土的强度 减少机械的磨损与混凝土的粘罐现象 减少水泥飞扬 降低电耗以及提高生产率等多种因素 按原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同 普通混凝土的搅拌方法可分为 一次投料法 二次投料法和水泥裹砂法等 22 1 一次投料法 这是目前最普遍采用的方法 它是将砂 石 水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌 为了减少水泥的飞扬和水泥的粘罐现象 向搅拌机上料斗中投料的 投料顺序宜先倒砂子 或石子 再倒水泥 然后倒入石子 或砂子 将水泥加在砂 石之间 最后由上料斗将干物料送入搅拌筒内 加水搅拌 23 2 二次投料法 它又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 国内一般是用强制式搅拌机拌制水泥砂浆约1min 1 5min 然后再加入石子搅拌约1min 1 5min 国外对这种工艺还设计了一种双层搅拌机 称为复式搅拌机 其上层搅拌机搅拌水泥砂浆 搅拌均匀后 再送入下层搅拌机与石子一起搅拌成混凝土 24 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 再加入砂和石搅拌成混凝土 国外曾设计一种搅拌水泥净浆的高速搅拌机 其不仅能将水泥净浆搅拌均匀 而且对水泥还有活化作用 国内外的试验表明 二次投料法搅拌的混凝土与一次投料法相比较 混凝土的强度可提高15 在强度相同的情况下 可节约水泥15 20 25 3 水泥裹砂法 又称SEC法 采用这种方法拌制的砼称为SEC砼或造壳砼 该法的搅拌程序是先加一定量的水使砂表面的含水量调到某一规定的数值后 一般为15 25 再加入石子并与湿砂拌匀 然后将全部水泥投入与砂石共同拌和使水泥在砂石表面形成一层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砼 采用SEC法制备的砼与一次投料法相比较 强度可提高20 30 砼不易产生离析和泌水现象 工作性好 26 混凝土搅拌站 27 三 混凝土的运输混凝土的拌制地点运往浇筑地点有多种运输方法 选用时应根据建筑物的结构特点 混凝土的总运输量与每日所需的运输量 水平及垂直运输的距离 现有设备情况以及气候 地形 道路条件等因素综合考虑 对混凝土的要求 1 混凝土应保持原有的均匀性 不发生离析现象 2 混凝土运至浇筑地点 其塌落度应符合浇筑时所要求的塌落度值 3 混凝土从搅拌机中卸出后 应及早运至浇筑地点 不得因运输时间过长而影响混凝土在初凝前浇筑完毕 混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间不宜超过规定 28 为了避免混凝土在运输过程中发生离析 混凝土的运输路线应尽量缩短 道路应平坦 车辆应行驶平稳 当混凝土从高处倾落时 其自由倾落高度不应超过2m 否则 应使其沿窜筒 溜槽或震动溜槽等下落 并应保持混凝土出口时的下落方向垂直 混凝土经运输后 如有离析现象 必须在浇筑前进行二次搅拌 29 由于施工场地复杂 浇筑现场与混凝土下料部位高达 多米 导致混凝土下料困难 在施工现场架设溜槽 混凝土通过滑道可直达施工部位 使浇筑施工方便 快捷 30 为了避免混凝土在运输过程中塌落度损失太大 应尽可能减少转运次数 盛混凝土的容器 应严密不漏浆 不吸水 容器在使用前应先用水湿润 炎热及大风天气时 盛混凝土的容器应遮盖 以防水份蒸发太快 严寒季节 应采取保温措施 以免混凝土冻结 31 混凝土运输方式混凝土的运输应分为地面运输 垂直运输和楼面运输三种情况 混凝土如采用商品混凝土且运输距离较远时 混凝土地面运输多用混凝土搅拌运输车 如来自工地搅拌站 则多用载重1t的小型机动翻斗车 近距离也用双轮手推车 有时还用皮带运输机和窄轨翻斗车 混凝土垂直运输 我国多采用塔式起重机 混凝土泵 快速提升斗和井架 用塔式起重机时 混凝土多放在吊斗中 这样可直接进行浇筑 混凝土楼面运输 我国以双轮推车为主 也用机动灵活的小型机动翻斗车 如用混凝土泵则用布料机布料 32 混凝土运输机械对于集中搅拌或商品混凝土 由于输送距离较长且输送量较大 为了保证被输送的混凝土不产生初凝和离析等降质情况 常应用混凝土搅拌输送车 混凝土泵或混凝土泵车等专用输送机械 而对于采用分散搅拌或自设混凝土搅拌点的工地 由于输送距离短且需用量少 一般可采用手推车 机动翻斗车 井架运输机或提升机等通用输送机械 33 34 混凝土搅拌车 浇筑混凝土 35 立式料斗 卧式料斗 36 6方卧罐 9方立罐 37 38 39 40 41 42 43 44 45 砼的可泵性与原材料及配合比的选择 在设计泵送砼配合比时除必须满足强度和耐久性的要求外 还必须考虑原材料和配合比对砼可泵性的影响 满足可泵性的要求 但要使砼在输送管道内的摩阻力减小而又不离析这对原材料和配合比的要求往往是矛盾的 因此 需要统筹兼顾且尽量满足以下要求 46 1 水泥水泥的品种和用量对砼可泵性都有影响 特别是水泥用量对形成润滑层的数量及浆体的粘度有较大影响 各国对最低水泥用量都有要求 一般在260 300kg m3之间 我国规定为300kg m3 水泥用量也不宜太大 超过450kg m3水泥浆体粘度剧增 砼与管壁的摩阻力增加 不利于泵送 47 2 粗细骨料及砂率骨料的种类 形状 粒径和级配对砼的可泵性有很大影响 卵石与碎石相比表面光滑粒形较好 同条件下可泵性比碎石好 粗骨料中的针片状颗粒易造成泵送困难 故其含量不宜大于10 粗骨料的最大粒径除受结构截面最小尺寸和钢筋间的最小净距的限制外 还受混凝土输送管管径的控制 粗骨料的最大粒径与输送管内径之比至少不宜大于1 2 5 卵石 1 3 碎石 48 此外 骨料最大粒径的选择还与混凝土的输送距离和输送高度有关 当混凝土输送距离较长时 为克服管壁摩阻力 泵机所消耗的能量也必然要增加 若混凝土是向高处垂直输送 则输送时泵机除需克服管壁的摩阻力外 还需克服混凝土自身的重力 显然 在这些情况下 为了使混凝土能顺利地泵送 粗骨料的最大粒径应该选择较小的尺寸为宜 49 骨料级配对混凝土可泵性的影响很大 一些使用混凝土泵较多的国家 都规定了适合泵送的骨料标准级配 根据国内外经验 我国JGJ T10 95规定了适合于泵送的粗 细骨料的最佳级配曲线 在混凝土中 由细骨料和水泥浆所组成的水泥砂浆作为粗骨料的载体 起到传递压力与润滑管壁的作用 所以 细骨料与粗骨料相比对混凝土的可泵性有更大的影响 50 在细骨料的级配中 细粒级 0 315mm以下 的颗粒应有足够的数量 否则 便难于泵送 我国规定 通过0 315mm筛孔的砂不应少于15 此外 细骨料占骨料总质量的百分率即砂率对混凝土可泵性的影响也很大 砂率低的混凝土 变形困难 当混凝土通过弯管 锥形管 Y形管等管道时 不易通过 易产生堵塞 因此 泵送混凝土的砂率 应比非泵送混凝土的大些 但砂率也不可太大 否则将增加砼的收缩并对砼耐久性能产生不利影响 51 3 细粉料细粉料是指包括水泥 掺和料及粒径在0 25mm以下的细砂部分的总称 其含量对混凝土的可泵性和泵送压力有着极显著的影响 当细粉料数量不足时 混凝土的稳定性和粘聚性差 在泵送压力作用下 混凝土泌水量大 泵送阻力大大升高 极易造成堵管 但细粉料的含量也不宜太大 否则 它将增大混凝土的粘稠性 增加混凝土沿管道输送时运动阻力 从而需要较高的泵送压力 每立方米混凝土中细粉料的适宜含量 随骨料的最大粒径的不同而异 如果混凝土中细粉料的含量不足 可以采用掺加掺和料的方法予以补充 最常用的掺和料是粉煤灰和超细矿渣粉 将 级粉煤灰及超细矿渣粉掺入混凝土中 不仅可补充细粉料的不足 而且用它取代部分水泥 可显著地降低混凝土的屈服值和粘性系数 提高混凝土的流动性 从而改善混凝土的可泵性 52 4 外加剂泵送混凝土中掺加外加剂的目的是为了提高混凝土的流动性和稳定性以及调节混凝土的凝结时间 使混凝土具有良好的可泵性 用于泵送混凝土中的外加剂应优先选用混凝土泵送剂 一般砼泵送剂由减水 缓凝 引气 保塑增粘等组份构成 其中以减水组份最为关键 好的泵送剂应具有减水增强效果好 能显著提高混凝土的流动性 缓凝作用明显 引气量适中以及混凝土坍落度经时损失值小 压力泌水率小等特点 能明显改善混凝土的可泵性 53 传统的混凝土减水剂通常采用木质素磺酸盐 萘磺酸盐甲醛缩合物及磺化三聚氰胺甲醛缩合物制成 根据其效能可分为普通型 5 12 减水率 和高效型 12 以上减水率 随着聚合物化学工业的发展 用聚羧酸盐制成的第三代混凝土减水剂现已被许多发达国家采用 由于聚羧酸盐及相关化合物独特的分子结构能吸附其它类分子 具有显著的减水分散效能 因而可用作混凝土高效减水剂 54 这类减水剂的性能远在传统萘系高效减水剂之上 其最主要的优点包括 a 具有极高的减水率 减水率可达30 45 可在低水灰比条件下使水泥及其它胶凝材料达良好分散状态 使砼的强度及耐久性有很大提高 或者可使砼流动性 坍落度 有极大提高 从而可以制备出自流平混凝土 这种混凝土具有极佳的流动性 无需振捣 仅通过重力便可使混凝土密实 b 能维持混凝土的坍落度在2小时内基本不变化 而以往萘系减水剂往往因坍落度损失过大影响砼泵送施工 c 具有很好的水泥适应性 能同各种类型的水泥以及掺合粉体配合使用 能大幅度提高粉煤灰及磨细矿渣的掺加量 55 5 水灰比与坍落度混凝土水灰比及坍落度是影响混凝土可泵性的重要因素 它们直接影响泵送阻力的大小和混凝土的稳定性 砼泵送阻力随水灰比降低和坍落度减小而增加 当水灰比小于某一临界值或坍落度低于某一值时泵送阻力将急剧增加 泵送困难 因此 泵送混凝土的水灰比不宜过小 坍落度也不宜过低 当采用商品混凝土时 混凝土经过运输坍落度会有所损失 对搅拌后出站时的混凝土坍落度的要求 必须考虑此损失值 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 56 泵送混凝土的泵送能力 混凝土泵的泵送能力一般是以单位时间内的最大排量 m3 h 和最大泵送距离 m 来表示 在混凝土泵的技术说明书中一般都列有上述数据 但这些数据是指在某种标准条件下连续泵送才能达到的指标 而且最大排量和最大泵送距离又是不可能同时达到的 在实际工程施工中 若施工条件与上述标准条件不同 则混凝土泵的实际泵送能力便不可能达到技术说明书中所给出的数据 因此 在组织施工时 应根据具体条件来确定混凝土泵的实际泵送能力 57 在实际施工中 由于存在着混凝土搅拌输送车的交替 停泵待料 拆装输送管 机械故障和管路堵塞等现象 使得混凝土泵很难保持连续泵送 因此 混凝土泵的实际平均排量可根据混凝土泵的最大排量 配管情况和作业效率按下计算 式中 混凝土泵的实际平均排量 m3 h 混凝土泵的最大排量 可从技术性能表中查出 m3 h 配管条件系数 可取0 8 0 9 混凝土泵的作业效率 根据混凝土搅拌输送车向混凝土泵供料的间歇时间 拆装混凝土输送管和布料停歇等情况而定 一般可取0 5 0 7 58 当已知实际需泵送的混凝土量之后 即可按下式计算所需混凝土泵的台数 式中 混凝土泵数量 台 混凝土浇筑数量 m3 每台混凝土泵的实际平均排量 m3 h 混凝土泵送施工作业时间 h 59 泵送混凝土时的注意事项 1 泵送混凝土时必须要求混凝土连续供应以保证混凝土泵连续工作 2 混凝土泵送时要求管线宜直 转弯宜缓 接头严密 3 泵送前应先用适量与混凝土相同组分的水泥砂浆润湿管线内壁 4 如混凝土供应脱节不能连续泵送时 泵机应每隔4 分钟交替进行正转和反转两个行程 以防混凝土泌水和离析 当泵送间歇时间超过45min或当混凝土出现离析时 应立即用压力水冲洗管内残留的混凝土 60 5 泵送过程中受料斗内应具有足够的混凝土以防吸入空气产生阻塞 泵送结束后应及时把残留在缸体内及输送管道内的混凝土清洗干净 6 为防止堵泵 料斗上方应设置一金属网以隔离大石块 并及时检出 7 夏季或冬季施工时 应注意对输送管采取隔热降温或保温措施 61 通过一次风冷 二次风冷 加冷却水等措施 将混凝土温度控制在规范标准以内 从而确保混凝土的浇筑质量 图为水电三局员工正在安装风 62 三 混凝土的浇筑浇筑前准备工作浇筑混凝土前 应检查和控制模板 钢筋 保护层和预埋件等的尺寸 规格 数量和位置 此外 还应检查模板支撑的稳定性以及接缝的密合情况 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 63 防止离析浇筑混凝土时 混凝土拌和物由料斗 漏斗 混凝土输送管 运输车内卸出时 如自由倾落高度过大 由于粗骨料在重力作用下 克服粘着力后的下落动能大 下落速度较砂浆快 因而可能形成混凝土离析 为此 混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m 柱 墙等结构竖向浇筑高度超过3m时 应采用串筒 溜管或振动溜管浇筑混凝土 64 施工缝留设混凝土结构多要求整体浇筑 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 65 66 67 68 69 西建大锅炉房水池 70 71 施工缝的处理在施工缝处继续浇筑混凝土时 为避免使已浇筑的混凝土受到外力振动而破坏其内部已形成的凝结结晶结构 必须待已浇筑混凝土的抗压强度不小于1 2N mm2时才可进行 72 继续浇筑前 在已硬化的混凝土表面上 应清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层 并加以充分湿润和冲洗干净 且不得有积水 然后 宜先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆 即可继续浇筑混凝土 混凝土应细致捣实 使新旧混凝土紧密结合 73 为防止柱烂根 柱底全部放砂浆 74 夹杂太厉害了 75 施工缝快易收口网免拆模板 76 施工单位如何在后浇带处支模板 12M的悬挑梁 77 后浇带混凝土的施工 后浇带是在现浇混凝土结构施工过程中 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混凝土 将整个结构连成整体 后浇带的留置位置应按设计要求和施工技术方案确定 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 78 在正常的施工条件下 有关规范对此的规定是 如混凝土置与室内和土中 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 1000mm 后浇带内的钢筋应完好保存 后浇带的构造 如图 79 80 后浇带混凝土浇筑应严格按照施工技术方案进行 在浇筑混凝土前 必须将整个混凝土表面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 但必须要求填筑混凝土的强度等级比原来结构强度提高一级 并保持至少15d的湿润养护 81 后浇带 82 梁柱节点不同标号砼处理 83 84 三 混疑土的捣实混凝土的振捣混凝土拌合物密实成型的途径有三 一是借助于机械外力 如机械振动 来克服拌合物内部的剪应力而使之液化 二是在拌合物中适当多加水以提高其流动性 使之便于成型 成型后用分离法 真空作业法等将多余的水分和空气排出 三是在拌合物中掺入高效能减水剂 使其坍落度大大增加 可自流浇筑成型 振动机械按其工作方式分为 内部振动器 表面振动器 外部振动器和振动台 85 混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实的过程 从而保证混凝土结构构件外形正确 表面平整 混凝土的强度和其他性能符合设计的要求 混凝土浇筑入模后应立即进行充分的振捣 使新入模的混凝土充满模扳的每一角落 排出气泡 使混凝土拌合物获得最大的密实度和均匀性 混凝土的振捣分为人工振捣和机械振捣 86 1 振动捣实混凝土的原理匀质的混凝土拌和料介于固态和液态之间 内部颗粒依靠其摩擦力 粘聚力处于悬浮状态 当混凝土拌和料受到振动时 混凝土中的固体颗粒都处于强迫振动状态 使颗粒之间的粘着力和内摩擦力大大降低 混凝土的粘度急剧下降 受振混凝土呈现液化而具有 重质液体状态 因而能流向模板内的各个角落而充满模板 87 同时 混凝土中的骨料在其自重作用下向新的稳定位置沉落 粗颗粒间的空隙则被水泥砂浆所填满 混凝土拌合物中的气体以气泡状态浮升至表面排出 使骨料和水泥浆在模板中得到紧密的排列 88 2 振动捣实机械振动捣实机械按其工作方式不同可分为内部振动器 表面振动器 外部振动器等几种 1 内部振动器又称插入式振动器 是施工现场使用最多的一种 适用于基础 柱 梁 墙等深度或厚度较大的结构构件的混凝土捣实 89 插入式振动器的工作部分是振动棒 是一个棒状空心圆柱体 内部安装偏心振子 在电动机驱动下 由于偏心振子的振动 棒体产生高频微幅的机械振动 工作时 将振动棒插入混凝土中 通过棒体将振动能传给混凝土 其振动密实的效率高 90 91 92 93 94 95 2 表面振动器又称平板振动器 是由带偏心块的电动机和平板组成 平板振动器是放在混凝土表面进行振捣 适用于振捣楼板 地面 板形构件和薄壳等薄壁构件 当采用表面振动器时 要求振动器的平板与混凝土保持接触 其移动间距应保证振动器的平板能覆盖已振实部分的边缘 以保证衔接处混凝土的密实性 96 97 轻便型激光整平机 采用专利激光找平技术 一次性地将混凝土地面找平 整平 压实及振捣成型 将能够施工得非常快 因为轻便型激光整平机能自动设定标高 允许操作员在作业区内快速而高效的施工 98 3 外部振动器又称附着式振动器 它是直接固定在模板上 利用带偏心块的振动器产生的振动力 通过模板传递给混凝土 达到振实的目的 适用于振捣断面较小或钢筋较密的柱 梁 墙等构件 附着式振动器的振动效果与模板的重量 刚度 面积及混凝土构件的厚度有关 当采用附着式振动器时 其设置间距应通过试验确定 99 100 附着式振动器在造桥上使用 101 混凝土漏振 造成的恶果 102 真空脱水法 在混凝土浇筑施工中 有时为了使混凝土易于成型 采用加大水灰比提高混凝土流动性的方式 但随之降低了混凝土的密实性和强度 真空脱水法就是利用真空吸水设备 将已浇筑完毕的混凝土中的游离水和气泡吸出 以达到降低水灰比 提高混凝土强度 改善混凝土的物理力学性能 加快施工进度的目的 经过真空脱水的混凝土 密实度大 抗压强度可提高25 40 与钢筋的握裹力可提高20 25 可减少收缩 增长弹性模量 混凝土真空脱水技术主要用于预制构件和现浇混凝土楼地面 道路及机场跑道等工程施工 103 真空脱水设备主要由真空泵机组 真空吸盘 连接软管等组成 图示 1 真空吸盘 2 软管 3 吸水进口 4 集水箱 5 真空表 6 真空泵 7 电动机 8 手推小车真空脱水设备示意图 104 在放置真空吸盘前应先铺设过滤网 过滤网必须平整紧贴在混凝土上 真空吸盘放置应注意其周边的密封是否严密 防止漏气 并保证两次抽吸区域中有30mm的搭接 开机吸水的延续时间取决于真空度 混凝土厚度 水泥品种和用量 混凝土浇筑前的坍落度和温度等因素 真空度越高抽吸量越大 混凝土越密实 一般真空度为66661 69993Pa 在真空度一定时 混凝土层越厚 需开机的时间越长 但混凝土太厚时 应分层吸水或真空由小到大慢慢增加 以免造成上密下疏现象 也可根据经验看混凝土表面的水分明显抽干 用手指压无指痕脚踩只留下轻微的痕迹即可认为真空抽吸完成 105 采用混凝土真空脱水技术 一般初始水灰比以不超过0 6为宜 最大不超过0 7 坍落度可取50 90mm 由于真空脱水后混凝土体积会相应缩小 因此振平后的混凝土表面应比设计略高2 4mm 在真空抽吸过程中 为避免混凝土脱水出现阻滞现象 使混凝土内部多余的水均排除 可在开机一定时间后 暂时停机 立即进行2 20s的短暂振动 然后再开机 如此重复数次可加强吸水的效果 真空吸水后要进一步对混凝土表面研压抹光 保证表面的平整 106 四 大体积混凝土浇筑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 的混凝土结构 一般多为建筑物 构筑物的基础 如高层建筑中常用的整体钢筋混凝土箱形基础 高炉转炉设备基础等 107 世界上在建的最高摩天大楼 迪拜塔 何时完工悬了 其承建商埃马尔集团3月5日宣布 迪拜塔 工期因故被推迟 并且拒绝透露完工的具体时间 也没有给出推迟的具体原因 该工程原定于今年年底完工 2006年11月 当迪拜塔建到87层并且混凝土核心达到300米时 大楼幕墙未能按期完成 混凝土楼板的一些问题也开始出现 108 大体积混凝土的温度裂缝大体积混凝土的温度裂缝分为两种 表面裂缝和贯穿裂缝 109 防止大体积混凝土裂缝的技术措施a 合理选择混凝土的配合比b 骨料 混凝土中粗细骨料级配的好坏 对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性关系很大 110 c 外掺加剂的应用 在混凝土掺入外加剂或外掺料 可以减少水泥用量 降低混凝土的温升 改善混凝土的和易性和坍落度 满足可泵性的要求d 分层浇筑为保证混凝土的浇筑质量 混凝土应分层浇筑 每层的厚度可参考下表取用 111 混凝土浇筑的厚度 112 113 浇筑方法大体积混凝土结构的浇筑方案 可分为全面分层 分段分层和斜面分层三种 全面分层法要求的混凝土浇筑强度较大 斜面分层法混凝土浇筑强度较小 工程中可根据结构物的具体尺寸 捣实方法和混凝土供应能力 通过计算选择浇筑方案 目前应用较多的是斜面分层法 采用分段分层法施工时 段的宽度不宜小于2m 因为分段宽度过小 就相当于斜面分层的施工方法 在斜面分层法施工时 斜面的坡度不应大于新浇混凝土的自然流淌的坡度 对一般混凝土控制其不大于1 3 对泵送混凝土控制在1 6 1 10 114 地下室筏板大体积混凝土温度监控 115 大体积混凝土施工大体积混凝土结构在土木工程中常见 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 其上有巨大的荷载 整体性要求高 往往不允许留施工缝 要求一次连续浇筑完毕 要防止大体积混凝土结构浇筑后产生裂缝 应优先选用水化热低的水泥 降低水泥用量 掺入适量的粉煤灰 降低浇筑速度和减小浇筑层厚度 浇筑后宜进行测温 采取蓄水法或覆盖法进行降温或进行人工降温措施 控制内外温差不超过25 必要时 经过计算和取得设计单位同意后可留施工缝而分段分层浇筑 116 如某承台为哑铃型 单个塔柱下承台平面尺寸51 35 48 10m 厚度为5 13 324m 两承台间系梁平面尺寸11 05 28 1m 厚6 0m 117 根据温控设计和浇筑能力分块 单个承台沿高度方向分8层浇筑 分层厚度自下而上为1 7m 2 1 6m 1 5m 3 1 8m 2 024m 系梁设2m宽后浇带 埋置冷却水管降低承台混凝土温度 118 埋设冷却水管混凝土表面用土工布及草袋覆盖模板外覆盖草袋 推迟拆模时间 并选择气温较高时拆模搭设保暖棚 蒸汽 典钨灯及热水养护日平均气温低于5 采取冬季施工措施 降温保温措施 119 承台冷却水管布置 120 混凝土上下层温差不超过25 混凝土内外温差不超过25 混凝土浇注温度 间歇期按计算模型要求控制混凝土最大降温速率不超过2 5 d 温度控制标准 121 承台砼浇注工艺 最大浇注方量3940m3 4台布料杆布料 2艏160m3 h混凝土拌合船供料 122 温控监测布置8层109个测点 布置8层109个测点 123 全部浇筑完毕后3 4天内部整体处于高温状态 124 浇筑完毕后150天的稳定温度场 125 承台浇筑完毕15天的应力场 126 水下混凝土浇筑 在灌注桩 地下连续墙等基础以及水下水工结构工程中 常要直接在水下浇筑混凝土 其方法是利用导管输送混凝土并使之与环境水隔离 依靠管中混凝土的自重 挤压导管下部管口周围的混凝土在已浇筑的混凝土内部流动 扩散 边浇筑便提升导管 以完成混凝土的浇筑工作 127 128 129 在施工时 先将导管放入水中 其下部距离底面约100mm 用麻绳或铅丝将球塞悬吊在导管内水位以上的0 2m 塞顶铺2 3层稍大于导管内径的水泥纸袋 再散铺一些干水泥 以防混凝土中骨料卡住球塞 然后浇入混凝土 当球塞以上导管和承料漏斗装满混凝土后 剪断球塞吊绳 混凝土靠自重推动球塞下落 冲向基底 并向四周扩散 130 球塞冲出导管 浮至水面 可重复使用 冲入基底的混凝土将管口包住 形成混凝土堆 同时不断地将混凝土浇入导管中 管外混凝土面不断被管内的混凝土挤压上升 随着管外混凝土面的上升 导管也逐渐提高 到一定高度 可将导管顶段拆下 但不能提升过快 必须保证导管下端始终埋入混凝土内 其最大埋置深度不宜超过5m 混凝土浇筑的最终高程应高于设计标高约100mm 以便清除强度低的表层混凝土 清除应在混凝土强度达到2 2 5N mm2后方可进行 131 导管由每段长度为1 5 2 5m 脚管为2 3m 管径200 300mm 厚3 6mm的钢管用法兰盘加止水胶垫用螺栓连接而成 承料漏斗位于导管顶端 漏斗上方装有振动设备以防混凝土在导管中阻塞 提升机具用来控制导管的提升与下降 常用的提升机具有卷扬机 电动葫芦 起重机等 球塞可用软木 橡胶 泡沫塑料等制成 其直径比导管内径小15 20mm 132 水下浇筑的混凝土必须具有较大的流动性和粘聚性以及良好的流动性保持能力 能依靠其自重和自身的流动能力来实现摊平和密实 有足够的抵抗泌水和离析的能力 以保证砼在堆内扩善过程中不离析 且在一定时间内其原有的流动性不降低 133 因此要求水下浇筑混凝土中水泥用量及砂率宜适当增加 泌水率控制在 以内 粗骨料粒径不得大于导管的1 5或钢筋间距的1 4 并不宜超过 0mm 坍落度为150 180mm 施工开始时采用低坍落度 正常施工则用较大的坍落度 且维持坍落度的时间不得少于 h 以便混凝土能在一较长时间内靠其自身的流动能力实现其密实成型 134 每根导管的作用半径一般不大于3m 所浇混凝土覆盖面积不宜大于30m2 当面积过大时 可用多根导管同时浇筑 混凝土浇筑应从最深处开始 相邻导管下口的标高差不应超过导管间距的1 15 1 20 并保证混凝土表面均匀上升 135 导管法浇筑水下混凝土的关键 一是保证混凝土的供应量应大于导管内混凝土必须保持的高度和开始浇筑时导管埋入混凝土堆内必须的埋置深度所要求的混凝土量 二是严格控制导管提升高度 且只能上下升降 不能左右移动 以避免造成管内返水事故 136 免振捣混凝土 免振捣混凝土又称自密实混凝土 它是由70年代初由前西德发明并首先用于工程的流态混凝土发展而来的 这种混凝土在日本得到极其迅速的发展 到90年代中期 日本已生产了自密实免振混凝土80万m3我国也已经有自密实免振捣混凝土的工程实际应用 目前人们对高流动免振捣混凝土的认识归结为 通过外加剂 包括高性能减水剂 超塑化剂 稳定剂等 超细矿物粉体等胶材料和粗细骨料的选择与搭配和配合比的精心设计 使混凝土拌合物屈服剪应力减小到适宜范围 同时又具有足够的塑性粘度 使骨料悬浮于水泥浆中 不出现离析和泌水等问题 在基本不用振捣的条件下通过自重实现自由流淌 充分填充模板内及钢筋之间的空间形成密实且均匀的结构 137 混凝土的屈服应力即是混凝土开始流动的前提 又是混凝土不离析的重要条件 若粗骨料因重力作用产生的剪应力超过了混凝土的屈服应力 便会从水泥浆中分离出来 或者由于粗骨料与砂浆的流变特性不同 在流动过程中 流动性差的骨料与相对流动性好的砂浆间产生的剪应力超过了混凝土的屈服应力 同样会造成粗骨料的分离 每立方米混凝土拌合物中胶结材料的数量和砂率值 对混凝土拌合物的工作性能有很大影响 浆体量多 流动性好 但浆体量过大对硬化后砼体积稳定性不利 砂率适当偏大些 拌合物通过间隙能力好 但砂率过大对砼的长期性能不利 138 对于免振捣自密实混凝土 拌合物的工作性能是研究的重点 应着重解决好混凝土的高工作性与硬化混凝土力学性能及耐久性的矛盾 一般认为 免振捣自密实混凝土的工作性能应达到 坍落度250 270mm 扩展度550 700mm 流过高差 15mm 有研究表明不经振捣的自密实混凝土可以在硬化后形成十分致密 渗透性很低的结构 且干缩率较同强度等级的普通混凝土较小 139 四 混凝土的养护混凝土的凝结与硬化是由于水泥水化反应的结果 为使已浇筑的混凝土能获得所要求的物理力学性能 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的工作 称为混凝土的养护 由于温度和湿度是影响水泥水化反应速度和水化程度的两个主要因素 因此 混凝土的养护就是对凝结硬化过程中的混凝土进行温度和湿度的控制 140 混凝土养护分为自然养护和人工养护两种方法 现场施工多采用自然养护 自然养护 即在平均气温高于 5 的条件下于一定时间内使混凝土保持湿润状态 人工养护 人工养护应在混凝土浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护 保证混凝土浇水养护的时间 141 蒸汽养护 142 天津大光明桥环氧沥青砼桥面铺装工程已于2008年4月15日正式完工 距5月1日具备通车条件的节点时间还有13天 在正常气温条件下 环氧沥青砼的养护期一般为45 60天 养护期内不允许开放交通 为缩短养护工期 快速提高环氧沥青固化强度 天津城建滨海路桥有限公司 建设部和东南大学专家等 组成快速提高环氧沥青固化强度科研组 在实验室经过反复摸索 最终发现通过采取升温措施 能够达到快速提高环氧沥青固化强度的目的 试验工作取得成功 这在国际 国内均尚属首创 施工人员在铺设电热毯 电热毯 为大光明桥桥面环氧沥青砼加温 143 在施工现场 对混凝土进行自然养护时 根据所采取的保湿措施的不同 可分为覆盖浇水养护和塑料薄膜保湿养护两类 1 覆盖浇水养护覆盖浇水养护是在混凝土表面覆盖吸湿材料 采取人工浇水或蓄水措施 使混凝土表面保持潮湿状态的一种养护方法 所用的覆盖材料应具有较强的吸水保湿能力 常用的有麻袋 帆布 草帘 芦席 锯末等 144 2 塑料薄膜保湿养护塑料薄膜保湿养护是用防蒸发材料将混凝土表面予以密封 防止混凝土中的水分蒸发 使混凝土保持或接近饱水状态 保证水泥水化反应正常进行的一种养护方法 它与湿养护法相比 可改善施工条件 节省人工 节约用水 保证混凝土的养护质量 根据所用密封材料的不同 保湿养护又可分为塑料布养护和薄膜养护剂养护 145 框架柱混凝土养护 146 现浇板混凝土养护 147 现场楼梯 柱保护 148 五 混凝土的质量检查 一 混凝土的质量检查 1 混凝土组成材料的质量和用量 每一工作班至少检查两次 按重量比投料量偏差在允许范围之内 2 在一个工作班内 如混凝土配合比由于外界影响而有变动时 如砂 石含水率的变化 应及时检查 149 3 混凝土的搅拌时间应随时检查 4 检查混凝土在拌制地点及浇筑地点的坍落度 每一工作班至少两次 150 抗渗砼的试块 图为两组试块 一组抗渗试块为六个 抗压试块一组为三个 试块制作 标明标号 部位及时间 151 蓄水养护的试块 152 二 混凝土强度检查 三 混凝土常见的质量问题及防治处理方法 153 1 缺陷分类及产生原因 1 麻面麻面是结构构件表面上呈现无数的小凹点 而无钢筋暴露的现象 它是由于模板表面粗糙 未清理干净 润湿不足 漏浆 振捣不实 气泡未排出以及养护不好所致 154 2 露筋露筋即钢筋没有被混凝土包裹而外露 主要是由于未放垫块或垫块位移 钢筋位移 结构断面较小 钢筋过密等使钢筋紧贴模板 以致混凝土保护层厚度不够所造成的 有时也因缺边 掉角而露筋 155 3 蜂窝蜂窝是混凝土表面无水泥砂浆 露出石子的深度大于5 但小于保护层的蜂窝状缺陷 它主要是由配合比不准确 浆少石子多 或搅拌不匀 浇筑方法不当 振捣不合理 造成砂浆与石子分离 模板严重漏浆等原因产生 156 4 孔洞孔洞系指混凝土结构内存在着孔隙 局部或全部无混凝土 它是由于骨料粒径过大 或钢筋配置过密造成混凝土下料中被钢筋挡住 或混凝土流动性差 或混凝土分层离析 振捣不实 混凝土受冻 混入泥块杂物等所致 157 5 缝隙及夹层缝隙及夹层是施工缝处有缝隙或夹有杂物 产生原因是因施工缝处理不当以及混凝土中含有垃圾杂物所致 158 6 缺棱 掉角缺棱 掉角是指梁 柱 板 墙以及洞口的直角边上的混凝土局部残损掉落 产生的主要原因是混凝土浇筑前模板未充分润湿 棱角处混凝土中水分被模板吸去 水化不充分使强度降低 以及拆模时棱角损环或拆模过早 拆模后保护不好也会造成棱角损环 159 7 裂缝裂缝有温度裂缝 干缩裂缝和外力引起的裂缝 原因主要是温差过大 养护不良 水分蒸发过快以及结构和构件下地基产生不均匀沉陷 模板 支撑没有固定牢固 拆模时受到剧烈振动等 160 8 强度不足混凝土强度不足原因是多方面的 主要是原材料达不到规定的要求 配合比不准 搅拌不均 振捣不实及养护不良等 161 2 缺陷处理 1 表面抹浆修补a 对数量不多的小蜂窝 麻面 露筋 露石的混凝土表面 可用钢丝刷或加压水洗刷基层 再用1 2 1 2 5的水泥砂浆填满抹平 抹浆初凝后要加强养护 b 当表面裂缝较细 数量不多时 可将裂缝用水冲并用水泥浆抹补 对宽度和深度较大的裂缝应将裂缝附近的混凝土表面凿毛或沿裂缝方向凿成深为15 20mm 宽为100 200mm的V形凹槽 扫净并洒水润湿 先用水泥浆刷第一层 然后用1 2 1 2 5的水泥砂浆涂抹2 3层 总厚控制在10 20mm左右 并压实抹光 162 2 细石混凝土填补当蜂窝比较严重或露筋较深时 应按其全部深度凿去薄弱的混凝土和个别突出的骨料颗粒 然后用钢丝刷或加压水洗刷表面 再用比原混凝土等级提高一级的细骨料混凝土填补并仔细捣实 对于孔洞 可在旧混凝土表面采用处理施工缝的方法处理 将孔洞处不密实的混凝土突出的石子剔除 并凿成斜面避免死角 然后用水冲洗或用钢丝刷子清刷 充分润湿后 浇筑比原混凝土强度等级高一级的细石混凝土 细石混凝土的水灰比宜在0 5以内 并可掺入适量砼膨胀剂 分层捣实并认真做好养护工作 163 3 环氧树脂修补当裂缝宽度在0 1mm以上时 可用环氧树脂灌浆修补 修补时先用钢丝刷清除混凝土表面的灰尘 浮渣及散层 使裂缝处保持干净 然后把裂缝做成一个密闭性空腔 有控制的留出进出口 借助压缩空气把浆液压入缝隙 使它充满整个裂缝 这种方法具有很好的强度和耐久性 与混凝土有很好的粘接作用 164 对混凝土强度严重不足的承重构件应拆除返工 尤其对结构要害部位更应如此 对强度降低不大的混凝土可不拆除 但应与设计单位协商 通过结构验算 根据混凝土实际强度提出处理方案 165 第四节 混凝土的冬期施工根据当地多年气温资料 室外日平均气温连续5d稳定低于5 时 混凝土结构工程应采取冬期施工措施 并应及时采取气温突然下降的防冻措施 一 混凝土冬期施工原理 1 温度与混凝土凝结硬化的关系 166 混凝土强度的高低和增长速度决定于水泥水化反应的程度和速度 水泥的水化反应必须在有水和一定的温度条件下才能进行 其中温度决定着水化反应的速度 温度愈高反应愈快 混凝土强度增长愈速 但温度也不能过高 否则会使水泥颗粒表面迅速水化 结成硬壳 阻止内部继续水化 形成 假凝 现象 反之 温度愈低 水泥水化反应速度愈慢 当温度降至0 时 尽管由于混凝土中的水不是纯水而是含有电解质的水溶液 冰点在0 以下 水泥的水化反应仍能进行 但反应速度却大大降低 混凝土硬化速度及强度增长也将随之减慢 167 混凝土中不同孔径孔隙内的水冰点是不同的 一般大孔中的水冰点约为 0 5 2 而凝胶孔内的凝胶水其冰点则为 78 试验表明 新浇筑的混凝土内 当温度为 1 时 大约有80 的水处于液相状态