土木工程施工（第二版）课件 第四章钢筋混凝土工程

第4章钢筋混凝土工程本章概要1.现浇构件模板的类型、构造与特点,模板的安装与拆除。2.早拆模板晚拆支撑的特点、构造与安装。3.钢筋的分类与类型。4.各种钢筋冷加工的原理、特点,冷加工设备,冷加工参数。5.目前常用的钢筋焊接方式,它们的焊接原理、焊接参数以及适用范围。6.钢筋机械连接的类型、连接工艺和连接特点。7.钢筋配料与代换的计算原理和具体的计算方法。8.各类构件不同部位、不同种类钢筋的绑扎。9.混凝土的配料、拌制、运输、浇筑和振捣的设备、方式、要求及注意事项。10.混凝土的养护方式。11.高强混凝土、高性能混凝土的搅拌工艺与措施。4.1模板工程4.1.1模板的作用、组成及基本要求模板的主要作用是保证混凝土浇筑后,混凝土的位置、形状、尺寸符合要求,避免混凝土损坏。模板主要由模板系统和支撑系统组成,模板系统与混凝土直接接触,它主要使混凝土具有构件所要求的体积;支撑系统则是支撑模板,保证模板位置正确和承受模板、混凝土等重量的结构。

模板必须形状尺寸准确,具有足够的强度、刚度及稳定性,构造简单、装拆方便,能多次周转使用,接缝严密,不得漏浆,用料经济等。

支撑必须有足够的强度和刚度,满足结构和施工荷载的要求,稳定不变形、不倾斜,且装拆方便。

4.1.2模板的类型、构造与安装模板的类型及目前国内常用模板见表4-1。4.1.2.1拼装式模板拼装式模板的主要优点是制作拼装随意,适用于浇筑外形复杂、数量不多的混凝土结构或构件。1.基础模板(1)阶梯形基础模板阶梯形基础模板每一台阶模板由四块侧板拼钉而成,其中两块侧板的尺寸与相应台阶侧面尺寸相等;另两块侧板长度应比相应的台阶侧面长度大150~200mm,两块长的夹住两块短的,四块侧板高度相等,并用木档拼成方框。上台阶模板通过轿杠木支撑在下台阶模板上,下台阶模板的四周要设斜撑及平撑。斜撑和平撑的一端钉在侧板的木档(排骨档)上;另一端顶紧在木桩上,如图4-1所示。(2)杯形基础模板杯形基础模板如图4-2所示。杯芯模有整体式和装配式两种:整体式杯芯模一般用于尺寸较小的杯口,是将材料用木档根据杯口尺寸钉成一个整体,为了便于脱模,可在芯模的上口设吊环,如图4-3(a)所示;装配式杯芯模一般用于较大的杯口,由四个角模组成,每侧设抽芯板,拆模时先抽去抽芯板,即可脱模,如图4-3(b)所示。杯芯模的上口宽度要比柱脚宽度大100~150mm,下口宽度要比柱脚宽度大40~60mm,杯芯模的高度(轿杠底到下口)应比柱子插入基础杯口中的深度大20~30mm,以便安装柱子时校正柱列轴线及调整柱底标高。杯芯模一般不装底模,这样浇筑杯口底处混凝土比较方便,也易于振捣密实。(3)条形基础模板条形基础模板的安装如图4-4所示,带有地梁的条形基础模板如图4-5所示。2.墙模板墙模板的结构如图4-6所示。

墙模板安装时,根据边线先立一侧模板,临时用支撑撑住,用线锤校正模板的垂直度,然后钉牵杠,再用斜撑和平撑固定。待钢筋绑扎后,按同样方法安装另一侧模板及斜撑等。大块侧模组拼时,上下竖向拼缝要互相错开,先立两端,后立中间部分。为了保证墙体的厚度正确,模板底部可先做几厘米的导墙,且在两侧模板之间可用小方木撑头(小方木长度等于墙厚),小方木要随着浇筑混凝土逐个取出。为了防止浇筑混凝土的墙身鼓胀,可用铅丝或直径12~16mm螺栓拉结两侧模板(对拉螺栓),间距不大于1m。螺栓要纵横排列,并在混凝土凝结前经常转动,以便在凝结后取出(如果不取出可不转动),如墙体不高、厚度不大,在两侧模板上口钉上搭头木即可。3.柱模板如图4-7所示,柱模板的两块内拼板1夹在两块外拼板2之间。为保证模板在混凝土侧压力作用下不变形,拼板外面设木制、钢木制或钢制的柱箍3,柱箍的间距与混凝土侧压力大小及拼板厚度有关,侧压力越向下越大,因此越靠近模板底端,柱箍就越密。拼板上端应根据实际情况开有与梁模板连接的梁缺口4,底部开有清理孔5,沿高度每隔约2m开有混凝土浇筑口(亦是振捣口)。如图4-8所示,其中一个面上的短横板有些可以先不钉死,浇筑混凝土时,临时拆开作为浇筑口,浇灌振捣后钉回。当设置柱箍时,短横板外面要设竖向拼条,以便箍紧。4.梁模板如图4-9所示,梁模板的底模板2承担垂直荷载,厚度不宜小于50mm。支架6称为琵琶撑,琵琶撑的支柱(顶撑)最好做成可以伸缩的,以便调整高度。支柱底部应垫以木楔8和木垫板9。木楔可调整梁模板的标高,调整好后,应用钉子将木楔钉牢。放木垫板是便于将上部荷载均匀传布到地面。如地面是回填土,要夯实防止下沉。琵琶撑的间距根据梁的高度决定,一般为1m左右。梁的侧模板承担横向侧压力,其厚度一般不宜小于30mm,底部用固定夹板4钉在琵琶撑的横担木上将侧模板夹住,顶部斜撑(抛撑)7固定在琵琶撑上,两块侧板间撑以木条5,等混凝土灌到顶部时拆去。

单梁的侧模板一般拆除较早,因此侧模板应包在底模的外面。柱的模板与梁的侧模板一样,可及早拆除,梁的模板也就不应伸到柱模板的开口里面,次梁模板也就不应伸到大梁侧模板开口里面,如图4-10所示。如梁的跨度在4m或4m以上,梁底模中部略为起拱,防止由于浇筑混凝土后跨中梁底下垂。如设计无规定时,起拱高度宜为全跨长度的0.1%~0.3%,木、竹胶合模板可取偏大值,钢模板可取偏小值。在多层建筑中,应注意使上下层的支柱尽可能在同一条竖向中心线上。支柱之间应注意用水平及斜向拉条钉牢,防止模板系统倾斜或支柱失稳,发生事故。5.楼板模板楼板模板如图4-11所示,以前也用拼板拼成,其厚度一般不宜小于30mm,模板支撑在木楞(搁栅)上,木楞断面一般采用60mm×120mm,间距不宜大于600mm,木楞支撑在梁侧模板外的托板上,托板下安短撑,撑在固定夹板上。如跨度大于2m时,楞木中间应增加一至几排支撑排架作为支架系统。楼板模板的安装顺序:主次梁模板安装完毕后,首先安托板,然后安木楞,铺定型模板。铺好后核对楼板标高、预留孔洞及预埋铁件等的部位和尺寸。肋形楼板模板的安装顺序:安装柱模底框→立柱模→校正柱模→斜撑固定柱模→安主梁底模→立主梁模板的琵琶撑→安主梁侧模→安次梁底模→立次梁模板的琵琶撑→安次梁侧模→安木楞、托板并搁上木楞→铺楼板模板。6.雨篷模板雨篷模板如图4-12所示,在过梁底板2下竖立琵琶撑1,在雨篷外檐下立起支柱7,上面搁上牵杠8。木楞9一头搁在牵杠8上,另一头搁在过梁侧板3外侧的托板6上。其他部分的构造与安装,与前面的楼板模板相同。7.楼梯模板楼梯模板由于支设复杂,在施工前,一般先按设计图纸进行放样,以确定各部件尺寸。楼梯模板的构造与楼板模板相似,不同点是倾斜和做成踏步,如图4-13所示。4.1.2.2组装与组合式模板1.组装与组合式模板的基本结构构造组装与组合式模板是由直接接触混凝土的板面、支撑板面的框架、支撑框架的支撑构件和其他专用附属装置组成的,而其中框架又是由大、小梁或横、竖肋组成的临时性或永久性结构。因此,如果按照模板的自身结构特别是框架的构造形式分类,组装与组合式模板一般可分为两种:一种是梁板组装式模板;另一种是板块组合式模板。(1)梁板组装式模板如图4-14所示,梁板组装式模板的板面材料大多为胶合板的,也有用钢板。框架使用的大、小梁都是在专业化工厂加工制作好的、独立的、分散的构件,在施工现场使用时再用梁卡组装成临时性的框架,然后用自攻螺丝将板面固定在框架上,即可使用。梁板组装式模板是一次性模板,临时性框架,是一种大模板。梁板组装式模板具有强度高、刚度大和板面接缝少的特点,所以一般在大、中型和高标准工程中使用。目前国内大量使用的大模板就是梁板组装式模板。①全钢大模板全钢大模板是以型钢做大、小梁,以钢板做板面,经过铆焊加工定型而成的。

全钢大模板承载能力强、模板面积大、模板上带有方便施工的脚手架、操作简便,但模板装拆和搬运需要使用起重设备。全钢大模板主要适用于墙体结构施工。

全钢大模板按结构形式的不同可分为整体式和模数式两种:整体式大模板的一块模板为房间一面墙大小,其特点是拆模后墙面平整光滑,没有接缝,但墙面尺寸不同时就不能重复使用,模板利用率低;模数式大模板是按模数进行设计的,在现场可就墙面尺寸大小进行组合,可适应不同建筑结构的要求,提高了利用率。全钢大模板造价太高，不宜普及。

②胶合板大模板胶合板大模板是用胶合板取代钢板做面板,有木胶合板和竹胶合板(目前使用最为广泛）两种。(2)板块组合式模板板块组合式模板框架的构造正好与梁板组装式模板相反,是在专业化工厂内将边框、竖肋、横肋焊接成的永久性结构,然后再镶嵌胶合板板面或与金属板面焊接成板块式模板。在施工现场使用时,再由两块或两块以上的模板单元组合使用。因为其模板单元小、重量轻、尺寸定型,所以又称为“模数化模板”“定型模板”或“工具式模板”,是模板单元之间的组合装配;是一次性板面,永久性框架;是一种“小模板”。如果以重量和大小区分,板块组合式模板又可分为轻型和重型两种,如图4-15所示。在结构构造上这两种模板的主要区别是边框的截面形状不同,如图4-16所示。轻型边框是板式实心截面,而重型边框是箱形空心截面,也正是由于边框的不同导致卡具不同,轻型模板单元一个人即可搬动,而重型模板单元重者需两个人才能搬动。①轻型板块组合式模板A.特点

轻型板块组合式模板小巧灵活、重量轻且通用性强,一般在中、小型和非标准工程结构中使用,例如国内普遍使用的组合钢模就是一种轻型板块组合式模板。

因轻型板块组合式模板拆模后遗留在混凝土表面上的接缝太多和使用时的拼装费太高等缺点,已经越来越不受人们的欢迎,特别是在高标准的建筑工程上已经很少使用。

所以近年来轻型板块组合式模板在国外使用减少,且正在向品种少、规格尺寸和框架结构简单的方向发展。

②重型板块组合式模板

如图4-20所示,重型板块组合式模板单元的边框为箱形空心截面,一般没有竖肋,横肋的截面也比较简单。各家产品的主要区别也是边框截面的结构和组合卡具。板面用胶合板厚度一般为15~21mm。配套构件一般有十余种。A.特点

重型板块组合式模板单元的强度高、刚度大,许用侧压力都在60kN/m2以上,所以在组合时,组合卡具用量很少。

很明显,重型板块组合式模板既具有梁板组装式模板板面接缝少、整体刚度大的特点,又具有轻型板块组合式模板灵活通用的优点。

2.大模板

(1)大模板工程适用的结构体系

我国目前的大模板工程适用三类结构体系:内外墙全现浇(简称全现浇);内墙现浇外墙预制(简称内浇外板);内墙现浇外墙砌砖(简称内浇外砌)。

①全现浇工程

全现浇工程的做法是内外墙均采用大模板现浇混凝土。采用这种类型的结构体系,建筑物施工缝少,整体性好;但模板型号较多,支模工序复杂,湿作业多,影响施工速度;同时外墙外模板要在高空作业条件下安装,存在安全问题。

②内浇外板工程

内浇外板工程的做法:内纵墙和内横墙为大模板现浇混凝土,外纵墙和山墙为预制墙板。(2)大模板的构造

大模板由面板、加劲肋、竖楞、支撑桁架、稳定机构和操作平台、穿墙螺栓等组成,是一种现浇钢筋混凝土墙体的大型模板,如图4-22所示。大模板是一种工具式模板,一般是一块墙面用一块大模板。

①面板

面板是直接与混凝土接触的部分,通常采用钢面板(3~5mm厚的钢板制成)或胶合板面板(用7~9层胶合板,板面用树脂处理)。面板要求板面平整,接缝严密,具有足够的刚度。③内浇外砌工程

内浇外砌工程是大模板剪力墙与砖混结构的结合,主要用于多层建筑,发挥了钢筋混凝土承重墙坚固耐久和砖砌体造价低、保温隔热性能好的特点。内墙采用大模板现浇混凝土,外墙采用普通黏土砖、空心砖或其他砌体。②加劲肋

加劲肋的作用是固定面板,可做成水平肋或垂直肋(图4-22所示大模板为水平肋)。加劲肋与金属面板焊接固定,与胶合板面板可用螺栓固定。加劲肋一般采用[65或∠65制作,肋的间距一般为300~500mm。

③竖楞

竖楞的作用是加强大模板的整体刚度,承受模板传来的混凝土侧压力和垂直力并作为穿墙螺栓的支点。竖楞一般采用背靠背的两个[65或[80制作,间距一般为1.0~1.2m。

④支撑桁架与稳定机构

支撑桁架采用螺栓或焊接方式与竖楞连接在一起,其作用是承受风荷载等水平力,防止大模板倾覆。桁架上部可搭设操作平台。

稳定机构为在大模板两端的桁架底部伸出支腿上设置的可调整螺旋千斤顶。在模板使用阶段,用以调整模板的垂直度;拆除模板时,可调节螺栓自动脱模;在模板堆放时,用来调整模板的稳定性。

(3)大模板的平面组合方案

采用大模板浇筑混凝土墙体,模板规格尽量要少,尽可能做到定型、统一。在施工中模板要便于组装和拆卸,保证墙面平整,减少修补工作量。大模板的平面组合方案有平模、小角模、大角模和筒形模方案等。①平模方案

采用平模方案纵、横墙混凝土一般要分开浇筑,模板接缝均在纵、横墙交接的阴角处,墙面平整;模板规格少,通用性强,周转次数多,装拆方便。但由于纵、横墙分开浇筑,施工缝多,结构整体性差。在一个流水段范围内先支横墙模板,待拆模后再支纵墙模板,平模平面布置如图4-23所示。平模的尺寸与房间每面墙大小相适应,一个墙面采用一块模板。这种平模适用于“内浇外板”和“内浇外砌”结构的施工。

采用平模方案进行纵、横墙混凝土分两次浇筑时的节点处理如下:A.相邻两块横墙平模的连接节点构造图4-24；B.纵墙平模与横墙的连接节点构造图4-25。C.十字墙节点处理采用平模分开浇筑纵、横墙时,为加强纵、横墙联系的整体性,可采取先在浇筑的横墙上预留三个宽度等于纵墙厚度、高度为30cm的洞,洞的总高度相当于层高的三分之一;待横墙拆模后每个洞口穿4根与纵、横筋同直径的拉结筋,然后浇筑纵墙混凝土。②小角模方案一个房间的模板由四块平模和四根∟100×100×8角钢组成,这四根角钢称为小角模（如图4-26所示）。小角模方案即在相邻的平模转角处设置角钢,使每个房间墙体的内模形成封闭的支撑体系。

小角模方案纵、横墙混凝土可以同时浇筑,这样房屋整体性好,模板装拆方便,易保养。浇筑的混凝土墙面接缝多,阴角不够平整,但接缝均在角部,处理比较方便,且不太影响美观。

③大角模方案

大角模方案是在房屋四角设大角模,使之形成封闭体系,如图4-28所示。如房屋进深较大,四角采用大角模后,较长的墙体中间可配以小平模。大角模是由两块平模组成的L形大模板。在组成大角模的两块平模连接部分设置大合页,使一侧平模以另一侧平模为支点,以合页为轴可以转动,其构造如图4-29所示。图4-27(a)为带合页式小角模,平模上带合页,角钢能自由转动和装拆。安装模板时,角钢由偏心压杆固定,并用花篮螺栓调整。模板上设转动铁拐可将角模压住,使角模稳定。图4-27(b)为不带合页式小角模,采用以平模压住小角模的方法,拆模时先拆平模,后拆小角模。采用大角模方案时,纵、横墙混凝土可以同时浇筑,房屋整体性好,所成墙体阴角方整,施工质量好,大角模拆装方便,且可保证自身稳定。但模板接缝在墙体中部,不易处理,影响墙体平整度,且大角模保养比较困难。大角模的装拆装置由斜撑及花篮螺栓组成。斜撑为两根叠合的∟90×9的角钢,组装模板时使斜撑角钢叠合成一直线。大角模的两平模呈90°,插上活动销,将模板支好。拆模时,先拔掉活动销,再收紧花篮螺栓,大角模两侧的平模内收,模板与墙面脱离。

(4)大模板的施工以内、外墙全现浇体系为例,大模板混凝土施工按以下工序进行:抄平放线→敷设钢筋→固定门窗框→安装模板→浇筑混凝土→拆除模板→修整混凝土墙面→养护混凝土。①支模工艺:先组装横墙第2、3轴线的模板和相应内纵墙的模板,形成框架后再组装横墙第1轴线的内模及相应纵模,然后依次组装第4、5、……轴线的横墙和纵墙的模板,最后组装外墙外模板。每间房间的组装顺序为先组装横墙模板,后组装内纵墙模板,最后插入角模。组装时,在墙边线内放置预制的混凝土导墙块,间距1.5m,一块大模板不得少于2块导墙块。将大模板贴紧墙身边线,利用垂直调整螺栓将模板竖直,同时检查和调整两个方向的垂直度,然后临时固定。另一侧模板也同样立好后,随即在两侧模板间旋入穿墙螺栓加以固定。

②混凝土浇筑:当内、外墙使用不同混凝土时,要先浇内墙、后浇外墙;当内、外墙使用相同的混凝土时,内、外墙应同时浇筑。浇筑时,宜先浇灌一层厚5~10cm左右、成分与混凝土内砂浆成分相同的砂浆(坐浆),墙体混凝土的浇筑应分层连续进行,每层浇筑厚度不得大于60cm,每层浇筑时间不应超过2h或根据水泥的初凝时间确定。门窗口两侧混凝土应同时浇筑,高度一致,以防门窗口模板走模,窗口下部混凝土浇筑时应防止漏振,混凝土浇筑到模板上口应随即找平。

③拆模:当混凝土强度为0.5~1MPa,并保证不会因拆模而损坏混凝土时即可拆模。拆模顺序是先拆穿墙螺栓,后松开螺旋千斤顶,拆模时必须在墙的下部用撬棍适当撬动,不得乱敲或猛砸造成墙的晃动。

4.1.4模板拆除拆模是混凝土施工的最后一道工序,拆模的原则是：先支的后拆,后支的先拆;先拆非承重模板、后拆承重模板;先拆侧模,后拆底模。

侧模拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。一般强度达到2.5MPa左右方可拆除,拆模的具体时间应根据混凝土的强度等级、环境温度以及同条件养护试块决定。模板拆除时不应对楼层形成冲击荷载。

底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求;当设计无具体要求时,混凝土强度应符合表4-3的规定。4.2钢筋工程4.2.1钢筋的分类钢筋种类很多,通常按化学成分、轧制外形、直径、生产工艺,以及在结构中的用途进行分类。

4.2.1.1按化学成分分类按化学成分主要分为普通碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。4.2.1.2按外形分类钢筋按外形分类见表4-5。4.2.1.3按直径分类钢筋按直径分类见表4-6。4.2.1.4按生产工艺分类钢筋按生产工艺分为热轧钢筋(HRB)、余热处理钢筋(RRB)、冷轧钢筋(CRB)、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝(Фb)、碳素钢丝(高碳钢ФS)和钢绞线(Фj)等。

现在钢筋常用的有热轧光圆钢筋(俗称圆钢)、热轧带肋钢筋(俗称螺纹钢)、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔低碳钢丝。其中以前三者应用最广泛,后两者一般用在高强混凝土中。

热轧钢筋里的HRB400级(即新Ⅲ级)钢筋是我国钢筋混凝土结构的主力钢筋;高强的预应力钢绞线、钢丝为我国预应力混凝土结构的主力钢筋。4.2.1.5按用途分类主要钢筋按用途分类见表4-7。图4-45和图4-46分别为板、梁的配筋图。4.2.2热轧钢筋4.2.2.1热轧钢筋的种类

热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋主要分为热轧光圆钢筋HPB和热轧带肋钢筋HRB两种,H、R、B分别为热轧、带肋、钢筋三个词的英文首字母,见表4-8。

RRB指余热处理钢筋,热轧后带有控制冷却并自回火处理的钢筋。带F系列钢筋:在热轧过程中,通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。

带E系列钢筋:对按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件(含梯段)中的纵向受力普通钢筋应采用。圆钢标识为HPB300(钢种是Q235,替代原来的HPB235),多采用的直径为6.5mm、8mm、10mm、12mm,再粗的就不常用了,而且以6.5mm和8mm最为常用。螺纹钢常见标识是HRB335、HRB400(目前多用),多采用直径为12~22mm的偶数、25mm、28mm、32mm、40mm、50mm,再粗的一般用于大体积混凝土结构中,一般25mm以下的最为常用,砖混结构中16mm以下的常见。

4.2.2.2HRB400级钢筋(新Ⅲ级钢筋)HRB400级钢筋是指屈服强度为400MPa、抗拉强度为570MPa的钢筋,大量试验和使用结果表明,HRB400级钢筋具有以下优点:1.强度高、延性好,与HRB335级钢筋相比,强度提高了20%,同条件下可节约钢材10%~18%。2.性能稳定,钢筋应变时效敏感性低,安全储量大。

3.强屈比高,σb/σs>1.25,抗震性能好。4.脆性转变温度低,在-40℃条件下进行拉伸试验,试样断裂时均为塑性断口。5.高应变性,有利于提高工程结构抗地震破坏能力。综上所述,HRB400级钢筋符合建筑钢筋“高强度、高延性、高黏性”的“三高”发展方向,目前,该类钢筋已成为我国钢筋混凝土结构的主导型钢种。1.冷轧带肋钢筋的牌号与分类冷轧带肋钢筋的牌号由CRB和钢筋抗拉强度的最小值构成。C、R、B分别为冷轧、带肋、钢筋三个词的英文首位字母。冷轧带肋钢筋按强度级别分为CRB550、CRB600H、CRB680Hb、CRB650、CRB800、CRB800H六个牌号。2.冷轧带肋钢筋的原材料冷轧带肋钢筋(俗称冷轧螺纹钢筋)以普通低碳钢或低合金钢热轧圆盘条为母材,经调直、去锈、多道冷轧或冷拔减径和一道压痕,最后形成带有两面或三面月牙形横肋的钢筋。550级钢筋宜用Q215盘条做母材轧制生产;650级钢筋宜用Q235盘条做母材;800级钢筋宜用低合金钢盘条做母材。3.冷轧带肋钢筋的基本性能国外生产的冷轧带肋钢筋直径多为4~12mm,其强度级别一般为550N/mm2,大多以焊接网形式用于钢筋混凝土结构。我国目前所用冷轧带肋钢筋的基本性能见表4-9和表4-10。4.2.3冷加工钢筋4.2.3.1冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋在国外早已普遍使用,我国是1987年开始引入,是近几年发展迅速的一种用于建筑的新型、高效、节能钢材。自1988年以来,冷轧带肋钢筋已由单纯代替冷拔低碳钢丝做预应力空心板,逐步扩展到用作工业与民用建筑的现浇楼板主筋,是冷拔低碳钢丝和热轧小型圆钢理想的更新换代产品。

4.冷轧带肋钢筋的生产工艺目前,我国冷轧带肋钢筋生产工艺基本上可归纳为两种:(1)冷轧工艺,即利用三辊技术实现从原料断面→弧三角断面→圆断面→弧三角断面→刻痕的流程。(2)拉拔工艺,即利用冷拔模具实现从原料断面→圆断面→圆断面(再次减径)→弧三角断面→刻痕的流程。

一般最后道次压缩率固定为22.1%。两种生产工艺相比较,冷轧更有利于钢筋的塑性变形,因为钢筋与轧辊之间为滚动摩擦,有较好的塑性变形条件和较低的加工硬化率,可以提高钢筋的延伸率和变形效率。5.冷轧带肋钢筋的特性(1)冷轧带肋钢筋强度高(抗拉强度比热轧线材提高50%~100%)、塑性好(δ10≥8%,δ100≥4%,高于冷拔钢丝和冷轧扭钢筋一倍)、握裹力强(与混凝土黏结锚固能力提高3~6倍)。(2)由于冷轧带肋钢筋是经过冷塑性变形以后成形的产品,其抗拉强度比原来母材提高1.5倍之多,在构件配筋中的用量就可相应减少。根据实际应用核算,可节省钢材1/3左右,节省成本25%左右。6.冷轧带肋钢筋的用途(1)冷轧带肋钢筋可用于没有振动荷载和重复荷载的工业与民用建筑和一般构筑物的钢筋混凝土结构。CRB550、CRB600H级钢筋用作普通钢筋混凝土结构构件。CRB650、CRB800、CRB800H级钢筋宜用作预应力混凝土结构构件中的受力主筋。CRB680H既可用于普通钢筋混凝土结构构件,也可用于预应力混凝土结构构件。(2)冷轧带肋钢筋混凝土构件不宜在环境温度低于-30℃时使用。(3)由于冷轧带肋钢筋是经过冷加工强化的、没有明显屈服点的“硬钢”,其延性等终究不如热轧的“软钢”。因此一般认为冷轧带肋钢筋不宜用作地震作用下对钢筋延性要求较高的框架梁和框架柱。4.2.3.2冷轧扭钢筋1.概述冷轧扭钢筋(又称冷轧变形钢筋)是将普通低碳钢热轧圆盘条钢筋,经专用钢筋冷轧扭机械冷拉调直、冷轧并冷扭一次成形。冷轧扭钢筋具有规定截面形状和节距,如图4-47所示,为具有一定螺距的连续螺旋状冷强化钢筋新品种。冷轧扭钢筋按其截面形状不同分为两种类型:Ⅰ型(矩形截面)、Ⅱ型(菱形截面)。2.原材料的选用根据大量试验结果分析得知,母材的化学成分(主要是碳含量的高低)对冷轧扭钢筋的加工和产品性能影响很大,碳的含量高,冷加工后产品强度高、塑性低。研究分析表明,凡碳含量在0.14%~0.22%的碳素结构钢热轧圆盘条钢筋均可用作冷轧扭钢筋的母材。3.符号标志和规格尺寸冷轧扭钢筋的直径以“标志直径”表示,指原材料(母材)轧制前的公称直径。标志直径有6.5mm、8mm、10mm、12mm等。冷轧扭钢筋的外形尺寸、规格及力学性能指标见表4-11。4.生产工艺流程冷轧扭钢筋的生产工艺流程:准备冷轧扭钢筋的原料→冷拉调直→冷却润滑→冷轧→冷扭→定尺切断→成品。图4-48为钢筋冷轧扭机结构示意图。5.基本性能(1)冷轧扭钢筋属于无明显屈服点的“硬钢”,强度性能与冷拔钢丝较接近。与母材相比,其强度大幅度提高,伸长率大幅度下降,弹性模量略有降低。(2)冷轧扭钢筋在常温下处于稳定状态,但温度高于350℃以后,冷轧扭钢筋的晶体组织和机械力学性能都会发生剧烈变化,并可能完全恢复到冷加工前的状态或出现热脆现象,因此,冷轧扭钢筋不能经受高温处理和焊接接长。(3)冷轧扭机的冷却系统采用了专用润滑冷却阻锈液,使钢筋表面在加工过程中自然形成一种非常薄的磷化膜,既可起到很好的阻锈作用,又不影响与混凝土的黏结。(4)冷轧扭钢筋与混凝土的黏结性能良好,由于其表面光洁硬度高,又有扭曲连续螺旋截面形式,使其与混凝土黏结力的构成变得复杂,由试验分析得知是由多种形式的力综合而成的新型握裹力(含有分子黏结力、摩擦力及机械咬合力),表现出较好的后期黏结强度,提高了构件的抗裂性和延性。

(5)钢筋经过冷轧扭加工不仅大幅度提高了钢筋的强度,而且有足够的塑性,与混凝土黏结性能优异。冷轧扭钢筋代替Ⅰ级钢筋可节约钢材约30%,一般用于预制钢筋混凝土圆孔板、叠合板中的预制薄板,以及现浇钢筋混凝土楼板等。6.冷轧扭钢筋使用注意事项(1)严禁对冷轧扭钢筋再次进行冷拉、冷拔、冷轧等冷加工。(2)冷轧扭钢筋的接头不得采用焊接,只能采用绑扎搭接。故纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断,当必须截断时,钢筋接头位置宜设置在受力较小处,并应相互错开。(3)冷轧扭钢筋不宜用作梁的弯曲钢筋和箍筋。(4)在混凝土中严禁使用对冷轧扭钢筋有腐蚀作用的外加剂。

4.2.4钢筋连接方式目前建筑业钢筋连接的基本方式见表4-12。4.2.4.1钢筋的焊接

钢筋的焊接质量与钢材的可焊性、焊接工艺有关。

钢筋的可焊性:含碳、锰量增加,则可焊性差;而含适量的钛可改善可焊性。焊接工艺(焊接方法与操作水平)也影响钢筋的焊接质量,即使可焊性差的钢材,若焊接工艺合适,亦可获得良好的焊接质量。

目前常用的焊接方法有闪光对焊、电阻点焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊等,见表4-13。1.闪光对焊

闪光对焊广泛用于热轧钢筋和RRB400热处理钢筋及预应力筋与螺丝端杆的焊接。对焊的质量易保证,但对焊设备体积和重量较大,故只能用于地面钢筋加工棚内。闪光对焊的适用范围见表4-14。(1)焊接设备闪光对焊的焊接设备为对焊机,其焊接原理是利用低电压、强电流,在对接钢筋处产生高温,使钢筋熔化,再施加轴向压力顶锻,使两根钢筋焊接在一起,形成对焊接头,如图4-49所示。(2)焊接原理先将钢筋夹入对焊机的两极中,闭合电源,然后使两根钢筋端面轻微接触,电阻R=ρ×L/S,由于钢筋的端面凹凸不平,刚接触时均为一些点接触,接触面S很小,故电阻R大,且电流通过时电流密度也很大,又通过变压器将传输过来的高电压、低电流转换为低电压、高电流,故端面的这些接触点先发热(Q=I2Rt),接触点很快熔化,产生金属蒸气飞溅,形成闪光现象。(3)焊接工艺钢筋的焊接工艺与钢筋的品种、直径和选用的对焊机功率有关。闪光对焊分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热-闪光焊三种工艺,见表4-15。(4)闪光对焊参数闪光对焊参数包括调伸长度、闪光留量、闪光速度、预锻留量、顶锻留量、顶锻速度及变压器级次,还有通电时间和顶锻压力等。2.电阻点焊混凝土结构中的钢筋骨架和钢筋网片的交叉钢筋焊接宜采用电阻点焊。电阻电焊的适用范围见表4-16。焊接时将钢筋的交叉点放入点焊机两极之间,通电使钢筋加热到一定温度后,加压使焊点处钢筋互相压入一定的深度(压入深度为两钢筋中较细者直径的1/4~2/5),将焊点焊牢。采用点焊代替绑扎,可以提高工效,便于运输。在钢筋骨架和钢筋网成形时优先采用电阻点焊。但点焊设备体积和重量较大,故只能用于地面钢筋加工棚内。(1)点焊设备点焊机的基本构造如图4-50所示,主要由加压机构、焊接回路、电极组成。(2)焊件要求、焊接工艺和操作要点①焊件要求A.焊接不同直径的钢筋时,其较细钢筋的直径小于或等于10mm时,粗细钢筋直径之比不宜大于3;当较细钢筋的直径为12mm或16mm时,粗细钢筋直径之比不宜大于2。B.焊接网的纵向钢筋可采用单根钢筋或双根钢筋(图4-51);横向钢筋应采用单根钢筋。C.焊接网的较小钢筋直径不得小于较大钢筋直径的60%。②焊接工艺过程焊接工艺过程为预压→通电→锻压。与闪光对焊基本相同。注意在焊接钢筋骨架或焊接钢筋网的电阻点焊中,两钢筋相互压入的深度一般应为较细钢筋直径的18%~25%。(3)电阻点焊参数与对焊基本相同,电阻点焊也是应根据钢筋级别、直径及焊机性能等具体情况选择必要的焊接参数,如变压器级数、焊接通电时间和电极压力等。对焊、点焊的强、弱参数见表4-17。3.电弧焊电弧焊是利用弧焊机使焊条和焊件之间产生高温电弧,熔化焊条和高温电弧范围内的焊件金属,熔化的金属凝固后形成焊接接头。电弧焊广泛用于钢筋的接长、钢筋骨架的焊接、装配式结构钢筋接头焊接及钢筋与钢板、钢板与钢板的焊接等。但电弧焊的焊接质量不易保证,故能够使用对焊进行焊接的尽量不要用电弧焊。(1)焊接设备和焊接原理电弧焊的主要设备是弧焊机,分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。工地常用交流弧焊机。(2)电弧焊接头

电弧焊包括搭接焊、帮条焊、坡口焊、窄间隙焊等接头形式。①搭接焊图4-52为搭接焊接头。将端部弯曲一定角度(称预弯,以保证两根钢筋焊接后的轴线均在中心线上)的钢筋叠合起来,在钢筋接触面上焊接形成焊缝。焊缝宜采用双面焊,当双面施焊有困难时,可采用单面焊。单、双面焊缝的焊缝长度L见表4-19。单面焊缝的特点是较经济,双面焊缝的特点是利于钢筋的受力。②帮条焊帮条焊时,两主筋端头之间应留2~5mm的间隙,帮条与主筋之间用四点定位焊固定,定位焊缝应离帮条端部20mm以上。帮条焊分为单面和双面,如图4-53所示。若采用双面焊,受力性能好;若采用单面焊,则受力情况差,但经济。因此,应尽量采用双面焊,在受施工条件限制不能进行双面焊时才采用单面焊。

帮条焊宜采用与主筋同级别、同直径的钢筋制作,其帮条长度即焊缝长度参照搭接焊,见表4-19。

若帮条级别与主筋相同时,帮条直径可比主筋直径小一个规格;如帮条直径与主筋相同时,帮条的级别可比主筋低一个级别。③坡口焊坡口焊又称剖口焊,剖口的目的是为了得到构件厚度上全部焊透的焊缝。钢筋坡口焊接头可分为坡口平焊接头和坡口立焊接头两种,如图4-54所示。钢筋坡口平焊采用V形坡口,坡口夹角为55°~65°,两根钢筋的根部间隙为3~5mm,下垫钢板长度40~60mm,厚度4~6mm,钢垫板宽度为钢筋直径加10mm。钢筋坡口立焊采用40°~55°坡口。4.电渣压力焊(1)焊接原理电渣压力焊一般只用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或微斜(倾斜度4∶1范围内)钢筋的连接,它是利用电流通过渣池所产生的热量来熔化母材,待到一定程度后施加压力,完成钢筋连接。这种钢筋接头的焊接方法与电弧焊相比焊接效率高5~6倍，由于效率高、设备轻便、使用方便，目前广泛用于竖向钢筋的焊接。

电渣压力焊可用手动电渣压力焊机或自动电渣压力焊机。图4-57为杠杆式单柱焊接机头。(2)焊接基本要求不同直径钢筋焊接时,钢筋直径相差不宜超过7mm。上、下两钢筋轴线应在同一直线上,焊接接头上、下钢筋轴线偏差不得超过2mm。(3)焊接工艺电渣压力焊焊接工艺的基本过程:引弧→电弧→电渣→顶压。焊接夹具的上、下钳口应夹紧被焊接的上、下钢筋,钢筋一经夹紧应同心,且不得晃动,引弧可采用直接引电弧法或铁丝圈(焊条芯)引弧法,引燃电弧后,应先进行电弧过程,然后加快上钢筋下送速度,使上钢筋端面插入液态渣池约2mm,转变为电渣,最后在断电的同时,迅速下压上钢筋,挤出熔化金属和熔渣,接头焊毕,应稍做停歇,待自然冷却1~3min后方可打开焊剂盒,回收焊剂和卸下焊接夹具。5.埋弧压力焊如图4-58所示,埋弧压力焊主要适用于钢筋与钢板做丁字形接头焊接,是利用焊剂层下的电弧燃烧将两焊件相邻部位熔化,然后加压顶锻使两焊件焊合。这种焊接方法工艺简单,比电弧焊工效高、质量好(焊后钢板变形小、抗拉强度高)、成本低(不用焊条)。焊接设备有手工埋弧压力焊机和自动埋弧压力焊机。6.气压焊钢筋气压焊是采用氧-乙炔火焰对钢筋接缝处进行加热,使钢筋端部加热达到高温状态,并施加足够的轴向压力而形成牢固的对焊接头。气压焊技术最早从日本引进,气压焊方法具有设备简单、焊接质量好、效率高,且不需要大功率电源等优点,但气压焊的使用限制条件较多,工艺复杂。气压焊可用于钢筋的各个方向的连接,使用方便。当两钢筋直径不同时,其直径之差不得大于7mm。气压焊设备主要有氧-乙炔供气设备、加热器、加压器及钢筋卡具等,如图4-59所示。

4.2.4.2钢筋机械连接国外常用的钢筋机械连接方法有套筒挤压连接、锥螺纹套筒连接、直螺纹套筒连接、熔融金属充填套筒连接、水泥灌浆充填套筒连接等,我国目前主要应用的是前三种方法。钢筋机械连接最主要的优势是没有明火,用于高层建筑施工是比较安全的。1.套筒挤压连接(1)连接原理钢筋套筒挤压连接是一项新型钢筋连接工艺,它改变了传统焊接工艺的热操作方法,而是在常温下采用特别钢筋连接机,将钢套筒和两根待接钢筋压接成一体,使套筒塑性变形后与钢筋上的横肋纹紧密地咬合在一起,从而达到连接效果的一种钢筋连接方法。套筒挤压连接具有性能可靠、操作简便、施工速度快、施工不受气候影响、省电、安全（无明火）等优点。(2)连接工艺把两根待接钢筋的端头先后插入一个优质套筒内,用便携式大吨位带有梅花齿形内模的钢筋连接机对套筒外壁加压,使套筒变形压入螺纹钢筋的横肋间隙中,这时继续加压使钢套筒的金属冷塑性变形程度加剧,进一步加强硬化程度,其强度提高至110~140MPa,依靠变形后的钢套筒与被连接钢筋横肋紧密咬合成为整体,如图4-60所示。套筒挤压连接目前有两种形式:径向挤压和轴向挤压,由于轴向挤压连接现场施工不方便及接头质量不稳定,目前多用径向挤压连接技术。

(3)施工工艺参数①压痕处最小直径和挤压道次是两个最重要的工艺参数。②挤压变形量的控制:挤压变形量对接头性能有直接关系,必须合适。变形量过小时,套筒金属与钢筋横肋咬合力小,往往会造成接头强度达不到要求,或接头残余变形量过大,使接头不合格;变形量过大时,容易造成套筒壁被挤得太薄(特别是在肋峰处),受力时容易使套筒发生断裂。因此,挤压变形量必须控制在合适的范围内。一般经挤压后,压痕处套筒外径应为原套筒外径的80%~90%,挤压后套筒长度应为原套筒长度的1.10~1.15倍。2.螺纹连接钢筋螺纹连接分锥螺纹连接和直螺纹连接。(1)锥螺纹连接图4-61为锥螺纹套筒连接。①技术要点锥螺纹接头的破坏大都发生在接头部位,多数为螺纹倒牙从套筒中拔出,或在锥螺纹小端因截面显著削弱而拉断,其抗拉强度不能充分发挥钢筋母材实际强度(强度约降低了5%~15%)。②连接原理锥螺纹套筒是在工厂专用机床上加工制成的,钢筋套丝的加工是在钢筋套丝机上进行的。钢筋锥螺纹连接速度快,对中性好,工期短,连接质量好,不受气候影响,适应性强。③连接工艺钢筋锥螺纹连接方法如图4-62所示,钢筋连接之前,先回收钢筋待连接端的塑料保护帽和连接套筒上的密封盖,并检查钢筋规格是否与连接套筒规格相同,并注意异径钢筋连接时,其直径之差不宜大于9mm;检查锥螺纹丝扣是否完好无损、清洁,如发现杂物或锈蚀,可用铁刷清除干净,然后将已拧好连接套筒的一头钢筋拧到被连接的钢筋上,用扭力扳手按规定的力矩值紧至发出响声,并随手画上油漆标记,以防有的钢筋接头漏拧。(2)直螺纹连接①工作原理及特点直螺纹连接是先将钢筋端部冷镦扩粗,再切削成直螺纹,然后用带直螺纹的连接套筒对接钢筋的方法,其工艺主要分三步:钢筋端部冷镦扩粗、切削直螺纹、用连接套筒对接钢筋。直螺纹钢筋连接的特点:接头与钢筋母材等强;接头质量稳定可靠;直螺纹连接套筒比锥螺纹短、丝扣间距大、连接速度快、施工方便;对弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等不能转动钢筋的场合,可不受限制地方便使用,应用范围广。②连接参数套筒的参数有套筒外径、套筒长度、螺纹规格。钢筋镦粗技术参数有镦粗压力、镦粗基圆尺寸、镦粗段长度、镦粗缩短尺寸。

4.2.5钢筋配料与代换4.2.5.1钢筋配料构件配筋图中注明的尺寸一般是钢筋外轮廓尺寸,即从钢筋外皮到外皮量得的尺寸,称为外包尺寸。在钢筋加工时,一般也按外包尺寸进行验收。如果下料长度按钢筋外包尺寸的总和来计算,则加工后的钢筋尺寸将大于设计要求的外包尺寸或者弯钩平直段太长造成材料的浪费。这是由于钢筋弯曲时外线伸长,内线缩短,只有轴线长度不变。因此只有按钢筋轴线长度尺寸下料加工,才能使加工后的钢筋形状、尺寸符合设计要求。钢筋直线段外包尺寸等于轴线长度,而钢筋弯曲段外包尺寸大于轴线长度,二者间存在一个差值,称为“量度差”。因此,钢筋下料时,其下料长度应该为各段外包尺寸之和减弯曲处的量度差再加上两端弯钩的增长值,即钢筋的下料长度=各段外包尺寸之和-弯曲处的量度差+两端弯钩的增长值

1.钢筋中部弯曲处的量度差

钢筋中部弯曲处的量度差与钢筋弯曲直径及弯曲角度有关。钢筋的弯曲直径见表4-21。弯起钢筋中部弯折处的弯曲直径D等于钢筋直径d的5倍,如图4-63所示。钢筋弯曲的外包尺寸则弯曲处的量度差值=外包尺寸-中线长度不同中部弯曲(折)量度差取值见表4-22。钢筋弯曲处的中线长度2.钢筋末端弯钩或弯折时增长值

光圆钢筋的末端需要做180°弯钩,其圆弧内弯曲直径D不应小于钢筋直径d的2.5倍;平直部分的长度不宜小于钢筋直径d（d0）的3倍,如图4-64所示。钢筋末端弯钩或弯折时增长值见表4-23。图4-64+90°弯曲段的量度差为2d下料长=外包尺寸-量度差+端部弯钩增长值=[2×(150+265+634.5)+5000]-(4×0.5d+2×2d)+2×6.25d=7099-(4×0.5×16+2×2×16)+2×6.25×16=7099-96+200=7203mm例题某建筑物一楼层构件中某一配筋如图4-65所示,请计算钢筋下料长度。

解:两端水平段长=290-25=265mm

斜段长=(500-2×25)×1.41=450×1.41=634.5mm

中间直线段长=6480-2×25-2×265-2×450=5000mm

45°弯曲段的量度差为0.5d3.箍筋弯钩增长值

一般结构如设计无要求时可按图4-66、图4-67加工;有抗震要求的结构应按图4-68加工。箍筋弯折处弯曲半径不应小于纵向受力钢筋的直径。对一般结构构件,箍筋弯钩的弯折角度不应小于90°,弯折后平直段长度不应小于箍筋直径的5倍;对有专门要求的结构构件,箍筋弯钩的弯折角度不应小于135°,弯折后平直段长度不应小于箍筋直径的10倍。箍筋调整值见表4-24。4.钢筋下料计算的实际意义和弯曲调整值实用取值

在进行钢筋加工前,由于钢筋式样繁多,不可能逐根按每个弯曲点做弯曲调整值计算。因此我们将各种钢筋的每个弯曲点做弯曲调整值,即量度差进行计算,制成表格,供施工人员进行钢筋下料计算时用。这样做的主要目的是方便施工人员进行钢筋下料的计算。

钢筋下料的理论计算与实际操作的效果多少会有一些差距,主要是由弯曲处圆弧的不准确性所引起的:计算时按“圆弧”考虑,实际上却不是纯圆弧,而是不规则的弯弧。所以在实际操作中除了理论计算外,还要依据操作工人的实际经验进行适当的调整。4.3混凝土工程

混凝土指由胶凝材料、细骨料、粗骨料和水按适当比例配制的混合物,经硬化而成的人造石材。混凝土工程包括混凝土的配料、拌制、运输、浇筑、振捣、养护等施工过程。为了改善和提高混凝土的某些性质,可加入适量的外加剂和外掺料配制成具有各种特性的混凝土。近年来,在普通混凝土的基础上,又发展了高强、高性能混凝土。

4.3.1混凝土常用材料4.3.1.1水泥

工程中常用的水泥主要有五种,即硅酸盐水泥、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。这五种水泥在工程上一般称为“五大水泥”。

1.水泥标号

在工程施工中,高强度混凝土应采用高标号水泥,低强度混凝土应采用低标号水泥,这样才能符合技术经济合理的要求。要注意,水泥标号不等于混凝土的强度等级。如果用低标号水泥配制高强度混凝土,则难以达到设计强度。反之用高标号水泥配制低强度混凝土,因水泥较少而施工操作不易。总之,水泥有品种不同和标号高低之分,应根据工程的不同需要合理选用。2.水泥的凝结时间

为了保证混凝土施工有足够的操作时间,国家标准规定,水泥的初凝时间不得早于45min;另外混凝土必须具有一定强度后,方可在其上进行其他施工,否则就可能破坏已浇筑的混凝土结构。水泥凝结时间见表4-26。3.水泥的水化热

水泥的水化反应为放热反应,随着水化过程的进行,不断地放出热量,这种热量称为水化热。水化热大部分在水化初期(7d内)放出,以后逐渐减少。水化反应放热量和放热速度主要与水泥标号、矿物组成和细度有关。大体积混凝土要注意水泥的水化热。

4.3.1.2骨料

1.细骨料

混凝土中凡粒径为0.15~5mm的骨料称为细骨料。一般用天然砂作为混凝土的细骨料。天然砂有山砂、海砂、河砂之分。海砂中常夹有贝壳、碎片和盐分等有害物质;山砂系岩石风化后在原地沉积而成,颗粒多棱角,并含有较多粉状黏土和有机质;河砂比较洁净,质量较纯,故使用最多。

使用级配良好的砂子,可以降低水泥用量,提高混凝土的密实度。

4.3.1.3外加剂

混凝土中使用外加剂是提高混凝土强度、改善混凝土性能、节约水泥用量及节省能耗的有效措施。外加剂在拌制混凝土过程中掺入,掺量不大于水泥重量的5%(特殊情况除外)。外加剂根据其主要功能可以分为5类,

见表4-27。2.粗骨料

粒径大于5mm的骨料称为粗骨料,粗骨料的选用应符合下列规定:(1)混凝土用的粗骨料,其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4,且不得超过钢筋最小净间距的3/4;(2)对混凝土实心板,骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3,且不得超过40mm。

为了保证混凝土强度达到设计强度的95%,考虑到现场实际施工条件的差异和变化,混凝土的试配强度应比设计的混凝土强度标准值提高一个数值,即

fcu,0≥fcu,k+1.645σ(4-7)

式中fcu,0———混凝土试配强度（MPa）;fcu,k———设计的混凝土强度标准值(MPa);σ———施工单位的混凝土强度标准差(MPa)。

混凝土强度标准差,应由强度等级相同、混凝土配合比和工艺条件基本相同的混凝土28d强度统计求得。其统计周期,对预拌混凝土工厂和预制混凝土构件厂,可取1个月;对现场拌制混凝土的施工单位,可根据实际情况确定,但不宜超过3个月。当施工单位无近期混凝土强度统计资料时,σ可按表4-28取值。4.3.2混凝土的配料4.3.2.1混凝土的试配强度

混凝土配合比是根据工程要求、组成材料的质量、施工方法等因素,通过实验室计算及试配后确定的。所确定的实验室配合比应使拌制出的混凝土能保证达到结构设计中所要求的强度等级,并符合施工中对和易性的要求,同时还要合理地使用材料,节约水泥。

4.3.2.2混凝土配合比的换算

混凝土的配合比是在实验室根据初步计算的配合比经过试配和调整而确定的,称为实验室配合比。确定实验室配合比所用的骨料都是干燥的。施工现场使用的砂、石都具有一定的含水率,含水率大小随季节、气候不断变化。为保证混凝土工程质量,在施工时要按砂、石实际含水率对原配合比进行修正(表4-29)。4.3.3混凝土的拌制

混凝土的搅拌分为人工搅拌和机械搅拌两种。人工搅拌只有在混凝土用量较少或没有搅拌机的情况下采用,一般混凝土的搅拌采用机械搅拌。

4.3.3.1混凝土搅拌机

混凝土搅拌机按其工作原理分为自落式搅拌机和强制式搅拌机两大类,见表4-30。1.自落式搅拌机自落式搅拌机(图4-72)搅拌筒内壁装有叶片,搅拌筒旋转,叶片将物料提升一定的高度后自由下落,各物料颗粒分散拌和,形成均匀的混合物。这种搅拌机体现的是重力原理。自落式混凝土搅拌机按其搅拌筒的形状不同分为双锥形反转出料式和双锥形倾翻出料式。

双锥形反转出料式搅拌机的搅拌筒呈双锥形,筒内装有搅拌叶片和出料叶片,正转搅拌,反转出料。因此,它具有搅拌质量好,生产效率高,运转平稳,操作简单,出料干净迅速和不易发生粘筒等优点。双锥形倾翻出料式搅拌机是一种大型的自落式搅拌机,通过搅拌筒的旋转进行搅拌,一般用于混凝土搅拌站的大型混凝土搅拌楼。2.强制式搅拌机

强制式搅拌机(图4-73)的轴上装有叶片,通过叶片强制搅拌装在搅拌筒中的物料,强迫物料沿环向、径向和竖向运动,拌和成均匀的混合物。这种搅拌机体现的是剪切拌和原理。强制式搅拌机和自落式搅拌机相比,搅拌作用强烈、均匀,搅拌时间短,生产效率高,混凝土质量好。适于搅拌低流动性混凝土、干硬性混凝土和轻骨料混凝土。4.3.3.2搅拌机的搅拌制度

搅拌机的搅拌制度有投料顺序、搅拌时间和装料量。

1.投料顺序(1)一次投料法搅拌时投料普遍采用一次投料法,将砂、石、水泥倒入料斗,再和水一起加入搅拌筒内进行搅拌。

搅拌混凝土前,料斗中投料顺序:石子→水泥→砂。目的:使水泥夹在石子和砂中间,有效地避免上料时所发生的水泥飞扬现象,同时也可使水泥及砂子不致粘在斗底。料斗将砂、石、水泥倾入搅拌机的同时加水搅拌。注意水一定要在最后放,这样可避免水泥吸水成团,产生“夹生”现象。

(2)二次投料法

二次投料法又分为预拌水泥砂浆法、预拌水泥净浆法两种,见表4-31。二次投料法可避免一次投料法中水直接包裹石子的现象,因此与一次投料法相比,混凝土强度可提高约15%,在强度相同的情况下,可节约水泥15%~20%。

(3)水泥裹砂石法(又称SEC法或两次加水法)

第一次:将全部砂、石和70%的水倒入搅拌机,搅拌10~20s,将砂和石表面润湿。

第二次:投入所有水泥进行造壳搅拌(低水灰比)20s。

第三次:最后加入30%水,进行糊化搅拌(该水保存在浆体中)80s。

特点:最后加入的30%水将存留在浆体中,而骨料表面是一层低水灰比的水泥壳,这样就能够从骨料表面至浆体中形成水灰比梯度,既提高了混凝土的强度,又保证了混凝土的和易性。为保证搅拌质量,目前有专用的裹砂石混凝土搅拌机。2.搅拌时间

从砂、石、水泥和水等全部材料装入搅拌筒至开始卸料止所经历的时间称为混凝土的搅拌时间。

如果搅拌时间短,混凝土搅拌得不均匀,将直接影响混凝土的强度。如适当延长搅拌时间,可增加混凝土强度,而搅拌时间过长,混凝土的均质性并不能显著增加,反而影响混凝土搅拌机的生产率;不坚硬的骨料会发生掉角甚至破碎,降低了混凝土的强度;水分的蒸发、混凝土的离析会使混凝土和易性降低。混凝土搅拌的最短时间与搅拌机的类型和容量、骨料的品种、对混凝土流动性的要求等因素有关,应符合表4-32的规定。

工程中绝对不允许以提高搅拌机的转速来缩短搅拌时间。采用自落式搅拌机:当搅拌机的转速超过临界转速时,物料将不再落下,没有搅拌,也就谈不上搅拌效果;采用强制式搅拌机:当转速过高,物料将集聚在筒的边缘,物料也没有搅拌效果。3.装料量

搅拌机每次(出盘)可搅拌出的混凝土体积称为搅拌机的出料容量(Vc);每次可装入干料的体积称为进料容量(Vg)。搅拌筒内部体积称为搅拌机的几何容量(Vj)。进料容量与几何容量的比值称为搅拌筒的利用系数,出料容量与进料容量的比值称为出料系数。为使搅拌筒内装料后仍有足够的搅拌空间,保证混凝土的搅拌质量,一般取Vg/Vj=0.22~0.50,Vc/Vg=0.60~0.70。

4.3.4混凝土的运输

混凝土由拌制地点运至浇筑地点的运输分为水平运输(地面水平运输和楼面水平运输)和垂直运输。混凝土运输设备的选择应根据建筑物的结构特点、运输的距离、运输量、地形及道路条件、现有设备情况等因素综合考虑确定。

4.3.4.1混凝土的运输要求

(1)混凝土在运输过程中不应产生分层、离析现象,如有离析现象,必须在浇筑前进行二次搅拌。(2)混凝土运至浇筑地点开始浇筑时,应满足设计配合比所规定的坍落度,见表4-33。

(3)混凝土从搅拌机中卸出运至浇筑地点后必须在初凝之前浇捣完毕,其允许延续时间不超过表4-34的规定。

(4)运输工作应保证混凝土的浇筑工作连续进行。4.3.4.2运输设备常用的水平运输设备有手推车、机动翻斗车、自卸汽车、混凝土搅拌运输车等。常用的垂直运输设备有龙门架、井架、塔式起重机、混凝土泵等。4.混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车(图4-76)是在载重汽车或专用汽车的底盘上装设一个梨形反转出料的搅拌机,它兼有运载混凝土和搅拌混凝土的双重功能。它可在运送混凝土的同时,对其缓慢地搅拌,以防止混凝土产生离析或初凝,从而保证混凝土的质量。亦可在开车前装入一定配合比的干混合料,在到达浇筑地点前15~20min加水搅拌,到达后即可使用。该车适用于混凝土远距离运输使用,是商品混凝土必备的运输机械。

有一种带振动子的搅拌运输车,是新一代的产品,外形和普通混凝土搅拌运输车差不多。其理论基础是拌和物的内摩擦越大,则搅拌越困难;使自落式搅拌筒中的所有混凝土组分处于振动状态,可以减小拌和物的内摩擦,增加其流动性,即大大加强了混凝土的搅拌作用。与传统的搅拌运输车相比,新型的振动搅拌车具有许多优点:①带振动子的搅拌运输车比一般的自落式搅拌车搅拌作用强烈;②电子计算机在这种搅拌运输车上首次应用,带稠度控制的全自动化生产保证了搅拌的质量;③由于附加的振动,卸料迅速、干净;④能有效地搅拌特殊混凝土。

5.混凝土泵

混凝土泵运输又称泵送混凝土,是利用混凝土泵的压力将混凝土通过管道输送到浇筑地点,一次完成水平运输和垂直运输。混凝土泵运输具有输送能力大(最大水平输送距离可达800m,最大垂直输送高度可达300m)、效率高、连续作业、节省人力等优点,是施工现场运输混凝土较先进也是普遍使用的方法。(1)泵送混凝土设备

①混凝土泵类型

混凝土泵按作用原理分为液压活塞式、挤压式和气压式三种。②混凝土输送管

混凝