第七章 混凝土工艺原理(2)

1、第七章第七章 混凝土工艺原理（混凝土工艺原理（2 2）第一节 混凝土浇筑 基础处理、施工缝处理、设置卸料入仓的辅助设备、模板、钢筋的架设、预埋件及观测设备的埋设、施工人员的组织、浇筑设备及其辅助设施的布置、浇筑前的检查验收等。 防止混凝土的分层离析,并正确地设置施工缝。一、混凝土浇筑前的准备工作及浇筑要求混凝土浇注现场分层浇筑 连续浇筑 （一）、混凝土输送设备类型及特点（1）升降机 靠提升斗将混凝土运到所需高度，然后翻转或斗底自动开启，通过斜槽向人力小推车卸料，再有小推车作水平运送布料。 特点：效率低、劳动强度大。只适用于混凝土浇筑量较小和提升高度不太大的情况。二、混凝土浇筑机械（2）起重机

2、一般是利用塔式起重机周期性吊运混凝土吊罐。 特点：可直接布料，但起重机过于繁忙，且效率比较低。（3）皮带运输机 适用于地下建筑物（如设备基础）及高度不大但混凝土量大的构筑物（如水闸）的混凝土输送和浇筑。（4）混凝土泵 通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，能一次连续地完成水平输送和垂直输送。 特点：泵送施工输送距离大，单位输送量大；机械化程度高、效率高、占用人力少、劳动强度低和施工组织简单。（1）混凝土泵的发展情况1907年 德国 最先取得混凝土泵的专利权1913年 美国Cornell Kee 设计并制造出第一台曲轴机械式混凝土泵，未能得到应用1927年 德国Fritz Hell设计制造了第一

3、台得到成功应用的混凝土泵1932年 荷兰 J.C.Kooyman 卧式缸的Kooyman 泵（采用一个卧式缸和两个由联杆操纵联动的旋转阀的结构）（二）混凝土泵n20世纪50年代中叶 德国Torket公司首先设计出以水作为介质的混凝土泵 ，标志着混凝土的发展进入了一个新的阶段 1959年 德国Schwing公司生产出第一台全液压的混凝土泵 我国50年代从国外引进混凝土泵技术，80年代和90年代是我国混凝土大规模研制和生产时期，目前已接近世界先进水平。具有代表性的是湖南中联重工和三一重工、武汉的楚天、徐州工程机械厂等。（2） 混凝土泵的分类混凝土泵的分类 1)按其工作原理可分为：挤压式混凝土泵和活

4、塞式混凝土泵。后者又分为机械式和液压式。 挤压式混凝土泵一般为液压驱动,主要由料斗、鼓形泵、驱动装置、真空系统和输送管等组成。主要特点是：结构简单、造价低，维修容易且工作平稳。由于输送量及泵送混凝土压力小，输送距离短，目前已很少采用。 液压活塞式混凝土泵主要由料斗、混凝土缸、分配阀、液压控制系统和输送管等组成。通过液压控制系统使分配阀交替启闭。液压缸与混凝土缸连接，通过液压缸活塞杆的往复运动以及分配阀的协同动作，使两个混凝土缸轮流交替完成吸入与排出混凝土的工作过程。目前国内外均普遍采用液压活塞式混凝土泵。2)按其型式可分为：固定式混凝土泵(HBG)安装在固定机座上的混凝土泵。拖式混凝土泵(HB

5、T)安装在可以拖行的底盘上的混凝土泵。车载式混凝土泵(HBC)安装在机动车辆底盘的混凝土泵。3)按其理论输送量可分为：超小型(1020m3/h)。小型(3040m3/h)、中型(5095m3/h)、大型(100150m3/h)和超大型(160200m3/h)。4)按其驱动方式可分为：电动机驱动和柴油机驱动5)按其分配阀型式可分为：垂直轴蝶阀法、S形阀、裙形阀、斜置式闸板阀与水平式板阀。6)按工作时混凝土泵出口的混凝土压力(即泵送混凝土压力)可分为低压(2.05.0Mpa)、中压(6.09.5Mpa)、高压(10.016.0MPa)和超高压(22.028.5Mpa)。 混凝土泵的主要结构混凝土泵

6、的主要结构 分配阀及料斗分配阀及料斗、推送机构、液压系统、电气系统推送机构、液压系统、电气系统、机架、机架及行走装置。及行走装置。 （3 3）混凝土泵的主要结构、工作原理）混凝土泵的主要结构、工作原理及分配阀的型式及分配阀的型式 HBT60HBT60混凝土泵的基本构造混凝土泵的基本构造1 1分配阀分配阀;2 ;2料斗料斗;3 ;3搅拌机构搅拌机构;4 ;4料斗罩料斗罩;5 ;5润滑系统润滑系统;6 ;6电机电机;7 ;7液压泵液压泵;8 ;8换换向阀向阀;9 ;9电气系统电气系统;10;10液压油箱液压油箱;11;11冷却系统冷却系统; ;1212牵引架牵引架;13;13支地轮支地轮;14;1

7、4支腿支腿;15;15推送系统推送系统;16;16托运桥托运桥中联重工的HBT60型 泵送机构由两只主缸1、2，水箱3，换向装置4，两只混凝土缸5、6，两只混凝土活塞7、8，料斗9，分配阀10(S形阀)，摆臂11，两只摆动油缸12、13和出料口14组成。 混凝土活塞(7、8)分别与主油缸(1、2)活塞杆连接，在主油缸液压油作用下，作往复运动，一缸前进，则另一缸后退；混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端能过花键轴与摆臂连接，在摆动油缸作用下，可以左右摆动。泵送混凝土料时，在主油缸作用下，混凝土活塞7前进，混凝土活塞8后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6

8、与料斗连通。这样混凝土活塞8后退，便将料斗内的混凝土吸入混凝土缸，混凝土活塞7前进，将混凝土缸内混凝土料送入分配阀泵出。当混凝土活塞8后退至行程终端时，触发水箱3中的换向装置4，主油缸1、2换向，同时摆动油缸12、13换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗连通，这时活塞7后退，8前进。日次循环，从而实现连续泵送。反泵时，通过反泵操作，使处在吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处在推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将管路中的混凝土抽回料斗(如图所示)。泵送系统通过分配阀的转换完成混凝土的吸入与排出动作，因此分配阀是混凝土泵中的关键部件，其型式会直接影响到混凝土泵的性能。设计要求：（1）

9、良好的集、排料性能（2）良好的密封性（3）良好的耐磨性（4）换向动作灵活、可靠(1)垂直轴蝶形阀 在料斗、混凝土缸与混凝土泵出口之间的通道上，设置一个蝶形板，在液压缸活塞杆的推动下蝶形板翻动，使工作缸3、4得到与输送管2及集料斗不同的通道。该阀具有结构简单、体积小、混凝土流道短、换向阻力小和检修方便等特点。因混凝土流道截面面积变化较大、吸入流道口方向改变又剧烈，因此在分配阀内泵送阻力大，故泵送混凝土压力小，使用寿命短。(2)S形阀S形阀置于料斗内，一端与混凝土泵出口接通，另一端在两个液压缸活塞杆的作用下做往复摆动，分别与两个混凝土缸A、B接通，当S形阀与混凝土泵缸B接通时，泵缸B压送混凝土时，

10、此时A缸吸入混凝土；而S形阀与混凝土泵缸A接通时，则A缸压送、B缸吸入混凝土，如此实现吸料和排料的过程。S形阀本身就是输送管的部分，流道截面形状没有变化，并设置了耐磨环的耐磨板。易损件磨损后便于维修和更换。因泵送混凝土压力大，具有输送距离远和输送高度大的特点。 (3)C形阀应用该阀可具有下列特点：清除残余混凝土容易，泵送混凝土后清洗整个输送系统时，无须打开输送管就可以把海绵球反泵吸入用来清理输送管道；C形阀更换方便；耐磨板与C形阀之间的接触面可由自动密封环自动补偿磨损量；C形阀采用厚锰钢材质，耐磨损；没有类似S形阀的摆轴，混凝土能直接流入混凝土缸，吸入效率高；C形阀轴承位于混凝土区域之外，可免

11、除经常维护；对骨料的适应性较强等。C形阀置于料斗内，一端与混凝土泵出口10接通，另一端在两个液压缸活塞杆的作用下做往复摆动，分别与两个混凝土缸7接通，实现吸料和排料过程。4)斜置式闸板阀 该阀设置在料斗1后部，这样既可以降低集料斗的高度，又使泵体紧凑而不妨碍搅拌车向集料斗卸料，两个液压缸各有一个闸板阀，在液压缸活塞缸的作用下做往复运动，完成打开或关闭混凝土的进、出料口的动作。此阀对混凝土的适应性强，但结构繁杂。更换此阀时需拆下料斗，故维修不便。出料回采用Y形管，压力损失较大，故泵送混凝土压力小。在作业中用来润滑闸板阀的润滑脂易进入混凝土内，因此属消耗品，需要不断补充。 (4)液压系统 液压系统

12、是臂架式混凝土泵车的核心部分，液压系统质量的高低会直接影响主机工作性能和效率。国产臂架式混凝土泵车液压系统多为引进技术设计，有2种控制回路，一种为闭式液压系统回路（液压油在油路中循环，回油不流入油箱，而直接接入主油泵吸油口进入下一个循环），以徐州重型为代表，另外一种为开式液压系统回路（主油泵从油箱吸入液压油，经过一个循环后又回到油箱），以三一重工为代表。 开式回路和闭式回路各有优缺点，闭式回路换向冲击小、发热量小，结构简单；而开式回路最突出的特点就是能够根据负载很方便地控制泵的排量，特别是在短距离泵送时，泵送量大，能够充分利用发动机功率。 臂架式混凝土泵车普遍采用开式系统及恒功率控制，特别是大

13、流量的泵，开式系统具有油温低、可靠性高、维修方便等诸多优势。同时，全液压控制技术、计算机控制技术取得了突破性进展。如三一重工产品的全液压换向和计算机闭环控制技术已经广泛应用。 固体物质在外界力的作用下发生塑性变形的起始点称为流动极限屈服值。 对于液体来说，它的屈服值相当小，对于所谓的牛顿流体（水、甘油等）屈服值为零。 大部分的流体是属于粘滞流体物质，他们在外力作用下可以流动，但屈服值不为零。 混凝土由水泥、砂、石和水拌制而成，在流体力学中被称为宾汉姆流体，其屈服值不为零。 tt0+dV/dt （三）混凝土的流动特性 混凝土拌合物类似一般宾哈姆体，因而在推力作用下混凝土拌合物在管道中流动时具有柱

14、塞流的特性。既在半径小于某个数值ro的范围内，各处流速都是相同的，均处于最大值；半径大于ro的范围内，流速随半径的增大而下降，至管壁处流速为零。 在混凝土泵的推动下，只要管壁处的剪切应力tt0，混凝土拌合物就在管中开始流动，而任一半径处的混凝土拌合物，只要tt0，就不产生流动，在该半径内的混凝土拌合物则以等速、如固体（ “柱塞” ）似的向前运动，而柱塞内部无相对运动。 混凝土进行泵送时，混凝土中的水泥浆（或水泥砂浆）在压力作用下挤向外侧，在输送管内表面形成一薄薄的水泥浆（或水泥砂浆）层，起润滑作用。所需要的外力要小于混凝土发生流动的压力，便于输送。实际泵送时往往先压送一定量的水泥浆（或水泥砂浆

15、）进行管壁润滑。（四）混凝土泵车（1) 混凝土泵车也称臂架式混凝土泵车，其型式定义为：将混凝土泵和液压折叠式臂架都安装在汽车或拖挂车底盘上，并沿臂架铺设输送管道，最终通过末端软管输出混凝土的机器。由于臂架具有变幅、折叠和回转功能，可以在臂架所能及的范围内布料。 (2) 混凝土泵送设备的分类 1)混凝土泵车的臂架高度是指臂架完全展开后，地面与臂架顶端之间的最大垂直距离。其主参数为臂架高度和理论输送量。臂架高度和理论输送量已系列化。2)按其臂架高度可分为：短臂架(1328m)、长臂架(3147m)、超长臂架(5172m)。3)按臂架节数可分为： 2、3、4、5节臂。4)按其驱动方式可分为：汽车发动

16、机驱动、拖挂车发动机驱动和单独发动机驱动。5)按臂架折叠方式可分为：Z形折叠、卷折式（3）混凝土泵车的主要结构）混凝土泵车的主要结构及其特点及其特点 混凝土泵车由混凝土泵、搅动器、隔筛、臂架、臂架管道、末端软管、分配阀、专用汽车底盘、取力装置(PTO)、操纵系统、液压系统和电气系统等组成。(如图所示)1)混凝土泵车的泵送机构是通过分配阀的转换，来完成混凝土的吸入与排出动作的。因此分配阀是混凝土泵车的关键部件之一，其型式直接影响到混凝土泵车的性能，其结构特点请参照混凝土泵的分配阀。2)臂架为箱形截面结构，由25节绞接而成。3)取力装置。混凝土泵车的动力一般来自汽车发动机，通过液压系统进行驱动运转

17、。当混凝土泵车作业时，发动机通过变速箱和取利装置驱动液压泵工作。这套取利装置一般由汽车制造商按混凝土泵车的技术要求改装而成。主液压泵、搅拌泵及臂架泵由同一轮驱动，可简化取力装置的结构。4)液压系统。由泵送(包括换向)、臂架、支腿、搅拌(包括冷却)和水洗等部分的液压系统组成。（4）布料杆的构造原理图 底座4是固定部分，其上通过滚珠盘8与回转架1相连。回转架经空心销轴9与臂杆2连接，臂杆2又经空心销轴10与臂架3连接。空心销轴使臂杆可以回转折叠。泵车输送混凝土泵车输送混凝土地泵输送混凝土地泵输送混凝土混凝土泵的泵送工作要点混凝土泵的泵送工作要点 (1)混凝土的可泵性。泵送混凝土应满足可泵性要求，必

18、要时应通过试泵送确定泵送混凝土的配合比。粗骨料的最大粒径与输送管径之比应为：泵送高度在50m以下时，对于碎石不宜大于1：3，对于卵石不宜大于1：2.5；泵送高度在50100m时，宜在1：31：4范围；泵送高度在100m以上时，宜在1：41：5之间。针片状颗粒含量不宜大于10%。对不同泵送高度，入泵混凝土的坍落度可按(如表所示)选用。泵送混凝土的水灰比宜为(0.40.6)：1。泵送混凝土的含砂率宜为38%45%。细骨料宜采用中砂，通过0.315m筛孔的砂量不应少于15%。泵送混凝土中水泥的最少含量为300kg/m3。泵送高度(m)30以下306060100100以上坍落度(m)100140140

19、160160180180200 (2)混凝土泵启动后应先泵送适量水，以湿润混凝土泵的料斗、混凝土缸和输送管等直接与混凝土接触的部位。泵送水后再采用下列方法之一润滑上述部位：泵送水泥浆；泵松1：2的水泥砂浆；泵送除粗骨料外的其他成分配和比的水泥砂浆。润滑用的水泥浆或水泥砂浆应分散布料，不得集中浇筑在同一地方。 (3)开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速运行的状态，然后逐渐加速。同时应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统工作正常后方可以正常速度泵送。(4)混凝土泵送工作尽可能连续进行，混凝土缸的活塞应保持以最大行程运行，以便发挥混凝土泵的最大效能，并可使混凝土缸在长度方向上的磨损均匀。(

20、5)混凝土泵若出现压力过高且不稳定、油温升高。输送管明显振动及泵送困难等现象时，不得强行泵送，应立即查明原因予以排除。可先用木槌敲击输送管得弯管。锥形管等部位，并进行慢速泵送或反泵，以防止堵塞。 (6)当出现堵塞时，应采取下列方法排除：重复进行反泵和正泵运行，逐步将混凝土吸出返回至料斗中，经搅拌后再重新泵送。用木槌敲击等方法查明堵塞部位，待混凝土击松后重复进行反泵和正泵运行，以排除堵塞。当上述两种方法均无效时，应在混凝土卸压后拆开堵塞部位，待排出堵塞物后重新泵送 (7)泵送混凝土宜采用预拌混凝土，也可在现场设搅拌站供应泵送混凝土，但不得泵送手工搅拌的混凝土。对供应的混凝土应予以严格的控制，随时

21、注意坍落度的变化，对不符合泵送要求的混凝土不允许入泵，以确保混凝土泵的有效工作。 (8)混凝土泵料斗上应设置筛网，并设专人监视进料，避免因直径过大的骨料或异物进入而造成堵塞。 (9)泵送时，料斗内的混凝土存量不能低于搅拌轴位置，以避免空气进入泵管引起管道振动。 (10)当混凝土泵送过程需要终端时，其中断时间不宜超过1h。并应每隔510min进行反泵和正泵运转，以防止管道中因混凝土泌水或坍落度损失过大而堵管。 (11)泵送完毕后，必须认真清洗料斗及输送管道系统。混凝土缸内的残留混凝土若清除不干净，将在缸壁上固化，当活塞再次运行时，活塞密封面将直接承受缸壁上已固化的混凝土对其的冲击，导致推送活塞局

22、部剥落。这种损坏不同于活塞密封的正常磨损，密封面无法在压力的作用下自我补偿，从而导致漏浆或吸空，引起泵送无力、堵塞等。 (12)当混凝土可泵性差或混凝土出现泌水、离析而难以泵送时，应立即对配合比、混凝土泵、配管及泵送工艺等进行研究，并采取相应措施解决。混凝土拌合物的成型和密实是属于两个不同的概念。混凝土拌合物的成型和密实是属于两个不同的概念。 p成型是混凝土拌合物在模型内流动并充满模型（成型是混凝土拌合物在模型内流动并充满模型（外外部流动部流动），从而获得所需的外形。），从而获得所需的外形。 p密实是混凝土拌合物向其内部空隙流动（密实是混凝土拌合物向其内部空隙流动（内部流内部流动动），填充空隙

23、而达到结构密实。对密实混凝土来），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。四周流动的同时，也向其内部空隙流动。 p因此，混凝土成型工艺的目的在于使混凝土拌合物因此，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。按一定的要求成型并达到结构密实。第二节 混凝土的成型密实工艺 混凝土的成型密实工艺基本上有以下混凝土的成型密实工艺基本上有以下 几种方法：几种方法： 振动密实成型工艺、振动密实成型工艺、 离心脱水密实成型工艺、离心脱水密实成型工艺、 真空脱水密

24、实成型工艺、真空脱水密实成型工艺、 其它密实成型工艺。其它密实成型工艺。振动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，以达到密实成动，从而使不易流动的拌合物液化，以达到密实成型的目的。型的目的。 特点：此工艺方法设备简单，密实效果好，不仅在预特点：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。构件的密实成型过程中得到广泛应用。 振动密实成型工艺振动密实成型工艺 振动密实

25、原理振动密实原理 振动前：振动前： 经搅拌，还未成型的混凝土拌合物，水泥经搅拌，还未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，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骨料颗粒间常呈不连续状态。 振动密实原理振动密实原理 振动时：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

26、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。振动密实原理振动密实原理 振动时：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。振动密实成型工艺振动密实成型工艺 振动成

27、型设备振动成型设备 p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。 p 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）。 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振动成型设备 内部振动器内部振动器：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。 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

28、直插入，并插入下层尚未初凝的混凝土中50100mm ，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1.5 R ( R 为振动器作用半径), 对轻骨料混凝土 , 则不大于1.0R。 振动成型设备振动成型设备 表面振动器表面振动器 ：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。 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成型设备 振动台振动台 ：作业时将成型模具安放

29、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。 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

30、合物挤向模壁，从而 排出拌合物中的空气和多余水分（2030），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。离心密实成型设备离心密实成型设备 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。 图图4.20 车床式离心机传动车床式离心机传动系统系统 1前卡盘；前卡盘；2管模；管模；3后卡盘；后卡盘；4电动机电动机图图4.19 200400托轮

31、式离心制管机托轮式离心制管机 1机架；机架；2从动托轮组；从动托轮组；3主动托轮组；主动托轮组；4三角胶带；三角胶带；5鼓风机；鼓风机； 6电动机；电动机；7调速机构；调速机构；8200管模；管模；9300管模；管模；10400管模管模真空脱水密实成型工艺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

32、更佳。真空脱水的分类：真空脱水的分类：见图4.21 （c）（d）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内吸管一、 概述 混凝土混合料经密实成型后，硬化过程继续进行，内部结构逐渐形成。为使已密实成型的混凝土进行水化（或水热合成）反应，获得所需的物理化学性能及耐久性等指标的工艺措施。养护工艺：标准养护自然养护加速硬化工艺硬化速度缓慢第四节 养护工艺原理标准养护 ：标准养护是指在温度为203，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。加速硬化工艺： 能加速混凝土强度发展过程的工艺措施。目

33、的： 缩短生产周期； 提高模型及台座的周转率； 提高主要工艺设备的的利用率及劳动生产率； 降低产品成本。热养护法： 利用外界热源加热混凝土，以加速水泥水化的方法。加速硬化工艺湿热法：以相对湿度90%的热介质加热， 仅有冷凝而无蒸发过程。按介质压力分：常压、无压、微压、高压湿热养护。化学促硬法：采用快硬早强水泥或使用外加剂。机械作用法：活化水泥浆、强化搅拌混合料等。干热法：制品不与热介质直接接触加热， 或者用低温介质加热， 以蒸发过程为主。 在确保产品质量和节约能源的条件下，应满足生产过程中不同阶段对强度的要求（如脱模强度、放张强度及出厂强度等），以避免盲目超耗水泥或提高混凝土强度等级等不经济合

34、理的措施。 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。二、 自然养护覆盖浇水养护：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：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。一）自然养护的一般规定：1.及时覆盖制品的裸露面并浇水湿润。覆盖物一般采用具有吸

35、水保湿能力的材料。2.为保证制品的湿润状态，每日应浇水，其次数取决于气候条件及覆盖物的保湿能力。正午气温（）10203040浇水次数（次/日）24683.覆盖天数，随养护期间气温之不同，一般不低于下表规定的数值。水泥品种正午气温（）10203040普通水泥5432火山灰及矿渣水泥75434.浇水养护日期决定于水泥品种、水泥用量及混凝土强度。在水泥用量正常的情况下，采用普通水泥的混凝土养护日期不少于7天；火山灰水泥、矿渣水泥或掺塑化剂、引气剂或抗渗混凝土不得少于14天。增加水泥用量时可相应减少浇水养护日期。5.在不便于覆盖浇水的情况下，可在混凝土表面喷涂氯偏乳液、醇酸数值或乳化桐油形成不透水薄膜

36、 二) 自然条件下复合养护方法 在传统自然养护的基础上，掺用外加剂、太阳能养护等复合做法。 太阳能养护：在自然条件下，覆盖不透水的透光薄膜的混凝土制品直接吸收太阳能辐射能引起分子内部的热运动加热并蓄热养护的方法。太阳能养护被动式主动式太阳能 蓄能器 养护设施复合式被动辐照主动补能紧贴覆盖：用黑塑料膜、喷涂成膜、充气膜等。架空覆盖：养护罩、养护室、窑三、 湿热养护过程中的混凝土的化学及物理化学变化 混凝土制品湿热养护的实质，是在湿热介质作用下，引起混凝土一系列物理、化学及力学的变化，从而加速其内部结构的形成，获得早强快硬的效果。 蒸汽的凝结放热系数很高，所以湿热养护时均利用蒸汽的凝结放热来加热混

37、凝土。砼加速硬化受到双因素影响有利于结构形成因素造成结构破坏因素 上述矛盾发展的结果，哪类因素占优势，最终决定湿热养护的效果和混凝土的性能。 蒸汽养护在加速混凝土结构形成的同时，还造成了其结构的损伤。在蒸养条件下，硅酸盐水泥水化的化学及物理化学变化，与标准养护时相比，虽有一定的差异，但造成混凝土结构及性能变化的主要原因则在于物理化学变化过程。一）蒸养时硅酸盐水泥水化的化学变化特点u在温度不超过100的条件下，温度对水泥水化过程的影响主要是加速水化反应，水化过程进行的总规律并未发生根本变化。所以，在蒸汽养护条件下，硅酸盐水泥的主要水化产物，于标准条件下硬化时基本相同。u水化反应的介质温、湿条件对

38、水化物的组成及形成过程有一定的影响。矿物名称标准养护蒸汽养护（80、2+6+2小时）后7天28天180天365天3小时28天C3S322466512384198409C2S244219332519154C3A1181240000C4AF300384493595440546养护方法对水泥熟料矿物抗压强度的影响二）蒸养时硅酸盐水泥水化的物理化学变化特点 在蒸汽养护条件下形成的凝胶膜更加密实不易渗透，对水化系统的内扩散是不利的，因此，蒸养混凝土的水化程度和强度均比标准养护混凝土低。 热养护时水化产物颗粒尺寸由数微米增大到数十微米，分散度降低。水泥水化过程中新生物粒子增大的过程称为粗化。 原因：一是新

39、生物从溶液中积聚成较大粒子， 一是可能由较小的或结构中有缺陷的粒子再结晶凝胶的“粗化”对水泥石强度不利 原因：生成了尺寸较大结晶好的新生物，因此，连生点少，粘结性能下降，强度降低。此时增加水泥的水化程度并不能完全补偿新生物结构粗化对强度的有害影响。总结： 湿热养护可使水泥石的细观结构发生变化，使水化产物中凝胶数量减少，晶相含量增加，水化物变粗，凝胶密实度增加。养护过程中，凝聚结晶结构初步形成，强度迅速增长同时，部分晶体仍在增长。由此产生的结晶压力引起结构内部拉应力的出现。使结构削弱。这表明：强度增长的同时，结构也会产生破坏。使强度受到损失。四、热养护过程中混凝土的物理变化一一) )升温期混凝土

40、的物理变化升温期混凝土的物理变化 升温期是造成混凝土结构破坏的主要阶段混凝土气相中的残余压力 新成型混凝土的组分有集料、水、水泥浆及吸入的 空气，这些组分受热均要膨胀（热膨胀系数：气相液相固相），混凝土的体积膨胀主要是由于混凝土内部的气相和液相体积受热膨胀及其在结构内部产生的应力造成的。 湿空气： 37009000*106 ,水：255744 *106 水泥石：40-60 *106 ， 集料：30-40 *106混凝土的减缩和收缩 化学减缩：“水泥水”系统在硬化时总绝对体积出现的减缩。对于普通水泥，100克水泥的最大减缩值平均为79厘米2，28天龄期时约为水泥石体积的58% 干缩：在低温介质升

41、温过程中，混凝土由于失水而发生收缩，这是微管中的弯月面所产生的微管压力所引起的P=1300ln(1/) P微管压力 相对湿度P=2/R液体的表面张力系数 R微管半径对于圆孔，P=4 /D，则D=4 /1300ln(1/)对于狭缝，P=2/D，则D=2 /1300ln(1/)由上述公式可知：a.介质相对湿度越小，微管压力越大b.微管收缩使微管直径减小，故物体密实度增大c.新成型混凝土中微管充水时，微管中无弯月面形成，微管压力等于零d.当介质相对湿度降低，其蒸汽分压低于孔内蒸汽分压时，混凝土的自由水蒸发，微管中形成弯月面e.随着微管压力的增大，混凝土发生收缩，密实度增大，其强度也有所增长f.在湿热

42、养护时，介质的相对湿度大，不可能蒸发形成弯月面g.在纯饱和蒸汽介质中养护时，微管半径比标准养护时的大h.在低湿度介质中养护时，则由于微管收缩增大，微管半径小，混凝土的密实度比湿热养护时有所提高热质传输过程加热方法：a.接触加热：制品表面直接与蒸汽接触，发生对流及冷凝换热 特点：水分及气体在混凝土内的传输，形成了定 向孔缝使混凝土的结构遭到严重破坏b.经模板传热：在蒸汽及制品表面之间有一金属或其他不透气隔板，蒸汽和制品之间无直接换热发生，而是经过模板传热 特点：由于混凝土和介质之间无传质过程发生，而内部的湿迁移对加热过程影响又不大，因此制品的加热时间比接触加热时长，结构破坏也较小二）恒温期的物理

43、变化二）恒温期的物理变化在接触加热的升温过程中，制品内部温度滞后于介质温度，制品厚度越大，温差也越大进入恒温后，外部介质的温度不变，内部温度继续上升，直至内部超过外部温度27，又产生反向的温度梯度，此时混凝土的热膨胀值达到最大随着水化的进行，减缩也在增加，有助于总压力梯度的平息三）降温期混凝土的物理变化三）降温期混凝土的物理变化 在降温降压期内，混凝土的结构业已定型。这时，在其内部发生的变化有： 温差的产生 水分的汽化 体积的收缩 拉应力的出现 快速降压降温及会引起内应力，若超出混凝土的极限抗拉强度，也必将造成混凝土的结构损伤。所以降温降压速度不宜过快。 当然上述情况还与混凝土的渗透性、含水量

44、及制品裸露面模数等因素有关。如：渗透性较大的多孔混凝土可以较快地降压；普通混凝土，尤其有较高抗渗性、气密性要求的制品，则需严格控制降温速度。四）混凝土在热养护过程中的体积变形四）混凝土在热养护过程中的体积变形热养护时混凝土的变形，是由各组分的热膨胀、化学减缩、微管收缩、内外热质传输等过程引起的内部结构损伤和外表体积变化的综合表现。 这种变化主要发生在升温期，并随着混凝土强度的增长而趋于稳定。 根据体积变形的数值，可评价混凝土结构损伤的程度升温时：蒸汽的冷凝使制品处于浸水加热状态，其 体积变形的特征是热湿膨胀降温时：失水收缩常压养护：虽有干缩发生，但数值较小压蒸养护：以该过程中的最大变形来评价混

45、凝土的结构破坏程度预养：可提高混凝土的初始结构强度，增强对结构破坏的抵制能力，从而大大减小混凝土的体积变形 延长预养时间可显著减小变形值。这时，存在一个最佳预养期，逾此期限，变形减小的效果已不明显。升温速度：升温速度越慢，所需混凝土的临界初始结构强度也随之降低；混凝土中气相及液相含量越高，升温速度越快，养护温度越高，临界初始结构强度也必须越大混凝土在湿热养护时的无约束的热膨胀及外部传质过程，对于混凝土的结构形成影响最大，而热膨胀引起的强度损失大于外部传质的影响，所以热膨胀在结构破坏过程中起着主要作用。五、 常压湿热养护一）常压湿热养护制度一）常压湿热养护制度YSHJ时间（小时）th温度（t）混

46、凝土湿热养护过程Y预养期S升温期H恒温期J降温期th恒温温度ty预养温度ty1.预养期 实质：提高了水泥在蒸汽养护开始以前的水化程度。 这样，一方面使水泥浆提中形成的一定量的高分散水化物填充在毛细孔内并吸附水分，从而减少了加热过程中危害较大的游离水；另一方面，则混凝土具备一定的初始结构强度，增强了抵抗湿热养护对结构破坏作用的能力。临界初始结构强度：在一定的养护制度下，能够使残余变形最小、并获得最大密实度及最高强度的最低初始结构强度最佳预养期：达到临界初始结构强度所需的预养时间4231预养时间最佳预养期PmlPm、R预养期对蒸养混凝土强度及变形的影响1混凝土的初始结构强度（ Pml为临界初始结构

47、强度 ）2蒸养后的残余变形3脱模蒸养后的混凝土强度R4密闭模蒸养混凝土强度 临界初始结构强度与湿热养护制度及养护条件密切相关。带模养护、慢速升温及恒温温度较低时，则响应的临界初始结构强度也较低，最佳养护期也较短。 湿热养护制度一定时，临界初始结构强度也一定，与原材料、配合比、和易性、水灰比和外加剂等因素无关。2.升温期（砼结构缺陷主要发生在此期）结构破坏主要表现是粗孔体积的增大 原因：由于砼内部的气相及液相的最大温湿梯度作用下膨胀和迁移。气相及液相数量越多，升温速度越快，破坏作用就越大，混凝土的总孔隙率及粗孔孔隙率也必增大，并形成定向串通孔。升温速度是升温期的主要工艺参数 升温越快，所需临界初

48、始结构强度也越高，预养期也越长。升温过快还将降低砂浆与钢筋的粘结强度合理操作 升温期混凝土的结构形成过程取决于初始结构强度、升温速度、内部气相及液相的含量和养护条件等。 变速升温和分断升温的制度较为合理，即当初始结构强度尚很低时，只能慢速升温（5/小时），随着温度的升高，初始结构强度时间曲线（见下页）的斜率逐渐增大，终于构成变速升温的曲线。 自动控制养护制度时，可按变速升温曲线升温。手控供汽时，可实行分段升温。2468初始结构强度Pm时间3.恒温期 该期是混凝土强度的主要增长期，故为混凝土结构的巩固阶段。 恒温温度和时间是恒温期决定混凝土强度及物理力学性能的工艺参数。混凝土在恒温养护时的硬化速

49、度取决于水泥品种、混凝土的水灰比和恒温温度。在恒温温度及水灰比相同的条件下，硅酸盐水泥混凝土的强度增长最快。水灰比越小，混凝土的硬化速度越快，所需的恒温时间也越短。恒温温度主要与水泥品种和混凝土的硬化速度有关。 硅酸盐水泥混凝土的恒温温度不应过高，一般不宜超过80；矿渣水泥在100时的养护效果较好。影响恒温时间的因素有水泥品种和标号、预养时间、升温速度及恒温速度。 对不同的水泥混凝土来说，都存在一个适宜的范围，因此恒温时间越长越好的观点是错误的。4.降温期降温期制品内部水分急剧汽化湿度梯度压力梯度由外部指向内部温度梯度制品体积的收缩拉应力的产生定向孔表面龟裂酥松做法：强度低、表面模数小、配筋少

50、的制品宜慢速 降温 为了获得较高的抗渗性和抗冻性，也可采用淋水降温，或拆模后浸水润湿等。 还应注意，单向冷却常产生裂缝，不如各向均匀冷却为佳。二、常压湿热养护过程中混凝土强度的发展规律二、常压湿热养护过程中混凝土强度的发展规律21012846强度增长速度砼强度波动现象抗压强度（%）时间（小时）1强度增长速度2混凝土的相对强度慢速增长期快速增长期减速增长期12三、影响蒸养混凝土强度的因素三、影响蒸养混凝土强度的因素1.水泥成分及细度2.用水量（W/C）3.养护条件四、养护制度的确立四、养护制度的确立和缓制度（弱制度）：长预养、缓升温、低恒温、慢冷却，尽量削弱使结构破坏的因素快速养护制度（强制度）

51、：在最短时间内实现快硬早拆模五、常压湿热养护制度的改进五、常压湿热养护制度的改进1.变速升温及分段升温2.采用机械挤压养护法 在刚性模型中以机械施加挤压力的同时进行热养护，挤出了多余拌和水，压缩了内部空气，并用外力克服湿热升温时的破坏作用，提高了混凝土的密实度和强度3.水压养护法：将混凝土置于充满热水的密闭容器中进行养护。 密闭容器中的水受热膨胀，产生巨大的压力，所以这种方法可以制得总孔隙率比标准养护时还低的高强混凝土。4.微压养护法：在升温的同时，快速升高介质的压力，防止混凝土内部出现剩余压力，使结构不至遭到破坏。六、 高压湿热养护 含硅质的材料和石灰，在t12的钢筋每根长的钢筋每根长612

52、m直条直条一、钢筋的配料加工一、钢筋的配料加工1 1、配料计算、配料计算2 2、配料加工、配料加工除锈：（机械除锈：盘条经过除锈：（机械除锈：盘条经过3 36 6个交错的滚轮，反复弯曲个交错的滚轮，反复弯曲; ;酸洗除锈）酸洗除锈）调直切断（有时可与冷拉结合，冷拉率控制为调直切断（有时可与冷拉结合，冷拉率控制为0.70.71.01.0）弯曲弯曲接长（绑扎搭接、电弧焊对接、接触对焊）接长（绑扎搭接、电弧焊对接、接触对焊）镦粗（利用冷镦、热镦方法，使钢筋端部形成灯笼形圆头，镦粗（利用冷镦、热镦方法，使钢筋端部形成灯笼形圆头，作为预应力钢筋的锚固头）作为预应力钢筋的锚固头）二、钢筋的冷加工二、钢筋的

53、冷加工定义：在常温下以超过钢筋定义：在常温下以超过钢筋s s但小于但小于b b的拉应力的拉应力对钢筋进行拉、拔、轧等方式的加工，借加工后的对钢筋进行拉、拔、轧等方式的加工，借加工后的强化和时效来提高强度，并利用其塑性变形节约钢强化和时效来提高强度，并利用其塑性变形节约钢材。材。冷拉、冷拔的目的：提高钢筋的设计强度，节约钢冷拉、冷拔的目的：提高钢筋的设计强度，节约钢材，材， 满足预应力筋的需要，检验焊接接头质量。满足预应力筋的需要，检验焊接接头质量。1、冷拉、冷拉 .冷加工的应力应变冷加工的应力应变过程过程.塑性变形时组织结构的变化晶体的缺陷、单晶体的滑移、位错塞积和细晶的强化、固溶强化、弥散强

54、化.冷加工后组织结构的变化.应变时效.回复与再结晶作用效果：作用效果： s s提高提高252530%30%，塑性降低。，塑性降低。长度增加：长度增加：级钢筋增加级钢筋增加8%8% 级钢筋增加级钢筋增加3 35%5% 级钢筋增加级钢筋增加2 24%4%钢筋冷拉参数及控制方法 冷拉参数（冷拉应力、冷拉率）冷拉参数（冷拉应力、冷拉率） 冷拉应力：单位钢筋横截面面积上所受的冷拉力。 冷拉率： 冷拉时包括其弹性和塑性变形的总伸长 值与钢筋原长之比值。 控制方法控制主要参数控制方法控制主要参数 控制应力的方法（双控）双控）： 钢筋达到规定应力值，冷拉率未达到最大值合格。 冷拉率达到最大值，应力未达到规定值

55、不合格。 控制冷拉率的方法（单控）单控） 冷拉率由试验确定，取平均值作为实际采用冷拉率。 例题例题：取 10的钢筋5个试样，冷拉控制应力按表取为480 MPa，其冷拉率分别为3.8%，3.8%，4.1%，4.1%，4.2%，则其平均冷拉率为4.0%。 如钢筋长度为24，则钢筋冷拉长度为： L=*L=4.0%*24=0.96m两种方法的优缺点控制应力的方法控制应力的方法： 优点：冷拉后屈服点较稳定，不合格钢筋易于发现。 缺点：冷拉后，钢筋长短不一，对要求等长或定长 的预应力筋难以满足要求。控制冷拉率的方法控制冷拉率的方法： 优点：设备简单，并能做到等长或定长。 缺点：对不同炉批或材质不均匀的冷拉

56、应力不易保证。冷拉钢筋质量冷拉钢筋质量 冷拉后，钢筋表面不应发生裂纹或局部颈缩现象，并按混凝土结构工程施工及验收规范要求进行拉力和冷弯试验。 冷弯试验时，不得有裂纹、起层或断裂现象。钢筋冷拉设备钢筋冷拉设备（1）机械式冷拉工艺的冷拉设备： 拉力设备：卷扬机和滑轮组 承力结构：地锚、钢筋混凝土拉力槽 回程装置：荷重架回程或卷扬机滑轮组回程 测量设备：液压千斤顶或用装传感器和示力仪的电子秤 钢筋夹具： 冷拉工艺： 机械式冷拉工艺：采用卷扬机带动滑轮组作为动力。 液压式冷拉工艺：采用专用液压千斤顶和高压油泵。操作方法控制方法（冷拉速度为0.51米分。拉之规定长度后，持荷23分钟再放松夹具以免钢筋弹性

57、回缩。钢筋强度越高，回缩越大。一般为0.30.4时效提高的强度，设计中不予利用，用于预应力筋的冷拉钢筋，已在冷拉后经一段时间自然时效再行张拉使用。冷拉后不宜立即切断使用，以防钢筋卷曲。） 级：612mm适用于做普通砼结构受拉筋。 级：适用于作预应力筋，不得在承受冲击力 荷载的动力设备基础中。 级：不得低于30的温度中使用。冷拉筋的使用范围：冷拉筋的使用范围：2、冷拔、冷拔将将612mm 级光面筋拉拔，使之通过小于直径级光面筋拉拔，使之通过小于直径0.51mm的硬质合金拔丝模，如的硬质合金拔丝模，如6 拔至拔至5拔至拔至4拔至拔至3拔丝模的构造拔丝模的构造1进口向导进口向导2工作区工作区3校正区

58、校正区4出口区出口区模空角模空角，不同钢筋直径压缩平均对应最佳压模空角，不同钢筋直径压缩平均对应最佳压模空角1324压缩程度6至至55至至44至至3模孔角2161514冷拔时的塑性变形和强化（冷拔时的塑性变形和强化（强度提高强度提高40409090）冷拔前后的体积变化冷拔前后的体积变化（体积不变、长度增加、截面积减小）（体积不变、长度增加、截面积减小）V=LV=Lo oS So o=L=L1 1S S1 1=K=K常数常数钢丝长度增长率：钢丝长度增长率：L L1 1L Lo oS So oS S1 1如钢丝有如钢丝有6mm6mm拔为拔为5mm,5mm,则则d0 d0 /d1 /d1 =1.44

59、,=1.44,钢筋长度增加钢筋长度增加4444冷拔前后伸长率的变化冷拔前后伸长率的变化压缩率越大，强度愈高，塑性愈低，伸长率越小。压缩率越大，强度愈高，塑性愈低，伸长率越小。冷拔低碳丝的质量要求冷拔低碳丝的质量要求外观检查，甲级钢丝的机械性能（拉力及反复弯曲）外观检查，甲级钢丝的机械性能（拉力及反复弯曲）应逐盘检查，乙级要分批抽样检验应逐盘检查，乙级要分批抽样检验影响钢筋冷拔质量的因素影响钢筋冷拔质量的因素（1）原材料质量：普通低碳热轧光圆钢筋强度变化较大。 甲级冷拔低碳钢丝采用符合级热轧 钢筋标准的圆盘条拔制。（2）冷拔总压缩率（）：由盘条拔至成品钢丝的横截 面缩减率。20220ddd 0原

60、材料光圆钢筋直径 冷拔后成品钢丝直径 冷拔次数也会影响冷拔钢丝的质量。拔制次数越少，单次压缩率越大越大，拔丝机所需功率越大越大，拔丝模越易损坏损坏，同时钢丝也易断丝断丝。拔制次数越多，单次压缩率越小越小，功效越低越低，钢丝易变脆变脆。 对钢丝进行冷拔加工时，一般前道钢丝与后道钢丝的直径比以1 1：0.870.87为宜。（1）外观检查；表面不得有裂纹和机械损伤。（2）机械性能检验：外观合格后，分别做拉力和反复 弯曲试验，质量标准应符合有关 规定。甲级冷拔低碳钢丝：逐盘检验乙级冷拔低碳钢丝：分批抽样检验冷拔低碳钢丝质量要求：冷拔低碳钢丝质量要求：（1）冷拉是纯拉伸线应力； 冷拔则是拉伸与压缩兼有的