第四章 混凝土结构工程B

第4章混凝土结构工程4.3混凝土工程混凝土工程是钢筋混凝土工程中的重要组成部分。混凝土工程的施工过程有：制备（或配料、搅拌）、运输、浇筑、养护等。4.3.1混凝土的配料1、原材料的选择混凝土的原材料包括：水泥、砂、石、水和外加剂。

（1）水泥常用的水泥品种有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。

注意：水泥在进场时必须具有出厂合格证或进场试验报告，存放时袋装水泥离地、离墙均应在30cm以上，且堆放高度不得超过10包，水泥储存时间不宜过长，有怀疑或超过三个月，应作复验。

（2）细骨料

一般采用中砂或粗砂。

注意：1、砂的含泥量，对<C30的混凝土，不得超过5%，对>C30的混凝土，不得超过3%。2、对有害杂质含量也应严格控制。

（3）粗骨料

一般有碎石或卵石。

注意：1、粗骨料的级配；2、粒径。不得大于最小截面的1/4，且不超过钢筋最小间距的3/4，；板不超过1/2板厚，<50mm3、石子含泥量和有害杂质的含量。

（4）水

一般采用饮用水。

注意：1、不能含有影响水泥正常使用的有害杂质；2、PH值小于4的酸性水和海水。

（5）外加剂

常用的有：早强剂、减水剂、缓凝剂、速凝剂、抗冻剂和加气剂。

2、混凝土配合比的确定（1）试配强度混凝土的施工配制强度按下式确定若施工单位具有近期混凝土强度的统计资料时：

若施工单位不具有近期混凝土强度的统计资料时：混凝土强度等级低于C20C20～C35高于C35σ4.05.06.0

（2）和易性一般的要求最大水泥用量不超过550kg/立方米，最小水泥用量不低于200kg/立方米，水灰比最大0.7对泵送混凝土，要求具有良好的可泵性。最小水泥用量不低于300kg/立方米，坍落度80～180mm。另外，对粒径有要求：骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5；通过0.315筛孔的砂不应少于15%；砂率宜控制在40%～50%；混凝土内宜掺加适量的外加剂以改善混凝土的流动性。

3、混凝土施工配合比的确定若实验室配合比为水泥、砂、石、水=1：s：g：w,现场测出砂的含水率为ws,石的含水率为wg,则换算后的施工配合比为：1：s（1+ws）：g（1+wg）（w-s.ws-g.wg）

4、材料的称量在确定施工配合比后，就需对材料进行称量，称量是否准确将直接影响混凝土的强度。称量误差有两方面的因素：一是称量工具引起的误差；二是操作人员引起的误差。水超1%，水泥减少1%时，混凝土强度降低4.2%；水超2%，水泥减少1%时，混凝土强度降低8.9%；水超5%，水泥减少10%时，混凝土强度降低31.4%；

4.3.2、混凝土的拌制1、搅拌机根据其搅拌原理可分为自落式搅拌机和强制式搅拌机。（1）自落式搅拌机工作原理是利用拌筒内材料的自重进行工作；（2）强制式搅拌机工作原理是利用拌筒内运动着的叶片强迫物料朝着各个方向运动，物料相互之间产生剪切滑移而相互穿插、扩散，从而在很短的时间内，是物料拌合均匀，属于剪切搅拌原理。

2、搅拌制度具体内容包括搅拌机的转速、搅拌时间、装料容积和投料顺序等。（1）装料容积装料容积一般为搅拌机拌筒几何容积的1/2–1/3；出料容积一般为装料容积的0.55-0.75（2）装料顺序目前常用的装料顺序有：一次投料法、二次投料法、水泥裹砂法等。1）一次投料法2）二次投料法又分为：预拌水泥砂浆法和预拌水泥净浆法3）水泥裹砂法（3）搅拌时间混凝土搅拌的最短时间应满足下表的规定

4.3.3混凝土的运输1、混凝土运输的基本要求（1）混凝土运输过程中应保持原有的均质性，不分层、不离析、不漏浆；（2）混凝土坍落度如有变化，不得低于浇筑时所规定的坍落度；（3）使混凝土在初凝前浇入模板并捣实完毕；（4）当混凝土从高处倾落时，其自由倾落高度不应超过2米；（5）保证混凝土浇筑能连续进行。2、运输工具

混凝土的运输可分为水平运输和垂直。水平运输又可分为地面水平运输和楼面水平运输。常用的水平运输设备有：手推车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车、自卸汽车等。常用的垂直运输设备有：井架、塔式起重机。而混凝土泵既可作垂直运输又可作水平运输。2、运输工具混凝土泵的种类很多，有活塞泵、气压泵和挤压泵，目前应用最为广泛的是活塞泵。混凝土输送管一般采用钢管制作，由直管、弯管、锥形管、软管组成。管道布置的原则：路线短、弯道少、接头密。

4.3.4混凝土的浇筑成型1、混凝土的浇筑

（1）浇筑前的准备工作：⑴对模板结构进行检查；⑵钢筋、预埋件检查；⑶准备和检查材料、机具及运输道路；⑷做好施工组织工作，安全、技术交底；

4.3.4混凝土的浇筑成型1）应在初凝前浇筑；2）为防止离析，混凝土从高处自由倾落高度不应超过2米，在浇筑竖向结构混凝土时，倾落高度不应超过3m；3）为避免竖向构件下部出现蜂窝、麻面、露石等质量缺陷，应在浇筑前，在底部填以50～100厚水泥砂浆；4）为保证混凝土密实，应分层浇筑、分层捣实，要满足浇筑层厚度的要求；5）浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇时，间歇时间应尽量缩短，应在前层混凝土初凝前浇筑下一层，混凝土运输、浇筑和间歇的全部时间不得超过要求，若超过，必须设置施工缝。6）混凝土施工缝的留设及处理施工缝应留设在结构受剪力较小且便于施工的部位。a）柱子施工缝的留设；b）梁施工缝的留设；c）板施工缝的留设；d）门窗洞口出的处理；施工缝的处理：除掉水泥薄层和石子，湿润并冲洗干净，先铺水泥浆或与混凝土成分相同的水泥砂浆。

柱子施工缝位置ⅠⅠⅡⅡⅠⅠⅡⅡ单向板：平行于板短边的任何位置留垂直缝；梁：梁板宜同时浇筑，梁高>1m时水平缝可留在板或梁托（翼缘）下20～30mm处；有主次梁的楼盖：顺次梁方向浇筑，在次梁中间1/3跨度范围内留垂直缝。施工缝的处理：1.2MPa（1）先浇的混凝土强度≮1.2MPa。（2）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。（3）浇前铺水泥砂浆10～15mm厚。（4）浇混凝土时细致捣实，令新旧混凝土紧密结合。后浇带的设置：温度、收缩裂缝700～1000mm

2、混凝土结构的浇筑方法（1）现浇框架结构混凝土主要构件有：柱、梁、板、基础等，施工中一般按结构层来划分施工层。浇筑顺序：1）先浇柱，后浇梁板；2）柱、梁、板一起浇。如柱、梁、板一次连续浇筑，则应在柱浇完停1～1.5h后，再浇筑梁板混凝土。

柱子的浇筑。同一施工段内每排柱子应由外向内对称地顺序浇筑，不要由一端向另一端顺序推进，以防止柱子模板受推向一侧倾斜，造成误差积累过大而难以纠正。柱子底部应先浇筑一层厚50～100mm与所浇筑混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆或水泥浆，然后再浇入混凝土。应控制住每次投入模板内的混凝土数量，以保证不超过规定的每层浇筑厚度。如柱子和梁分两次浇筑，在柱子顶端留施工缝。在处理施工缝时，应将柱顶处厚度较大的浮浆层处理掉。如柱子和梁一次浇筑完毕，不留施工缝，那么在柱子浇注完毕后应间隔1～1.5h，待混凝土沉实后，再继续浇筑上面的梁板结构。当采用剪力墙。框架结构中的剪力墙亦应分层浇筑，其根部浇筑方法与柱子相同。当浇筑到顶部时因浮浆积聚太多，应适当减少混凝土配合比中的用水量。对有窗口的剪力墙应在窗口两侧对称下料，以防压斜窗口模板，对墙口下部的混凝土应加强振捣，以防出现孔洞。墙体浇筑后间歇1～1.5h后待混凝土沉实，方可浇筑上部梁板结构。梁和板宜同时浇筑，当梁高度大于1m时方可将梁单独浇筑。

（2）大体积混凝土浇筑主要特点：一是整体性高，往往不留设施工缝；二是水化热量大，造成内外温差大，易使表面出现裂缝，甚至产生贯通裂缝。1）浇筑方案全面分层、分段分层、斜面分层2）混凝土温度裂缝产生的原因

大体积混凝土浇筑的关键问题是水泥的水化热量大，积聚在内部造成内部温度升高，而结构表面散热较快，由于内外温差大，在混凝土表面产生裂纹。还有一种裂纹是当混凝土内部散热后，体积收缩，由于基底或前期浇筑的混凝土与其不能同步收缩，而造成对上部混凝土的约束，接触面处会产生很大的拉应力，当超过混凝土的极限拉应力时，混凝土结构会产生裂缝。此种裂缝严重者会贯穿整个混凝土截面。

3）防止混凝土温度裂缝的措施要防止大体积混凝土浇筑后产生裂缝就要尽量避免水泥水化热的积聚，使混凝土内外温差不超过25oC。首先应选用低水化热的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥；掺入适量的粉煤灰以降低水泥用量；扩大浇筑面和散热面，降低浇筑速度或减小浇筑厚度。必要时采取人工降温措施，如采用风冷却，或向搅拌用水中投冰块以降低水温，但不得将冰块直接投入搅拌机。实在不行，可在混凝土内部埋设冷却水管，用循环水来降低混凝土温度。设置后浇带；采取蓄水法或覆盖法进行降温；（3）水下混凝土浇筑3、混凝土的振捣

（1）振实原理介于固态与液态之间内部颗粒依靠其摩擦力、粘聚力处于悬浮状态，当受到振动时，减少了摩擦力，提高流动性，此时暂时被液化，处于重质液体状态，是气泡上浮，致使致密的排列和有效的填充。

（2）振动设备的选择及操作要点

主要振动设备有：内部振动器、表面振动器、外部振动器和振动台。1）内部振动器

操作要点：快插慢拔2）表面振动器3）外部振动器4）振动台4.3.5混凝土的养护

1、自然养护（1）覆盖浇水养护在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖保湿和浇水；混凝土的浇水养护时间：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d，掺用缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土不得少于14d；浇水次数应能保持混凝土处于润湿状态。养护用水应与拌制用水相同；

（2）塑料薄膜养护

采用塑料布覆盖养护时，混凝土敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水；

1）薄膜布直接覆盖法2）喷洒塑料薄膜养生液法混凝土强度达到1.2N／mm2前，不得上人施工。

2、加热养护

一般生产预制构件时，宜采用加热养护。（1）蒸气室养护蒸气养护过程分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。1）静停阶段

静停时间一般为2～6h以防止构件表面产生裂缝和疏松现象。2）升温阶段

升温温度不宜过快，以免由于构件表面和内部产生过大温差而出现裂缝。升温速度一般为10～25℃/h，用干硬性混凝土制作的构件，不得超过40℃/h。3）恒温阶段温度保持不变的持续养护时间。恒温养护阶段应保持90％～100％的相对湿度，恒温养护温度不得大于95℃。恒温养护时间一般为5～8h。4）降温阶段是恒温养护结束后，构件由养护最高温度降至常温的散热降温过程。降温速度不得超过20～30℃/h，构件出池后，其表面温度与外界温差不得大于40℃，当室外为负温时，不得大于20℃。以防止构件出现裂纹。

蒸气养护室形式目前常用的有：坑式、折线形隧道式、立式等几种。（2）热模养护4.3.6混凝土的质量检查：包括：施工过程中、施工后的质量检查1．砼浇筑完毕后的强度检验试块制作；试件组数确定；每组试件强度代表值；强度评定。2．外观检查及允许偏差主要缺陷：麻面、蜂窝、露筋、裂缝、孔洞等。4.3.7砼的冬期施工：1．砼冬期施工原理：⑴温度与砼强度增长的关系：1—20℃1428T（天）020406080100R%2—30℃3—1℃4—（-4℃）曲线表明，砼的强度只有在正温下养护，才能保持不断的增长，并且随着温度的升高，砼强度的增长速度加快。⑵冻结对砼强度的影响：受冻龄期越早，强度损失越大；反之，损失越小。1曲线标养1d后遭受冻害；2曲线标养3d后遭受冻害；3曲线标养7d后遭受冻害。123T（天）R%020406080100428812162024砼遭受冻结时，具有的足以抵抗冰涨应力的最低强度值。①硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制的砼，其抗压强度不得低于设计强度标准值的30%；2．砼冬期施工的方法：正温养护法、掺外加剂法⑷规范规定：⑶冬期施工临界强度：②矿渣硅酸盐水泥配制的砼，其抗压强度不得低于设计强度标准值的40%；③C10及C10以下砼，不得小于5N/mm2。3．砼冬期施工的基本要求：⑴优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5，最小水泥用量不宜小于300kg/m3；项目水骨料﹤52.5硅、普硅80℃60℃≥52.5硅、普硅60℃40℃4．蓄热法施工：利用砼本身所具有的热量和水泥的水化热，以适当的保温材料覆盖，减缓砼的冷却速度，使砼在正温下达到临界强度。室外平均气温不低于－15℃；热工原理:砼温度由Th→0℃,而砼强度由0→临界强度⑵砼的水灰比≤0.6；⑶砼的搅拌时间比常温规定时间延长50%；⑷砼的浇筑时间控制在半小时以内；⑸原材料加热符合规定；适用范围：构件表面系数：M≤15。

4.4预应力混凝土工程第一节概述一、什么是预应力混凝土预应力混凝土是在外荷载作用前，在结构或构件受拉区域，通过对钢筋进行张拉、锚固、放松，来预先建立起有内应力的混凝土。

特点：能提高钢筋砼构件的刚度、抗裂性、耐久性，能有效的利用高强度钢筋和高强度等级的砼。减小构件的截面尺寸、自重轻、节省材料，并能扩大预制装配化程度。二、预应力混凝土的分类（1）按施加预应力的方式分：先张法、后张法（2）按预应力筋与砼的粘结状态分：有粘结、无粘结（3）按施加预应力的方法分：机械张拉、电热张拉1、先张法先张法是先将预应力筋张拉到设计控制应力，并用夹具临时固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到强度标准值的75%以上时，预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力之后，放松预应力筋，使混凝土产生预压应力。2、后张法后张法是先制作构件或结构，并在预应力筋的部位预留出孔道，待混凝土达到设计规定的强度等级后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压应力。

3、电张法电张法是利用热胀冷缩原理，在钢筋上通以低电压强电流使之热胀伸长，待达到要求的伸长值时立即锚固，随后停电冷缩，使混凝土构件产生预应力。电张法具有设备简单，操作简便，无摩擦损失。便于高空作业、施工安全等优点。但耗电、控制应力不易准确，成批生产尚需校核，只适应于冷拉钢筋作预应力筋的一般结构。三、预应力混凝土对原材料的要求一般要求混凝土的强度等级不低于C30。当用碳素钢丝、钢绞线时，≥C40。预应力筋有冷拉HRB335、HRB400、RRB400、甲级冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋及精轧螺纹钢筋等。在孔道灌浆中，不能采用掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐，否则会发生严重的质量事故。预应力钢绞线

四、预应力张拉锚固体系锚（夹）具按锚固原理不同可分为：支承式锚（夹）具和楔紧式锚（夹）具。支承式锚（夹）具主要有：螺杆锚具、镦头锚具等。楔紧式锚具主要有：锥销锚具、夹片锚具等。握裹锚具主要有：积压锚具、压花锚具。单孔夹片锚固体系

锥销夹具圆套筒三片式夹具方套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具多孔夹片锚固体系多孔夹片锚固体系1一钢绞线；2一夹片；3一锚板；4一锚垫板(铸铁喇叭管)；5一螺旋筋；6一金属波纹管；7一灌浆孔

镦头锚固体系固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具钢质锥形锚具螺丝端杆锚具JM－12型锚具锥形螺杆锚具钢质锥形锚具镦头锚具四、预应力张拉锚固体系1、预应力锚、夹具标准及其检验方法。（1）技术要求要求锚具的尺寸形状准确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠，不致产生预应力筋的滑移和断裂现象。（2）锚具质量检验（1）验收批；（2）外观检查；（3）硬度检查；（4）静载锚固试验四、预应力张拉锚固体系2、张拉机械。分为电动张拉和液压张拉两类，前者多用于先张法，后者即可用于先张法，又可用于后张法。先张法台座上进行单根钢筋张拉时，一般用小型电动螺杆张拉机，对长线台座可用卷扬机。液压张拉机械有：普通千斤顶、拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶、锥锚式千斤顶。预应力筋品种锚具形式张拉机械固定端张拉端安装在结构之外安装在结构之内钢绞线及钢绞线束夹片锚具挤压锚具压花锚具挤压锚具夹片锚具穿心式钢丝束夹片锚具镦头锚具挤压锚具镦头锚具挤压锚具夹片锚具穿心式镦头锚具拉杆式锥塞锚具锥锚式、精轧螺纹钢筋螺杆锚具螺杆锚具拉杆式五、预应力损失1、锚具损失2、摩擦损失3、温差损失4、钢筋松弛损失5、混凝土收缩、徐变损失六、先张法施工工艺1、台座台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以避免台座变形、倾覆和滑移。（1）墩式台座生产中型构件或多层叠浇构件。（2）槽式台座生产吊车梁、箱梁等。（3）钢模台座生产屋面板等。槽式台座清理台座支底模或涂隔离剂、安放钢筋骨架及预应力钢筋预应力筋制作张拉预应力筋张拉机具标定调整初应力支模、安设预埋件、网片浇筑砼制作试块养护拆模放张及切断预应力钢筋出槽堆放压试块

钢筋种类张拉方法消除应力钢丝、钢绞线先张法后张法0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptk张拉控制应力限值2、预应力筋的张拉

（1）张拉控制应力

不能太高，也不能太低六、先张法施工工艺2、预应力筋的张拉（2）张拉程序0105%持荷2分钟0103%适用：钢丝适用：粗钢筋

3、先张法的施工注意事项(1)在确定预应力筋的张拉顺序时，应尽可能减少倾覆力矩和偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。宜分批、对称进行张拉。(2)预应力筋超张拉时，其最大超张拉力应符合下列规定：冷拉II～IV级钢筋为屈服点的95%；碳素钢丝、刻痕钢丝及钢铰线为强度标准值的80%。

(3)控制应力法张拉时，尚应校核预应力筋的伸长值。当实际伸长值大于计算伸长值10%或小于计算伸长值5%，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可再行张拉。(4)多根预应力筋同时张拉时，必须事先调整初应力，使应力一致，张拉中抽查应力值的偏差，不得大于或小于一个构件全部钢丝预应力总值的5%。4、预应力筋放松的方法及顺序1)放张顺序预应力筋的放张顺序应符合设计要求，当设计无专门要求时，应符合下列规定：①对承受轴心预压力的构件(如压杆、桩等)，所有预应力筋应同时放张；②对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预应力较小区域的预应力筋，再同时放张预应力较大区域的预应力筋；③当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止放张过程中构件产生弯曲、裂纹及预应力筋断裂现象。(2)放张放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或使构件开裂，预应力筋的放张工作，应缓慢进行，防止冲击。对预应力筋为钢丝或细钢筋的板类构件，放张时可直接用钢丝钳或氧炔焰切割，并宜从生产线中间处切断，以减少回弹量，且有利于脱模；对每一块板，应从外向内对称放张，以免构件扭转使两端部开裂。

对预应力筋配置较多的构件，不允许采用剪断或割断等方式突然放张，以避免最后放张的几根预应力筋产生过大的冲击而断裂，致使构件开裂。为此应采用千斤顶或在台座与横梁之间设置砂箱和楔块或在准备切割的一端预先浇筑一块混凝土块(作为切割时冲击力的缓冲体，使构件不受或少受冲击)进行缓慢放张六、后张法施工工艺1、孔道留设孔道留设方法主要有：钢管抽芯法、胶管抽芯法、预埋波纹管法。

2、预应力筋张拉（1）混凝土的强度（2）张拉控制应力和程序

抽管：先上后下、先曲后直安装底模绑轧钢筋骨架