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1、教师签名：第1 页第 10 章 混凝土建筑物施工第一节砂石骨料生产砂石骨料是混凝土的最基本组成材料，水工混凝土工程对砂石骨料的需要量相当大, 质量要求高，一般在施工现场制备。大中型水利工程根据砂石骨料来源的不同，可将骨料生产分为三种基本类型：(1)天然骨料即在河床中开挖天然砂砾料( 毛料 ) ，经冲洗筛分而形成砾石和砂。(2)人工骨料即用爆破开采块石，经破碎、冲洗、筛分、磨制而成碎石和人工砂。(3)组合骨料即以天然骨料为主、人工骨料为辅配合使用。砂石骨料生产过程包括开采、运输、加工和贮存。一、毛料开采毛料开采应根据施工组织设计安排的料场顺序开采。开采方法有：1、水下开采在河床或河滩开采天然砂砾
2、料，一般使用链斗式采砂船开采，配套砂驳作水上运输至岸边，然后用皮带机上岸，最后组织陆路运输至骨料加工厂毛料堆场。2、陆上开采陆上一般采用正铲、反铲、索铲开采，用自卸汽车、列车、皮带机等运至骨料加工厂毛料堆场。3、山场开采人工骨料的毛料，一般在山场进行爆破开采，也可利用岩基开挖的石渣，但要求原岩质地坚硬，符合规范要求。爆破方式可采用洞室爆破或深孔爆破，用正铲、反铲或装载机装碴，用上述设备运至骨料加工厂毛料堆场。二、骨料加工从料场开采的毛料不能直接用于拌制混凝土，需要通过破碎、筛分、冲洗等加工过程，制成符合级配要求、除去杂质的各级粗、细骨料。(一) 破碎为了将开采的石料破碎到规定的粒径，往往需要经
3、过几次破碎才能完成。因此，通常将骨料破碎过程分为粗碎 ( 将原石料破碎到3007Omm) 、中碎 ( 破碎到 7020mm) 和细碎 ( 破碎到 20lmm)三种。骨料用碎石机进行破碎。碎石机的类型有颚式碎石机、锥式碎石机、辊式碎石机和锤式碎石机等。1、颚式碎石机又称为夹板式碎石机，其构造如图10-1 所示。它的破碎槽由两块颚板( 一块固定，另一块可以摆动)构成，颚板上装有可以更换的齿状钢板。工作时，由传动装置带动偏心轮作用使活动颚板左右摆动，破碎槽即可一开一合，将进入的石料轧碎，从下端出料口漏出。教师签名：第2 页图 10-1按照活动颚板的摆动方式，颚式碎石机又分为简单摆动式和复杂摆动式两种
4、，其工作原理如图10-2 。复杂摆动式的活动颚板上端直接挂在偏心轴上，其运动含左右摆动和上下摆动两个方向，故破碎效果较好，产品粒径较均匀，生产率较高，但颚板的磨损较快。图 10-2颚式碎石机结构简单，工作可靠，维修方便，适用于对坚硬石料进行粗碎或中碎。但成品料中针片状含量较多，活动颚板需经常更换。2、锥式碎石机它的破碎室由内、外锥体之间的空隙构成。活动的内锥体装在偏心主轴上，外锥体固定在机架上，如图 10-3 所示。工作时，由传动装置带动主轴旋转，使内锥体作偏心转动，将石料碾压破碎并从破碎室下端出料槽滑出。教师签名：第3 页图 10-3锥式碎石机是一种大型碎石机械，碎石效果好，破碎的石料较方正
5、，生产率高，单位产品能耗低，适用于对坚硬石料进行中碎或细碎。但其结构复杂，体形和重量都较大，安装维修不方便。3、辊式碎石机和锤式碎石机辊式碎石机是用两个相对转动的滚轴轧碎石块，锤式碎石机是用带锤子的圆盘在回转时击碎石块。适用于破碎软的和脆的岩石，常担任骨料细碎任务。(二) 筛分与冲洗筛分是将天然或人工的混合砂石料，按粒径大小进行分级。冲洗是在筛分过程中清除骨料中夹杂的泥土。骨料筛分作业的方法有机械和人工两种。大中型工程一般采用机械筛分。(1)偏心轴振动筛。又称为偏心筛，其构造如图10-4 所示。它主要由固定机架、活动筛架、筛网、偏心轴及电动机等组成。筛网的振动，是利用偏心轴旋转时的惯性作用，偏
6、心轴安装在固定机架上的一对滚珠轴承中，由电动机通过皮带轮带动，可在轴承中旋转。活动筛架通过另一对滚珠轴承悬装在偏心轴上。筛架上装有两层不同筛孔的筛网，可筛分三级不同粒径的骨料。偏心筛适用于筛分粗、中颗粒，常担任第一道筛分任务。教师签名：第4 页图 10-4(2)惯性振动筛。又称为惯性筛，其构造如图10-5 所示。它的偏心轴( 或带偏心块的旋转轴) 安装在活动筛架上，筛架与固定机架之间用板簧相联。筛网振动靠的是筛架上偏心轴的惯性作用。图 10-5惯性筛的特点是弹性振动，振幅小，随来料多少而变化，容易因来料过多而堵塞筛孔，故要求来料均匀。适用于中、细颗粒筛分。(3)自定中心筛。 是惯性筛上的一种改
7、进形式。它在偏心轴上配偏心块，使之与轴偏心距方向相差180。，还在筛架上另设皮带轮工作轴(中心线 )。工作时向上和向下的离心力保持动力平衡，工作轴位置基本不变。皮带轮只作回转运动，传给固定机架的振动力较小，皮带轮也不容易打滑和损坏。这种筛因皮带轮中心基本不变，故称为自定中心筛。在筛分的同时，一般通过筛网上安装的几排带喷水孔的压力水管，不断对骨料进行冲洗，冲洗水压应大于 0.2MPa。在骨料筛分过程中，由于筛孔偏大，筛网磨损、破裂等因素，往往产生超径骨料，即下一级骨料中混入的上一级粒径的骨料。相反，由于筛孔偏小或堵塞、喂料过多、筛网倾角过大等因素，往往产生逊径骨料，即上一级骨料中混入的下一级粒径
8、的骨料。超径和逊径骨料的百分率( 按重量计 ) 是筛分作业的质量控制指标。要求超径石不大于5% ，逊径石不大于10% 。(三) 制砂粗骨料筛洗后的砂水混合物进入沉砂池( 箱) ，泥浆和杂质通过沉砂池( 箱) 上的溢水口溢出，较重的砂颗粒沉入底部，通过洗砂设备即可制砂。常用的洗砂设备是螺旋洗砂机，其结构如图10-6 所示。它是一个倾斜安放的半圆形洗砂槽，槽内装有12 根附有螺旋叶片的旋转主轴。斜槽以 18。20。的倾斜角安放，低端进砂，高端进水。由于螺旋叶片的旋转，使被洗的砂受到搅拌，并移向高端出料口，洗涤水则不断从高端通入，污水从低端的溢水口排出。教师签名：第5 页图 10-6当天然砂数量不足
9、时，可采用棒磨机制备人工砂。将小石投入装有钢棒的棒磨机滚筒内，靠滚筒旋转带动钢棒挤压小石而成砂。三、骨料加工厂把骨料破碎、筛分、冲洗、运输和堆放等一系列生产过程集中布置，称为骨料加工厂。当采用天然骨料时，加工的主要作业是筛分和冲洗；当采用人工骨料时，主要作业是破碎、筛分、冲洗和棒磨制砂。大中型工程常设置筛分楼，利用楼内安装的24 套筛、洗机械，专门对骨料进行筛分和冲洗的联合作业，其设备布置和工艺流程如图10-7 所示。教师签名：第6 页图 10-7进入筛分楼的砂石混合料，首先经过预筛分，剔出粒径大于150mm( 或 120mm) 的超径石。经过预筛分运来的砂石混合料，由皮带机输送至筛分楼，再经
10、过两台筛分机筛分和冲洗，四层筛网(一台筛分机设有两层不同筛孔的筛网) 筛出了五种粒径不同的骨料，即：特大石、大石、中石、小石、砂子，其中特大石在最上一层筛网上不能过筛，首先被筛分出，砂子、淤泥和冲洗水则通过最下一层筛网进入沉砂箱，砂子落入洗砂机中，经淘洗后可得到清洁的砂。经过筛分的各级骨料，分别由皮带机运送到净料堆贮存，以供混凝土制备的需要。四、骨料的堆存骨料堆存分毛料堆存与成品堆存两种。毛料堆存的作用是调节毛料开采、运输、与加工之间的不均衡性；成品堆存的作用是调节成品生产、运输和混凝土拌和之间的不均衡性，保证混凝土生产对骨料的需要。( 一) 骨料堆存方式1、台阶式料仓如图 10-8，在料仓底
11、部设有出料廊道，骨料通过卸料闸门卸在皮带机上运出。图 10-82、堆料机料仓如图 10-9、图 10-10 ，采用双悬臂或动臂堆料机沿土堤上铺设的轨道行驶，沿程向两侧卸料。教师签名：第7 页图 10-9图 10-10(二) 骨料堆存中的质量控制料堆底部的排水设施应保持完好，尽量使砂子在进入拌和楼前表面含水率降低在5%以下。 尽量减少 骨料的转运次数和降低自由跌落高度(一般应控制在3m 以内 )，以防骨料分离和逊径含量过高。教师签名：第8 页第二节大体积混凝土温度控制一般把结构最小尺度大于2m 的混凝土称为大体积混凝土。大体积混凝土要求控制水泥水化产生的热量及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝
12、。一、混凝土温度变化过程水泥在凝结硬化过程中，会放出大量的水化热。水泥在开始凝结时放热较快，以后逐渐变慢，普通水泥最初 3d 放出的总热量占总水化热的50% 以上。 水泥水化热与龄期的关系曲线如图10-11 。图中 Qo为水泥的最终发热量(J/kg)，其中 m为系数，它与水泥品种及混凝土入仓温度有关。图 10-11混凝土的温度随水化热的逐渐释放而升高，当散热条件较好时，水化热造成的最高温度升高值并不大，也不致使混凝土产生较大裂缝。而当混凝土的浇筑块尺寸较大时，其散热条件较差，由于混凝土导热性能不良，水化热基本上都积蓄在浇筑块内，从而引起混凝土温度明显升高，有时混凝土块体中部温度可达6080。由
13、于混凝土温度高于外界气温，随着时间的延续，热量慢慢向外界散发，块体内温度逐渐下降。这种自然散热过程甚为漫长，大约要经历几年以至几十年的时间水化热才能基本消失。此后，块体温度即趋近于稳定状态。在稳定期内，坝体内部温度基本稳定，而表层混凝土温度则随外界温度的变化而呈周期性波动。由此可见，大体积混凝土温度变化一般经历升温期、冷却期和稳定期三个时期( 如图 11 12)。图 10-12由图可知 T=Tm-Tf=Tp+Tr-Tf 由于稳定温度Tf值变化不大， 所以要减少温差，就必须采取措施降低混凝土土入仓温度Tp和混凝土的最大温升Tr。二、温度应力与温度裂缝混凝土温度的变化会引起混凝土体积变化，即温度变
14、形。而温度变形一旦受到约束不能自由伸缩时，教师签名：第9 页就必然引起温度应力。若为压应力，通常无大的危害；若为拉应力，当超过混凝土抗拉强度极限时，就会产生温度裂缝，如图10-13 。图 10-131、表面裂缝大体积混凝土结构块体各部分由于散热条件不同，温度也不同，块体内部散热条件差，温度较高，持续时间也较长；而块体外表由于和大气接触，散热方便，冷却迅速。当表面混凝土冷却收缩时，就会受到内部尚未收缩的混凝土的约束产生表面温度拉应力，当它超过混凝土的抗拉极限强度时，就会产生裂缝。一般表面裂缝方向不规则，数量较多，但短而浅，深度小于lm，缝宽小于0.5mm 。有的后来还会随着坝体内部温度降低而自行
15、闭合。因而对一般结构威胁较小。但在混凝土坝体上游面或其他有防渗要求的部位，表面裂缝形成了渗透途径，在渗水压力作用下，裂缝易于发展；在基础部位，表面裂缝还可能与其他裂缝相连，发展成为贯穿裂缝。这些对建筑物的安全运行都是不利的，因此必须采取一些措施，防止表面裂缝的产生和发展。防止表面裂缝的产生，最根本的是把内外温差控制在一定范围内。防止表面裂缝还应注意防止混凝土表面温度骤降( 冷击 ) 。冷击主要是冷风寒潮袭击和低温下拆模引起的，这时会形成较大的内外温差，最容易发生表面裂缝。因此在冬季不要急于拆模，对新浇混凝土的表面，当温度骤降前应进行表面保护。表面保护措施可采用保温模板、挂保温泡沫板、喷水泥珍珠
16、岩、挂双层草垫等。2、深层裂缝和贯穿裂缝混凝土凝结硬化初期，水化热使混凝土温度升高，体积膨胀，基础部位混凝土由于受基岩的约束，不能自由变形而产生压应力，但此时混凝土塑性较大，所以压应力很低。随着混凝土温度的逐渐下降，体积也随之收缩，这时混凝土已硬化，并与基础岩石粘结牢固，受基础岩石的约束不能自由收缩，而使混凝土内部除抵消了原有的压应力外，还产生了拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时，就产生裂缝。裂缝方向大致垂直于岩面，自下而上开展，缝宽较大( 可达 13mm) ，延伸长，切割深( 缝深可达35m以上) ，称之为深层裂缝。当平行坝轴线出现时，常常贯穿整个坝段，则称为贯穿裂缝。基础贯穿裂缝对建筑物安全运行是很危险的，因为这种裂缝发生后，就会把建筑物分割成独立的块体，使建筑物的整体性遭到破坏，坝内应力发生不利变化，特别对于大坝上游坝踵处将出现较大的拉应力，甚至危及大坝安全。防止产生基础贯穿裂缝，关键是控制混凝土的温差，通常基础容许温差的控制范围如表10-1。表 10-1 基础容许温差T() 浇筑块边长L(m) 16 1720 2130 3140
