33混凝土结构工程

1、3.3混凝土工程混凝土工程 n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。 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

2、、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。 （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： n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 645. 1,kcuocuff（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。 二、 混凝土的拌制 n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

3、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。 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。 n n1.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。 n2.强制式扩散机理：它是利用运动着的叶片强迫物料颗

4、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。 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 。n1.进料容量 n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

5、数，其值一般为0.600.70，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0.220.40。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。 n2.搅拌时间 n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

6、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。n普通砼的最短搅拌时间（s） n3.投料顺序 n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

7、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。 n（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。 n（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

8、搅拌机拌制水泥砂浆约1min1.5min。然后再加入石子搅拌约1min1.5min。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。 n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%。 n（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

9、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。 混凝土搅拌站 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。 n对混凝土的要求（1）混凝土应保持原有的均匀性，

10、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. n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。 n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，

11、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。 n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

12、土泵则用布料机布料。 n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。 混凝土搅拌车混凝土搅拌车 浇筑混凝土浇筑混凝土立式料斗立式料斗卧式料斗卧式料斗三、 混凝土的浇筑n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

13、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。 n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。 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

14、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。施工缝的处理n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12nmm2时才可进行。n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。 n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

15、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。n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7001000mm。后浇带内的钢筋应完好保存。后浇带的构造，如图 n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

16、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 后浇带（三）n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。 混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实

17、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 n（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。n同时，混凝土中的骨料在其自重作用下

18、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 n（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。n1)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。n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。 n2)表面振动器又称平板振

19、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。n3)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。附着式振动器在造桥上使用附着式振动器在造桥上使用

20、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n.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。 n.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 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

21、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。 项次捣实混凝土的方法浇筑层厚度（mm）1插入式振动振动器作用部分长度的1.25倍2表面振动2003人工捣固在基础或无筋混凝土和配筋稀疏结构中250在梁、墙板、柱结构中200在配筋密集的结构中1504轻骨料混凝土插入式振动300表面振动（振动式）200混凝土浇筑的厚度 n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，

22、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1/61/10。n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

23、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。 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。 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。 n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 。n人

24、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。蒸汽养护蒸汽养护 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。n（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。 n（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

25、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。 框架柱混凝土养护 现浇板混凝土养护现现场场楼楼梯梯柱保护柱保护第四节、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。 n一、混凝土冬期施工原理（1）温度与混凝土凝结硬化的关系 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

26、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。 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，-3时大约还有10%的水处于液相，而当温度低于-10时，则液相水的数量就很少了，这时水泥的水化反应很微弱，可

27、看成接近于停止。由于在负温下，随着温度的降低,大量的水转变为冰体积增大,这就成为促使混凝土遭受冻害、混凝土结构受到破坏的根源。 （2）冻结对混凝土质量的影响 混凝土浇筑后，如果早期遭受冻结，转入正温后虽然强度会继续增长，但与同龄期标准养护条件下的混凝土相比，其强度都有不同程度的降低。强度损失的大小随其浇筑后遭受冻结早晚情况的不同而异。 如果混凝土在浇筑后初凝前便立即受冻，这时由于没有液相水存在水泥缺乏水化的必要条件，水泥的水化反应刚开始便停止，没有或仅有极微的水化热，混凝土冻前的强度几乎等于零，这时混凝土中的水泥是处于“休眠”状态。在混凝土解冻并转入正温养护后，仍能保持水泥的正常水化，混凝土强

28、度可以重新逐渐发展并达到与未受冻的混凝土基本相同的强度，没有多少强度损失。但这种情况对组织混凝土的冬期施工没有实用意义。 如果混凝土是在浇筑完初凝后遭受冻结，则从已知试验资料来看，混凝土的强度损失很大，而且冻结温度越高，强度损失越大，产生这种现象的原因是由于在冻结过程中混凝土内水分产生迁移现象所引起混凝土结构的破环。当混凝土初凝后遭受冻结，温度的降低首先从混凝土表面开始，由于骨料的热传导性大于水泥浆体，因而其比水泥浆体先冷却，这就在混凝土的外部与内部及骨料与水泥浆体之间产生了温度梯度，使大量的水分向低温区和骨料表面迁移，最终在混凝土内形成许多冰聚体，并在骨料周围冻结成冰薄膜。当转入正温后，冰聚体和冰薄膜消失，因而在混凝土内水泥石与骨料之间留下了空隙，影响了混凝土的密实性和水泥石与骨料之间的粘结强度，造成了混凝土强度的降低。 由于混凝土中水分的迁移速度比较缓慢，所以迁移量的多少与降温速度有关。当温度迅速下降至很低温度时（如-20甚至更低），由于冻结温度低，混凝土冻结过程很快，混凝土内的水分还来不及向冷却面大量迁移即已冻结成冰，所形成的冰晶纤细，且在混凝土中分布较均匀、集中在水泥石与骨料之间的冰量较少，因而强度损失较小。当冻结温度较高时，混凝土缓慢受冻，这就为水分的迁移造成了良好的条件，使较多的水能不断地迁移和集