第3章 混凝土工程.ppt

土木工程施工之,第3章混凝土工程,【实际问题】,某大厦位于南方某城市，总建筑面积25320m2，其中0.00以上17层，建筑面积19220m2，地下室2层，建筑面积6100m2。大厦基础为筏板基础，底板面积3050m2，平面上呈东宽西窄直角梯形，底板结构为钢筋混凝土结构，厚1.5m，标号为C30，S8，总混凝土量为4575m3。该大厦底板较厚，属大体积混凝土。近年来，很多工程的大体积混凝土施工过程中，由于采取措施不利，而造成混凝土开裂，影响结构安全性、耐久性和使用。那么该大厦底板混凝土的施工，该如何根据工程实际情况，来制定详细的施工方案，采取哪些有效措施来避免有害裂缝的产生呢？,4.1.1模板的组成、作用和基本要求组成：模板和支撑作用：使混凝土按设计的形状、尺寸、位置成型的模型板。基本要求保证结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确；有足够的强度、刚度和稳定性；构造简单，装拆方便，能多次周转使用；板面平整，接缝严密不漏浆；选材合理，用料经济。,4.1模板工程,4.1.2模板的分类1.按材料分木、钢、胶合板、钢木、塑料、玻璃钢、铝合金模板等。2.按结构类型分基础模板、柱模板、楼板模板、墙模板、楼梯模板、壳模板和烟囱模板等。3.按施工方法分现场装拆式模板：木模、钢模、胶合板模板、隧道模、大模板固定式模板：制作预制构件、胎模（砖胎模、土胎模、砼胎模）、压延钢板移动式模板：可沿垂直或水平方向移动。滑模、爬模、筒壳模,优点：强度高、刚度大；组装灵活、装拆方便；通用性强、周转次数多；节约木材、混凝土质量好。1、钢模板（55系列，70系列）由2.5、2.8、3.0mm厚的钢板冷压成型，中间焊有纵横肋h=55（70）mm，厚2.83，边肋有凸棱（0.3mm）和孔眼50150，穿连接件。,4.1.3组合钢模板,角模长：同平模宽：阴角模150150、100150，代号E；阳角模100100、5050，代号Y；联接角模5555，代号J。,平面模板（P）.阳角模板（Y）.阴角模板（E）.连接模板（J）平模宽度：100、150、200、250、300600mm（以50mm进级）长度：450、600、750、900、1200、1500，1800mm代号：P3015（宽300长1500）P3007（宽300长750）,2、连接件使模板纵横向自由连接成整体，将相邻模板锁住夹紧，不致错位，接缝密实。,3、支撑件作用：承重和保证模板不变形。支承梁（方钢管、双钢管），支撑桁架（扣件式钢管脚手架），顶撑（上下层对齐），斜撑,1、柱模板特点：高度大、断面尺寸不大。考虑垂直度和抵抗新浇砼的侧压力。要点：按弹线固定底框，再立模板、安柱箍、加支撑；留梁口、浇筑口、模底清扫口；校好垂直度，支撑牢固，柱间拉接稳定。,4.1.4模板的构造与安装,1侧模；2柱箍；3浇筑孔；4清理孔；5固定框,2、墙模板,特点：混凝土的浇筑速度快，模板侧压力大，应充分注意模板竖内楞、钢管横外楞以及对拉螺栓的间距，防止胀模和炸模。,木枋内楞,C型钢内楞,特点：跨度大，宽度小，下面一般架空。考虑浇筑砼对侧模的水平侧压力，对梁底模的垂直压力。施工要求：梁跨度4m时，梁底模应起拱。起拱高度为跨长的1/10003/1000。上下层支柱对正。支柱间设拉杆（离地500，以上每2000），支柱下垫通长垫板。层高5m时，应采用桁架或多层支架支模。,3、梁模板,桁架支模,用扣件钢管做梁板模板的支模架是目前国内主流的支模方式，其优点为搭设灵活，通用性强，缺点为扣件的传力不直接，受人为因素影响大。,梁底模,楼板底模,梁侧模,特点：面积大、厚度较薄。考虑砼自重和施工荷载，保证模板不变形，支撑不移位。施工要点：底模厚30以上木板，大面积用厚18的木胶合板、竹胶合板。支撑木方搁栅，钢桁架、钢管脚手式支撑、门式支架要求标高准确；平整、严密；适当起拱；预埋件、预留孔洞不遗漏，位置准确，安装牢固；相邻两板表面高低差：2mm，表面平整度5mm/2m长。,4、楼板模板,不需设计或验算的：定型模板及常用的拼板在其适用范围内者。需要设计或验算的：,4.1.5模板设计,重要结构的模板；特殊形式的模板；超出适用范围的模板。,模板设计内容：选型、选材、荷载计算、结构计算、绘制模板图、拟定安装和拆除方案。,荷载标准值（七项）：（1）模板及支架重量：见书中表格。（2）新浇混凝土的重量：普通混凝土24KN/m3；其它混凝土按实际重力密度。（3）钢筋自重：楼板1.1KN/m3混凝土；梁1.5KN/m3混凝土。（4）施工人员及设备荷载：计算模板及支撑模板的小楞时：2.5KN/m2；计算支撑小楞的构件时：1.5KN/m2；计算支架支柱及其他支撑结构构件时：1.0KN/m2。（5）振捣混凝土荷载：底模2.0KN/m2；侧模4.0KN/m2（在有效压头高度内）。,1、荷载,（6）新浇混凝土的侧压力：以下二式中取小值（KN/m2）F0.22ct012V0.5FcH式中：c混凝土重力密度（KN/m3）。to初凝时间，实测或to=200/（T15），T混凝土温度（）。1外加剂修正系数（不掺：1；掺缓凝型：1.2）。2坍落度修正系数（30mm0.85；50901；1101501.15）。V浇筑速度（m/h）。H计算处至混凝土顶面高。（有效压头高度：h=F/c，单位：m）,（7）倾倒混凝土时的水平冲击荷载：见书中表格荷载效应组合（见书中表格）（1）荷载分项系数：长期1、2、3、6I=1.2；短期4、5、7I=1.4（2）荷载设计值=标准值分项系数（3）荷载组合：,2、计算规定：计算模板及支架的强度：按安全等级为第三级的结构构件考虑（临时结构）。符合钢结构设计规范木结构设计规范相关规。计算模板及支架的刚度：允许变形值为结构表面外露，1/400模板跨度，结构表面隐蔽，1/250模板跨度，支架压缩变形值或弹性挠度，1结构跨度。风载抗倾覆稳定系数1.15。组合钢模、大模板、滑模的设计应符合相应规范、规程的要求。,4.1.6模板拆除,1、拆模时间取决于砼硬化的强度、模板用途、结构性质、气温等因素。1）侧模的拆除在混凝土强度能保证拆模时不粘皮、不掉角、不损坏即可。一般为12.5N/mm2。2）底模的拆除应在与砼结构同条件养护的试件达到规定强度标准值时，方可拆除。,2、拆模顺序原则：先支后拆、后支先拆、先非承重部分、后承重部分，自上而下。先侧模、后底模。框架结构模板拆除：柱模板楼板底模梁侧模梁底模。3、拆模注意事项拆模不要用力过猛，严禁抛扔；上层楼板在浇筑砼时，下一层楼板模板支柱不得拆除，再下一层楼板模板的支柱仅可拆除一部分。跨度4m的梁下均应保持支柱，间距3m；及时清理、维修、涂隔离剂、按类堆放。,1、大模板,4.1.7新型模板,2、滑升模板,1支撑杆；2提升架；3液压千斤顶；4围圈；5围圈支托；6模板；7操作平台；8平台桁架；9栏杆；10外挑三脚架；11外吊脚手；12内吊脚手；13混凝土墙体,3、爬升模板,1支腿；2可伸缩的横梁；3檩条；4面板；5斜撑,4、台模,5、隧道模,6、永久性模板,混凝土楼板的底模采用压型钢板作永久性模板，钢梁的翼缘部位焊栓钉，使钢梁与混凝土楼板共同工作。,4.2.1钢筋的性能及现场检验1.力学性能,4.2钢筋工程,热轧钢筋的应力应变图,冷轧带肋钢筋的应力应变图,2.拉伸性能,3.冷弯性能,4.焊接性能,钢材焊接性能的好坏主要取决于钢材的化学成分。含碳量高将增加焊接接头的硬脆性，含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。,通常以冷弯角度弯心直径D与钢筋直径d的比值来表示。弯心直径D愈小而冷弯角度愈大，则钢筋塑性性能愈好。,5.现场检验1）一般规定（1）出厂时：质量证明书、试验报告单、每捆均有标牌。（2）进场时：按批号分批验收、抽样做机械性能试验。2）热轧钢筋的验收外观：每批5，表面不得有裂缝、结疤、折叠机械性能：不大于60t为一批，抽取2根3）存放按批号等级、牌号、直径、长度分别挂牌存放；防止生锈；,方法：绑扎连接、焊接连接、机械连接特点：绑扎连接需较长的搭接长度，浪费钢筋且连接不可靠，应限制使用。焊接连接方法较多，成本较低，质量可靠，优先采用。机械连接无明火作业，设备简单，节约能源，可全天候施工，连接可靠，技术易于掌握，适用范围广。,4.2.2钢筋连接,1.绑扎连接,1）搭接长度要符合规范规定，其中受压钢筋搭接长度应取受拉钢筋搭接长度的0.7倍。在任何情况下，纵向受拉钢筋的搭接长度300mm，受压钢筋的搭接长度200mm。2）在同一构件中，绑扎接头位置应相互错开。从任一绑扎接头中心至搭接长度l1的1.3倍区段内，接头钢筋截面积占钢筋总截面面积的百分率：受拉区25受压区50,影响钢筋焊接质量的因素：（1）与钢筋的化学成分有关；C、Mn、Si含量增加则可焊性差，Ti增加则可焊性好（2）与原材料的机械性能有关；塑性越好，可焊性越好（3）与焊接工艺及焊工的操作水平有关；（4）环境温度：低于20不得焊接。同一构件内的焊接接头应相互错开。在接头中心至长度为35d且500mm区段内，同一根钢筋不得有两个或以上接头，受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积：受拉区：50受压区：不受限制,2.焊接连接,原理：利用对焊机使两段钢筋接触，通过低电压的强电流，产生高温，熔化后加压顶锻，形成镦粗结点。,用于纵向钢筋的接长和预应力钢筋与螺丝端杆的焊接。,1）闪光对焊,工艺：连续闪光焊适于焊接直径3m时，应使用串筒或溜槽；（2）分层浇筑；分层厚度见书中表格插入式振动器1.25倍振捣棒长度；表面式振动器200mm。,4.3.4混凝土的浇筑与振捣,（3）墙、柱等竖向构件浇筑前，先垫50100mm厚水泥砂浆（与混凝土砂浆成分相同，防止烂根）。（4）梁、板砼的浇筑宜同时浇筑，尺寸较大时可单独浇筑。浇筑与柱、墙连成整体的梁、板时，应在柱和墙浇筑完毕后停歇11.5h，使砼获得初步沉实，再继续浇筑梁和板。（5）应连续浇筑，尽量缩短间歇时间。运输浇筑间歇的允许时间为：,（6）施工缝因设计或施工技术、施工组织的原因，而出现先后两次浇筑砼的分界线（面）。它是结构的薄弱环节。施工缝留设原则宜在结构受剪力较小且便于施工的部位。柱应留水平缝，梁、板留垂直缝。具体规定柱：基础顶面、梁下、吊车梁牛腿下或吊车梁上、柱帽下；（水平缝）和板连成整体的大截面梁，留在板底面以下2030mm处。单向板留在平行于短边的任何位置；有主次梁的楼板，宜顺次梁方向浇筑，施工缝留在次梁跨度的中间1/3范围内。,次梁,主梁,施工缝的处理先浇的混凝土强度1.2N/mm2。表面清理（清除水泥薄膜、松动石子、软弱混凝土层），湿润、冲洗干净，不积水。浇前铺水泥砂浆1015mm厚。浇混凝土时细致捣实，令新旧混凝土紧密结合。,后浇带：现浇砼结构施工过程中，克服温度、收缩、不均匀沉降等因素可能产生有害裂缝，而设置的临时施工缝。,间距：3050m，宽度：7001000mm，保留时间至少28d以上。,处理：比原砼等价高一个等级的微膨胀或第收缩砼，14d以上养护。,3.多层、高层砼框架结构的浇筑注意事项：划分施工层、施工段；确定施工机具和设备型号和数量；浇筑柱子时，每排柱子由外向内对称逐根浇筑；梁柱连续浇筑时，从一端开始向前推进，在柱浇筑后11.5h后再浇筑上面的梁板结构；楼梯宜自下而上一次浇筑完成，需设施工缝时，宜设在楼梯长度中间1/3范围内；浇筑过程中保证钢筋保护层厚度、位置和结构尺寸的准确。,4.大体积砼浇筑要求保证混凝土的整体性时连续浇筑不留施工缝，分层浇筑捣实。1）浇筑方案：（1）全面水平分层面积小而厚度大时；要求：次层砼在前层砼初凝前浇筑完毕。（2）斜面分层面积大但为长条形时；要求：次段砼在前段砼初凝前浇筑完毕。（3）分段分层面积大但厚度小时。,2）水化热对大体积砼浇筑质量的影响两种温度裂缝：升温阶段表面开裂（内外温差应25）降温阶段拉裂（多种措施，设置后浇带）具体预防措施：选用低水化热水泥（矿渣硅酸盐水泥）；减少水泥用量；掺适量粉煤灰和外加剂（减水剂）。放慢浇筑速度，减少浇筑厚度；人工降温（埋入冷却水管）；浇筑后及时覆盖，控制内外温差，减缓降温速度。设置后浇带。,5.砼的振捣1)振捣目的：充满模板而成型；排除多余的水分、气泡、空洞而密实。2)振捣与成型的方法：人工插捣；机械振捣；3)设备,内部振动器（插入式）适于振实梁、柱、墙等平面尺寸较小而垂直深度较大的构件或厚大体积的砼。振捣方式：垂直振捣、斜向振捣操作要点：快插慢拔快插：防止将砼表面振实、与下面砼产生分层离析想象。慢拔：使砼有时间填满振捣棒抽出时形成的空洞。插点方式：行列式、交错式插点间距1.5R（R：有效作用半径，R810倍振捣棒半径）；振捣时间1030秒（浮浆，无明显沉落，无气泡即可）。插入下层50100mm。,外部振捣器（附着式）适于振捣厚度小，钢筋密，不宜用插入式振捣器的构件。如柱、墙体、薄腹梁等。表面振捣器适于振捣面积大而厚度小的结构。如楼板、地面、屋面等。振动台预制厂用于制作构件，实验室中用于振捣砼。其他密实砼的方法：挤压法、离心法真空作业脱水；掺高效减水剂自流化（自密实）。,养护条件：适当的温度和湿度。1.自然养护在常温下（平均气温不低于5）用适当的材料覆盖砼并适当浇水，使砼在一定时间内在湿润状态下硬化。具体规定：浇筑完毕后，在12h内覆盖浇水；养护日期（以达到设计强度60%左右为度）：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥拌制的砼不少于7d，火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥拌制的砼不少于14d，掺缓凝剂或有抗渗要求的砼不少于14d。浇水次数：满足足够湿润状态为准（15左右，每天24次）。砼强度达到1.2N/mm2后，方可上人和施工。对大面积结构可采用蓄水养护或塑料薄膜养护。,4.3.5混凝土的养护,2.蒸汽养护将构件放在充满饱和蒸汽的养护室内，在较高温度和湿度的环境中进行养护，以加快砼的硬化。过程：静停阶段升温阶段恒温阶段降温阶段,1.施工前、中的检查：原材料的品种、规格、质量和用量，每班检查2次。在浇筑地点的坍落度，每班检查2次。及时调整施工配比（当有外界影响时）。搅拌时间随时检查。2.砼的养护后的检查1）外观检查表面无麻面、蜂窝、孔洞、露筋、缺棱掉角、缝隙夹层等缺陷；尺寸偏差位置、标高、截面尺寸，垂直度、平整度，预埋设施、预留孔洞。2）强度检查,4.3.6混凝土的质量检查,2）强度检查检查砼是否到达设计强度等级试块的留置：地点浇筑地点，随机取。数量每100盘、每100m3、每工作班、每楼层、每一验收项目的同配比混凝土取样不少于一次；每次标准试件至少一组（标养28d验收用），同条件养护试件组数据需要而定（施工用）；每组三个试件。检查施工各阶段砼的强度需留置同条件养护的试件，组数根据实际需要确定。,强度验收评定标准分批进行验收，每一验收批的砼强度应以同批内全部标准试件的强度代表值来评定。每组（3个）试块强度代表值的确定：强度与中间值之差均不超过15%时取平均值；有一个与中间值之差超过15%时取中间值；最大、最小值与中间值之差均超过15%时作废砼强度评定方法大批量生产（15组以上，10组以上）：用统计法；零星生产：非统计法。要求：同一验收批混凝土强度的平均值mfcu1.15fcu,k；同一验收批混凝土强度的最小值fcu,min0.95fcu,k。,1.砼冬期施工原理1）温度对砼硬化的影响2）冻结对砼质量的影响粘结应力：冻胀应力：体积膨胀893）砼受冻临界强度：砼允许