《混凝土制备工艺》PPT课件.ppt

第2章混凝土制备工艺天津城市建设学院材料科学与工程系材料科学与工程教研组 上海金茂大厦 421米 外形轮廓共十三层 每隔若干层渐渐收进 似中国古代的宝塔 具有独特的民族风格 吉隆坡国家石油双子星座大厦 452米 多伦多电视塔 549米 预应力混凝土结构 金茂大厦主体结构中部为八角形型钢配筋混凝土 SRC 核心筒束 筒内井字形墙到56层结束 然后单筒升到335 3m 核心筒四周为八根SRC大柱 截面由1 5m 5m逐渐收至1m 3 5m 以适应逐渐收进的外形 上海环球金融中心 492米 阿拉伯酋长国迪拜摩天大楼 800米 国际金融中心 415米 台北101大厦 508米 1994加拿大魁北克省70米跨的Sherbrooke人行混凝土桁架桥上首次应用RPC混凝土 全部构件在现场组装 30mm厚无纤维RPC桥面板 钢管RPC钢管混凝土桁架 由于采用了RPC材料 不仅大大减轻了桥梁结构的自重 同时提高了桥梁在高湿度环境 除冰盐腐蚀与抗冻融循环作用下的耐久性能 有纤维的RPC梁 韩国Seoul 汉城 混凝土步行拱桥跨度120m 拱高15m 厚1 3m 没有任何柱子支撑 没有箍筋 活性粉末混凝土ReactivePowderConcrete RPC 抗压强度可达200MPa 500MPa和800MPa采用粒径小于1mm的细石英砂为粗骨料在成型过程中施加压力 热水养护或蒸压养护掺入细而短的钢纤维 抗折强度可达50MPa 法国Bouygues公司1993年研究成功 2 1混凝土拌合物的制备工艺 商品混凝土生产工艺的组成普通混凝土拌合物的制备工艺包括原料的输送 原材料的储存 称量配料 搅拌 拌合物输送等工序 原材料输送砂石骨料输送设施选用胶带输送机 斗式提升机 拉铲 链斗式输送机等 水泥 矿物掺合料选用管式螺旋输送机和气力输送等 水和外加剂则用电动泵等 原料的贮存砂石的贮存一般采用堆场形式 也可采用库存形式 水泥和矿物掺合料通常采用钢制筒仓 水的储存则用水池或容积式计量器 混凝土拌合物的制备工艺 原材料的配比称量称量采用质量式或容积式计量称 混凝土的搅拌装置不同的搅拌装置具有不同的搅拌方式和结构特点 由此决定搅拌机的性能和适用范围 混凝土拌合物的运输拌合物的运输是商品混凝土生产的重要环节 它是将搅拌均匀的混凝土 在符合质量要求的前提下 输送到施工现场的一种方式 包括现场运输和远距离运输量大类 质量要求 混凝土原材料及配合比设计质量要求符合 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 混凝土施工质量要求符合 混凝 结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 现浇结构外观及尺寸质量要求符合 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 混凝土浇注现场 表4 21混凝土搅拌机类型 进料容量 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Vj与搅拌机搅拌筒的几何容量Vg有一定的比例关系 一般情况下Vj Vg 0 22 0 40 如任意超载 进料容量超过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 搅拌制度确定 为了获得质量优良的混凝土拌合物 除正确选择搅拌机外 还必须正确确定搅拌制度 即搅拌时间 投料顺序和进料容量等 1 混凝土搅拌时间2 投料顺序常用的有一次投料法和两次投料法 混凝土拌合物的制备工艺 生产工艺布置形式按骨料在混凝土生产流程中需要提升的次数分为单阶式和双阶式 骨料经一次提升到搅拌楼顶层的储料斗 然后配料称量直到搅拌成混凝土而形成的生产流程称为单阶式 骨料经两次或多次提升而形成的生产流程称为双阶式搅拌站 它具有设备简单 投资少 建设快等优点 图4 1单阶式混凝土搅拌站骨料流程 图4 2双阶式混凝土搅拌站骨料流程 图4 4单阶式商品混凝土搅拌站 图4 5双阶式商品混凝土搅拌站 图4 6商品混凝土搅拌站混凝土制备工艺流程图 混凝土拌合物的制备工艺 原料的称量原料称量的准确度对混凝土的质量影响很大 它是混凝土拌合物制备过程中的一个重要环节 原料称量一般以质量计 其称量偏差极限见表4 27 表4 27水泥混凝土原材料称量偏差极限 原料称量方式一般都是各种材料分别单独称量 但对骨料而言 在骨料品种较多时也可分成细骨料 粗骨料两套称量装置 进行累计替换称量 为了提高外加剂的称量精度 一般不和水一起混合称量 骨料和水泥在称量时 为了提高称量准确度 一般采用粗称和精称两个步骤 即在称量时由给料器控制下料量 先是粗称 称量材料的90 95 然后调整给料器给料量 微量调节进行精称 直到需用量的100 混凝土拌合物的制备工艺 混凝土拌合物的搅拌及运输搅拌理论混凝土拌合物的搅拌一是涉及混凝土拌合物中有固 液 气三相物质参与搅拌 二是物料相互间的化学和物理化学的变化 所以搅拌工艺是一个非常复杂的问题 评价搅拌工艺的优劣除了混凝土搅拌均匀性质量指标外 还要考虑混凝土的结构形成 因而混凝土搅拌目的除了考虑均匀性外 还必须考虑搅拌强化的问题 混凝土拌合物的制备工艺 搅拌机类型 我国当前常用的搅拌机有鼓筒搅拌机 双锥搅拌机 梨型搅拌机和强制式搅拌机等 不同稠度的混凝土应选择相应的搅拌机 如搅拌塑性混凝土可选用鼓筒形搅拌机 搅拌塑性和低流动性混凝土可选用双锥或梨型搅拌机 搅拌机类型 混凝土拌合物的制备工艺 强制式搅拌机 而干硬性及半干硬性混凝土最适宜的是强制式搅拌机 搅拌机类型 混凝土拌合物的制备工艺 卧轴式搅拌机 双卧轴搅拌机 1 重力机理如图4 7所示 在一个圆筒形容器中有不同颗粒的两种物料A和B 假设B物料在下 A物料在上 当圆筒以倾斜轴旋转时 A B两种物料也随之运动 并在重力作用下 力求达到最稳定的状态 各自越过原始接触面 进入原由另一种物料所占有的空间 混凝土拌合物的制备工艺 最后其相互接触面达到最大程度 即达到了均匀混合 此类搅拌机有鼓筒形搅拌机 双锥式搅拌机 图4 7扩散机理示意图 1 重力机理双锥式搅拌机也是根据重力机理设计的 这种搅拌机由搅拌筒每旋转一周 物料在筒中可以翻拌数次 从而提高了搅拌效率 并可制成大容量搅拌机 克服了鼓筒式搅拌机容量较小的缺点 图4 9 混凝土拌合物的制备工艺 混凝土拌合物的制备工艺 图4 8鼓筒式搅拌机的物料运动轨迹示意图 图4 9双锥式搅拌机叶片布置1 进出料口 2 送料叶片3 搅拌叶片 2 剪切机理剪切作用的机理是使搅拌的物料在某一部位产生强烈的相对剪切并叠合翻拌 而使拌合物达到搅拌均匀的目的 此类搅拌机有强制搅拌机 当物料加入强制式搅拌机搅拌时 其不同位置 不同角度的叶片使物料克服摩擦力 强制物料产生环向 径向 竖向运动 使物料间产生剪切位移叠合翻拌及轨道交叉而达到混合均匀的目的 图4 10 混凝土拌合物的制备工艺 图4 10剪切机理及强制式搅拌机叶片布置和物料流向图 3 对流机理图4 11所示为在搅拌筒受搅拌器的作用而形成对流混合机理的示意图 物料在垂直圆筒中被搅拌器搅拌时 它是通过对流作用达到均匀混合的 如加气混凝土料浆搅拌筒 就是按对流原理设计的 为了使为了在搅拌中混合更均匀及避免筒底死角 可在壁筒内侧设置直立挡板 这样能使物料形成竖向对流 同时还使两个相邻直立挡板间的扇形区内沿筒底形成局部环流 消除了底部死角 强化了搅拌效果 混凝土拌合物的制备工艺 3 对流机理 混凝土拌合物的制备工艺 鼓筒式搅拌器中的对流机理1 搅拌叶片 2 直立挡板 a 无直立式挡板 b 有直立式挡板 搅拌强化所谓搅拌强化就是指能够用以改变搅拌工艺效果而加速胶凝材料水化反应 从而提高混凝土早期或后期强度的方法 皆称为搅拌强化 有三种基本方法 1 均匀强化普通搅拌机中 只能使拌合物达到宏观均匀 而不能使细小颗粒和拌合水均匀分布 但在搅拌的同时加以振动 即能使水泥颗粒处于颤动状态 使水泥颗粒与水分均匀分布 并增大水泥颗粒运动速度 加速水泥水化 混凝土拌合物的制备工艺 搅拌强化2 粉碎强化超声波是粉碎强化的一种办法 它是先以超声波发生器活化搅拌水泥砂浆 再用这种砂浆在普通搅拌机中与骨料混合 由于超声波作用使水泥颗粒进一步粉碎 而加速水化反应 超声活化对过期水泥有更明显的效果 3 加热强化采用加热强化 合理提高搅拌时的料温 不但利于加速水泥水化 并且还可以消除混凝土在养护过程中升温期对混凝土结构造成的破坏作用 综合运用以上三种方法 可取得更好的效果 混凝土拌合物的制备工艺 影响混凝土搅拌质量的原因1 搅拌机类型2 工艺因素转速为保证混凝土质量 搅拌速度不宜过快 鼓筒式搅拌机的转速一般取n 15 式中R为搅拌筒半径 m 强制式搅拌机的转速一般为1 3 1 8m s为宜 投料顺序为不同密度的物料进行混合搅拌时 一般是先投密度小的物料 然后将密度大的物料逐步投入密度小的物料中边倒边搅拌 混凝土拌合物的制备工艺 影响混凝土搅拌质量的原因2 工艺因素搅拌时间搅拌时间与搅拌机型和拌合物的和易性 流动性有关 当用鼓筒式搅拌机时 混凝土抗压强度随搅拌时间的延长而增加 并在2 3min内增长较快 用可倾式搅拌机时 拌合物的匀质性随搅拌时间的延长而趋于稳定 一般在50s以前就能达到规定值的要求 而用强制式搅拌机时其匀质性很快达到规定值 混凝土拌合物的制备工艺 影响混凝土搅拌质量的原因2 工艺因素加水方法混凝土拌合物在搅拌时加水方法也是有效混凝土强度的因素 特别是强制式搅拌机 其加水方法有效较为明显 如向搅拌筒整个空间均匀供水时 只需30s即可搅拌均匀 若集中一处供水 不但搅拌时间长 而且强度变异系数大 所以 当强制搅拌机中环形供水管损坏改为人工供水时 必须延长搅拌时间 混凝土拌合物的制备工艺 混凝土拌合物的运输拌合物运输设备的选择应满足以下要求 混凝土拌合物运输设备容量应大于搅拌机容量和混凝土拌合物储料斗的容量 运输设备在运输过程中保证混凝土拌合物不漏浆 不分层离析 运输设备的接料周期必须考虑搅拌机的搅拌周期和满足工艺要求 混凝土拌合物的制备工艺 混凝土搅拌运输车 混凝土拌合物的运输 它有一搅拌筒斜放在汽车底盘上 在混凝土搅拌站装入混凝土后 由于搅拌筒内有两条螺旋状叶片 在运输过程中搅拌筒可进行慢速转动进行拌合 以防止混凝土离析 运至浇筑地点 搅拌筒反转即可迅速卸出混凝土 混凝土地面水平运输 如采用预拌 商品 混凝土且运输距离较远时 多用混凝土搅拌运输车 混凝土如来自工地搅拌站 则多用小型翻斗车 混凝土垂直运输 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 第3章混凝土密实成型工艺 混凝土拌合物的成型和密实是属于两个不同的概念 成型是混凝土拌合物在模型内流动并充满模型 外部流动 从而获得所需的外形 密实是混凝土拌合物向其内部空隙流动 内部流动 填充空隙而达到结构密实 对密实混凝土来说 密实和成型是同时进行的 即拌合物在向模型四周流动的同时 也向其内部空隙流动 因此 混凝土成型工艺的目的在于使混凝土拌合物按一定的要求成型并达到结构密实 混凝土的密实成型工艺 混凝土的密实成型工艺基本上有以下几种方法 振动密实成型工艺 离心脱水密实成型工艺 真空脱水密实成型工艺 其它密实成型工艺 混凝土的密实成型工艺 振动密实成型工艺定义 利用机械措施迫使混凝土拌合物的颗粒发生振动 从而使不易流动的拌合物液化 以达到密实成型的目的 特点 此工艺方法设备简单 密实效果好 不仅在预制混凝土构件密实成型过程中 而且在现浇混凝土构件的密实成型过程中得到广泛应用 混凝土的密实成型工艺 振动密实成型工艺振动密实原理振动前 经搅拌 还为成型的混凝土拌合物 水泥的水化反应尚处初期 生成的凝胶体还不丰富 拌合物内主要是粗细不匀的固体骨料和水分 且混有大量的空气 因此 混凝土拌合物的结构非常松散 骨料颗粒间常呈不连续状态 混凝土的密实成型工艺 振动密实原理振动时 当振动机械通过某种方式将一定频率 振幅和激振力的振动能量传递给混凝土拌合物时 骨料颗粒不断受到振动冲击力的作用而引起颤动 当振动源传递出的振动能量达到一定程度使其颤动足以克服骨料颗粒间原有的粘结力和机械啮合力 即内阻力 时 拌合物颗粒的接触点便松开而使得混凝土拌合物的内阻力大大减小 从而导致混凝土拌合物部分或全部液化 混凝土的密实成型工艺 振动密实原理振动时 这时 骨料颗粒犹如悬浮在液体中 在其自重作用下 纷纷沉落滑移并趋于紧密排列的稳定位置 其中水泥砂浆包裹石子并填充在石子的空隙间 而水泥净浆包裹砂子并填充于砂子的空隙间 在这个过程中 原来存在于拌合物中的大部分空气也被同时排除 从而使骨料和水泥浆在模具中得到致密地排列和充分地填充 致使原来的松散堆聚结构变为密实堆聚结构 混凝土的密实成型工艺 振动密实成型工艺振动成型设备混凝土拌合物的振动成型设备多为电振动设备 另外还有气动和电磁振动等振动设备 这里只介绍电振动设备 按对混凝土拌合物作用方式 振动成型设备大致可分为如下四种类型 见下图 混凝土的密实成型工艺 a 内部振动器 b 外部振动器 c 表面振动器 d 振动台 振动成型设备内部振动器 又称插入式振动器 作业时将振动器插入混凝土拌合物中进行振捣 内部振动器的工作部件是一个棒状空心圆柱体 其内安装偏心振动子 在动力源的驱动下 偏心振动子的振动使整个棒体产生高频微幅的进机械振动 混凝土的密实成型工艺 图4 16行星式内部振动器1 电动机 2 传动软轴 3 振动棒 用内部振动器振捣混凝土时 应垂直插入 并插入下层尚未初凝的混凝土中50 100mm 以促使上下层结合 插点的分布有行列式和交错式两种 对普通混凝土插点间距不大于1 5R R为振动器作用半径 对轻骨料混凝土 则不大于1 0R 振动成型设备表面振动器 又称平板式振动器 作业时将振动器安放在混凝土拌合物的表面上 通过振动器的振动作用传递给混凝土拌合物 表面振动器是放在混凝土表面上进行作业的一种机械 在外部振动器下面装设一个底板 即构成表面振动器 混凝土的密实成型工艺 图4 17表面振动器1 底板 2 外壳 3 定子 4 转子轴 5 偏心块 振动成型设备振动台 作业时将成型模具安放在振动台上 通过底面将振动器的振动作业传递给混凝土拌合物 它是混凝土制品工厂的主要设备 振动台由台架 激振器 传动装置 支承弹簧及模具固定装置等组成 在激振器作用下 台架连同模具及拌合物一起振动 使拌合物振动密实成型 混凝土的密实成型工艺 图4 18垂直定向振动台示意图 振动台有较大适应性和稳定的工作制度 故是混凝土制品厂的主要密实成型设备 适用于空心板 平板 轨枕以及厚度不大的梁柱等构件 离心脱水密实成型工艺利用模型在离心机上高速旋转 模型内的混凝土拌合物受离心力的作用 脱去部分多余水分而密实成型 离心密实成型是流动性混凝土拌合物成型工艺中的一种机械脱水密实成型工艺 其特点是由离心力将拌合物挤向模壁 从而排出拌合物中的空气和多余水分 20 30 使拌合物密实并获得较高的强度 此种工艺适用于制造不同直径挤长度的环状制品 如管材 电线杆及管桩等 混凝土的密实成型工艺 离心密实成型设备混凝土离心成型机按钢模支承方法可分为托轮式 车床式和胶带式三种 托轮式离心机又可分为单管机和多管机 以同时离心的管模数区分 车床式离心机不用托轮支承管模 而用车床两端的卡盘将管模两端夹牢 电动机带动卡盘 使管模高速旋转 车床式离心机传动系统如下图所示 混凝土的密实成型工艺 图4 20车床式离心机传动系统1 前卡盘 2 管模 3 后卡盘 4 电动机 图4 19 200 400托轮式离心制管机1 机架 2 从动托轮组 3 主动托轮组 4 三角胶带 5 鼓风机 6 电动机 7 调速机构 8 200管模 9 300管模 10 400管模 真空脱水密实成型工艺真空脱水密实成型属机械脱水密实成型工艺之一 这种工艺可采用原始水灰比较大的流动性混凝土拌合物 利用真空作用排出多余水分 即便于浇灌和制作厚度较小形状复杂的制品 又可在脱水密实成型后获得较高的初始结构强度 以利快速脱模 硬化后的混凝土密实度较高 耐久性及耐磨性较好 在实际生产中 常将真空脱水与振动密实成型工艺配合使用 效果更佳 混凝土的密实成型工艺 真空脱水的分类 见图4 21 混凝土的密实成型工艺 图4 21真空脱水方法 a 上吸法 b 下吸法 c 侧吸法 c 内吸法1 真空吸垫 2 混凝土 3 模板 4 内吸管 第4章混凝土养护工艺 混凝土的养护定义 混凝土拌合物经浇注振捣密实后 逐步硬化并形成内部结构 为使已成型的混凝土能正常完成水泥的水化反应 获得所需的物理力学性能及耐久性指标的工艺措施称为混凝土的养护工艺 足够的湿度和适宜的温度是混凝土硬化所必需的条件 也是保证工程质量的基本要素 混凝土养护可分为标准养护 自然养护和快速养护 混凝土的养护工艺 混凝土的养护标准养护 标准养护是指在温度为20 3 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 这是目前试验室常用的方法 自然养护 在自然气候条件 平均气温高于 5 下 于一定时间内采取浇水润湿或防风防干 保温防冻等措施养护 称为自然养护 自然养护主要有覆盖浇水养护和表面密封养护两种 混凝土的养护工艺 混凝土的养护覆盖浇水养护 在混凝土表面覆盖草垫等遮盖物 并定期浇水以保持湿润 浇水养护简单易行 费用少 是现场最普遍采用的养护方法 表面密封养护 利用混凝土表面养护剂在混凝土表面形成一层养护膜 从而阻止自由水的蒸发 保证水泥充分水化 这种方法主要适用于不易浇水养护的高耸构筑物或大面积混凝土结构 可以节省人力 混凝土的养护工艺 自然条件下温 湿度对混凝土硬化过程的影响在其他条件一定的情况下 自然养护混凝土强度主要取决于水泥的强度等级 品种以及外界环境的平均温度 炎热区域高温下新拌混凝土坍落度的损失增大 初凝提前 易因振捣不良而形成孔隙 麻面与蜂窝 早凝 表面易干燥 用水量增多 均易导致干缩裂缝 白昼浇捣及养护时 以及夜间环境降温后的内外温差 易导致温度裂缝 混凝土的养护工艺 寒冷地区当温度低于4 时 水的体积膨胀 冻结后其体积增大9 解冻后 混凝土孔隙率增加15 16 强度下降10 冻结还使骨料与水泥石的粘结力受到损害 若粘结力完全丧失 其强度降低13 冻结和解冻过程中 混凝土内水分的迁移 体积变化及组分体积膨胀系数的差异 均将导致结构的开裂 同时 温度的降低使混凝土强度的增长速度明显减慢 这是因为混凝土中水的冰点约为 0 5 2 5 温度降至 3 时 混凝土中只有10 的液相存在 水化反应极为缓慢 混凝土的养护工艺 自然养护的措施覆盖浇水覆盖浇水时 一般采用纤维质吸水保温材料 如麻袋 草垫等 水质应符合拌合水的要求 开始覆盖和浇水的时间 塑性混凝土应不迟于成型后的6 16h 干硬性混凝土应不迟于1 2h 炎热及大风时 应不迟于2 3h 每日浇水次数取决于气候条件及覆盖物的保湿能力 一般气温 约15 时 成型后三天内 白天应每隔2 3h浇水一次 夜间不得少与两次 以后随气温的不同 按表4 28所示的次数浇水 混凝土的养护工艺 高强度等级的水泥水化热高 水分蒸发较快 浇水次数应适当增加 干燥气候下也是如此 气温低于5 时 为防止气温骤降而是混凝土受冻 不易浇水 覆盖天数随气温不同一般不得低于表4 29的数值 浇水以后日期取决于水泥品种 用量及混凝土强度 通常 普通水泥和矿渣水泥混凝土不少于7天 掺有缓凝剂或有抗渗要求的混凝土不得少与14天 混凝土的养护工艺 表4 28自然养护温度及浇水次数 表4 29自然养护时混凝土制品最少覆盖天数 混凝土的养护工艺 寒冷环境下的养护方法在寒冷环境下 混凝土的养护方法主要有掺用外加剂法 热混凝土法和蓄热法 掺用外加剂法 在混凝土中掺用外加剂 使其强度在负温下能继续增长并不受冻裂 与其他方法复合应用 更能加速养护 保证质量 节约能耗 寒冷环境下常用的外加剂有 早强剂 防冻剂 引气剂 阻锈剂 混凝土的养护工艺 寒冷环境下的养护方法蓄热法 在混凝土或热混凝土成型后的覆盖保温 防止预加热量和水化热过快损失 减缓混凝土冷却速度 使之保持正温并增长至所需强度的方法 均属蓄热法 这种方法无需热养护设备 费用低廉 简便易行 是寒冷条件下首先应考虑的方法 混凝土的养护工艺 寒冷环境下的养护方法热混凝土法 热混凝土法有原料预热 热搅拌 混凝土拌合物及在中间料斗的预热等三种方法 目的在于使浇注成型后的制品仍蓄有一定热量 保持正温 防止冻裂 并增长至所需强度 通常采用蒸汽对原料预热 值得提出的是水的比热比骨料高5倍左右 故应优先考虑水的预热 若仍不能满足要求 再考虑其它原材料预热 拌合物在中间料斗中的电加热的优点是 能耗低 时间短 混凝土的养护工艺 快速养护凡是能加速混凝土强度发展过程的工艺措施 均属于快速养护 采用快速养护有利于缩短生产周期 提高设备的利用率 降低产品成本 快速养护按其作用的实质可分为热养护法 化学促硬法 机械作用法及复合法等 混凝土的养护工艺 快速养护热养护法 是利用外界各种热源对成型的混凝土制品加热硬化的方法 热养护法又可分为湿热养护 干热养护和干湿热养护三种 湿热养护法 以相对湿度90 以上的热介质加热混凝土 升温过程中冷凝而无蒸发过程发生 随着介质压力的不同 湿热养护有常压 无压 微压及高压湿热养护等 混凝土的养护工艺 快速养护湿热养护法 湿热养护是指在湿热介质作用下 引起混凝土一系列物理 化学和力学的变化 从而加速混凝土内部结构的形成 获得早强快硬的效果 常压湿热养护时 介质温度不超过100 相对湿度不低于90 又称蒸汽养护 若制品在100 相对湿度为100 的纯饱和蒸汽中养护 且窑内外介质无压力差 即为无压蒸汽养护 微压养护时 则使严格密封的窑内湿热介质工作压力比混凝土的升温前增至0 03Mpa 以抑制其结构破坏过程 高压养护在表压为0 8Mpa 温度为174 以上的纯饱和蒸汽中进行 又称压蒸养护 混凝土的养护工艺 快速养护干热养护时 制品不可与热介质直接接触 或以低湿介质升温加热 升温过程中则以蒸发过程为主 干热养护是指升温过程中混凝土不增湿或少增湿 甚至以水分蒸发过程为主的养护方法 通常以热空气为介质 低湿介质对混凝土的破坏作用小 因此混凝土结构的表面质量好 但是 干热养护却存在混凝土失水过多 水泥水化不充分 后期强度损失较大 降温效果较差等弊端 混凝土的养护工艺 快速养护比较 湿热养护混凝土的结构破坏主要发生在升温期 而干热及干 湿热养护混凝土的主要特点就在于 低湿介质升温可以削弱结构破坏过程 使混凝土的变形随介质相对湿度的降低而大幅度减小 热养护时混凝土的结构破坏过程随介质相对湿度的降低而减弱的主要原因在于混凝土的加热速度减缓 最高温度有所降低 从而有利于形成较为密实的结构 混凝土的养护工艺 第6章钢筋配筋工艺天津城市建设学院材料科学与工程系材料科学与工程教研组 钢筋混凝土结构中常用的钢材有钢筋 钢丝和钢绞线三类 钢筋按其化学成分 分为低碳钢钢筋和普通低合金钢钢筋 在碳素钢成分中加入锰 钛 钒等合金元素以改善性能 钢筋分为热轧钢筋和热处理钢筋 热处理钢筋分为40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr三个级别 HPB235级钢筋的表面为光圆 HRB335 HRB400级钢筋表面为人字纹 月牙形纹或螺纹 级钢筋表面则有光圆与螺纹两种 钢筋配筋工艺 钢筋一般在钢筋车间或工地的钢筋加工棚加工 然后运至现场安装或绑扎 钢筋加工过程取决于成品种类 一般的加工过程有冷拉 冷拔 调直 剪切 镦头 弯曲 焊接 绑扎等 钢筋配筋工艺 钢筋施工的特点 加工工序多 包括钢筋整直 切断 除锈 弯制 焊接或绑扎成型等 而且钢筋的规格和型号尺寸也比较多 二 钢筋的冷加工 钢筋的加工过程如下图 一 钢筋冷拉 钢筋冷拉是在常温下对热轧钢筋进行强力拉伸钢筋冷拉工艺有两种 一种是采用卷扬机带动滑轮组作为冷拉动力的机械式冷拉工艺 另一种是采用长行程 1500mm以上 的专用液压千斤顶 如YPD 60S型液压千斤顶 和高压油泵的液压冷拉工艺 目前我国仍以前者为主 但后者更有发展前途 冷拉控制 1 冷拉应力控制法 质量高 常用于制作预应力筋 2 冷拉率控制法 施工效率高 设备简单 二 钢筋冷拔 冷拔是用热轧钢筋 直径8mm以下 通过钨合金的拔丝模 如图 进行强力冷拔 钢筋冷拔的工艺过程 轧头 剥壳 通过润滑剂进入拔丝模冷拔 四 钢筋连接 1 钢筋绑扎钢筋交叉点用铁丝扎牢 板和墙的钢筋网 除外围两行钢筋的相交点全部扎牢外 中间部分交叉点可相隔交错扎牢 保证受力钢筋位置不产生偏移 梁和柱的箍筋应与受力钢筋垂直设置 弯钩叠合处应沿受力钢筋方向错开设置 2 钢筋焊接 钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式 压焊包括闪光对焊 电阻点焊和气压焊 熔焊包括电弧焊和电渣压力焊 此外 钢筋与预埋件T形接头的焊接应采用埋弧压力焊 也可用电弧焊或穿孔塞焊 但焊接电流不宜大 以防烧伤钢筋 1 闪光对焊 钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式 压焊包括闪光对焊 电阻点焊和气压焊 熔焊包括电弧焊和电渣压力焊 此外 钢筋与预埋件T形接头的焊接应采用埋弧压力焊 也可用电弧焊或穿孔塞焊 但焊接电流不宜大 以防烧伤钢筋 2 电弧焊 电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温 电弧使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化 待其凝固便形成焊缝或接头 电弧焊广泛用于钢筋接头 钢筋骨架焊接 装配式结构接头的焊接 钢筋与钢板的焊接及各种钢结构焊接 钢筋电弧焊的接头形式 搭接焊接头 单面焊缝或双面焊缝 帮条焊接头 单面焊缝或双面焊缝 剖口焊接头 平焊或立焊 熔槽帮条焊接头 3 电渣压力焊 电渣压力焊在施工中多用于现浇混凝土结构构件内竖向或斜向 倾斜度在4 1的范围内 钢筋的焊接接长 电渣压力焊有自动和手工电渣压力焊两类 与电弧焊比较 它工效高 成本低 可进行竖向连接 故在工程中应用较普遍 4 电阻点焊 电阻点焊主要用于小直径钢筋的交叉连接 如用来焊接近年来推广应用的钢筋网片 钢筋骨架等 它的生产效率高 节约材料 应用广泛 电阻点焊的工作原理 当钢筋交叉点焊时 接触点只有一点 且接触电阻较大 在接触的瞬间 电流产生的全部热量都集中在一点上 因而使金属受热而熔化 同时在电极加压下使焊点金属得到焊合 原理如图所示 2 钢筋螺纹套管连接 螺纹套管连接分锥螺纹连接与直螺纹连接两种 3 钢筋的配料与代换 1 钢筋的配料配料 按照设计图纸的要求 确定各钢筋的直线下料长度 总根数及总重量 提出钢筋配料单 以供加工制作 1 下料长度计算 钢筋外包尺寸 外皮至外皮尺寸 由构件尺寸减保护层厚度得到 是施工中度量钢筋长度的依据 端部弯钩增加值 规范规定 HPB235级钢筋端部应做180 弯钩 弯心直径 2 5d 平直段长度 3d HRB335 HRB400级钢筋 设计要求端部做135 弯钩时 弯心直径 4d 平直段长度按设计要求 外包宽 高 构件宽 高 2 保护层厚 2 箍筋直径 钢筋配料单 2 钢筋代换 原则 按抗拉设计值相等原则 并满足最小配筋率及构造要求 方法 1 等强度代换 用于计算配筋或不同级别钢筋的代换 As2fy2 As1fy1或根数n2 n1d12fy1 d2fy2 2 等面积代换 用于构造配筋或同级别钢筋的代换As2 As1或根数n2 n1d1 d2 3 注意问题 1 重要构件 不宜用HPB235级光圆筋代替HRB335级带肋钢筋 2 代换后应满足配筋构造要求 直径 间距 根数 锚固长度 3 代换后直径不同时 各筋拉力差不应过大 同级直径差 5mm 4 受力不同的钢筋分别代换 5 有抗裂要求的构件应做抗裂验算 6 重要结构的钢筋代换应征得设计单位同意 7 预制构件的吊环 必须用未冷拉的HPB235级筋 不得以其它筋代换 6 3预应力混凝土工程 主要内容 预应力混凝土工程的先张法 后张法的施工工艺 机具设备和施工方法 学习要求 了解预应力混凝土的概念及工程应用中的优点 掌握先张法施工工艺 预应力筋的控制应力 张拉程序和放张顺序的确定及注意事项 掌握后张法施工工艺 孔道留设 预应力筋的张拉顺序及孔道灌浆等施工方法及注意事项 6 3 1先张法 6 3 3无粘结预应力混凝土施工 6 3 2后张法 先张法 先张法 在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力 用夹具将其临时固定在台座或钢模上 进行绑扎钢筋 安装铁件 支设模板 然后浇筑混凝土 待混凝土达到规定的强度 保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时 放松预应力筋 借助于它们之间的粘结力 在预应力筋弹性回缩时 使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力 如图所示 先张法施工工艺 先张法施工准备 台座由台面 横梁和承力结构等组成 是先张法生产的主要设备 预应力筋张拉 锚固 混凝土浇筑 振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成 预应力筋放松前 台座承受全部预应力筋的拉力 因此 台座应有足够的强度 刚度和稳定性 1 墩式台座 墩式台座由台墩 台面与横梁等组成 台墩和台面共同承受拉力 墩式台座用以生产各种形式的中小型构件 1 台座 台墩台墩是承力结构 由钢筋混凝土浇筑而成 承力台墩设计时 应进行稳定性和强度验算 稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算 抗倾覆系数不得小于1 5 抗滑移系数不得小于1 3 抗倾覆验算的计算简图如图5 3所示 台面台面是预应力构件成型的胎模 要求地基坚实平整 它是在厚150mm夯实碎石垫层上 浇筑60 80mm厚C20混凝土面层 原浆压实抹光而成 台面要求坚硬 平整 光滑 沿其纵向有3 的排水坡度 横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上 是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点 也是张拉机械张拉预应力筋的支座 横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作 2 槽式台座 槽式台座由端柱 传力柱 横梁和台面组成 槽式台座既可承受拉力 又可作蒸汽养护槽 适用于张拉吨位较高的大型构件 如屋架 吊车梁等 槽式台座构造如图5 4所示 槽式台座需进行强度和稳定性计算 端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算 槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱 横梁自重力矩及部分张拉力矩组成 夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力 并将其固定在张拉台座 或设备 上的临时性锚固装置 按其工作用途不同分为锚固夹具和张拉夹具 1 钢丝锚固夹具圆锥齿板式夹具 锥销夹具 如图5 5所示 镦头夹具 如图5 6所示 2 钢筋锚固夹具圆套筒三片式夹具 如图5 7所示 3 张拉夹具有月牙形夹具 偏心式夹具 楔形夹具 如图5 8 2 夹具 1 钢丝张拉设备钢丝张拉分单根张拉和成组张拉 用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时 常采用成组钢丝张拉 在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉 可采用电动卷扬机 如图5 10 电动螺杆张拉机 如图5 11 进行张拉 2 钢筋长拉设备常用的是YC 20型穿心式千斤顶 如图5 12所示 3 张拉设备 先张法施工工艺 张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力 应按设计规定采用 控制应力的数值直接影响预应力的效果 施工中采用超张拉工艺 使超张拉应力比控制应力提高3 5 预应力筋的张拉控制应力 应符合设计要求 施工中预应力筋需要超张拉时 可比设计要求提高3 5 但其最大张拉控制应力不得超过规范规定 1 张拉控制应力 预应力钢筋的张拉力 一般用伸长值校核 预应力筋理论伸长值 L按下式计算 预应力筋的实际伸长值 宜在初应力约为10 con时测量 并加初应力以内的推算伸长值 2 预应力值的校核 1 钢筋的接长与冷拉钢丝的接长一般用钢丝拼接器用20 22号铁丝密排绑扎 图5 14 绑扎长度的规定 冷拔低碳钢丝不得小于40倍钢丝直径 高强度钢丝不得小于80倍钢丝直径 3 张拉前的准备 预应力钢筋的接长与冷拉预应力钢筋一般采用冷拉HRB335 HRB400和RRB400热轧钢筋 预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接 宜采用对焊连接 且应先焊接后冷拉 以免焊接而降低冷拉后的强度 预应力钢筋的制作 一般有对焊和冷拉两道工序 预应力钢筋铺设时 钢筋与钢筋 钢筋与螺丝端杆的连接可采用套筒双拼式连接 2 钢筋 丝 的镦头预应力筋 丝 固定端采用镦头夹具锚固时 钢筋 丝 端头要镦粗形成镦粗头 镦头一般有热镦和冷镦两种工艺 热镦在手动电焊机上进行 钢筋 丝 端部在喇叭口紫铜模具内 进行多次脉冲式通电加热 加压形成镦粗头 图5 15 3 预应力筋的张拉力和伸长值的计算控制张拉力 FP con AP n 超张拉力 F 103 105 con AP n 伸长值 张拉程序可按下列之一进行 或其中 con为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失 预应力钢筋宜采用的张力程序 预应力钢丝张拉工作量大时 宜采用一次张拉程序0 103 con 4 预应力筋的张拉 为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失 在确定混凝土配合比时 应优先选用干缩性小的水泥 采用低水灰比 控制水泥用量 对骨料采取良好的级配等技术措施 预应力钢丝张拉 绑扎钢筋 预