《土木工程施工》课件第4.3章-混凝土工程

第三节砼工程一、混凝土的工艺特性1、混凝土是一种复合材料由：水泥+砂+石+水+外加剂因而其强度与各原材料有关2、混凝土由不同比重的材料组成，在运输和浇注的过程中易产生分层离析现象。二、混凝土的施工过程水泥石砂计量按配合比加水搅拌掺外加剂运输浇注留试块养护拆模试压工艺过程：

配制搅拌运输振捣养护（一）混凝土的配制1、混凝土施工配制强度混凝土的施工配制强度可按下式确定：以达到95％的保证率式中：fcu,0---------混凝土的施工配制强度（N/mm2）；

fcu,k---------设计的混凝土标准值（N/mm2）；

---------施工单位的混凝土强度标准差（N/mm2）。施工单位的混凝土强度标准差

，当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度资料时，可按统计方法计算混凝土强度标准差。式中fcu,i——统计期内第i组试件强度(N/mm2)；μfcu——统计期内混凝土n组试件强度的平均值(N/mm2)；n——统计期内同一品种混凝土强度等级的试件组数，n≥25。当施工单位没有近期资料时，其混凝土强度标准差的取值:低于C20时取4.0N/mm2；C20～C35时取5.0N/mm2；高于C35时取6.0N/mm2。2、混凝土的施工配合比（1）必须控制原材料的质量水泥：出厂日期；标号；安定性；砂石：级配；含水量；含泥量；水：水的PH值不能低于7（2）控制好配合比若实验室提供的理论配合比为水泥∶砂∶石∶水C∶S∶G∶W=1∶x∶y∶z现场砂的含水率为a%，石子的含水率为b%，试确定施工配合比。

实际：1单位用量的水泥需用：砂x（1+a%）石子y（1+b%）水z－xa%－yb%所以施工配合比为

C∶S∶G∶W=1∶x（1+a%）∶y（1+b%）∶

（z－xa%－yb%）例题现场浇注C15混凝土，实验室提供的理论配合比为C∶S∶G∶W=1∶2.36∶4.57∶0.661m3混凝土材料用量为：水泥280公斤；砂660公斤；石1280公斤；水185公斤现场实测砂的含水率为4%，石子含水率为2%

求：1）施工配合比为多少？2）若现场用的搅拌机出料容积为0.35m3，问每盘应加水泥砂石水各多少公斤？解：1）施工配合比S（砂）x(1+a%)=2.36(1+4%)=2.45G（石）y(1+b%)=4.57(1+2%)=4.66W（水）z－xa%－yb%=0.66–2.36*4%-4.57*2%=0.475所以施工配合比为:1：2.45：4.66：0.4752)求现场1m3混凝土所需的材料水泥：280kg砂：660（1+4%）=686kg石：1280（1+2%）=1306kg水：185－660*4%－1280*2%=133kg搅拌机一次出料量为0.35m3则每盘所需的量为:水泥:280*0.35=98kg(二包水泥)砂:686*0.35=240kg石:1306*0.35=457kg水:133*0.35=47kg〔例〕已知某混凝土的实验室配合比为280:820:1100:199(每m3混凝土材料用量)，现测出砂的含水率为3.5％，石的含水率为1.2％，搅拌机的出料容积为400L，若采用袋装水泥(一袋50kg)，求每搅拌一罐混凝土所需各种材料的用量。〔解〕混凝土的实验室配合比折算为1:s:g:w＝1:2.93:3.93:0.71，将原材料的含水率考虑进去后计算出施工配合比为：1:3.03:3.98:0.56，每搅拌一罐混凝土水泥用量为：280×0.4kg＝112kg(实际使用两袋水泥，即水泥用量为100kg)，则搅拌一罐混凝土的砂用量为：100×3.03kg＝303kg；搅拌一罐混凝土的石用量为：100×3.98kg＝398kg；搅拌一罐混凝土的水用量为：100×0.56kg＝56kg。（二）混凝土的搅拌1、搅拌机的选择

（1）自落式搅拌机

原理：将物料提高到一定高度后，利用重力作用自由下落，将物料混合均匀。

适用：一般适用于塑性混凝土（坍落度较大的砼）

（2）强制式搅拌机原理：利用机械叶片强迫物料相互间产生剪切滑移，从而达到混合均匀的目的。

适用：搅拌干硬混凝土，高强混凝土及轻骨料混凝土。说明：对搅拌机类型的选择应综合考虑混凝土的总数量和同时所需的最大量，混凝土的品种、坍落度及骨料等因素。2、搅拌制度（1）搅拌时间：从搅拌开始到出料所经历的时间。a）过短，影响混凝土的强度和和易性b）过长，影响机械效率，而且也会使混凝土和易性变差或产生分层离析现象c）适宜（2）投料顺序：各种材料按何种顺序进入搅拌机a）一次投料

在料斗中先装石子，再加水泥和砂，在一次投入搅拌机的同时加水。投料时砂压住水泥，不致产生水泥飞扬，也不易粘在料斗和搅拌筒上。b）二次投料

水泥裹砂石法.分两次加水．两次搅拌.先将全部的石子、砂和70％的拌合水倒入搅拌机→拌合15s使骨料湿润→倒入全部水泥进行造壳搅拌30s左右→加入30％的拌合水再进行糊化搅拌60s左右与普通搅拌工艺相比，用裹砂石法搅拌工艺可使混凝土强度提高10％—20％或节约水泥5％—10％。

（3）进料容量进料容量是将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量vj，与搅拌机搅拌筒的几何容量vg有一定的比例关系，一般情况下vj／vg＝0.22—0.40。如任意超载，就会使材料在搅拌筒内无充分的空间进行掺合，影响混凝拌合物的均匀性。反之，如装料过少，则又小能充分发挥搅拌帆的效能。3.混凝土搅拌站当混凝土需要量较大时，可在施工现场设置混凝土搅拌站或订购商品混凝土搅拌站供应的商品(预拌)混凝土。大规模混凝土搅拌站采用自动上料系统，各种材料单独自动称量配料，卸入锥形料斗后进入搅拌机，粉煤灰、外加剂自动添加，如图所示。具有机械化程度高、配料称量准确、节约材料、保证及时供应、能确保配制混凝土的强度等优点。商品(预拌)混凝土是今后发展的方向，国内一些大城市在一定范围内已规定必须采用商品混凝土，不得现场拌制。

混凝土搅拌站的工艺流程I－运输设备；Ⅱ－料斗设备；Ⅲ－称量设备；Ⅳ－搅拌设备

（三）混凝土的运输1、一般要求（1）应保持原有的均匀性，不发生离析现象；（2）到浇注地点时，应满足规定的坍落度；（3）初凝前必须浇注完毕。应以最少的转运次数和最短时间将混凝土从搅拌地点运至浇筑现场。混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间不宜超过表的规定。

混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间(min)

2、运输方式及工具简介(1)水平运输：地面，楼面。工具：手推车，机动翻斗车，混凝土运输车等。(2)垂直运输井架运输塔式起重机运输混凝土泵运输：设备及配件：混凝土泵、输送钢管

（四）混凝土的浇注与振捣1、准备工作（1）施工机具的准备：振捣器：内部振捣器：插入式振捣器表面振捣器：平板振捣器

附着式振捣器、震动台其它工具：钢锲子，撬杠，照明设备，电源等.（2）材料的准备（现场搅拌需要）水泥，砂，石，水，外加剂等；（3）钢筋与模板应进一步检查；（4）运输道路准备；（5）劳动力准备；（6）确定浇注方案；（7）填写浇注申请。

（8）做好施工组织和技术、安全交底工作。

2、混凝土的浇注

（1）混凝土浇注中应注意的问题：1）浇注时，混凝土自由下落的高度不能过高，一般构件不超过2米，对特细长构件不超过3米；2）混凝土初凝前，应浇注完毕；3）对大体积混凝土施工后面再详细介绍；4）在运输中，若发生离析应重新搅拌；5）施工中应留试块；6）混凝土振捣应密实，不能漏振或过振；

7）应连续浇注，尽量不留施工缝，有关施工缝在后面介绍8）在浇筑竖向结构的混凝土时，应先在底部填以50～100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆。9）在降雨雪时不宜露天浇筑混凝土。当需浇筑混凝土时，应采取有效措施，确保混凝土质量。10）混凝土应连续浇筑。当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并在前一层混凝土凝结前，将后层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过规范的规定。（2）框架结构浇筑框架结构一般按结构层划分施工层和在各层划分施工段分别浇筑。一个施工段内每排柱子的浇筑应从两端同时开始向中间推进，不可从一端开始向另一端推进，预防柱子模板逐渐受推倾斜使误差积累难以纠正。每一施工层的梁、板、柱结构，先浇筑柱子。柱子开始浇筑时，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，然后浇筑混凝土到顶，停歇一段时间(1～1.5h)，待混凝土拌和物初步沉实，再浇筑梁板混凝土。梁板混凝土应同时浇筑，只有梁高1m以上时，才可以将梁单独浇筑，此时的施工缝留在楼板板面下20～30mm处。楼板混凝土的虚铺厚度应略大于板厚，用表面振动器振实，用铁插尺检查混凝土厚度，再用长的木抹子抹平。（3）现浇钢筋混凝土楼梯楼梯应自下而上一次浇筑完毕。若有钢筋混凝土栏板时应随同踏步一起浇筑，浇捣完毕用铁抹子自上而下抹平。3、大体混凝土施工

1）含义：

大体积混凝土是指厚度大于或等于1.5米，长宽较大，施工时水化热引起混凝土内的温度与外界温度之差大（应控制低于25°C）

2）施工方案的确定A浇注量的计算：确定每小时浇注量Q

式中：V——每个浇注层中混凝土的体积；T1——混凝土初凝时间；T2——运输时间；

B浇注方案根据计算的混凝土量确定搅拌机的数量，并由此确定浇注方案：

全面分层：适用平面尺寸不太大的情况；分段分层：适用平面尺寸大、但厚度不大的情况；斜面分层：适用长度超过厚度3倍的情况图大体积混凝土浇筑方案(a)全面分层(b)分段分层(c)斜面分层例图示为基础平面，厚2m，混凝土由搅拌站供应，最大供应量为100m3/h，混凝土由汽车送至现场需0.5h(包括装车、卸车及运输时间)。混凝土初凝时间为2h，加缓凝剂后，初凝时间为3h，混凝土用插入式振捣器振捣，每层混凝土为30cm厚。试拟定该基础的分层分段浇筑方案。解：将基础划分为三个施工段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)

.采用分段分层浇筑方案浇筑面积F＝20×30＝15×40＝20×30＝600m2混凝土浇筑强度不满足分段浇筑要求改用加缓凝剂，取T1＝3.0h混凝土浇筑强度满足分段分层浇筑要求vv采用斜面分层：不加缓凝剂v1∶3供应满足需求采用斜面分层，按最大供应量浇筑，则需t＝3×600×2/100＝36（h）习题9混凝土底板尺寸：20m×8m×3m全面分层，浇筑面积F＝20×8＝160m3浇筑强度：V＝160×0.3/(2.0-0.4)=30m3/h＞15m3/h∴不行分段分层（如分二段）：第一层浇10m同时开始浇第二层，即第一、二层同时浇筑，混凝土的浇筑强度V＝2×10×8×0.3/(2.0-0.4）＝30m3/h＞15m3/h∴不行斜面分层：＜15m3/h按供应量浇筑，则浇筑时间t＝20×8×3/15＝32hm3/h3）大体积混凝土防止温度裂缝的施工措施A选用水化热低的水泥，如矿渣水泥，火山灰或粉煤灰水泥；B掺加适当的外加剂，如缓凝剂，减水剂等；C采用中粗砂和大粒径级配良好的石子；D确定适当的配比，尽量减少水泥用量；E采取保温与降温措施；F扩大浇注的散热面积，放慢浇注速度。4、水下浇筑混凝土。水下浇筑混凝土应用很广，如沉井封底、钻孔灌注桩浇筑、地下连续墙浇筑以及桥墩、水工和海工结构的施工等。目前多用导管法施工(图)。导管法水下浇筑混凝土(a)组装设备；(b)导管内悬吊球塞，浇入混凝土；(c)不断浇入混凝土，提升导管1－导管；2－承料漏斗；3－提升机具；4－球塞导管直径100～300mm(至少为最大骨料粒径的8倍)，每节长3m，用法兰密封连接，顶部有漏斗。导管用起重设备吊住可以升降。浇筑前，导管下口先用球塞(木、橡皮等)堵塞，球塞用铁丝吊住，然后在导管内灌注一定数量的混凝土，将导管插入水下使其下口距基底约300mm处，剪断铁丝使混凝土冲口而出形成混凝土堆并封住管口，此后一面均衡地浇筑混凝土，一面慢慢地提起导管，但导管下口必须始终保持在混凝土表面之下一定深度。这样与水接触的只是混凝土的表面层，新浇筑混凝土则与水隔绝，一直浇出水面后，凿去顶面与水接触的厚约200mm疏松的混凝土即可。在整个浇筑过程中，应避免在水平方向移动导管，以免造成管内进水事故。一根导管的有效工作直径为5～6m，当面积过大时，可用数根导管同时工作。如水下浇筑的混凝土体积过大，将导管法与混凝土泵结合使用可以取得较好的效果。5、施工缝1）含义：混凝土施工时，由于技术的或施工组织上的原因不能连续地将整个结构浇注完毕，且间歇时间超过混凝土的初凝时间，再次浇注混凝土时，先浇混凝土与后浇混凝土之间就形成一个看不见的结合面，这个结合面称为施工缝。2）施工缝的留设原则一般留在结构剪力较小的部位，同时考虑到施工的方便。3）留设位置柱：设在基础的顶面，梁的下面，无梁楼盖设在柱冒下面；

图柱子的施工缝位置I-I、Ⅱ－Ⅱ为施工缝位置梁：一般留在中部有主次梁的楼板，宜顺着次梁方向浇注，施工缝应留设在次梁跨中间1/3跨的范围内；单向板：留设在平行与板的短边的任何位置；楼梯：应留设在跨中1/3范围内。

有主次梁盖板的施工缝位置4）施工缝的处理：

处理时，先浇混凝土的强度不应小于1.2N/mm2，A清除老混凝土表面的水泥薄膜和松动的混凝土；B表面充分湿润，但不积水；C铺一层水泥浆或与原混凝土同标号的砂浆；D浇注新的混凝土。（五）混凝土密实成形使混凝土拌和物密实成形的方法有：（1）混凝土振动密实成形。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(图)。图振动器的原理(a)内部振动器(b)外部振动器(c)表面振动器(d)振动台（2）离心法成形。离心法成形就是将装有混凝土的钢制模板放在离心机上，使模板绕自身的纵轴线旋转，模板内的混凝土由于离心力作用而远离纵轴，均匀分布于模板内壁，并将混凝土中的部分水分挤出，使混凝土密实。此法一般用于管道、电杆和管桩等具有圆形空腔构件的制作。（3）真空作业法成形。混凝土真空作业法是借助于真空负压，将水从刚浇筑成形的混凝土拌和物中吸出，同时使混凝土密实的一种成形方法。真空吸水设备主要由真空泵机组、真空吸盘、连接软管等组成，如图所示。真空吸水设备工作示意图1－真空吸盘；2－软管；3－吸水进口；4－集水箱；5－真空表；6－真空泵；7－电动机；8－手推小车（六）混凝土的养护1、方法

1）标准养护：混凝土在温度为20±30C和相对湿度在90%以上的潮湿环境中养护28天。

2）自然养护：混凝土在平均气温高于5的自然条件下，浇水湿润防风防干等条件下进行的养护。

3）加热养护

2、自然养护就是在平均气温高于+5℃的条件下，在一定时间内使混凝土保持湿润状态。自然养护分洒水养护和喷涂薄膜养生液养护两种。1）洒水养护即用草帘等将混凝土覆盖，经常洒水使其保持湿润。养护时间长短取决于水泥品种，普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不少于7d；掺有缓凝剂和有抗渗要求的混凝土不少于14d。2）喷涂薄膜养生液养护适用于不易洒水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构。它是将养生液喷涂在混凝土表面上，溶液挥发后在混凝土表面形成一种塑料薄膜，将混凝土与空气隔绝，阻止其中水分蒸发以保证水化作用的正常进行。地下建筑或基础，可在其表面涂刷沥青乳液以防止混凝土内水分蒸发。专题泵送混凝土不同型号混凝土泵的排量为：30－90m3/h（最大达160）,水平运距：200――900m垂直运距：50－300m1、泵送混凝土的管道布置混凝土输送管道有：钢管、橡胶管、塑料软管等常用的直径为：100～150mm，每段长度3m，还配有45

和90

的弯管、锥形管。输送管宜直线布置，转弯宜缓，接头应严密。垂直泵送混凝土时，在立管的底部要增设逆流阀，防止混凝土倒流。泵送混凝土管道布置应注意以下几点：（1）地面平面布置的位置要求泵车进出方便，有一定的场地供混凝土运输车辆的停靠和掉头；（2）地面泵管的水平距离要满足设备的技术要求，不影响其他工作的正常进行；（3）混凝土泵车要布置在靠近水源和排水的地方；（4）混凝土泵与建筑物应一定的安全距离，并配有安全设施；（5）在楼面浇筑混凝土铺设输送管时，不准将混凝土输送管放在钢筋上，必须搭设临时排架或铁马凳，防止钢筋变形；（6）输送立管应尽量布置在设计的预留孔道内，与竖向结构牢固连接，管道装拆方便，尽量使混凝土的水平输送距离缩短，并满足浇筑顺序2、泵送混凝土施工（1）对混凝土材料的要求。用于泵送的混凝土应具有较好的流动性和凝聚性，混凝土泌水小，不易分离，否则在泵送中易产生堵管。一般要选择保水性好、泌水小的水泥。水泥用量不宜小于300kg/m3最大骨料直径与输送管道内径之比，碎石宜小于或等于1:3，卵石宜小于或等于1:2.5；砂率宜控制在38%～45%之内。混凝土的坍落度为100～200mm，当建筑物的层数超过20层时，坍落度可适当加大。在混凝土中宜掺入一定量的外加剂和粉煤灰，以改善混凝土的泵送性能。（2）泵送混凝土施工。泵送混凝土的施工要求主要有：1）泵送前，应用水、水泥浆或水泥砂浆润滑泵和输送管道内壁。从运输车卸下的混凝土级配不应改变，当混凝土的粗骨料较集中时，应重新搅拌后再进入泵的料斗。2）混凝土泵送要连续进行，料斗内应有足够的储备量，防止吸入空气造成阻塞。当停歇时间超过45min或混凝土出现离析现象时，应用压力水或其他方法将管道内的混凝土清洗干净。3）如混凝土泵出现阻塞，可将混凝土泵的开关拨到“反转”，使泵反转2～3个冲程，再拨到“正转”，使泵正转2～3个冲程，如此反复几次，将阻塞情况排除。当采用上述方法不能排除阻塞时，应查明阻塞处位置，拆下管道排除阻塞。4）混凝土泵送作业完成后，应立即清洗干净。泵送注意的几个问题：水泥用量不宜小于300kg/m3坍落度：当泵送高度在30米以下时为100~140mm；高度为30~60米时为140~160mm；高度为60~100米时为160~180mm；超过100米时为180~200mm骨料种类：对泵送混凝土以卵石和河砂最为合适；一般规定，粗骨料最大粒径与输送管之比：泵送高度50米以下，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5；泵送高度在50~100米时，宜在1：3~1：4；泵送高度在10米以上时，宜在1：4~1：5骨料级配和含砂率水灰比与外加剂：W/C=0.4~0.6；可适当加减水剂，缓凝剂等例题111起重机的2三、混凝土的质量检查与评定（1）检查1）施工全过程的检查：原材料、搅拌、运输、浇注、养护等。2）外观检查：表面有无麻面，蜂窝，孔洞，露筋，缺棱掉角，缝隙夹层等；外形尺寸是否超过允许值，允许偏差见下表>5m≦5m井筒全高垂直度井筒长宽对定位中心线预埋管预埋螺栓预埋件全高层高全高层间剪力墙墙，柱，梁独立基础基础H/1000且≦30+25，01555108+8，-5±30±10H/1000且≦30108581015允许偏差（mm）轴线位置电梯井预留孔洞中心线位置预埋设施中心线位置表面平整（2米长度以上）截面尺寸标高垂直度项目现浇结构的允许偏差（H为结构全高）（2）混凝土强度的检查

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