3.混凝土工程

混凝土工程是鋼筋混凝土工程中的重要組成部分，混凝土工程的施工過程有混凝土的制備、運輸、澆筑和養護等。

(1)原材料的質量要求。①水泥進場時應對其品種、級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行檢查，并應對其強度、安定性及其他必要的性能指標進行復驗，其質量必須符合國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175等的規定。當在使用中對水泥質量有懷疑或水泥出廠超過3個月(快硬硅酸鹽水泥超過1個月)時，應進行復驗，并按復驗結果使用。鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構中，嚴禁使用含氯化物的水泥;②混凝土外加劑種類較多，且均有相應的質量標準，使用時其質量及應用技術應符合國家現行標準和有關環境保護的規定。預應力混凝土結構中，嚴禁使用含氯化物的外加劑。鋼筋混凝土結構中，當使用含氯化物的外加劑時，混凝土中氯化物的總含量應符合現行國家標準《混凝土質量控制標準》GB50164的規定;③普通混凝土所用的粗細骨料的質量，應符合國家現行標準《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ53、《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》JGJ52的規定;④拌制混凝土宜采用飲用水。當采用其他水源時，水質應符合國家現行標準《混凝土拌和用水標準》JGJ63的規定;⑤混凝土中氯化物和堿的總含量應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010和設計的要求。

(2)混凝土攪拌。混凝土的攪拌就是根據混凝土的配合比，把水泥、砂、石、外加劑、礦物摻和料和水通過攪拌使其成為均質的混凝土，混凝土拌和物的入模溫度不應低于5℃，且不高于35℃。

1)混凝土攪拌機類型及選用。混凝土攪拌機按其工作原理，可以分為自落式和強制式兩大類，自落式混凝土攪拌機適用于攪拌塑性混凝土;強制式攪拌機的攪拌作用比自落式攪拌機強烈，宜于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土。、

2)混凝土攪拌制度確定。為了拌制出均勻優質的混凝土，除合理地選擇攪拌機外，還必須正確地確定攪拌制度，即進料容量、混凝土攪拌時間和投料順序。

①進料容量。進料容量是指將攪拌前各種材料的體積累積起來的容量。不同類型的攪拌機都有一定的進料容量，攪拌機不宜超載過多，以免影響混凝土拌和物的均勻性，進料容量宜控制在攪拌機的額定容量以下。施工配料就是根據施工配合比以及施工現場攪拌機的型號，確定現場攪拌時原材料的進料容量。

②混凝土攪拌時間。混凝土攪拌時間是指從原材料全部投入攪拌筒時起，到開始卸料時止所經歷的時間。當摻有外加劑與礦物摻和料時，攪拌時間應適當延長;采用自落式攪拌機時，攪拌時間宜延長30s。攪拌時間與攪拌質量密切相關。為獲得混合均勻、強度和工作性能都能滿足要求的混凝土，所需的最短攪拌時間稱為最短攪拌時間，混凝土攪拌的最短時間應滿足表4.1.5的規定。

③投料順序。投料順序是影響混凝土質量及攪拌機生產率的重要因素。按照原材料加入攪拌筒內的投料順序的不同，常用的投料順序有一次投料法和分次投料法：a.—次投料法是指在上料斗中先裝石子，再加水泥和砂，然后一次投入攪拌機內。對于自落式攪拌機要在攪拌筒內先加部分水，投料時砂壓住水泥，然后陸續加水，這樣水泥不致飛揚，并且水泥和砂先進入攪拌筒形成水泥砂漿，可縮短包裹石子的時間。對于強制式攪拌機，因下料口在下部，不能先加水，應在投放干料的同時，緩慢均勻分散地加水。b.采用分次投料攪拌方法時，應通過試驗確定投料順序、數量及分段攪拌的時間等工藝參數。摻和料宜與水泥同步投料，液體外加劑宜滯后于水和水泥投料;粉狀外加劑宜溶解后再投料。試驗表明，二次投料法的混凝土與一次投料法相比，可提高混凝土強度。在強度相同的情況下，可節約水泥。

(3)混凝土的運輸。混凝土運輸分為地面運輸、垂直運輸和樓地面運輸三種情況，不論用何種運輸方法，混凝土在運輸過程中，都應滿足下列要求：①在運輸過程中應保持混凝土的均質性，不發生離析現象;②混凝土運至澆筑點開始澆筑時，應滿足設計配合比所規定的坍落度;③應保證在混凝土初凝之前能有充分時間進行澆筑和振搗。

(4)混凝土的澆筑。

1)混凝土澆筑的一般規定。

①混凝土運輸、輸送、澆筑過程中嚴禁加水;混凝土運輸、輸送、澆筑過程中散落的混凝土嚴禁用于結構澆筑;混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不應超過混凝土的初凝時間。同一施工段的混凝土應連續澆筑，并應在底層混凝土初凝之前將上一層混凝土澆筑完畢。當底層混凝土初凝后澆筑上一層混凝土時，應按施工技術方案中對施工縫的要求進行處理。

②澆筑混凝土前，應清除模板內或墊層上的雜物。表面干燥的地基、墊層、模板上還應灑水濕潤;現場環境溫度高于35℃時宜對金屬模板進行灑水降溫;灑水后不得留有積水。

③混凝土輸送宜采用泵送方式。混凝土粗骨料最大粒徑不大于25mm時，可采用內徑不小于125mm的輸送泵管;混凝土粗骨料最大粒徑不大于40mm時，可采用內徑不小于150mm的輸送泵管。輸送泵管安裝接頭應嚴密，輸送泵管道轉向宜平緩。輸送泵管應采用支架固定，支架應與結構牢固連接，輸送泵管轉向處支架應加密。

④在澆筑豎向結構混凝土前，應先在底部填以不大于30mm厚與混凝土內砂漿成分相同的水泥砂漿;澆筑過程中混凝土不得發生離析現象。

⑤柱、墻模板內的混凝土澆筑時，當無可靠措施保證混凝土不產生離析，其自由傾落高度應符合如下規定,當不能滿足時，應加設串筒、溜管、溜槽等裝置。

a.粗骨料料徑大于25mm時，不宜超過3m;

b.粗骨料料徑不大于25mm時，不宜超過6m。

⑥在澆筑與柱和墻連成整體的梁和板時，應在柱和墻澆筑完畢后停歇1?1.5h，再繼續澆筑。

⑦梁和板宜同時澆筑混凝土，有主、次梁的樓板宜順著次梁方向澆筑，單向板宜沿著板的長邊方向澆筑;拱和高度大于1m時的梁等結構，可單獨澆筑混凝土。

2)大體積混凝土結構澆筑。大體積混凝土結構是指混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計姜因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。大體積混凝土結構由于承受的荷載大，整體性要求高，往往不允許留設施工縫，要求一次連續澆筑完畢。另外，大體積混凝土結構在澆筑后，水泥水化熱量大而且聚積在內部不易散發，澆筑初期混凝土內部溫度顯著升高，而表面散熱較快，這樣形成較大的內外溫差，混凝土內部產生壓應力，而表面產生拉應力，則混凝土表面會產生裂縫。在澆筑后期，當混凝土內部逐漸散熱冷卻產生收縮時，由于受到基底或已澆筑的混凝土的約束，接觸處將產生很大的拉應力，當拉應力超過混凝土當時齡期的極限抗拉強度時，便會產生裂縫。要防止大體積混凝土結構澆筑后產生裂縫，就要降低混凝土的溫度應力，大體積混凝土施工溫度控制應符合下列規定：

①混凝土入模溫度不宜大于30℃;混凝土澆筑體最大溫升不宜大于50℃;

②在覆蓋養護或帶模養護階段，混凝土澆筑體表面以內40?100mm位置處的溫度與混凝土澆筑體表面溫度差值不宜大于25℃;結束覆蓋養護或拆模后，混凝土澆筑體表面以內40?100mm位置處的溫度與環境溫度差值不應大于25℃;

③混凝土降溫速率不宜大于2.0℃/d。為此應采取相應的措施有：應優先選用水化熱低的水泥;在滿足設計強度要求的前提下，盡可能減少水泥用量;摻入適量的粉煤灰(粉煤灰的摻量一般以15%?25%為宜);降低澆筑速度和減小澆筑層厚度;采取蓄水法或覆蓋法進行人工降溫措施;必要時經過計算和取得設計單位同意后可留后澆帶或施工縫分層分段澆筑。

大面積混凝土結構的澆筑方案，一般分為全面分層、分段分層和斜面分層三種(圖4.1.21)。全面分層法要求的混凝土澆筑強度較大，斜面分層法混凝土澆筑強度較小，施工中可根據結構物的具體尺寸、搗實方法和混凝土供應能力，認真選擇澆筑方案。目前應用較多的是斜面分層法。

3)混凝土密實成型。

①混凝土振動密實成型。用于振動搗實混凝土拌和物的振動器按其工作方式可分為內部振動器、外部振動器、表面振動器和振動臺四種(圖4.1.22)。

內部振動器又稱插入式振動器，其工作部分是一棒狀空心圓柱體，內部裝有偏心振子，在電動機帶動下產生高速轉動而產生高頻微幅的振動。內部振動器適用于基礎、柱、梁、墻等深度或厚度較大的結構構件的混凝土搗實。

振動棒振搗混凝土應按分層澆筑厚度分別進行振搗，振動棒的前端應插入前一層混凝 土中，插入深度不應小于50mm;振動棒應垂直于混凝土表面并快插慢拔均勻振搗;當混凝土表面無明顯塌陷、有水泥漿出現、不再冒氣泡時，可結束該部位振搗;振動棒與模板的距離不應大于振動棒作用半徑的0.5倍;振搗插點間距不應大于振動棒的作用半徑的 1.4倍。振搗棒移動方式有行列式和交錯式兩種(圖4. 1.23)。

表面振動器又稱平板振動器，是放在混凝土表面進行振搗，適用于振搗樓板、地面和薄殼等薄壁構件。當采用表面振動器時，要求振動器的平板與混凝土保持接觸，其移動間距應保證振動器的平板能覆蓋已振實部分的邊緣，應相互搭接30?50mm，以保證銜接處混凝土的密實。最好振搗兩遍，兩遍方向互相垂直。第一遍主要使混凝土密實，第二遍主要使混凝土表面平整。每一位置的延續時間一般為25?40s，以混凝土表面均勻出現浮漿為準。

外部振動器又稱附著式振動器，它是直接固定在模板上，利用帶偏心塊的振動器產生的振動通過模板傳遞給混凝土拌和物，達到振實的目的。適用于振搗斷面較小或鋼筋較密的柱、梁、墻等構件。使用外部振動器時，應考慮其有效作用范圍約1?1.5m,作用深度約250mm。當構件尺寸較厚時，需在構件兩側安設振動器同時進行振動。當鋼筋配置較密和構件斷面較深較窄時，亦可采取邊澆筑邊振動的方法。

振動臺是混凝土預制構件廠中的固定生產設備，用于振實預制構件。

②混凝土真空作業法。混凝土真空作業法是指借助于真空負壓，將水從剛澆筑成型的混凝土拌和物中吸出，同時使混凝土拌和物密實的一種成型方法。按真空作業的方式，分為表面真空作業和內部真空作業。表面真空作業是在混凝土構件的上、下表面或側面布置真空腔進行吸水。上表面真空作業適用于樓板、預制混凝土平板、道路、機場跑道等;下表面真空作業適用于薄殼、隧道頂板等;墻壁、水池、橋墩等則宜用側表面真空作業。有時還可將上述幾種方法結合使用。

4)施工縫留置及處理。混凝土結構多要求整體澆筑，但由于技術上或組織上的原因，澆筑不能連續進行時，且中間的間歇時間有可能超過混凝土的初凝時間，則應事先確定在適當位置留置施工縫。施工縫的位置應在混凝土澆筑前按設計要求和施工技術方案確定。由于施工縫是結構中的薄弱環節，因此，施工縫宜留置在結構受剪力較小且便于施工的部位。柱子宜留在基礎頂面、梁或吊車梁牛腿的下面、吊車梁的上面、無梁樓蓋柱帽的下面(圖4.1.24)，同時又要照顧到施工的方便。與板連成整體的大斷面梁應留在板底面以下20?30mm處，當板下有梁托時，留置在梁托下部。單向板應留在平行于板短邊的任何位置。有主、次粱樓蓋宜順著次梁方向澆筑，應留在次梁跨度的中間1/3跨度范圍內(圖4.1.25)。樓梯應留在樓梯段跨度端部1/3長度范圍內。墻可留在門洞口過梁跨中1/3范圍內，也可留在縱橫墻的交接處。雙向受力的樓板、大體積混凝土結構、拱、薄殼、多層框架等及其他結構復雜的結構，應按設計要求留置施工縫。

在施工縫處繼續澆筑混凝土時，應符合下列規定：

①已澆筑的混凝土，其抗壓強度不應小于1.2N/mm2;

②在已硬化的混凝土表面上，應清除水泥薄膜和松動石子以及軟弱混凝土層，并加以充分濕潤和沖洗干凈，且不得積水;

③在澆筑混凝土前，宜先在施工縫處刷一層水泥漿(可摻適量界面劑)或鋪一層與混凝土內成分相同的水泥砂漿;

④混凝土應細致搗實，使新舊混凝土緊密結合。

后澆帶通常根據設計要求留設，并在主體結構保留一段時間(若設計無要求，則至少保留28d)后再澆筑，將結構連成整體。填充后澆帶，可采用微膨脹混凝土、強度等級比原結構強度提高一級，并保持至少14d濕潤養護。后澆帶接縫處按施工縫的要求處理。

(5)混凝土的養護。混凝土養護一般可分為標準養護、加熱養護和自然養護。選擇養護方式應考慮現場條件、環境溫濕度、構件特點、技術要求、施工操作等因素

1)標準養護。混凝土在溫度為20℃±2℃，相對濕度為90%以上的潮濕環境或水中進行的養護，稱為標準養護。用于對混凝土立方體試件進行養護。

2)加熱養護。為了加速混凝土的硬化過程，對混凝土拌和物進行加熱處理，使其在較高的溫度和濕度環境下迅速凝結、硬化的養護，稱為加熱養護。常用的熱養護方法是蒸汽養護。

3)自然養護。在常溫下(平均氣溫不低于5℃)采用適當的材料覆蓋混凝土，并采取澆水潤濕、防風防干、保溫防凍等措施所進行的養護，稱為自然養護。自然養護分灑水養護和噴涂薄膜養生液養護兩種。灑水養護就是用草簾將混凝土覆蓋，經常澆水使其保持濕潤。噴涂薄膜養生液養護適用于不宜澆水養護的高聳構筑物和大面積混凝土結構。噴涂薄膜養生液養護是指混凝土表面覆蓋薄膜后，能阻止混凝土內部水分的過早過多蒸發，保證水泥充分水化。

混凝土的自然養護應符合下列規定：

①應在澆筑完畢后的12h以內對混凝土加以覆蓋并保濕養護;干硬性混凝土應于澆筑完畢后立即進行養護。當日最低溫度低于5℃時，不應采用灑水養護;

②混凝土澆筑后應及時進行保濕養護，保濕養護可采用灑水、覆蓋、噴涂養護劑等方式，混凝土灑水養護的時間：采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，不應少于7d;采用其他品種水泥時，養護時間應根據水泥性能確定;采用緩凝型外加劑、大摻量礦物摻和料配制的混凝土，不應少于14d;抗滲混凝土、強度等級C60及以上的混凝土，不應少于14d;后澆帶混凝土的養護時間不應少于14d;地下室底層和上部結構首層柱、墻混凝土帶模養護時間，不宜少于3d。

③澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態，混凝土養護用水應與拌制用水相同;

④采用塑料布覆蓋養護的混凝土，其敞露的全部表面應覆蓋嚴密，并應保持塑料布內有凝結水;

⑤混凝土強度達到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏、堆放荷載、安裝模板及支架。

4.混凝土冬期與高溫施工

(1)混凝土冬期施工。當室外日平均氣溫連續5日穩定低于5℃時，應采取冬期施工措施;當混凝土未達到受凍臨界強度而氣溫驟降至0℃以下時，應按冬期施工的要求采取應急防護措施。

冬期施工配制混凝土宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。采用蒸汽養護時，宜選用礦渣硅酸鹽水泥。采用非加熱養護法時，混凝土中宜摻人引氣劑、引氣型減水劑或含有引氣組分的外加劑，混凝土含氣量宜控制在3.0%?5.0%。

1)混凝土受凍臨界強度。混凝土受凍臨界強度是指混凝土在遭受凍結前具備抵抗冰脹應力的能力，使混凝土受凍后的強度損失不超過5%而必需的臨界強度。

受凍的混凝土在解凍后，其強度雖能繼續增長，但已不能達到原設計的強度等級。混凝土遭受凍結后強度損失，與受凍時間的早晚、凍結前混凝土的強度、水灰比等有關。遭凍結時間越早、受凍前強度越低、水灰比越大，則強度損失越多，反之則損失越少。為了減少混凝土受凍后的強度損失，保證解凍后混凝土的強度能達到設計要求的強度等級，必須使混凝土在受凍前具備抵抗冰脹應力的能力。經過試驗得知，混凝土經過預先養護達到某一強度后再遭凍結，混凝土解凍后強度還能繼續增長，能達到設計強度的95%以上，對結構強度影響不大。

2)混凝土冬期施工措施。在混凝土冬期施工時，為確保混凝土在遭凍結前達到受凍臨界強度，可采用下列措施：

①宜采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;采用蒸汽養護時，宜采用礦渣硅酸鹽水泥。

②降低水灰比，減少用水量，使用低流動性或干硬性混凝土。

③澆筑前將混凝土或其組成材料加溫，提高混凝土的入模溫度，使混凝土既早強又不易凍結。

④對已經澆筑的混凝土采取保溫或加溫措施，人工制造一個適宜的溫濕條件，對混凝土進行養護;

⑤攪拌時，加入一定的外加劑，加速混凝土硬化、盡快達到臨界強度，或降低水的冰點，使混凝土在負溫下不致凍結。

3)混凝土冬期養護方法。養護法的三個基本要素是混凝土的入模溫度、維護層的總傳熱系數和水泥水化熱值。應通過熱工計算調整以上三個要素，目的是使混凝土冷卻到0℃時，混凝土強度能達到臨界強度的要求。混凝土冬期養護方法主要有三類：混凝土養護期間不加熱的方法，如：蓄熱法、摻外加劑法等;混凝土養護期間加熱的方法，如電熱法、蒸汽加熱法和暖棚法等;綜合方法，即把上述兩類方法綜合應用，如目前常用的綜合蓄熱法，即在蓄熱法基礎上摻外加劑(早強劑或防凍劑)或進行短時加熱等綜合措施。

①蓄熱法。蓄熱法是利用混凝土原材料預熱的熱量及水泥水化熱，通過適當的保溫覆蓋，延緩混凝土的冷卻速度，使混凝土在凍結前達到受凍臨界強度的一種冬期施工方法。適用于室外最低溫度不低于-15°C的地面以下工程和表面系數(指結構冷卻的表面與全部體積的比值)不大于15的結構。

采用蓄熱法時，宜用強度等級高、水化熱大的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，摻用早強型外加劑，適當提高人模溫度，外部早期短時加熱;同時選用傳熱系數較小、價廉耐用的保溫材料。

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