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1、第三章第三章 混凝土结构工程混凝土结构工程12 3.1模板工程3.2 钢筋工程3.3混凝土工程目录3 混凝土是土木建筑工程最重要的材料。自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来,至今已有100多年的历史。混凝土工程技术总是伴随着工程建设的需要和科学技术的发展而进步。在初始阶段,人们使用高流动性混凝土,而获得的强度却很低。 混凝土结构工程的发展混凝土结构工程的发展4 后来,配制成塑性和流动性混凝土,强度和使用都有所改善。到20世纪中叶,水泥混凝土技术的进步和设备的进一步改进,使混凝土又向干硬性或半干硬性方向转变,配制的强度更高,施工难度也随之增加。由于外加剂技术的进步,混凝土拌合物
2、向塑性和流动性方向发展。混凝土强度和流动度得以兼顾,工程质量和速度同时得到提高。 近十多年来,人们又把耐久性作为混凝土追求的主要目标,并引入超细活性掺合料,作为混凝土的重要组份,从而发展了具有高耐久性、高流动性和体积稳定性,且具有一定强度的混凝土,即高性能混凝土。高性能混凝土是21世纪混凝土技术发展的重点和方向。5 混凝土结构工程是将钢筋和混凝土两种材料,按设计要求浇筑而成各种形状的构件和结构。 在土木工程施工中,混凝土结构工程不仅在项目的工程造价中占有绝对的比重,而且对工期有很大的影响。钢筋混凝土工程按施工方法分为现浇整体式、预制装配式和装配整体式三类。 现浇整体式结构工程是在施工现场,在结
3、构设计位置支设模板,绑扎钢筋,浇筑混凝土,振捣成型、养护,在混凝土达到设计要求强度时拆除模板,制成结构构件。6 该结构的整体性和抗震性能好,但施工时模板消耗多,现场工人劳动强度大,且结构的施工质量受气候的影响,工期相对较长。 预制装配式结构是在施工现场或工厂先制作好构件,运到施工现场通过施工机械安装到设计位置。 该结构可缩短施工工期,降低工程费用,改善现场工人的作业条件,提高劳动效率,构件质量较好,但存在整体性和抗震性较差等不足,在有抗震要求的地区不宜使用。 7 装配整体式结构是在近几年出现的具有二者优点的结构工程,既节省模板,降低工程费用,又提高了结构的整体性和抗震性,在现代土木工程中正得到
4、越来越多的应用。 混凝土工程的施工工艺过程如图3.0.1所示:图3.0.1混凝土结构工程施工工艺水泥、粗颗粒、细颗粒、水、外加剂水泥、粗颗粒、细颗粒、水、外加剂水泥、粗颗粒、细颗粒、水、外加剂水泥、粗颗粒、细颗粒、水、外加剂养护养护养护养护浇筑混凝土浇筑混凝土浇筑混凝土浇筑混凝土模板制作、安装模板制作、安装模板制作、安装模板制作、安装模板清理模板清理模板清理模板清理拆模拆模拆模拆模配制、搅拌配制、搅拌配制、搅拌配制、搅拌钢筋加工、安装钢筋加工、安装钢筋加工、安装钢筋加工、安装83.1 模板工程模板工程3.1.1 模板工程的发展趋势模板工程的发展趋势3.1.2 模板系统的组成与要求模板系统的组成
5、与要求3.1.3 模板分类模板分类3.1.4 模板结构设计模板结构设计3.1.5 模板安装与拆除模板安装与拆除3.1.6 新型模板技术新型模板技术3.1.7 模板坍塌事故典型实例分析模板坍塌事故典型实例分析9 1.20世纪90年代以来,随着改革开放的深入、经济特区的发展,高层和超高层建筑大量兴建,大规模的基础设施建设、城市交通和高速公路的飞速发展,数量多、规模大、工程质量要求高、工程进度要求短,许多工程要求做成清水混凝土,这对模板的加工精度、面板的力学性能和表面质量等提出了更高的要求,研发新型模板体系是我国模板工程的发展趋势。3.1.1 模板工程的发展趋势模板工程的发展趋势10 2.现浇混凝土
6、结构所用模板技术已迅速向多样化、体系化方向发展。除木模外,已形成了组合式、工具式、永久式三大系列工业化模板体系,并且正在逐步开发多功能模板,如透水模板、快易收口型网状模板等。应该指出,液压提升模板是今后的发展方向,它不仅仅能加快施工进度、节约模板,大大提高劳动效率,节约人工,还可以降低成本,保证质量和安全。 11整个模板系统包括模板和支架系统两部分。模板部分是指与混凝土直接接触使混凝土具有构件所要求形状的部分;支架系统是指保证模板形状、尺寸及其空间位置的支撑体系,该体系既要保证模板形状、尺寸和空间位置正确,又要承受模板、混凝土及施工荷载。3.1.2 模板系统的组成和要求模板系统的组成和要求12
7、 模板及其支架系统应符合下列基本要求:模板及其支架系统应符合下列基本要求:1.保证工程结构和构件各部分形状和相互位置的准确性;2.应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载;3.要求模板系统构造简单,装拆方便;4.模板的接缝不应漏浆;5.模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂,但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂;6.对清水混凝土工程及装饰混凝土工程,应使用能达到设计效果的模板。13钢框木胶合板模板钢框木胶合板模板14自动液压爬升模板自动液压爬升模板15大模板施工工程大模板施工工程16滑升模板工程滑升模板工程17模板按所用材料分为木模板
8、、钢模板、胶合板模板、钢框木(竹)胶合板模板、塑料模板、玻璃钢模板、铝合金模板、钢丝网水泥模板和钢筋混凝土模板等。3.1.3 模板分类模板分类1.按材料分类按材料分类182.按施工方法分类按施工方法分类根据施工方法可分为现场装拆式模板、固定式模板、移动式模板和永久性模板四类。现场装拆式模板组合钢模板、工具式模板等;固定式模板土胎模、砖胎模、混凝土胎模;移动式模板滑升模板、提升模板、飞模(台模)等;永久性模板异形金属薄板、预应力混凝土薄板、玻璃纤维水泥模板等。19组合钢模板又称组合式定型小钢模,主要由钢模板、连接件和支承件三部分组成。组合钢模板的优点是通用性强、组装灵活、节省用工;浇筑的构件尺寸
9、准确、棱角整齐、表面光滑;模板周转次数多;节约大量木材。缺点是一次投资大,浇筑成型的混凝土表面过于光滑,不利于表面装修等。 (1)组合钢模板)组合钢模板20 平面模板平面模板平面模板平面模板(p); 阴阴阴阴角角角角模模模模板板板板(Yi)或E(混凝土构件阴角、内墙角、梁板交接处);阳角模板阳角模板阳角模板阳角模板(Ya)(用于混凝土构件阳角);连接角模连接角模连接角模连接角模(J)(用于平模作垂直连接构成阳角)。表示方式:如P2015,表宽200mm,长1500mm;E1512,表宽150mm150mm,长1200mm;Y0504,表宽50mm50mm,长400mm;J0015,表宽50mm
10、50mm,长1500mm。 钢模板钢模板 钢模板主要包括:钢模板主要包括:21图3.1.1钢模板类型(单位:mm)(a)平面模板;(b)阴角模板;(c)阳角模板;(d)连接角模22钢模板面板厚度为2.3mm、2.5mm。钢模板采用模数制设计,宽度以100mm100mm为基础,以50mm50mm为模数进级;长度以450mm450mm为基础,以150mm150mm为模数进级,当长度超过900mm900mm时,以300mm300mm为模数进级,肋高55mm55mm。连接件主要包括U形卡、L型插销、钩头螺栓、紧固螺栓和对拉螺栓等,见图3.1.2所示。连接件连接件23图3.1.2钢模板连接件图(a)U形
11、卡;(b)L形插销(c)钩头螺栓;(d)紧固螺栓;(e)对拉螺栓1-钢模板2-对拉螺栓3-扣件4-钢楞5-套管24U形卡主要用于模板纵横向的拼接;L型插销用于增加钢模的纵向拼接刚度,以保证接头处板面的平整;钩头螺栓用于钢模板与内、外钢楞间的连接固定;紧固螺栓用于紧固内、外钢楞,增加模板拼装后的整体刚度;对拉螺栓用于连接两侧模板,保持两侧模板的设计间距,并承受混凝土侧压力及其他荷载,确保模板的强度和刚度。25钢模板连接件(a)U形卡连接;(b)L形插销连接;(c)钩头螺栓连接;(d)紧固螺栓连接;(e)对拉螺栓连接1-圆钢管楞;2-“3”形扣件;3-钩头螺栓;4-内卷边槽钢钢楞;5-蝶形扣件;6
12、-紧固螺栓;7-对拉螺栓;8-塑料套管;9-螺母26组合钢模板的支承件包括钢楞、柱箍、梁卡具、钢管架、钢管脚手架、平面可调桁架等。钢楞亦称龙骨,常用于支撑钢模板并加强其整体刚度,可采用圆钢管、矩形钢管、内卷边槽钢、轻型槽钢、扎制槽钢等制成。常用的钢管型梁卡具(图3.1.3),适用于断面为700mm500mm以内的梁,卡具的高度和宽度均可调节。支承件支承件27 图3.1.3钢管型梁卡具(单位:mm)1-32钢管;2-25钢管;3-圆孔;4-钢销;5-螺栓;6-螺母;7-钢筋环28钢管架又称为钢支撑,用于承受水平模板传来的竖向荷载,一般由内外两节钢管组成,可以伸缩调节支柱高度。钢管架钢管架29工具
13、式模板,是指专门针对某一种现浇混凝土结构体系施工的需要,研究开发的一种专用模板。大模板大模板剪力墙结构或框架剪力墙结构滑模滑模水塔、烟囱、桥墩、竖井壁、框架结构爬升模板爬升模板墙体、桥梁、塔柱等飞飞模模又称桌模或台模,大开间、大柱网,现浇板柱结构施工(2)工具式模板)工具式模板30大模板的构造示意图1面板;2横肋;3竖肋;4小肋;5穿墙螺栓;6吊环;7上口卡座;8支撑架;9地脚螺栓;10操作平台31滑升模板组成示意图1支承杆;2液压千斤顶架;3提升架;4围圈;5模板;6油泵;7输油管;8操作平台;9外吊脚手;10内吊脚手;11混凝土墙体321爬架;2螺栓;3预留爬架孔;4爬模;5爬架千斤顶;6
14、爬模千斤顶;7爬杆;8模板挑横梁;9爬架挑横梁;10脱模千斤顶有爬架爬升模板图有爬架爬升模板33按结构的类型模板分为:基础模板柱模板梁模板楼板模板楼梯模板墙模板壳模板烟囱模板等多种3.按结构类型分类按结构类型分类34常用的木拼模板和定型组合钢模,在其经验实用范围类一般不需要进行设计和验算。而对一些特殊结构的模板、重要结构的模板或超出经验范围的一般模板,应进行设计或验算,以确保工程质量和施工安全,防止浪费。模板结构设计包括模板结构型式及模板材料的选择、模板及支架各部件规格尺寸的确定及节点设计等。模板设计应根据工程结构形式、施工组织设计、施工单位现有的技术物质条件、有关的设计、施工规范等条件进行。
15、3.1.4 模板结构设计模板结构设计35荷载分为荷载标准值和荷载设计值,而荷载设计值等于荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。 1)模板及支架自重)模板及支架自重对肋形楼板及无梁楼板模板的自重,可参考表3.1.1确定。 1.荷载荷载(1)荷载标准值)荷载标准值 36模板构件的名称组合钢模板木模板平板的模板及小楞0.500.30楼板模板(其中包括梁的模板)0.750.50楼板模板及其支架(楼层高度为4m以下)1.100.75表3.1.1模板及支架自重(单位:kN/m2)37 2)新浇混凝土自重:对普通混凝土24.0kN/m3;其他混凝土,按实际重力密度确定。 3)钢筋自重:框架梁:1.5kN/m3;
16、楼板:1.1kN/m3。 4)施工人员及设备荷载。 5)振捣混凝土时产生的荷载:水平面模板2.0kN/m2;垂直面模板4.0kN/m2,其作用范围为新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度以内。 6)新浇筑混凝土对模板侧面的压力。38采用内部振捣器时,可按以下两式计算,并取二式计算结果中的较小值:(3.1.1)(3.1.2)式中新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2);混凝土的重力密度(kN/m3); t0新浇筑混凝土的初凝时间(h),可按实测确定。当缺乏试验资料时,可采用t0=200/(T+15)计算(T为混凝土的温度);39V混凝土的浇筑速度(m/h); H混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土
17、顶面的总高度(m);外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0;掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85;50mm90mm时,取1.0;110mm150mm时,取1.15。40FhH图3.1.4混凝土侧压力的计算分布图形7)倾倒混凝土时产生的荷载标准值倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值,可按表3.1.2采用。混凝土侧压力的计算分布图形如图3.1.4所示,图中h为有效压头高度。模板高度较小:用公式3.1.2计算:用公式3.1.1计算。41项次向模板内供料方法水平荷载1溜槽、串筒和导管22容量小于0.2m3的运输工具23容量为0.2m3
18、0.8m3的运输工具44容量为大于0.8m3的运输工具6表3.1.2倾倒混凝土时产生的水平荷载值(单位:kN/m2)除上述7项荷载外,当水平模板支撑结构的上部继续浇筑混凝土时,还应考虑由上部传递下来的荷载。计算模板及其支架的荷载设计值,应为荷载标准值乘以相应的荷载分项系数,见表3.1.3。 (2)荷载设计值)荷载设计值42表3.1.3荷载编号、类别及分项系数荷载编号荷载类别荷载项目名称 分项系数(1)恒载模板及支架自重1.2(2)恒载新浇混凝土自重(3)恒载钢筋自重(4)活载施工人员及施工设备荷载1.4(5)活载振捣混凝土时产生的荷载(6)恒载新浇混凝土时对模板侧面的压力1.2(7)活载倾倒混
19、凝土时产生的荷载1.4对于模板工程不同类型的各种部件,应按表3.1.4进行荷载组合。2.荷载组合荷载组合43表3.1.4荷载组合项次模板工程名称荷载组合承载力计算刚度验算1平板和薄壳的模板及其支架(1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)2梁和拱模板的底板(1)(2)(3)(5)(1)(2)(3)3梁、拱、柱(边长300mm)墙(厚100mm)的侧面模板(5)(6)(6)4大体积混凝土结构、柱(边长300mm)墙(厚100mm)的侧面模板(6)(7)(6)注:荷载类别及编号见表3.1.3。443.模板结构设计模板结构设计 模板结构设计一般根据不同材料的模板、不同结构类型进行模板的强度、刚度、稳
20、定性验算。由于模板工程属于临时性工程,所以对模板不进行耐久性设计,而在混凝土结构设计中,除了对结构的极限状态设计,还一般要对混凝土结构耐久性设计、抗震设计以及考虑施工的要求。对于模板结构设计的基本计算请参考建筑施工模板安全技术规范(JGJ162-2008)。45 3.1.5 模板安装与拆除模板安装与拆除 模板安装应进行模板配板设计,进行测量放线,注意安装顺序,要保证强度、刚度和稳定性,模板要坐落在坚实的基土或承载体上,协调和处理好与其他工序的关系,并对全过程进行检查、校验和调整,发现问题应及时处理。1.模板安装要求模板安装要求46模板安装应符合下列要求:模板安装应符合下列要求:(1)模板的接缝
21、不应漏浆,在浇筑混凝土前,木模板应浇水湿润,但模板内不应有积水。(2)模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂,但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂。(3)浇筑混凝土前,模板内的杂物应清理干净。(4)对清水混凝土工程及装饰混凝土工程,应使用能达到装饰设计效果的模板。472.现浇混凝土结构的模板安装现浇混凝土结构的模板安装 模板经配板设计、构造设计以及强度、刚度验算后即可安装。可在施工现场拼装,也可在地面预拼装成扩大的模板再吊装就位。现浇混凝土结构的模板,一般包括基础模板、柱模板、梁板模板、墙模板和楼梯模板等。模板安装顺序:基础柱或墙梁、楼板。48(1)基础模板)基础模板 1)基础
22、模板的特点是体积大高度小。基础模板常用形式(图3.1.5)。土质好时,阶梯型基础的最下一级可采用土模(原槽浇筑),不用模板。 2)在安装基础模板前,应将地基垫层的标高及基础中心线核对,弹出基础边线。独立柱基,将模板中心线对准基础中心线;条形基础,将模板对准基础边线,再校正模板上口的标高,符合设计要求。经检查无误后将模板钉牢撑稳。在安装柱基础模板时,应与钢筋工配合进行。49图3.1.5阶梯形基础模板1拼板;2斜撑;3木桩;4铁丝50(2)柱模板)柱模板 1)柱的特点是高度大而截面积小。因此,柱模主要解决垂直度、施工时的侧向稳定及抵抗混凝土的侧压力问题,同时也应考虑方便浇筑混凝土、清理垃圾与钢筋绑
23、扎等问题。 2)柱模板安装顺序:调安装标高拼板就位检查并纠偏安装柱箍设置支撑。51 3)柱模板由两块相对的内拼板、两块相对的外拼板和柱箍组成,柱箍除使四块拼板梁固定保持柱的形状外,还要承受由模板传来的新浇筑混凝土的侧压力,因此柱箍的间距取决于侧压力的大小及拼板的厚度。柱模板顶部开有与梁模板连接的缺口,底部开有清理孔,必要时沿高度每隔2m开设混凝土浇筑口。模板底部设有木框,以固定模板的水平位置。(图3.1.6) 52 4)在安装柱模板前,应先绑扎好钢筋,同时在基础面上或楼面上弹出纵横轴线和四周边线,固定小方盘;然后立模板,并用临时斜撑固定,再由顶部用垂球校正,检查其标高位置无误后,用斜撑卡牢固定
24、。柱高超过4m时,一般应四面支撑;当柱高超过6m时,不宜单根柱支撑,宜用几根柱同时支撑连成构架。对通排柱模板,应先装两端柱模板,校正固定,再在柱模板上口拉通长线校正中间各柱模板。53图3.1.6柱模板(a)拼板柱模板;(b)短横板柱模板1-内拼板;2-外拼板;3-柱箍;4-梁缺口;5-清理孔;6-木框;7-盖板;8-拉紧螺栓;9-拼条;10-三角木条;11-浇筑孔;12-短横板54(3)梁模板)梁模板 1)梁的特点是跨度大,宽度小,梁高可到1m左右,工业建筑中有的高达2m以上。梁的下面一般是架空的。因此混凝土对梁模板既有横向侧压力,又有垂直压力。要求梁模板及其支撑系统稳定性好,有足够的强度和刚
25、度,不致发生超过规范允许的变形。 55 2)梁模板安装顺序:搭设模板支架安装底模板梁底起拱安侧模板检查校正安装梁口夹具。 3)梁模板一般由底模和侧模组成,梁底模下设支撑系统(或支柱),T形梁模板。 4)对圈梁,由于其断面小但很长,一般除窗洞口及其他个别地方架空外,其他均搁在墙上,故圈梁模板主要由侧模和固定侧模的卡具组成。(图3.1.7)56图3.1.7梁模板57(4)楼板模板)楼板模板1)板的特点是面积大而厚度一般不大,因此横向侧压力很小,板模板及其支撑系统主要用于抵抗混凝土的垂直荷载和其他施工荷载,保证板不变形下垂。2)板模板安装顺序:复核板底标高搭设模板支架铺设模板。3)楼板模板安装时,首
26、先复核板底标高,搭设模板支架,然后用阴角模板从四周与墙、梁模板连接,再向中央铺设。为方便拆模,木模板宜在两端及接头处钉牢,中间尽量少钉或不钉;钢模板拼缝处采用最少的U形卡即可;支柱底部应设长垫板及木楔子找平。挑檐模板必须撑牢拉紧,防止向外倾覆,确保安全。 4)对现浇混凝土结构的梁模板和楼板模板可整体支设。(图3.1.8)58图3.1.8梁及楼板模板1楼板模板;2梁侧模板;3隔栅;4横档;5牵杠;6夹条;7短撑木;8牵杠撑;9支柱(琵琶撑)59(5)墙模板)墙模板 1)墙体的特点是高度大而厚度小,其模板主要承受混凝土的侧压力。因此,必须加强墙体模板的刚度,并设置足够的支撑,以确保模板不变形和发生
27、位移。 2)墙模板安装顺序:基底处理弹出中心线和两边线模板安装校正加撑头或对拉螺栓固定斜撑。 3)墙体模板安装时,先要弹出中心线和两边线,选择一边安装,设支撑,在顶部用线锤吊直,拉线找平后将支撑固定;待钢筋绑扎好后,墙基础清理干净,再竖立另一边模板。为了保持墙体的厚度,墙板内应加撑头或对拉螺栓。60墙模板墙模板61(6)楼梯模板)楼梯模板1)楼梯与楼板相似,但又有其支撑倾斜、有踏步的特点,因此,楼梯模板与楼板模板既相似又有区别。2)楼梯模板安装顺序:安平台梁及基础模板安楼梯斜梁或梯段底模板楼梯外帮侧模板安踏步模板。 3)楼梯模板施工前应根据实际放样,先安装平台梁及基础模板,再安装楼梯斜梁或楼梯
28、底模,然后安装楼梯外帮侧板。外帮侧板应先在其内侧弹出楼梯底板厚度线,用套板画出踏步侧板位置线,钉号固定特步侧板的挡木,在现场装钉侧板。楼步高度要均匀一致,特别要注意每层楼梯最下一步及最上一步的高度,必须考虑到楼地面层抹灰厚度,防止由于抹灰面层厚度不同而形成梯步高度不协调。(图3.1.9)图图3.1.9 楼梯模板楼梯模板 1- 支支柱柱(顶顶撑撑); 2- 木木楔楔; 3- 垫垫板板; 4- 平平台台梁梁底底板板; 5- 侧侧板板; 6- 夹夹木木; 7- 托托木木; 8- 杠杠木木; 9- 楞楞木木; 10- 平平台台底底板板; 11- 梯梯基基侧侧板板; 12- 斜斜楞楞木木; 13- 楼楼
29、梯梯底底板板; 14- 斜斜向向顶顶撑撑; 15- 外外帮帮板板; 16- 横横档档木木; 17- 反反三三角角板板; 18- 踏步侧板;踏步侧板; 19- 拉杆;拉杆; 20- 木桩木桩633.模模板拆除板拆除 (1)拆除要求)拆除要求 混凝土成型后,经过一段时间养护,当达到规定的强度时,即可拆除模板。模板拆除日期,取决于混凝土硬化的快慢、结构的性质以及模板的周转要求。及时拆除,即可提高模板的周转率,也可为其他工作创造条件,加快工程进度。但如果拆除过早,混凝土因未达到一定要求而不能承受本身重量或外力而变形,甚至断裂,造成重大的质量事故。64 相关规范中对模板拆除的规定如下: 1)底模及其支架
30、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,混凝土强度应符合规定方可拆除(表3.1.5),且应采用全数检查同条件养护试件的混凝土强度。构件类型构件跨度/m达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值的百分率/%板2502,8758100梁、拱、壳8758100悬臂构件-100表3.1.5底模拆除时的混凝土强度要求65 2)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。 3)后浇带模板的拆除和支顶应制定专项方案,严格按施工方案执行。 4)快速施工的高层建筑的梁和楼板模板,完成一层结构,其底模及支柱的拆除时间,应对所用混凝土的强度发展情况进行核算,确保下层楼板及梁能安全承载。 5)模板拆除
31、时,不应对楼层形成冲击荷载。拆模以后的结构,应在混凝土达到设计强度等级后,方准承受全部使用荷载。当施工荷载产生的效应比使用荷载效应更为不利时,必须经过验算,加设临时支撑,方可施加施工荷载。拆除的模板、配件和支架应分散堆放并及时清运。冬季拆模时,对混凝土应加以保护。66(2)拆模顺序)拆模顺序 拆模应按一定的顺序进行,一般应遵循先支后拆、后支先拆、先非承重部位、后承重部位以及自上而下的原则。重大、复杂的模板,事先拟定拆模方案。 1)柱模。单块组拼的应先拆除钢楞、柱箍和对拉螺栓等连接、支撑件,再由上而下逐步拆除;预组拼的则先拆除两个对角的卡件,并作临时支撑后,在拆除另两个对角的卡件,待吊钩挂好,拆
32、除临时支撑,方能脱模起吊。 67 2)墙模。单块组拼的应先拆除对拉螺栓、大小钢楞和连接件后,从上而下逐步水平拆除;预组拼的应在挂好吊钩,检查所有连接件是否拆除后,方能拆除临时支撑,脱模起吊。对拉螺栓拆除时,可将对拉螺栓沿混凝土表面切断,也可在混凝土内加埋套管,将对拉螺栓从套管中抽出重复使用。 3)梁、楼板模板。应先拆除梁侧模,再拆楼板底模,最后拆除梁底模。拆除跨度较大的梁下支柱是,应先从跨中开始分别拆向两端。多层楼板底模支柱的拆除,应按下列要求进行;上层楼板正在浇筑混凝土时,下一层楼板的模板支柱不得拆除;再下一层楼板模板的支护仅可拆除一部分;跨度超过4m的梁下均应保留支柱其间距不得大于3m。6
33、83.1.6 新型模板技术新型模板技术 1.早拆模板成套技术早拆模板成套技术 根据现行混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)有关拆模强度的规定,即当跨度2m时,拆模的混凝土强度为75%f28;当跨度2m时,拆模混凝土强度可为50%f28。这样,如果将楼盖模板的支柱加密,增加支点,使支点间距2m;另外,为了采取支柱与模板、支撑梁分别拆除的办法,在支柱顶部加设柱头。这样,当楼盖混凝土强度达到50%时,将模板、支撑梁先拆除,保留全部支柱,以达到加快模板周转的目的。这种“先拆模板,后拆支柱”的做法,称为早拆模板技术。这样,先期拆卸下来的模板就可以及时投入周转使用,从而减少了大量模板
34、的投入。69早拆模板工程早拆模板工程70 早期拆除模板的技术,与传统的支模技术相比,具有显著地优点。它主要表现在减少模板和支撑材料的一次投入量,加快模板和支撑的周转速度,提高了重复使用的次数,规范和简化了传统的施工工艺,提高文明施工水平。 (1)早拆模板施工用的主要材料)早拆模板施工用的主要材料 采用早拆模板技术使用的材料主要有:早拆柱头、垂直支撑、水平支承梁和模板。711)早拆柱头早拆柱头在早拆模板技术中,垂直支撑顶端的顶托称其为早拆柱头,一般有三种类型:定位型、定位可调型和丝杆调节型。三种类型早拆接头的共同特点是:都要与相应的模板水平支承梁配套使用,才能实施模板的早期拆除。 以上三种早拆柱
35、头的构造见图3.1.10。72图图 3.1.10 早拆柱头构造早拆柱头构造73 2)早拆模板施工用的垂直支撑)早拆模板施工用的垂直支撑早拆模板的垂直支撑系统与普通模板技术的支撑系统基本一样。 3)早拆模板施工用的水平支承梁)早拆模板施工用的水平支承梁在早拆技术中,用于支承模板的水平支承梁,也称为横梁,通常使用的主要有工点式支承梁和架木架高支承梁。在工程施工中,可依据工程结构的实际情况和所采用的早拆柱头进行灵活选用。74 4)对早拆板施工用的模板的要求)对早拆板施工用的模板的要求模板块要符合规整,拼缝小,面板要平整光洁,施工质量要达到清水混凝土质量要求;模板的刚度大,周转使用的次数多,一般应能重
36、复使用80100次以上;模板自重要轻,为便于安装与拆卸,自重不应大于27/,单块自重不宜大于30Kg。75(2)早拆模板施工)早拆模板施工1)应根据工程结构平面设计图进行配模设计,编制模板工程施工组织设计和施工图,并对模板和主次梁的刚度和强度进行验算,对钢支撑或支架立杆的间距和稳定性进行计算。 2)计算出所需的模板、钢支撑或支架和主次梁的规格与数量。 3)制定确保质量和安全施工等有关措施。 4)制定支模和拆模工艺流程,早期拆模时间。 5)对面积较大的工程,可采取“小流水段”施工方法。76早拆模板拆模前77早拆模板拆模后78 (3)适用范围)适用范围 早拆模板技术可适用于各种类型的公共建筑、住宅
37、建筑的楼板以及桥梁、隧道等工程的结构顶板施工。 (4)早拆模板已应用的典型工程)早拆模板已应用的典型工程 天津嘉海嘉悦园、天津金摇篮商厦、北京国家大剧院、京德顺生态嘉园、北京林业大学宿舍楼等。792.液压自动爬模技术液压自动爬模技术 (1)爬升模板及其发展爬升模板及其发展 爬升模板利用附着支承在建筑结构上的承载装置,包括爬升架体和爬升机构以及其他爬升设施而随建筑结构逐层升高施工的一种模板工艺,是钢筋混凝土竖向结构施工继大模板、滑升模板之后的一种新工艺,简称为爬模。而以液压为动力的液压自动爬模,技术更先进,施工更安全,经济更合理,优点更多,适用范围更广阔,主要用于高层建筑剪力墙结构、框架结构核心
38、筒、大型柱、桥墩、桥塔、高耸构筑物等现浇钢筋混凝土结构工程的施工。80(2)液压爬模的类型)液压爬模的类型 以液压为动力的爬升模板,按照提供液力的不同形式分为两种类型,一种是用液压油缸提供液力进行爬模施工;另一种是用液压千斤顶提供液力进行爬模施工。前者是通过附着承载装置附着在建筑结构内部和侧面,以液压油缸为动力和以导轨为轨道进行爬升施工。后者是通过承载支承杆支承载建筑结构顶面,以液压千斤顶为动力和以支承杆为轨道进行爬升施工。81液压爬升模板施工各个工作面液压爬升模板施工各个工作面82(3)液压自动爬模施工技术)液压自动爬模施工技术1)爬模组装需从已施工2层以上的结构开始。楼板需要滞后45层施工
39、。2)液压系统安装完成后应进行系统调试和加压试验,确保施工过程中所有接头和密封处无渗漏。3)混凝土浇筑宜采用布料机均匀布料,分层浇筑,分层振捣;在混凝土养护期间绑扎上层钢筋;当混凝土脱模后,将爬模装置向上爬升一层。4)一项工程完成后,模板、爬模装置及液压设备可继续在其它工程通用,周转使用次数多。5)爬模可节省模板堆放场地,对于在城市中心施工场地狭窄的项目有明显的优越性。爬模的施工现场文明,在工程质量、安全生产、施工进度和经济效益等方面均有良好的保证。爬升模板施工程序见图3.1.11。83 图3.1.11爬升模板施工程序图(a)头层墙完成后安装爬升支架;(b)安装外模板悬挂于爬架上,绑扎钢筋,悬
40、挂内膜;(c)浇筑第2层墙体混凝土;(d)拆除内模板;(e)第3层楼板施工;(f)爬升外模板并校正,固定于上一层;(g)绑扎第3层墙体钢筋,安装内模板;(h)浇筑第3层墙体混凝土;(i)爬升底座,将底座固定于第2层墙体84 (4)适用范围)适用范围 适用于高层建筑剪力墙结构、框架结构核心筒、桥墩、桥塔、高耸构筑物等现浇钢筋混凝土结构工程的液压爬升模板施工。 (5)已应用的典型工程)已应用的典型工程 广州珠江城(71层)、北京LG大厦(31层)、苏通大桥(300m高桥塔)、上海环球中心(97层)、外滩中信城(47层)等。85 上海环球金融中心上海环球金融中心86 3. 3.高层建筑滑升模板高层建
41、筑滑升模板 以液压千斤顶、电动提升机或手动提升器为提升机具,带动模板沿着混凝土表面滑动而成型的现浇混凝土结构施工方法总称为滑动模板施工。除少数工程模板水平滑动施工外,一般情况在提升机具的作用下,模板可沿垂直线、斜线或曲线向上滑升,因此通常称为滑升模板,简称滑模。而高层建筑液压滑模在工程实际中运用最为广泛。(1)滑模定义)滑模定义87 按照结构平面形状和尺寸要求组装一定高度的模板,安装滑模装置和液压提升设备,混凝土从模板上口分层浇筑,分层振捣,当模板内最下层的混凝土达到一定强度后,模板依赖提升机具的作用,不断向上滑升,在模板运动状态下,连续浇筑混凝土,使成型的结构件符合设计要求。(2)滑模施工基
42、本原理)滑模施工基本原理88 近年来,墙体滑模施工工艺不断改进,并且吸收了其他施工工艺一些特点(如大模板等)。目前,除一般滑模施工工艺外,滑框倒模、液压提升爬模等工艺也相继出现,并不断得到完善。 (3)滑升模板的施工工艺)滑升模板的施工工艺89 1)滑模装置的组装 2)滑升 3)调整操作平台及纠偏 4)根据设计要求,进行变截面的操作 5)楼板的施工 6)预留孔和预埋件 7)滑模装置的拆除滑升模板施工工艺如下:滑升模板施工工艺如下:90 深圳国际贸易中心(50层,160m高);武汉国际贸易中心(52层,206m);天津电视塔(滑升高度280m,总高405m)。(4)滑升模板已应用的典型工程)滑升
43、模板已应用的典型工程91武汉国际贸易中心武汉国际贸易中心92 贵阳贵阳国际会展国际会展中心中心连廊连廊 垮塌垮塌3.1.7 模板坍塌事故典型实例分析模板坍塌事故典型实例分析93救援第一现场:救援第一现场:板中部塌陷,两侧梁、柱向中部倒塌板中部塌陷,两侧梁、柱向中部倒塌94展展馆馆展展馆馆展展馆馆展展馆馆连连廊廊模板支架垮塌模板支架垮塌区区模板支架严重变形模板支架严重变形区区地下一层地下一层地下二层地下二层95救援进入第三天救援进入第三天96梁、柱向中部倒塌梁、柱向中部倒塌97折断的柱子,倒塌的梁折断的柱子,倒塌的梁98梁、柱向中部倒塌梁、柱向中部倒塌99三天了,工人仍被压在倒塌的梁下,难以救援
44、三天了,工人仍被压在倒塌的梁下,难以救援100艰难的救援艰难的救援101被折断的柱子被折断的柱子102梁柱节点梁柱节点破坏破坏103 2010年3月14日上午,贵阳国际会议展览中心工程的B2与C2展厅之间的连廊在浇灌混凝土过程中垮塌,造成了9人死亡、1人重伤 ,直接经济损失478万元。 该模板支撑系统高度8.9米,属高大模板支撑体系。104 14日上午8时许,在浇筑(a2-32-a2-38)段时,模板支撑系统震动较大,并发现现场柱体出现暴模,施工单位安排木工何世祥、何世华、吴永才对暴模部位进行加固,11时30分。模板支撑体系发生坍塌,坍塌面积约480,坍塌混凝土量约105m。坍塌方式为中间向下
45、塌陷,两边支撑架体及模板钢筋向中间部位倾斜覆盖。当时现场在模板上浇筑混凝土的工人有众磊公司6人,劳务队泥工班16人,支撑架体下面有正在对暴模部位进行加固的木工班5人。 105 1.1.事故原因事故原因 (1 1)直接原因)直接原因 1 1)现场搭设的模板支撑体系未按照专项方案进行搭设,立杆和横杆间距、步距等不满足要求,扫地杆设置严重不足水平垂直剪刀撑设置过少。 2 2)混凝土浇筑时违反高支撑施工方案规定,施工工艺没有按照先浇筑柱,后浇筑梁板的顺序进行,采取了同时浇筑的方式。106 (2 2)间接原因)间接原因 1 1)施工方安全生产制度不落实、现场施工管理混乱、盲目赶抢工期、违规违章作业。 施
46、工中未将模板支撑体系专项搭设方案及专家评审意见贯彻落实到施工一线,在搭设模板支撑体系时未按照方案进行搭设; 浇筑区域的模板支撑体系在浇筑前未进行验收; 项目技术负责人、项目总监未确认现场是否具备混凝土浇筑的安全生产条件,未签署混凝土浇筑令,施工单位就开始浇筑施工,浇筑时未按高支模施工方案规定先浇筑柱后浇筑梁板,采取了同时浇筑的方式,浇筑过程中未设专人负责检查;107 安全管理人员配置数量不足; 违规使用不具备资质的劳务队伍; 违规上下交叉重叠作业。 2 2)监理方:(1)对施工单位梁板柱同时浇筑的违规作业行为,未能发现并制止;(2)对施工单位逾期未整改的安全隐患情况没有及时向建设单位报告。 3
47、 3)众磊商砼公司:安全教育、安全技术交底不到位,混凝土输送管未单独架设,从内架穿过与架体联为一体,致使高支模荷载增加。1083.2 钢筋工程钢筋工程 3.2.1 钢筋的种类及验收钢筋的种类及验收 3.2.2 钢筋的连接钢筋的连接 3.2.3 钢筋的配料与代换钢筋的配料与代换 3.2.4 钢筋工程的发展趋势及高强钢筋的应用钢筋工程的发展趋势及高强钢筋的应用 109 1.钢筋的种类钢筋的种类钢筋品种很多,在混凝土结构中所用的钢筋按其化学成分、生产工艺、钢筋强度、轧制外形等分为下列若干种类。(1)按其扎制外形分)按其扎制外形分光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋又分为螺纹钢筋和人字纹钢筋(2)按化学成分分
48、)按化学成分分低碳钢钢筋,含碳量低于0.25中碳钢钢筋,含碳量在0.250.7高碳钢钢筋,含碳量在0.7以上3.2.1 钢筋的种类及验收钢筋的种类及验收 110热扎钢筋和冷加工钢筋。热扎钢筋热扎带肋钢筋(HRB)热扎光圆钢筋(HPB)余热热处理钢筋(RRB)冷加工钢筋冷扎带肋钢筋冷扎粗钢筋冷拔螺纹钢筋冷拉钢筋冷拔低碳钢丝(3)按生产工艺分)按生产工艺分111(4)强度等级(热轧钢筋分为)强度等级(热轧钢筋分为 四级)四级)HPB热扎光圆;HRB热扎带肋;余热处理钢筋RRB。按屈服强度分为235级、335级、400级、500级。普通钢筋采用HPB235级、HRB335级、HRB400级及RRB4
49、00级热扎钢筋。 氮(N)、钒(V)、钛(Ti)铌(Nb)表3.2.1112钢筋运到工地,应有证明书和试验报告单,并根据品种按批分别堆放,不得混杂。屈服点钢筋产生塑性变形的点,该点应力数值为屈服强度;抗拉强度钢筋的极限强度,此时钢筋产生颈缩现象;伸长率钢筋受拉破坏时的增加长度与原来长度之比的百分率;冷弯说明钢筋韧性,一般用冷弯角度900、1800表示,无裂纹。2.钢筋的质量验收钢筋的质量验收(1)机械性能检验:)机械性能检验:113 1)脆断、焊接性能不良,机械性能不正常时,应进行化学成分检验,控制有害成分硫和磷的含量。2)含硫量高,热脆性大,破坏钢材的可焊性和抗蚀性。3)含磷量高,冷脆性大,
50、但改进切削加工性和提高抗蚀性。 (2)化学成分检验)化学成分检验1143.2.2 钢筋的连接钢筋的连接1.钢筋焊接钢筋焊接钢筋连接有三种常用的连接方法:焊接连接、机械连接和绑扎连接。除个别情况(如不准出现明火)应尽量采用焊接连接,以保证质量、提高效率和节约钢材。此外,钢筋焊接网应用技术也逐步被广泛运用。 (1)闪光对焊)闪光对焊钢筋闪光对焊是将钢筋安放成对接形式,利用电阻热使接触点金属融化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。115116(2)电阻点焊)电阻点焊(3)气压焊)气压焊钢筋点焊是将两钢筋安放成交叉叠接形式,压紧于两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,加压形成焊点
51、的一种压焊方法。气压焊是利用氧乙炔火焰或其它火焰对两钢筋对接处加热,使其达到塑性状态,或熔化状态后,加压完成的一种压焊方法。117电阻点焊网片电阻点焊网片118气压焊气压焊119电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生电弧高温,集中热量熔化钢筋端面和焊条末端,使焊条金属熔化在接头焊缝内,冷凝后形成焊缝,将金属结合在一起。电渣压力焊是将钢筋安放成竖向对接形式,利用焊接电流通过两钢筋端面间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋,加压完成的一种压焊方法。 (4)电弧焊)电弧焊(5)电渣压力焊)电渣压力焊120电弧焊电弧焊121电渣压力焊电渣压力焊122 (6)钢筋焊接网)钢
52、筋焊接网 钢筋焊接网是以冷轧带肋钢筋或冷拔光面钢筋为母材,在工厂的专用焊接设备上生产和加工而成的网片或网卷,用于钢筋混凝土结构,以取代传统的人工绑扎。钢筋焊接网被认为是一种新型、高效、优质的混凝土结构用建筑钢材,是建筑钢筋三大分类(光圆钢筋、带肋钢筋和焊接网)之一。在国外,钢筋焊接网除用于制作钢筋混凝土预制构件外,更多的是用于现浇混凝土结构,大量用在工业与民用房屋的楼板、屋盖、墙体、混凝土路面,桥面铺装、飞机跑道、隧洞衬砌、混凝土管、桩等。近年来,焊接网在国内也逐渐扩大应用范围,并且日益受到重视。1)钢筋焊接网的概念)钢筋焊接网的概念1232)钢筋焊接网的优点)钢筋焊接网的优点钢筋工程的现场工
53、作量大部分转到专业化工厂进行,有利于提高建筑工业化水平。钢筋焊接网用于大面积混凝土工程,焊接网比手工绑扎网质量提高很多,不仅钢筋间距正确,而且网片刚度大,混凝土保护层厚度均匀,易于控制。明显提高钢筋工程质量。焊接网的受力筋和分布筋可采用较小直径,有利于防止混凝土表面裂缝,国外经验,路面配置焊接网可减少龟裂75%左右。大量降低钢筋安装工,比绑扎网少用人工50%70%左右。大大提高施工速度。 总之,钢筋焊接网这种新型配筋形式,具有提高工程质量、节省钢材、简化施工、缩短工期等特点,特别适用于大面积混凝土工程,有利于提高建筑工业化水平。124钢筋焊接网的堆放钢筋焊接网的堆放125钢筋焊接网的起吊钢筋焊
54、接网的起吊1263)钢筋焊接网的安装:)钢筋焊接网的安装:钢筋焊接网运输时应捆扎整齐、牢固,每捆重要不应超过2t,必要时应加刚性支撑或支架。进场的钢筋焊接网宜按施工吊装顺序要求堆放,并应有明显的标志。附加钢筋宜在现场绑扎,并应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)的有关规定。对两端须插入梁内锚固的焊接网,当网片纵向钢筋较细时,可利用网片的弯曲变形性能,先将焊接网中部向上弯曲,使两端能先后插入梁内,然后铺平网片;当钢筋较粗焊接网不能弯曲时,可将焊接网的一端少焊12根横向钢筋,先插入该端,然后退插另一端,必要时可采用绑扎方法补回所减少的横向钢筋。127钢筋焊接网
55、的搭接、构造,应符合构造规定中的有关规定。两张网片搭接时,在搭接区中心及两端应采用钢丝绑扎牢固。在附加钢筋与焊接网连接的每个节点处均应采用钢丝绑扎。钢筋焊接网安装时,下部网片应设置与保护层厚度相当的水泥砂浆垫块或塑料袋;板的上部网片应在短向钢筋两端,沿长向钢筋方向每隔600900mm设一钢筋支墩。钢筋焊接网长度和宽度的允许偏差为25mm,其他安装允许偏差应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)的规定。128钢筋挤压连接亦称带肋钢筋套筒冷压连接。它是将需连接的变形钢筋插入特制的钢套筒内,利用液压驱动的挤压机进行径向或轴向挤压,使钢套筒产生塑性变形,依靠变形后的
56、钢套筒与被连接钢筋纵、横肋产生的机械咬合成为整体的钢筋连接方法,见图3.2.1。2.钢筋的机械连接钢筋的机械连接(1)钢筋挤压连接)钢筋挤压连接129图3.2.1套筒挤压连接1-已挤压的钢筋2-钢套筒3-未挤压的钢筋适用于竖向、横向及其他方向的直径为1640mm的II、III级带肋钢筋的连接。130把钢筋的连接端加工成锥形螺纹(简称丝头),通过锥螺纹连接套把两根带丝头的钢筋,按规定的力矩值连接成一体的钢筋接头。连接时,经对螺纹检查无油污和损伤后,先用手旋入钢筋,然后用扭矩扳手紧固至规定的扭矩即完成连接。图3.2.2锥螺纹连接钢筋示意图(2)钢筋锥螺纹套管连接)钢筋锥螺纹套管连接131该种连接方
57、法施工速度快、不受气候影响、质量稳定、对中性好、施工速度快,可连接各种钢筋,不受钢筋种类和含碳量的限制,但所连钢筋直径之差不宜大于9mm。132(3)钢筋直螺纹套管连接)钢筋直螺纹套管连接 钢筋直螺纹连接技术是指在热轧带肋钢筋的端部制作出直螺纹,利用带内螺纹的连接套筒对接钢筋,达到传递钢筋拉力和压力的一种钢筋机械连接技术。钢筋连接技术的主要内容是钢筋端部的螺纹制作技术、钢筋连接套筒生产控制技术、钢筋接头现场安装技术。 目前主要采用滚轧直螺纹连接和镦dui粗直螺纹连接方式。1331)镦粗直螺纹连接接头:)镦粗直螺纹连接接头: 通过钢筋端头镦粗后制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头。其工艺是:
58、先将钢筋端头通过镦粗设备镦粗,再加工出螺纹,其螺纹小径不小于钢筋母材直径,使接头与母材达到等强。国外镦粗直螺纹连接接头,其钢筋端头有热镦粗又有冷镦粗。热镦粗主要是消除镦粗过程中产生的内应力,但加热设备投入费用高。我国的镦粗直螺纹连接接头,其钢筋端头主要是冷镦粗,对钢筋的延性要求高,对延性较低的钢筋,镦粗质量较难控制,易产生脆断现象。 134 镦粗直螺纹连接接头其优点是强度高,现场施工速度快,工人劳动强度低,钢筋直螺纹丝头全部提前预制,现场连接为装配作业。其不足之处在于镦粗过程中易出现镦偏现象,一旦镦偏必须切掉重镦;镦粗过程中产生内应力,钢筋镦粗部分延性降低,易产生脆断现象,螺纹加工需要两道工序
59、两套设备完成。135图图3.2.3 钢筋镦粗直螺纹套筒连接钢筋镦粗直螺纹套筒连接1362)滚)滚轧轧直螺纹连接接头:直螺纹连接接头: 通过钢筋端头直接滚压或挤(碾)压肋滚压或剥肋后滚压制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头。 其基本原理是利用了金属材料塑性变形后冷作硬化增强金属材料强度的特性,而仅在金属表层发生塑变、冷作硬化,金属内部仍保持原金属的性能,因而使钢筋接头与母材达到等强。 直接滚压螺纹 滚压直螺纹连接接头 挤(碾)压肋滚压螺纹 剥肋滚压螺纹137直螺纹钢筋丝头直螺纹钢筋丝头滚压直螺纹套筒连接滚压直螺纹套筒连接 138钢筋直螺纹套管连接钢筋直螺纹套管连接1393.2.3 钢筋的配料与
60、代换钢筋的配料与代换1.钢筋配料钢筋配料就是按施工图纸计算出各根钢筋切断时的直线长度,然后编制配料单,作为申请加工的依据。钢筋下料长度要考虑钢筋弯曲时,外壁伸长,内壁缩短,中心线长度并不改变。一般简图或设计图中注明尺寸为外包尺寸,外包尺寸大于中心线长度,他们之间的差值叫,“量度差值”。140按外包尺寸下料,或使弯钩太长,造成浪费,或使钢筋的尺寸大于模板的尺寸,影响施工质量。下料长度外包尺寸端部弯钩量度差值下料长度外包尺寸端部弯钩量度差值 箍筋下料长度箍筋周长箍筋调整值箍筋下料长度箍筋周长箍筋调整值 (1)量度差值)量度差值钢筋的弯钩形式有三种:半圆弯钩、直弯钩及斜弯钩。半圆弯钩是最常用的一种弯
61、钩。141当弯1800时,弯成每一个弯钩应增加长度为:1)钢筋做半圆弯钩时量度差值的计算)钢筋做半圆弯钩时量度差值的计算142弯钩时外包尺寸量到E点,故每一弯钩应增加长度为EF,即:当D=2.5d0时,143在生产实践中,由于实际弯心直径与理论弯心直径有时不一致,钢筋粗细和机具条件不同等而影响平直部分的长短(手工弯钩时平直部分可适当加长,机械弯钩时可适当缩短),因此在实际配料计算时,对弯钩增加长度常根据具体条件,采用经验数据,见表3.2.2。144表3.2.2 半圆弯钩增加长度参考表(单位:mm)钢筋直径6810121820283236一个弯钩长度406d5.5d5d4.5d 2)钢筋中部弯曲
62、时的量度差值)钢筋中部弯曲时的量度差值 钢筋中部弯曲时的量度差值与弯心直径D及弯曲角度有关。从图3.2.4可得出弯曲处的量度差值的计算:量度差值145当钢筋作不大于90的弯曲时,其弯心直径D不应小于钢筋直径d的5倍。当D=5d时,不同角度弯曲时的量度差值见表3.2.3。表3.2.3 钢筋弯曲时的量度差值钢筋弯曲角度30456090量度差值0.3d0.5d0.9d2d图3.2.4钢筋中部弯曲计算简图146当施工中遇有钢筋的品种或规格与设计要求不符时,应经设计单位同意,并办理技术核定手续后方能进行。钢筋代换时:(1)不同种类钢筋的代换,应按钢筋受拉承载力设计值相等的原则进行;(2)同种类钢筋代换,
63、应按面积相等的原则代换。(3)钢筋代换后,应满足混凝土结构设计规范中所规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数等要求,并且其用量不宜大于原设计的5%,不低于原设计的2%。2.钢筋代换钢筋代换147当不同等级品种的钢筋进行代换,若构件受强度控制时,钢筋可按强度相等原则进行代换,即要保证代换后钢筋的承载能力值和原设计钢筋的承载能力值相等。式中n2代换钢筋根数; n1原设计钢筋根数; d2代换钢筋直径; d1原设计钢筋直径;计算法计算法 1)等强代换方法)等强代换方法 148fy2代换后钢筋抗拉强度设计值;fy1原设计钢筋抗拉强度设计值。查表法查表法有关规范中列有各种类别、直径和根数的钢筋拉力(
64、Asfy)值。查表时,首先根据原设计钢筋的类别、直径及根数、查得钢筋拉力;然后根据代换钢筋的类别、直径,在相同拉力条件下,查得代换钢筋根数。当构件按最小配筋率配筋时,钢筋要按面积相等原则进行代换。用下面公式计算:2)等面积代换)等面积代换149式中符号同上。 当结构构件按裂缝宽度或抗裂性要求控制时,钢筋的代换需进行裂缝及抗裂性验算。钢筋代换后,有时由于受力钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数,则构件截面的有效高度h0减小,截面强度降低。通常对这种影响可凭经验适当增加钢筋面积,然后再作截面强度复核。3)裂缝及抗裂性验算)裂缝及抗裂性验算150对矩形截面的受弯构件,可根据弯矩相等,按下式复核截面强
65、度。式中N1原设计的钢筋拉力,等于As1fy1(As1为原设计钢筋的截面面积,fy1为原设计钢筋的抗拉强度设计值); N2代换钢筋拉力,同上; h01原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离; h02代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离; fcm混凝土的弯曲抗压强度设计值,对C20混凝土为11MPa,对C30混凝土为16.5MPa。 b构件截面宽度。151 (1)在钢筋工程方面,近10年来也有发展,粗钢筋连接技术经过一段时间的实践,一致认为直螺纹连接技术是当前较为理想的连接技术,所以在全国已得到广泛推广应用。其他连接方式除在特殊情况下应用外,几乎都已被淘汰。另外,钢筋集中工厂化加工的问题
66、也有进展,尤其是在大城市,由于现场施工场地紧缺,一般都在工厂进行配制后运至工地进行安装、绑扎。 3.2.4 钢筋工程的发展趋势钢筋工程的发展趋势及高强钢筋的应用及高强钢筋的应用1.1.钢筋工程的发展趋势钢筋工程的发展趋势152 (2)钢筋预制网片的应用近几年虽有进展,但发展尚不理想,还须继续努力推广应用。各种高强度钢筋近几年来迅速发展主要由设计单位来负责推广应用。今后钢筋网片应大力在楼板、剪力墙及各种预制构件中推广,努力提高工厂化水平,节约劳动力,加快施工进度。 (3)高强钢筋也应大力推广应用,各种不同强度的高强钢筋的应用范围应由设计单位根据结构的具体部位( 构件) 分别采用,强度较高的高强钢
67、筋( 如HRB500 级) 可用于某些柱子或预应力构件上,但不宜用于梁、板构件。以上这些新技术的应用,也应该是绿色施工和建筑工业化的重要内容之一。1532.高强钢筋应用高强钢筋应用 高强钢筋是指国家标准钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋(GB1499.2-2007)中规定的屈服强度为400MPa 和500MPa 级的普通热轧带肋钢筋(HRB) 和细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF)。 (1)高强钢筋的概念及分类)高强钢筋的概念及分类高强钢筋HRB400HRB500HRBF400HRBF500注注:其其中中HRB-热热轧轧带带肋肋钢钢筋筋的的英英文文(Hot rolled Ribbed Bars)H
68、RBF-细细晶晶粒粒热热轧轧带带肋肋钢钢筋筋的的英英文文(Hot rolled Ribbed Bars of fine grains),154 普通热轧带肋钢筋通过添加钒(V)、铌(NB)等合金元素,可以显著提高钢筋的屈服强度和极限强度、同事延性和施工适应性能较好。其牌号为HRB,如标注为HRB400、HRB500的高强钢筋,就分别代表为微合金化的屈服强度标准值为400MPA级、500Mpa级的热轧带肋钢筋。 细晶粒热轧钢筋(HRBF) 通过控轧和控冷工艺获得超细组织,从而在不增加合金含量的基础上提高钢材的性能,细晶粒热轧钢筋焊接工艺要求高于普通热轧钢筋,应用中应予以注意。155 1)经过多年
69、的技术研究、产品开发和市场推广,目前400MPa 级钢筋已得到一定规模应用,500MPa 级钢筋开始应用。高强钢筋应用技术主要有设计应用技术、钢筋代换技术、钢筋加工及连接锚固技术等,详见新修订的混凝土结构设计、施工规范。高强钢筋可广泛应用于各类混凝土结构,特别是高层和大跨结构。(2)高强钢筋的应用)高强钢筋的应用156 2)使用高强钢筋具有显著节材效果,在一般钢筋混凝土结构设计中,在钢材强度得到充分利用的情况下,采用1000kg500级钢筋( 设计强度435MPa)相当于1045kg335级钢筋(设计强度300MPa);采用1000kg400级钢筋(设计强度360MPa)相当1200kg335
70、级钢筋(设计强度300MPa) ;综合考虑结构构造要求等,使用500,400级钢筋替代335级钢筋可节约钢材15% 左右。从全社会角度来看,可缓解原材料生产、加工、交通运输、电力供应等行业压力,同时减少了对环境的污染。1573.3 混凝土工程混凝土工程3.3.1 混凝土的制备混凝土的制备3.3.2 混凝土的运输混凝土的运输3.3.3 混凝土的浇筑与捣实混凝土的浇筑与捣实3.3.4 混凝土的养护混凝土的养护3.3.5 混凝土冬期施工混凝土冬期施工3.3.6 混凝土的质量检查混凝土的质量检查3.3.7 高性能混凝土应用技术高性能混凝土应用技术3.3.8 钢管、钢板混凝土工程钢管、钢板混凝土工程15
71、8混凝土工程在混凝土结构工程中占有很大比重,其质量的好坏直接影响到混凝土结构的承载力、耐久性和整体性。混凝土过程包括混凝土制备、运输、浇筑、振捣和养护等施工过程,各个施工过程相互联系和影响,其中任一施工过程处理不当都会影响混凝土工程的最终质量。3.3.1. 混凝土的制备混凝土的制备混凝土配合比的确定,应保证结构设计所规定的强度等级及施工对和易性的要求,并应符合合理使用材料,节约水泥的原则。在特殊的条件下,还应符合防水、抗冻、抗渗等要求。159为了保证混凝土的实际强度基本不低于结构设计要求的强度等级,混凝土的施工配制强度应比设计的混凝土的强度标准值提高一个数值,以达到95%的保证率,即:式中混凝
72、土的施工配制强度(MPa);设计的混凝土强度标准值(MPa);施工单位的混凝土强度标准差(MPa);1.混凝土的配料混凝土的配料(1)混凝土施工配制强度的确定)混凝土施工配制强度的确定160的取值,分两种情况:1)当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度的统计资料时,可按下式计算:式中统计周期内第i组试件强度值(MPa);统计周期内混凝土N组试件强度的平均值(MPa);N统计周期内相同混凝土强度等级的试件组数,N25。161当混凝土强度等级为C20或C25时,如计算得到的强度标准差2.5MPa,取=2.5MPa;当混凝土强度等级为C30或C30级以上时,如计算得到的强度标准差3.0MPa时,取=
73、3.0MPa。2)施工单位如无近期同一品种混凝土强度统计资料时,可按表3.3.1取值。162表3.3.1混凝土强度标准差混凝土强度等级C35/MPa4.05.06.0注:表中值,反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理的平均水平,采用时可根据本单位情况作适当调整。1631)一般混凝土的配合比是实验室配合比(理论配合比),即假定砂、石等材料处于完全干燥状态下。2)但在现场施工中,砂石一般都露天堆放,因此不可避免地含有一些水分,并且含水量随气候而变化。3)配料时必须把材料的含水率加以考虑,以确保混凝土配合比的准确,从而保证混凝土的质量。根据施工现场砂、石含水率,调整以后的配合比称为施工配合比。 (2
74、 2)混凝土施工配合比的确定)混凝土施工配合比的确定1644)若混凝土的实验室配合比为水泥:砂:石1:s:g,水灰比为w/c,施工现场测出的砂的含水率为Ws,石的含水率为Wg,则换算后的施工配合比为:水泥:砂:石=1:s(1+ws):g(1+wg),水灰比w/c保持不变,即用水量要减去砂石中的含水量。例例3.3.1已知某混凝土的实验室配合比为1:2.93:3.93,水灰比为w/c=0.63,每m3混凝土水泥用量c=280kg,现场实测砂含水率为ws=3.5%,石子含水率为wg=1.2%,求施工配合比及每m3混凝土各种材料用量。165解(1)施工配合比:水泥:砂:石=1:s(1+ws):g(1+
75、wg)=1:2.93(1+3.5%):3.93(1+1.2%)=1:3.03:3.98水泥:c=280kg砂:s=2803.03=848.4kg石:g=2803.981114.4kg水:w=(w/c-wss-wgg)c=(0.63-2.933.5%-3.931.2%)280=134.48kg166混凝土拌制是指将各种组成材料(水、水泥和粗细骨料)搅拌成质地均匀、颜色一致、具备一定流动性的混凝土拌合物。由于混凝土配合比是按照细骨料恰好填满粗骨料的间隙,而水泥浆又均匀地分布于粗细骨料表面的原理设计的。如果混凝土制备得不均匀就不能获得密实的混凝土,影响混凝土的质量,所以拌制是混凝土施工工艺过程中很重
76、要的一道工序。2.混凝土的拌制混凝土的拌制167(1)混凝土搅拌机)混凝土搅拌机1)自落式搅拌机)自落式搅拌机混凝土制备的方法,除工程量很小且分散用人工拌制外,皆应采用机械搅拌。混凝土搅拌机按其搅拌原理分为自落式和强制式两类。自落式搅拌机主要是以重力机理设计的,其搅拌机理为交流掺合机理。自落式靠机械力反复将物料带到一定高度再往下落,靠重力达到交流掺合,工作机构为圆形鼓筒,筒内装有径向布置的叶片,搅拌时鼓筒绕轴旋转,混凝土被叶片提到一定高度再往下落(自由下落)。168用于搅拌塑性混凝土、低流动性混凝土。根据鼓筒的形状与卸料方式的不同分为鼓筒式、锥形反转出料式和锥形倾翻出料式三种类型,见表3.3.
77、2。鼓筒式锥式反转出料倾翻出料 表3.3.2自落式搅拌机的类型169强制式搅拌机是利用剪切搅拌机理进行设计的,其搅拌机理为剪切掺合机理。强制式靠机械力的作用使物料作剪切和旋转运动达到均匀搅拌的目的,搅拌时混凝土呈一薄饼状,在一组叶片的推动下不断旋转运动,其运动轨迹以水平位移为主,重力位移较小。用于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土。其类型见表3.3.3。 2)强制式搅拌机)强制式搅拌机170表3.3.3强制式混凝土搅拌机的类型混凝土搅拌站是将混凝土拌合物,在一个集中点统一拌制成预拌(商品)混凝土,用混凝土运输车分别输送到一个或若干个施工现场进行浇筑使用。混凝土搅拌站能提高混凝土质量和取得较好的经济
78、效益。(2)混凝土搅拌站)混凝土搅拌站171立轴式混凝土搅拌机卧轴式混凝土搅拌机1721)搅拌站根据其组成部分在竖向方式的不同分为单阶式和双阶式。2)在单阶式混凝土搅拌站中,原材料经皮带机、螺旋输送机等运输设备一次提升后经过贮料斗,然后靠自重下落进入称量和搅拌工序。这种工艺流程,原材料从一道工序到下一道工序的时间短,效率高,自动化程度高,搅拌站占地面积小,适用于专门预制厂和供应商品混凝土的大型搅拌站。1733)在双阶式混凝土搅拌站中,原材料第一次提升后,依靠自重进入贮料斗,下落经称量配料后,再经第二次提升进入搅拌机。4)这种工艺流程的搅拌站的建筑物高度小,运输设备简单,投资少,建设快,但效率和
79、自动化程度相对较低。建筑工地上设置的临时性混凝土搅拌站多属此类。174混凝土搅拌站工艺流程示意图(a)单阶式;(b)双阶式运输设备;储料斗;称量设备;搅拌机175为了获得质量优良的混凝土拌合物,除正确选择搅拌机外,还必须正确确定搅拌制度,即搅拌时间、投料顺序和进料容量等。3.混凝土的搅拌制度混凝土的搅拌制度(1)混凝土搅拌时间)混凝土搅拌时间搅拌时间是指从原材料全部投入搅拌筒时起,到开始卸料时为止所经历的时间。1)搅拌时间过短,混凝土不均匀,和易性强度降低;2)搅拌时间过长,石子破碎,增加砂浆的包裹面积,和易性降低,影响生产率。1763)混凝土的搅拌时间应根据混凝土拌合料要求的均匀性、混凝土强
80、度增长的效果及生产效率等因素确定,其搅拌的最短时间见表3.3.4。混凝土坍落度(mm)搅拌机机型搅拌机出料量(L)50030强制式6090120自落式9012015030强制式606090自落式9090120表3.3.4混凝土搅拌的最短时间(单位:s)注:1.当掺有外加剂时,搅拌时间适当延长;2.全轻混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌,砂轻混凝土可用自落式搅拌机搅拌,但搅拌时间应延长6090s;3.当采用其它形式的搅拌设备时,搅拌的最短时间应按设备说明书的规定或经试验确定;4.冬期的搅拌应比表中规定的时间延长50%。177以天然多孔轻骨料或人造陶粒作粗骨料,天然砂或轻砂作细骨料,用硅酸盐水泥、水和外
81、加剂(或不掺外加剂)按配合比要求配制而成的干表观密度不大于1950kg/m的称为轻骨料混凝土轻骨料混凝土。采用轻砂做细骨料的,称为全全轻轻混混凝凝土土;由普通砂,或部分轻砂做细骨料的,称为砂轻混凝土砂轻混凝土。1781)投料顺序应从提高搅拌质量,减少叶片和衬板的磨损,减少拌合物与搅拌筒的粘结,减少水泥飞扬和改善工作环境等方面综合考虑确定。按原材料投料不同,混凝土的投料方法可分为一次投料法、两次投料法和水泥裹砂法等。2)一次投料法是将原材料(砂、水泥、石子)一起同时投入搅拌机内进行搅拌。(2)投料顺序)投料顺序1793)为了减少水泥飞扬和粘壁现象,对自落式搅拌机要在搅拌筒内先加部分水,投料时砂压
82、住水泥,水泥不致飞扬,且水泥和砂先进入搅拌筒形成水泥砂浆,可缩短包裹石子的时间。对立轴强制式搅拌机,因出料口在下部,不能先加水,应在投入原料的同时,缓慢均匀分散地加水。4)二次投料法,先将石子、砂和70水倒入搅拌机,拌合15s骨料预湿,再倒入全部水泥进行造壳搅拌30s左右,然后加入30水进行糊化搅拌60s左右即成。1805)水泥裹砂法的拌制是先加一定量水,将砂表面含水量调节到某一规定数值,将石子倒入,与湿砂拌匀,然后倒入全部水泥与湿润的砂、石拌和,则水泥在砂、石表面形成低水灰比的水泥浆壳,最后将剩余的水分和外加剂倒入,拌制成混凝土。1)搅拌机容量有三种表达方式即进料容量、出料容量和几何容量。2
83、)进料容量是搅拌前各种材料的体积累积起来的容量,又称干料容量;(Vj)3)出料容量是搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积;(3)搅拌机容量)搅拌机容量 1814)几何容量是指搅拌筒内的几何容积(Vg);5)搅拌筒的利用系数=Vj/Vg;6)出料系数=出料容量/进料容量,一般为0.600.70,一般取0.65。7)我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格,如JZC-500混凝土搅拌机,其出料容量为500L,进料容量为800L。8)一般搅拌机不能任意超载,进料容量超过10%以上,就会使材料在搅拌筒内无充分的空间进行拌合,影响混凝土拌合物的均匀性。反之,如装料过少,则又不能充分发挥搅拌机的效能。
84、因此,投料量应控制在搅拌机的额定进料容量内。182施工配合比换算是以每m3混凝土为计算单位的,搅拌时要根据搅拌机的出料容量(即一次可搅拌出的混凝土量)来确定一次投料量。例例3.3.2按例3.3.1,若已知条件不变,采用进料容量400L混凝土搅拌机,求搅拌时的一次投料量。(1:3.03:3.98)解(1)400L搅拌机每次可搅拌出混凝土=4000.65260L=0.26m3(4)一次投料量)一次投料量183(2)搅拌时的一次投料量:水泥:C=280kg0.2672.8kg砂:S=72.83.03=220.58kg石:G=72.83.98=289.74kg:水:w=(W/C-WsS-WgG)C=(
85、0.63-2.933.5%-3.931.2%)72.8=34.97kg184(3)搅拌混凝土时,根据计算出的各组成材料的一次投料量,按重量投料。投料时允许偏差不能超过下列规定:水泥、外掺混合材料:2%;粗、细骨料:3%;水、外加剂:2%。185混凝土运输方案的选择,应根据建筑结构特点、混凝土工程量、运输距离、地形、道路和气候条件,以及现有设备情况等进行考虑。无论采用何种运输方案,均应满足以下要求:(1)保证混凝土的浇筑量,必须保证其浇筑工作能够连续进行。(2)混凝土在运输中,不产生分层离析现象及保证混凝土的坍落度。3.3.2 混凝土的运输混凝土的运输1.混凝土运输的基本要求混凝土运输的基本要求
86、186表3.3.5混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间限值(单位:min)混凝土强度等级气温(C)低于或等于25高于25C30及C30以下12090C30以上9060 (4)使运输线路短直、道路平坦、车辆行使平稳,防止造成混凝土分层离析。(3)混凝土的运输工具要求不吸水、不漏浆,从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的连续时间不宜超过表3.3.5的规定。如需进行长距离运输可选用混凝土搅拌运输车。187(5)采用泵送混凝土应保证混凝土泵连续工作,输送管线宜直,少用锥形管,如管道向下倾斜,应防止混入空气,产生阻塞;1)用混凝土搅拌运输车的运输时间应在1h以内,泵送应在45min以内,如泵送间歇延续时间超过
87、45min或当混凝土出现离析现象时,应立即用压力水或其他方法冲洗管内残留的混凝土,保持正常输送,在泵送过程中受料斗内应具有足够的混凝土,以防止吸入空气,产生阻塞。1882)泵送前应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥浆或水泥砂浆润滑输送管内壁,混凝土从卸料、运输到泵送完毕时间不得超过1.5h,夏季还应缩短。混凝土运输分为水平运输、垂直运输两种情况,水平运输又分为地面运输和楼面运输两种情况。(1)混凝土水平运输工具)混凝土水平运输工具1)手推车2)机动翻斗车3)混凝土搅拌输送车2.混凝土运输工具混凝土运输工具189手推车手推车机动翻斗车机动翻斗车190混凝土搅拌运输车混凝土搅拌运输车191 (2)
88、混凝土垂直运输工具)混凝土垂直运输工具混凝土垂直运输工具有塔式起重机、混凝土提升机、井架、桅杆式起重机等。1)塔式起重机2)混凝土快速提升机3)井式升降机4)桅杆式起重机192混凝土快速提升机混凝土快速提升机193井架式升降机井架式升降机194桅杆式起重机桅杆式起重机195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,是发展较快的一种混凝土运输方法。如今混凝土布料机也广泛运用在混凝土泵的运输中,它是与混凝土泵出口连接的输送、布料混凝土的设备,其作用是将泵压来的混凝土通过管道送到要浇筑构件的模板内。(3)混凝土泵运输)混凝土泵运输19
89、6拖式混凝土泵拖式混凝土泵混凝土泵车混凝土泵车197混凝土布料机整体解析图混凝土布料机整体解析图198混凝土布料机混凝土布料机1991)根据驱动方式,混凝土泵主要有气压泵、挤压泵和活塞泵三种,但目前用得较多的主要是活塞泵。液压活塞泵是一种较为先进的混凝土泵,其工作原理见图3.3.1。图3.3.1液压活塞式混凝土泵工作原理图1-混凝土缸;2-推压混凝土的活塞;3-液压缸4-液压活塞;5-活塞杆;6-料斗;7-吸入阀门;8-排出阀门;9-丫形管;10-水箱;11-水洗装置换向阀;12-水洗用高压软管;13-水洗用法兰;14-海绵球;15-清洗活塞2002)活塞泵工作时,利用活塞的往复运动,将混凝土
90、吸入或压出。不同型号的混凝土泵,其排量不同,水平运距和垂直运距亦不同,常用者,混凝土排量3090m3/h,水平运距200900m,垂直运距50300m。目前我国已能一次垂直泵送382m,更高的高度可用接力泵送。3)泵送混凝土工艺对混凝土的配合比提出了要求:碎石最大粒径与输送管内径之比不宜大于1:3,卵石则不宜大于1:2.5,泵送高度在50100m时不宜大于1:31:4,泵送高度在100m以上时不宜大于1:41:5,以免堵塞。2014)最小水泥用量为300kg/m3,水灰比宜为0.40.6。砂宜用中砂,通过0.315mm筛孔的砂应不少于15%。砂率宜控制在40%50%,泵送混凝土的坍落度宜为80
91、180mm。对不同泵送高度,入泵时混凝土的坍落度可参考表3.3.6选用。表3.3.6不同泵送高度混凝土坍落度选用值泵送高度/m30以下306060100100以上坍落度/mm100140140160160180180200202(1)模板检查(标高,尺寸、强度和刚度是否符合设计要求);(2)钢筋检查(直径、位置、保护层厚度);(3)模板的清理、湿润(清除油污、垃圾、积水、浇水湿润);3.3.3 混凝土的浇筑和捣实混凝土的浇筑和捣实1.混凝土浇筑前的准备工作混凝土浇筑前的准备工作 203模板检查模板检查204钢筋检查钢筋检查2052.混凝土浇注的一般规定混凝土浇注的一般规定(1)混混凝凝土土在在
92、初初凝凝前前浇浇注注完完毕毕,避避免免产产生生分分层层离离析析现现象象。(2)控制自由落差)控制自由落差混凝土浇筑自高处倾落的自由高度不应超过2m;在竖向结构中限制自由倾落高度不宜超过3m,否则应沿串筒与溜槽下料。1)浇深而窄的结构物(立柱、薄墙),在底部可先铺一层50100cm水泥浆或减半石混凝土。2062)串筒用薄钢板分节制作而成,每节700mm,用钩环相连接,筒内设有缓冲挡板。溜槽一般用木板制作,表面包铁皮,使用时其水平倾角不宜超过300。如图3.3.2所示。图3.3.2串筒与溜槽(a)串筒(b)溜槽207分层厚度与振捣设备有关,浇注层厚度应符合表3.3.7的规定。表3.3.7混凝土浇筑
93、层的厚度(单位:mm)(3)分层浇注)分层浇注捣实混凝土的方法浇筑层厚度插入式振捣振捣器作用部分长度的1.25倍表面振捣200人工捣固在基础、无筋混凝土或配筋稀疏的结构250在梁、墙板、柱结构中200在配筋密列的结构中150轻骨料混凝土插入式振捣300表面振动(振动时需加荷)200208如必须间歇,间歇时间不应超过表3.3.8的规定,并应在前层混凝土凝结前,将次层混凝土浇筑完毕。表3.3.8混凝土运输、浇筑和间歇的允许时间(单位:min)混凝土强度等级气温2525C30210180C30180150注:当混凝土中掺有促凝剂或缓凝型外加剂时,其允许时间应根据试验结果确定。(4)混凝土应连续浇筑,
94、以保证结构的整体性)混凝土应连续浇筑,以保证结构的整体性209混凝土结构多要求整体浇筑,如因技术或组织上的原因不能连续浇筑时,且停歇时间超过混凝土允许(表4.3.8)时间,此时先浇筑的混凝土已经凝结,后浇筑的混凝土的振捣将破坏先浇筑混凝土的凝结,这种情况下应留设施工缝。施工缝留设的原则,应留在剪力较小,便于施工部位。施工缝留设的原则,应留在剪力较小,便于施工部位。 柱应留水平缝,梁、板、墙应留垂直缝。柱应留水平缝,梁、板、墙应留垂直缝。3.施工缝的设置与处理施工缝的设置与处理(1)施工缝的留设210 1)柱子宜留在基础顶面、梁或吊车梁牛腿的下面、吊车梁的上面、无梁楼盖柱帽的下面,见图3.3.3
95、所示。图3.3.3柱子的施工缝位置211 2)有主次梁楼盖,宜顺着次梁方向浇筑,应留在次梁跨度中间1/3范围内,见图3.3.4所示。图3.3.4有主次梁楼盖的施工缝位置1楼板;2柱;3次梁;4主梁212主次梁结构主次梁结构213后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中,克服由于温度、收缩而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。后浇带对避免混凝土结构的温度收缩裂缝等有较大作用,其位置应按设计要求留置,其浇筑时间和处理方法应事先在施工技术方案中确定。1)后浇带的设置距离,如混凝土置于室内和土中则为30m,如在露天则为20m。2)后浇带的保留时间应根据设计确定,若设计无要求时,一般至少保留28d以上。
96、(2)后浇带的设置)后浇带的设置2143)后浇带的宽度应考虑施工简便,避免应力集中。一般其宽度为70100cm。后浇带内的钢筋应保存完好。4)后浇带在浇筑混凝土前,必须将整个混凝土表面按照施工缝的要求进行处理。填充后浇带的混凝土可采用微膨胀或无收缩水泥,也可采用普通水泥加入相应的外加剂拌制,但必须要求填筑混凝土的强度等级比原结构强度提高一级,并保持至少15d的湿润养护。215图3.3.5后浇带示意图(a)平接口;(b)T接式;(c)企口式216地下室底板后浇带地下室底板后浇带后浇带后浇带后浇带后浇带217框架结构混凝土后浇带框架结构混凝土后浇带后浇带后浇带后浇带后浇带2181)在施工缝处继续浇
97、筑混凝土时,待已浇筑的混凝土的抗压强度不低于1.2MPa时才允许继续浇筑。浇筑前应除掉水泥浆膜和松动石子,加以湿润并冲洗干净,先铺抹水泥浆或与混凝土砂浆成分相同的砂浆一层,再继续浇筑混凝土,以保证接缝的质量。(3)施工缝的处理)施工缝的处理2192)承受动力作用的设备基础的施工缝,在水平施工缝上继续浇筑混凝土前,应对地脚螺栓进行一次观测校正;3)标高不同的两个水平施工缝,其高低接合处应留成台阶形,台阶的高宽比不得大于1.0:1.0;4)垂直施工缝处应加插钢筋,其直径为1216mm,长度为500600mm,间距为500mm,在台阶式施工缝的垂直面上亦应补插钢筋。220大体积混凝土是指厚度大于或等
98、于1.5m,长度和宽度较大的混凝土结构。(1)如设备基础、桩基承台或基础底板等,其上有巨大的荷载,整体性要求较高,往往不允许留施工缝,要求一次连续浇筑完毕。(2)大体积混凝土结构浇筑后水泥的水化热量大,水化热聚积在内部不易散发,混凝土内部温度显著升高,而表面散热较快,这样形成较大的内外温差,内部产生压应力,而表面产生拉应力,如温差过大造成的拉应力大于混凝土极限抗拉强度则易在混凝土表面产生裂纹。4.大体积混凝土浇筑大体积混凝土浇筑221(3)当混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩时,由于受到基底或已浇筑的混凝土约束,接触处将产生很大的拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,与约束接触处会产生裂缝,
99、甚至会贯穿整个混凝土块体,由此带来严重的危害。要防止大体积混凝土浇筑后产生裂缝,就要降低混凝土的温度应力,这就必须减少浇筑后混凝土的内外温差(不宜超过25)。为此,在施工中可采取以下措施:1 )防止水化热措施)防止水化热措施222优先选用水化热低和凝结时间长的水泥,如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥等。掺入适量的粉煤灰,以降低水泥用量,减少放热量。应掺加减水剂、缓凝剂等,降低水灰比,降低水化热。采用粒径较大、级配良好的石子和中粗砂。223 采用拌合水中加冰屑或地下水,或将骨料用水冲洗等,降低混凝土的入模温度。 预埋冷却水管,通过循环水将混凝土内部热量带出,进行人工导热。 降
100、低浇筑速度和减小浇筑层厚度,或采取人工降温措施。 必要时,经过计算和取得设计单位同意后可留施工缝而分段分层浇筑。224如要保证混凝土的整体性,要求下一层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。为此要求其最小混凝土浇筑强度应满足下式要求:(3.3.3)式中Q混凝土最小浇筑强度(m3/h); F混凝土浇筑区的面积(m2); H浇筑层厚度(m),应符合表3.3.6的要求; T1混凝土的初凝时间(h); T2混凝土的运输时间(h)。 2)混凝土的灌筑强度)混凝土的灌筑强度225根据所计算的每小时混凝土浇筑强度来选择混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵等建筑机械及安排人力、物力,以满足每小时混凝土浇筑强度的需要
101、。大体积混凝土结构的浇筑方案,一般分为全面分层、分段分层和斜面分层三种(见图3.3.6)。图3.3.6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 3)混凝土的浇筑方案)混凝土的浇筑方案226 全面分层全面分层全面分层方案一般适适用用于于平平面面尺尺寸寸不不大大的的结结构构,混凝土浇筑时从短边开始,沿着长边方向进行浇筑,第一层浇筑完毕回头浇筑第二层,浇筑第二层时第一层混凝土还未初凝,如此逐层进行,直至混凝土全部浇筑振捣完毕。 分段分层分段分层分段分层方案适适用用于于结结构构厚厚度度不不大大而而面面积积或或长长度度较较大大的的结结构构,从底层开始,浇筑23m,再回头浇筑第二层,
102、因总层数不多,浇注到顶后,第一层混凝土还未初凝。227 斜面分层斜面分层A.斜面分层方案适用于结构的长度超过结构厚度的三倍,一般斜面坡度可取13。振捣工作从浇筑层的下端开始逐渐上移,以保证混凝土的浇筑质量。B.浇筑应在室外气温较低时进行,混凝土浇筑温度不宜超过28(混凝土振捣后50100mm深处的温度)。对大体积基础的地脚螺栓、预留螺栓孔、预埋管道的浇筑,四周混凝土应均匀上升,同时应避免碰撞,以免发生位移或倾斜。228例:某设备基础长20m,宽10m,深5m,采用C30混凝土,混凝土分层浇筑,每层厚度0.3m,水泥凝结时间2h,混凝土运输时间0.5h,要求连续施工,不留施工缝,采用400升搅拌
103、机,每台实际生产能力为5m3h,试求:(1)每小时混凝土灌筑量;(2)搅拌机台数;(3)设备基础浇筑完毕所需时间。解(1)每小时混凝土浇筑量515229(2)搅拌机台数(3)设备基础浇筑完毕所需时间230混凝土浇入模板时是很疏松的,而混凝土的强度、抗冻性、抗渗性以至于耐久性,都与混凝土的密实程度有关,因此必须用适当的方法在其初凝前捣实完毕。在于产生振动的机械将一定频率、振幅和激振力的振动能量通过某种方式传递给混凝土拌合物时,拌合物中所有的骨料颗粒都受到强迫振动,并使混凝土拌合物之间的粘着力和内摩擦力大大降低,受振混凝土拌合物,在其自重作用下向新的稳定位置沉落,排除存在于混凝土拌合物中的气体,消
104、除空隙,使骨料和水泥浆在模板中得到致密的排列和迅速有效的填充。5.混凝土密实成型混凝土密实成型 (1)(1)混凝土振动密实的原理混凝土振动密实的原理231图3.3.7振动机械示意图a)内部振动器b)外部振动器c)表面振动器d)振动台振动机械按其工作方式不同,可分为内部振动器、外部振动器、表面振动器和振动台四种,见图3.3.7。 (2)(2)振动机械的类型振动机械的类型232 1)内内部部振振动动器器又称插入式振动器,是工地用得最多的一种,其工作部分是一棒状空心圆柱体,内部装有偏心振子,在电动机带动下高速转动而产生高频微幅的振动。内部振动器只用一人操作,具有振动密实,效率高,结构简单,使用维修方
105、便的优点,但劳动强度大。主要适用于梁、柱、墙、厚板和大体积混凝土等结构和构件的振捣。当钢筋十分稠密或结构厚度很薄时,其使用会受到一定的限制。233 2)表表面面振振动动器器又称平板振动器,它由带偏心块的电动机和平板(木板或钢板)等组成。振动力通过平板传给混凝土,由于其振动作用较小,仅适用于面积大且平整、厚度小的结构或构件,如楼板、地面、屋面等薄型构件,不适于钢筋稠密、厚度较大的结构件使用。 3)外外部部振振动动器器又称附着式振动器,它通过螺栓或夹钳等固定在模板外部,利用偏心块旋转时产生的振动力,通过模板将振动传给混凝土拌合物,因而模板应有足够的刚度。234其振动效果与模板的重量、刚度、面积以及
106、混凝土结构构件的厚度有关,若配置得当,振实效果好。外部振动器体积小,结构简单,操作方便,劳动强度低,但安装固定较为繁琐。适用于钢筋较密、厚度较小、不宜使用插入式振动器的结构构件。 4)振振动动台台振动台是混凝土构件成型工艺中生产效率较高的一种设备,只产生上下方向的定向振动,对混凝土拌合物非常有利,适用于混凝土预制构件的振捣。235内部振动器内部振动器表面振动器表面振动器236外部振动器外部振动器237振动台振捣混凝土振动台振捣混凝土238 1)内部振动器)内部振动器 使用插入式振动器有两种方法,一种是垂直插入,一种是斜向插入(与混凝土表面呈400450),垂直振捣使用较多。每次插入应将振动棒头
107、插进下层未初凝的混凝土中50mm左右,使上下层结合密实。由于振动棒下部的振幅比上部大得多,因此在每一插点振捣时应将振动棒上下抽动50100mm,使振捣均匀。操作时,要“快插慢拔”。“快插”是为了防止先将表面混凝土振实而与下面混凝土发生分层、离析现象;“慢拔”是为了使混凝土能填满振动棒抽出时所造成的空洞。 (3)振动器的使用)振动器的使用239插点的分布有行列式和交错式两种,见图3.3.8。各插点的间距要均匀,对普通混凝土插点间距不大于1.5R,对轻骨料混凝土,则不大于1.0R。如是交错式排列,不要超过振动棒作用半径的1.75倍。图3.3.8插入式振捣器的插点分布(a)行列式(b)交错式R-振动
108、棒的作用半径240混凝土振捣时间要掌握好,如振捣时间过短,混凝土不能充分捣实,时间过长,又可能使振动棒附近的混凝土发生离析。一般从现象上来判断,以混凝土不再显著下沉,基本上不再出现气泡,混凝土表面呈水平并出现水泥浆为合适。振捣器应避免碰撞钢筋、模板、芯管、吊环、预埋件或空心胶囊等。 2)表面振动器)表面振动器表面振动器在每一位置上应连续振动一定时间,正常情况下约为2540s,以混凝土表面均匀出现浮浆为准。移动时应成排依次振捣前进,前后位置相互搭接应有3050mm,防止漏振。241 3)外部振动器)外部振动器 外部振动器的振动作用深度约为250mm左右。如构件尺寸较厚时,需在构件两侧安设振动器,
109、同时进行振捣。当振捣竖向浇筑的构件,应分层浇筑混凝土。每层高度不宜超过1m。每浇筑一层混凝土需振捣一次。振捣时间应不少于90s,但不宜过长。待混凝土入模后方可开动振动器,混凝土浇筑高度要高于振动器安装部位。当钢筋较密和构件断面较深较窄时,亦可采取边浇筑边振动的方法。242振动时间和有效作用半径,由结构形状、模板坚固程度、混凝土坍落度及振动器功率大小等各项因素而定。一般每隔11.5m距离设置一个振动器。当混凝土成一水平面不再出现气泡时,可停止振动。必要时应通过试验确定。4)振动台)振动台当混凝土构件厚度小于200mm时,可将混凝土一次装满振捣;如厚度大于200mm,则需分层浇筑,每层厚度不大于2
110、00mm,或随浇随振。2431.混凝土浇捣后,之所以能逐渐凝结硬化,主要是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件。2.因此,为了保证混凝土有适宜的硬化条件,使其强度不断增长,必须对混凝土进行养护。3.3.4 混凝土的养护混凝土的养护2443.对于一般塑性混凝土(5090mm)应在浇筑后1012h内(炎夏时23h)进行养护,对干硬性混凝土(2011秒)应在浇筑后12h内进行养护。混凝土必须养护至其强度达到1.2MPa以上,始准在其上行人或安装模板和支架。 注注意意:对对于于干干硬硬性性混混凝凝土土(小小于于30mm)用用维维勃勃稠稠度度仪测定。仪测定。245维勃稠度试验方法
111、使将坍落度筒放在直径位40mm、高度为200mm圆筒中,圆筒安装在专用的振动台上,如图所示。按坍落度试验的方法将新拌砼装入坍落度筒内后再拔去坍落筒,并在新拌砼顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间,从开始振动至透明圆盘底面被水泥浆布满瞬间止,所经历的时间,以s计(精确至1s),即为新拌砼的维勃稠度值。干硬性混凝土干硬性混凝土20秒秒11秒;半干硬性混凝土秒;半干硬性混凝土10秒秒5秒。秒。2464.养护条件对于混凝土强度的增长有重要影响。在施工过程中,应根据原材料、配合比、浇筑部位和季节等具体情况,制定合理的施工技术方案,采取有效的养护措施,保证混凝土强度的正常增长。混凝土的养护方法分为自然养
112、护和加热养护两种。 (1)(1)自然养护自然养护自然养护是指在平均气温高于+5 C的条件下,对混凝土用草帘或草袋覆盖,并采取浇水湿润、挡风、保温等养护措施,使混凝土在一定时间内保持温湿状态的养护方法。该法具有养护简单,不消耗能源等优点,但养护时间长。适用于各种混凝土构件的养护。247自然养护分为洒水养护、塑料薄膜养护和喷涂薄膜养生液养护三种。1)洒水养护是用草帘等将混凝土覆盖,通过洒水使其保持湿润。养护时间长短取决于水泥品种:硅酸盐水泥、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;掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不少于14d;洒水次数以能保证湿润状态为宜;混凝土养护用水应与拌制
113、用水相同。当平均气温低于5时,不得洒水养护。2482)塑料薄膜养护是用薄膜布(不透水、气)把混凝土表面敞露的部分全部严密地覆盖起来,保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护。其优点是不必浇水,操作方便,能重复使用,但应保持薄膜布内有凝结水。3)薄膜养生液养护是将可成膜的溶液(如过氯乙烯树脂)用喷枪喷涂在混凝土表面上,将混凝土与空气隔绝,阻止其中水分的蒸发以保证水化作用的正常进行。适用于不易洒水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构。249海河堤岸工程塑料薄膜养护海河堤岸工程塑料薄膜养护250高架桥墩塑料薄膜养护高架桥墩塑料薄膜养护251 (2)(2)加热养护加热养护加热养护是在较高湿度和较高温度下
114、,使混凝土的强度得到增长,适应于工厂生产预制构件或冬期施工现场养护预制构件,以蒸汽养护为主。在养护过程中,如发现遮盖不好、洒水不足、表面泛白或有干缩细小裂纹时,应立即加以遮盖,充分洒水,并延长洒水时间,加以补救。252冬季大体积混凝土蒸汽养护冬季大体积混凝土蒸汽养护2533.3.5 混凝土冬期施工混凝土冬期施工 1.混凝土冬期施工原理混凝土冬期施工原理 (1)(1)新浇混凝土中的水可分为两部分,一部分是与水泥颗粒起水化作用的水化水,另一部分时满足混凝土坍落度要求的自由水(自由水最终是要蒸发掉的)。水化作用的速度在一定湿度条件下取决于温度,温度愈高,强度增长也愈快,反之愈慢。当温度降至0以下时,
115、水化作用基本停止。温度再降至-2-4,混凝土内的自由水开始结冰,水结冰后体积增大8%9%,在混凝土内部产生冻胀应力,使强度很低的水泥石结构内部产生微裂缝,同时削弱了混凝土与钢筋之间的粘结力,从而使混凝土强度降低。为此,规范规定,凡根据当地多年气温资料,室外日平均气温连续5d稳定低于+5时,就应采取冬期施工的技术措施进行混凝土施工,并应及时采取气温突然下降的防冻措施。254(2)(2)受冻的混凝土在解冻后,其强度虽能继续增长,但已不能达到原设计的强度等级。试验证明,混凝土遭受冻结带来的危害,与遭冻的时间早晚、水灰比等有关。遭冻时间愈早,水灰比愈大,则强度损失愈多,反之则损失少。 (3)(3)经过
116、试验得知,混凝土经过预先养护达到某一强度值后再遭冻结,混凝土解冻后强度还能继续增长,能达到设计强度的95%以上,对结构强度影响不大。一般把遭冻结后其强度损失在5%以内的这一预养强度值就定义为“混凝土受冻临界强度混凝土受冻临界强度”。255 (4)(4)该临界强度与水泥品种、混凝土强度等级有关。我国规范作了规定:对普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥配制的建筑物混凝土,受冻临界强度定为设计混凝土强度标准值的30%;对公路桥梁混凝土,为设计强度标准值的40%;对矿渣硅酸盐水泥配制的建筑物混凝土,定为设计混凝土强度标准值的40%;公路桥涵混凝土,为设计强度标准值的50%;对强度等级为C10或C10以下的混凝土
117、,不得低于5N/m。 (5)(5)混凝土冬期施工的原理,就是采取适当的方法,保证混凝土在冻结以前,至少应达到受冻临界强度。2562.混凝土冬期施工方法混凝土冬期施工方法 混凝土冬期施工方法分为两类:混凝土养护期间不加热的方法和混凝土养护期间加热的方法。混凝土养护期间不加热的方法包括蓄热法和掺外加剂法;混凝土养护期间加热的方法包括电热法、蒸汽加热法和暖棚法。也可根据现场施工情况将上述两种方法综合使用。 蓄热法 掺外加剂法 混凝土冬期施工方法 电热法 蒸汽加热法 暖棚法257( (1 1) )蓄热法蓄热法 蓄热法是利用加热原材料(水泥除外)或混凝土(热拌混凝土)所预加的热量及水泥水化热,再用适当的
118、保温材料覆盖,延缓混凝土的冷却速度,使混凝土在正常温度条件下达到受冻临界强度的一种冬期施工方法。此法适用于室外最低温度不低于-15的地面以下工程或表面系数(指结构冷却的表面与全部体积的比值)不大于15的结构。蓄热法具有施工简单、节能和冬期施工费用低等特点,应优先采用。258( (2 2) )掺外加剂法掺外加剂法 这种方法是在冬期混凝土施工中掺入适量的外加剂,使混凝土强度迅速增长,在冻结前达到要求的临界强度;或降低水的冰点,使混凝土能在负温条件下凝结、硬化。这是混凝土冬期施工的有效、节能和简便的施工方法。 混凝土冬期施工中使用的外加剂有4种类型,即早强剂、防冻剂、减水剂和引气剂,可以引到早强、抗
119、冻、促凝、减水和降低冰点的作用。259( (3 3) )电热法电热法 电热法是利用电流通过不良导体混凝土或电阻丝所发出的热量来养护混凝土。其方法分为电极法和电热器法两类。 电热法设备简单,施工方便有效,但耗电大、费用高,应慎重选用,并注意施工安全。260( (4 4) )蒸汽加热法蒸汽加热法 蒸汽加热法是利用低压(不高于0.07MPa)饱和蒸汽对新浇混凝土构件进行加热养护。此法除预制厂用的蒸汽养护窑外,在现浇结构中则有汽套法、毛细管法和构件内部通气法等。用蒸汽加热养护混凝土,当用普通硅酸盐水泥时温度不宜超过80,用矿渣硅酸盐水泥时可提高到8595。养护时升温。降温速度亦有严格控制,并应设法排出
120、冷凝水。 汽套法 蒸汽加热法 毛细管法 构件内部通气法261(1)结构构件的混凝土强度应按现行国家标准混凝土强度检验评定标准(GB/T50107-2010)的规定分批检验评定。(2)检验评定混凝土强度用的混凝土试件的尺寸及强度的尺寸换算系数应按表3.3.9取用;其标准成型方法、标准养护条件及强度试验方法应符合普通混凝土力学性能试验方法标准的规定。3.3.6 混凝土的质量检查混凝土的质量检查1.一般要求一般要求 262表3.3.9混凝土试件尺寸及其强度换算系数骨料最大粒径/mm试件边长/mm强度的尺寸换算系数31.51000.95401501.00632001.05注:对强度等级为C60及以上的
121、混凝土试件,其强度的尺寸换算系数可通过试验确定。(3)用于检查结构构件混凝土强度的试件,应在混凝土的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置应符合下列规定:1)每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土,取样不得少于一次;2632)每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时,取样不得少于一次;3)当一次连续浇筑超过1000m3时,同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次;4)每一楼层、同一配合比的混凝土,取样不得少于一次;5)每次取样应至少留置一组标准养护试件,同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。264(4)结构构件拆模、出池、出厂、吊装、张拉、放张及施工期间临时负荷时的混凝
122、土强度,应根据同条件养护的标准尺寸试件的混凝土强度确定。(5)当混凝土试件强度评定不合格时,可采用非破损或局部破损的检测方法,按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定,并作为处理的依据。265每组(三块)试块应在同盘混凝土中取样制作,其强度代表值按下述规定取值:1)取三个试块试验结果的平均值,作为该组试块强度的代表值;2)当三个试块中的最大或最小的强度值,与中间值相比超过15时,取中间值代表该组混凝土试块的强度; 3)当三个试块中的最大和最小的强度值,与中间值相比均超过中间值的15时,其试验结果不应作为评定的标准。2.混凝土施工的强度检查混凝土施工的强度检查 (1)(1)混凝土
123、的强度代表值混凝土的强度代表值266混凝土强度的评定应按下列要求进行: 1)混凝土强度应分批进行验收。同一验收批的混凝土应由强度等级相同、生产工艺和配合比基本相同的混凝土组成,对现浇混凝土结构构件,尚应按单位工程的验收项目划分验收批,每个验收项目应按现行国家标准建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2013)确定。对同一验收批的混凝土强度,应以同批内标准试件的全部强度代表值来评定。 (2)(2)混凝土强度的评定混凝土强度的评定267 2)当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致,且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时,应由连续的三组试件代表一个验收批,其强度应同时符合下列要求;(3.
124、3.4)(3.3.5)当混凝土强度等级不高于C20时,尚应符合下式要求:(3.3.6)268当混凝土强度等级高于C20时,尚应符合下式要求:式中同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值(MPa); fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值(MPa); 0验收批混凝土强度的标准差(MPa); fcu,min同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值(MPa);(3.3.7)269验收批混凝土立方体抗压强度的标准差,应根据前一检验期内同一品种混凝土试件的强度数据,按下列公式确定:(3.3.8)式中前一检验期内第i验收批混凝土试件中强度的最大值与最小值之差;m前一检验期内验收批总批数。270每个检验期不应超过
125、三个月,且在该期间内强度数据的总批数不得少于15组。3)当混凝土的生产条件不能满足第条的规定,或在前一检验期内的同一品种混凝土没有足够的强度数据用以确定验收批混凝土强度标准差时,应由不少于10组的试件代表一个验收批,其强度应同时符合下列要求:271(3.3.9)(3.3.10)式中同一验收批混凝土立方体抗压强度的标准差(MPa),当:的计算值小于0.06fcu,k时,取;1,2合格判定系数。272验收批混凝土强度的标准差应按下式计算:(3.3.11)式中fcu,i验收批内第i组混凝土立方体试件的抗压强度值(MPa);n验收批内混凝土试件的总组数。273合格判定系数1,2,应按表3.3.10取用
126、。表3.3.10合格判定系数试件组数101415242511.701.651.6020.90.85 4)对零星生产的预制构件的混凝土或现场搅拌批量不大的混凝土,可采用非统计法评定。此时,验收批混凝土的强度必须同时符合下列要求:274(3.3.12)(3.3.13)例例:今有三组试块强度分别为(单位:N/mm2):17.6、20.1、22.9;16.5、20、25.6;17.6、20.2、24.8。试求三组混凝土试块强度代表值。解:第一组试块强度代表值:275第二组试块强度代表制不合格,因为16.5与中间值20相比和25.6与中间值20相比均超过15,故试验结果作废。第三组试块强度代表值为20.
127、2,因17.6与中间值相比未超过15,但24.8与中间值20.2相比已超过15,故仍取中间值20.2为其强度代表值。276例例:某重要结构混凝土设计强度等级为C20,混凝土试件共12组,各组强度代表值为(Nmm2):17.1、20.5、21.4、19.8、21.2、19.0、21.0、22.0、20.1、17.5、20.7、20.6。评定试压结果是否符合设计要求。解:本验收批混凝土强度平均值由前知:n12,1=1.70,2=0.90277278(应大于)(应大于)用公式2793.3.7 高性能混凝土应用技术高性能混凝土应用技术 高性能混凝土是20世纪80年代末90年代初,一些发达国家基于混凝土
128、结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土,它以耐久性为首要设计指标。为了区别于传统混凝土,高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,因此被各国学者所接受,被认为是今后混凝土技术的发展方向。 1.1.高性能混凝土高性能混凝土(1 1)高性能混凝土的概念)高性能混凝土的概念280 1 1)体积稳定性-即使收缩发生,在约束状态下的混凝土,因其早期弹性模量较小、应力松弛
129、较大,而使收缩所产生的拉应力小于混凝土的极限拉应力,使混凝土自身具有较强低抗开裂的能力。 2 2)较小的水化热-避免混凝土因内外温度梯度所产生的拉应力而拉裂混凝土。 3 3)良好的耐久性-具有很强的抗水渗透能力、抗氯离子渗透能力、抗硫酸盐腐蚀能力、抗炭化能力和抗冻能力。 (2 2)高性能混凝土的主要特点)高性能混凝土的主要特点281 4)较好的工作性能-包括流动性、不离析、不泌水、和易性、均匀性。 5)向绿色混凝土方向发展-尽量减少水泥用量,以减少因生产水泥所产生的二氧化碳;利用工业废料或城市废弃物,生产混凝土原材料,保护人类环境资源,保护人类生存环境。282 (3 3)高性能混凝土原材料和配
130、合比)高性能混凝土原材料和配合比 调整和优化砂石级配,最大限度减少水泥用量,以达到减少混凝土收缩、防止混凝土裂缝是配制高性能混凝土的关键。 1)大幅度减少水泥用量;每立方米混凝土水泥用量控制在150250Kg。大体积混凝土宜选用低水化热和凝结时间较长的水泥,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。 2)大掺量粉煤灰等矿物细掺含料,其掺量达到总胶凝材料的50%60%。 283 3)选用较少粒径的粗骨料:对骨料的级配要求,归纳起来可用一句话来表示:在满足混凝土拌合物的工作性要求的前提下,使混凝土达到一定强度所需要的水泥浆用量最少。要达到这一要求
131、,必须满足在标准规定的级配范围内(在砂石标准中规定了不产生离析的基本条件),骨料的空隙率与比表面模量最小的级配。 4)低水胶比:一般低于0.4,最低0.35。 5)用水量建议如下: 混凝土强度(MPa)65 75 90 105 用水量(Kg/m) 160 150 140 130 6)外加剂:为了降低成本,可按高效减少剂+普通减少剂+缓凝剂模式采用,通过试验确定外加剂型号及掺量。284(4 4)高性能混凝土施工工艺)高性能混凝土施工工艺 1)采取有效控制钢筋位置的措施,防止浇捣混凝土时结构中受力钢筋移位。 2)混凝土板、墙中的预埋管线宜置于受力钢筋内侧,当置于保护层内时,宜在其外侧加置防裂钢筋网
132、片。混凝土板、墙中的预留孔、预留洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。 3)泵送混凝土应严格控制混凝土坍落度,泵送管出口高差宜控制在500800mm。大体积混凝土,在严格控制坍落度的条件下,优先选择分层连续浇筑,并采取有效措施防止施工过程中表面泌水。 4)楼板混凝土浇筑完成到初凝前,宜采用平板振捣器进行振捣。终凝前宜对表面进行二次搓毛和抹压,避免出现早期失水裂缝。285 5)混凝土初凝后应及时晒水保湿养护;重要部位养护宜采用保水较好的草袋、麻袋或编制物湿润接触覆盖;对于表面积较大的板内构件或大体积混凝土,可采用蓄水养护,混凝土表面不便浇水或采用覆盖养护时,宜涂刷养护剂。 6)大体积混
133、凝土结构浇筑后的养护期内应采取以下控制裂缝的技术措施: 大体积混凝土温度监测应能真实反映混凝土的内外温度差、降温速度及环境温度。测温点应布设于混凝土的上表面、中部、下表面,在养护过程中应对温度测试数据及时进行整理分析。286 如混凝土内外温差及降温速度不符合计算要求,应根据实际情况采取控温措施。控温养护的持续时间,应根据内外部温度情况确定。应保持混凝土表面的湿润。控温覆盖的拆除应分层逐步进行,不得采取强制,不均匀的降温措施。大体积混凝土结构施工时宜控制混凝土内部最高温度与表面温度差不大于25;拆除模板或表面覆盖时混凝土表面温度与环境温度差不宜大于15。2872.2.自密实混凝土施工技术自密实混
134、凝土施工技术 随着我国建筑业的高速发展,混凝土材料及其施工技术正朝着高性能、绿色方向发展,自密实混凝土(self-compacting concrete,简称SCC)由于在生产时大量使用了粉煤灰等利废材料,同时改善了施工环境,属于绿色高性能混凝土的一种,SCC是指具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性,浇筑时依靠自重流动,一般情况下无需工艺振捣即能自行填充模板内部各空间,形成稳定、密实结构,并拥有良好力学和耐久性混凝土。(1)自密实混凝土的概念)自密实混凝土的概念288(2)自密实混凝土的优点)自密实混凝土的优点 SCC主要应用性能优势体现在以下4个方面: 1 1)在结构配筋过密、薄壁、形状复杂
135、、振捣工艺难于实施等情况下,混凝土结构设计和施工不受制约。 2 2)由于无需振捣,混凝土在力学性能不受损的前提下,消除人工振捣不均匀造成结构漏振、过振等影响自身质量缺陷,从而使混凝土具有更加均匀的微观结构、良好的表现效果和较好的耐久性。3 3)简化了混凝土施工工艺,缩短工期,提高效率。4 4)降低了作业强度和噪声污染,节省施工能耗及投入。289(3)自密实混凝土原材料的技术要求)自密实混凝土原材料的技术要求 1 1)胶凝材料胶凝材料 水泥选用较稳定的普通硅酸盐水泥;掺合料是自密实混凝土不可缺少的组成部分之一,一般常用的有粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、矿粉等。胶凝材料总量不少于 500kg/m。 2
136、2)细骨料细骨料 砂的含泥量和杂质,会使水泥浆与骨料的粘结力下降,需要增加用水量和增加水泥用量,所以砂必须符合规范技术。砂率在 45以上,最高可到 50。 3 3)粗骨料粗骨料 粗骨料的最大粒径一般以小于 20mm 为宜,尽可能选用圆形且不含或少含针、片状颗粒的骨料。 4 4)外加剂外加剂 自密实混凝土具备的高流动性、抗离析性、间隙通过性和填充性这四个方面都需要以外加剂的手段来实现。因此对外加剂的主要要求为:与水泥的相容性好;减水率大;缓凝、保塑。290(4)自密实混凝土适用范围)自密实混凝土适用范围 自密实混凝土适用于浇筑量大,浇筑深度、高度大的工程结构;配筋密实、结构复杂、薄壁、钢管混凝土
137、等施工空间受限制的工程结构;工程进度紧、环境噪声受限制、或普通混凝土不能实现的工程结构。2913.清水混凝土施工技术清水混凝土施工技术 清水混凝土,主要是指现浇工艺一次成型,以混凝土自然表面作为最终完成面(装饰面),通过混凝土本身的质感来体现建筑效果的现浇混凝土工程,只是在表面涂一道透明的保护剂,多用于体育场馆、博物馆、车站、码头、航站楼等公共建筑中。清水混凝土建筑效果主要通过对构件的外观形式设计和严格控制混凝土完成面质量来实现。另外,是指混凝土墙体拆模后,内墙面只作简单处理后表面抹23mm厚粉刷石膏和12mm厚耐水腻子即可。(1)清水混凝土的概念)清水混凝土的概念292清水混凝土饰面清水混凝
138、土饰面293(2)清水混凝土的优点)清水混凝土的优点 1)混凝土结构不需要装饰,舍去了涂料、饰面等化工产品; 2)有利于环保; 3)清水混凝土结构一次成型,不剔凿修补、不抹灰,减少了大量建筑垃圾,有利于保护环境; 4)清水装饰混凝土避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患,减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病;清水混凝土是名副其实的绿色混凝土,它主要有以下优点:294(3)清水混凝土的施工)清水混凝土的施工 1)施工工艺流程)施工工艺流程 测量放线 钢筋制作安装 预埋件制作安装 清理基层面 支撑模板 混凝土浇筑 拆模养护 成品保护。295 依据施工图纸进行钢筋及预埋件的制作,制作过程要求钢筋
139、的规格、型号、尺寸符合要求,预埋件用材符合要求,特别是使用钢板类埋件、钢板型号、厚度、使用的焊条型号均应符合要求,绑扎过程中要求绑扎牢固,位置朝向正确。2)施工过程的控制措施)施工过程的控制措施钢筋及预埋件控制钢筋及预埋件控制296 A.模板组拼要充分考虑在拼装和拆除方面的方便性,支撑的牢固性和简便性,并保持较好的强度、刚度、稳定性及整体拼装后的平整度。 B.为避免混凝土浇筑期间的膨胀造成模板局部变形,模板内部设8对拉钢筋或预留PVC线管进行对拉蝴蝶扣,或者用55 mm乘以混凝土构件宽的钢片紧固。 C.为便于施工,近年来许多施工单位已开始大量使用竹胶模板或高强木胶合板,或定型模板,以便周转所需
140、,竹、木制品的模板在支设时普遍使用木龙骨和钢管式支撑体系混用,模板在使用时注意接口拼缝处应平整密实。必要时拼缝用腻子嵌平,胶带纸粘贴封口。 D.将板面杂物清理干净,涂刷无色水性脱模剂,涂刷要均匀,不得漏刷。模板体系控制模板体系控制297 A.对于框架(剪)施工,支撑体系应与模板体系设计相配套,一般宜采用整体组装式钢制定型模板并直接利用其可调支撑。 B.针对框架柱、梁结构彼此相对独立的特点,通过横向水平支撑加强彼此之间的联系,形成一个整体,在混凝土浇筑期间还要随时检查各节点处是否位移,发现问题及时纠正。 C.严格控制支撑体系的拆除时间和拆除顺序,侧模的拆除控制强度一般为2.5MPa,并保证其表面
141、及棱角不受损坏;底模的拆除强度严格执行施工规范要求。支撑体系控制支撑体系控制298 清水混凝土的配合比控制应在材料和浇筑方法允许的条件下进行,尽量采用水灰比和坍落度低的配合比,以此减少泌水的可能性,但混凝土的含气量不超过1.7,初凝时间在6 h8 h以内。但由于商品混凝土的普遍使用,对于泵送混凝土,坍落度一般控制在120mm10mm的范围内。清水混凝土的配合比控制清水混凝土的配合比控制299 A.严格执行有关规范、规章,认真落实施工技术保证措施,施工组织方案、现场组织措施。 B.针对商品混凝土制拌地与施工点的远近距离,合理调度搅拌输送车的送料时间,根据具体施工的快慢调节输送车的车次多少,并在施
142、工现场逐车测量混凝土的坍落度。 C.施工时严格控制每次下料的高度和厚度,保证分层厚度不超过30cm,边浇筑边振捣。清水混凝土浇筑控制清水混凝土浇筑控制300 D.振捣方法要求正确,不得漏振和过振,振捣时间也不易过长,以免产生离析。为保证工程质量可采用二次振捣法,以减少表面气泡,即第一次在混凝土浇筑时振捣,第二次待混凝土静置一段时间后再振捣,而面层一般应在初振后0.5 h后进行第二次振捣压面收浆。 E.严格控制振捣时间和振捣棒插入下一层混凝土的深度,保证深度在5cm10cm,而振捣时间以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起为止。301 清水混凝土早期硬化时的养护十分重要,为避免形成和减少混凝土表面
143、色差,清水混凝土结构构件的侧模应在48h后拆除,模板拆除后外漏混凝土表面尽量不宜用草帘或麻袋等外包覆盖养护,以免造成永久性黄色污染,严重的可能在做完涂料后亦泛黄色。最好的养护方法为涂养护液或采用塑膜裹覆养护,养护时间一般不得少于14d。 清水混凝土在养护不当时,表面极易因脱(失)水而产生微缝,影响外观质量和耐久性。清水混凝土养护措施清水混凝土养护措施302 海南三亚机场、首都机场、上海浦东国际机场航站楼、东方明珠的大型斜筒体等。(4)清水混凝土已应用的典型工程)清水混凝土已应用的典型工程3034.超高泵送混凝土施工技术超高泵送混凝土施工技术 通常把一次泵送高度超过200m的混凝土称之为超高泵送
144、混凝土。要将混凝土输送至200m以上的结构部位,对混凝土的可泵性提出很高的要求,同时又要保证混凝土输送至作业面后具有良好的工作性能,这需要对混凝土的配合比进行特殊设计,优选原材料,反复试配,从而选出最佳配合比。(1)配制要求)配制要求304(2)原材料选用)原材料选用水泥作为配制混凝土的最主要的胶凝材料,在配制超高泵送混凝土时除满足一般的技术指标外,还应满足如下技术要求: 水泥与外加剂的适应性应良好,标准稠度用水量应保持稳定,以保证混凝土在长时间泵送状态下,混凝土流动性、坍落度保留值保持稳定的状态。 水泥宜选择质量稳定,生产供应能力比较强的大型水泥厂,以回转窖生产的普通硅酸盐水泥为宜,避免不同
145、批次水泥性能存在过大差异,而影响混凝土的各项性能的稳定。 1)水泥)水泥305 宜选用大掺量的需水量小的优质掺合料,如一级粉煤灰或S85级以上的矿粉,宜采用粉煤灰和矿粉共同取代水泥使用的“双掺”技术,通过使用大掺量的掺合料的使用,改善混凝土的和易性,降低混凝土的黏度,从而提高混凝土的可泵送性。除性能指标满足现行普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2006)外,宜选用中砂,细度模数在2.32.8为宜,并应具有较低的含石率,或者保持稳定的含石率。根据混凝土强度等级的不同选择相应细度模数。 2)掺合料)掺合料 3)细骨料)细骨料306 除性能指标满足现行普通混凝土用砂、石质量及检验方法
146、标准(JGJ52-2006)和混凝土泵送施工技术规程(JGJT10-2011)外,粗骨料最大粒径不宜超过25mm,同时必须具有良好的级配。以复合有减水、保塑、早强(或缓凝)等多种组分的泵送剂为宜,除满足混凝土外加剂应用技术规范(GB 50119-2013)的相关要求外,还应满足可泵性的综合技术要求。 4)粗骨料)粗骨料 5)外加剂)外加剂307(3)泵送机械的选择)泵送机械的选择 对于超高建筑,要求输送泵能将混凝土输送至200多米高处,需要根据现场施工的实际情况选用相应的混凝土输送泵,一般选用三一重工生产的HBT80C-1818D拖式混凝土泵。HBT80C-1818D拖式混凝土泵拖式混凝土泵3
147、08 2013年7月28日,中建商砼与中联重科强强联合,成功使用101米“全球最长混凝土臂架泵车”完成“华中第一高楼”武汉中心C40梁板混凝土浇筑。下图为中联重科101-7RZ混凝土泵车。中联重科中联重科101-7RZ混凝土泵车混凝土泵车309(4)地泵及泵管的布置)地泵及泵管的布置 1)高泵程混凝土施工泵管的布置十分重要,合理布置泵管走向可以减少混凝土的坍落度和压力损失,保证混凝土输送顺利。相反泵管布置不合理,则会给施工造成混凝土坍落度损失过大、压力衰减过快,造成输送至工作面上的混凝土无法施工,甚至混凝土无法输送到工作面上。因此泵管的布置和走向要以最短路径、最少的弯头数量为原则。 2)楼板混
148、凝土施工时,预先在楼板上设置泵管预留洞,首层泵管转向处及每层泵管用483.5钢管进行加固(图3.3.9)。固定好垂直管,以混凝土泵送时用手触摸管道外壁,可只感到骨料的流动而泵管无颤动或晃动为准。310图图3.3.9 楼板加固楼板加固311 3)为防止泵管高度过大造成混凝土拌合物反流,每隔20层设置一段水平管,从楼板的另一侧向上垂直接泵管,见图3.3.10。 图图3.3.10 垂直接泵管垂直接泵管3124)水平管的长度不宜小于垂直管长度的1/4,且不宜小于15m。同时在混凝土泵机Y形管出料口36m处的输送管根部设置截止阀,以防混凝土拌合物反流。5)楼板施工面上的水平管越短越好,由于楼板上的水平管
149、是临时性的,且泵送压力较小,可采用方木直接垫起。垫方木的位置尽量选择在钢梁上。313(5)混凝土运输)混凝土运输 1)泵送混凝土采用预拌制混凝土,因此要选择距离近、交通流量小的道路行驶。混凝土浇筑尽量选择在夜间或凌晨45点,此时道路上车辆少,混凝土运输行驶较快,有利于缩短运输时间,便于连续施工。 2)施工现场应规划好交通路线,每次浇筑前应先将施工道路清理干净,现场设置交通安全员,调度协调车辆行驶。现场工作人员应时时与搅拌站联系,控制现场混凝土运输车辆不能过少也不能过多。 3)混凝土搅拌运输车在运输途中,其拌筒应保持36r/min的慢速转动。 4)混凝土运抵现场后,试验人员要对每车混凝土的坍落度
150、等技术指标进行检测,对不合格的混凝土(尤其是坍落度损失过大的混凝土)一律退回。314 5)搅拌运输车在给泵喂料之前,先中、高速旋转拌筒,使混凝土拌合均匀;开始喂料时,宜先低速出一点料,观察卸料情况,如有大石子夹水泥浆先流出,说明拌筒内拌合物已沉淀,应将拌筒高速旋转23min再出料。喂料时反转卸料应配合泵送均匀进行,且应使集料斗内的混凝土保持在高度标志线以上;中料喂料作业时,搅拌车的拌筒应低转速搅拌混凝土。 6)混凝土泵的进料斗上,应安置筛网并设专人监视喂料,防止粒径过大骨料或异物吸入泵内。315(6)混凝土泵送)混凝土泵送 1)混凝土泵送应有统一指挥调度,保证施工顺利进行,配备对讲机,保证地泵
151、处、施工面及搅拌站之间联络畅通。 2)施工前对地泵进行检查检修调试,以防出现机械故障影响施工。 3)地泵启动后,先泵送适量水湿润泵的料斗、活塞及输送泵管;经泵水检查,确认泵和管中无异物后,再泵送与混凝土同组分的水泥砂浆,用以润滑地泵和输送管道的内壁。316 4)混凝土泵送应连续进行,当遇到混凝土供应中断的情况下,应采取慢速和间歇泵送,并要满足所泵送的混凝土从搅拌刀浇筑完成所延续的时间不超过初凝时间;中断泵送期间,可利用搅拌运输车的料,进行慢速间歇泵送,慢速间歇泵送时,应每隔45min进行4个行程的正反泵,防止混凝土拌合物结块或沉淀而造成堵管。 5)当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送
152、管明显振动等现象而泵送困难时,不得强行泵送,应立即查明原因,排出故障。317 6)开始泵送时,泵应处于慢速、均匀并随时可反泵的状态;泵送速度应先慢后块、逐步加速,应保持正常的速度连续泵送,并能及时排除故障。同时应观察泵的压力和各系统的工作情况,待各系统运转顺利后,方可以正常速度泵送。 7)泵送混凝土时,活塞应保持最大行程运转,使泵满负荷工作,提高机械效率,减少活塞磨损。水箱或活塞清洗室中应经常保持充满水。 8)泵送混凝土时,如果输送管内吸入空气,应立即反泵,将混凝土吸入料斗,排出空气后再泵送。318(7)已应用的典型工程)已应用的典型工程 迪拜塔(828m)、台北101大厦 (508m)、深圳
153、平安金融中心(660m)、上海中心大厦(632m)、天津117大厦(597米)、广州东塔(530米)等。3193.3.8 钢管、钢板混凝土工程钢管、钢板混凝土工程 钢管混凝土是在薄壁钢管内填充混凝土而形成的组合结构,钢管混凝土是混凝土与钢材的最佳组合,充分利用了混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能,弥补了两种材料各自的缺点,充分发挥二者的优点,从而提高其抗压强度和抗变形能力,在同等荷载作用下,构件截面积小,在结构中利用混凝土来提高结构刚度,以减小结构的侧移。钢管混凝土结构所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。钢管混凝土多用于大跨度桥梁工程、高层和超高层建筑、公共建筑中。1.1.钢管混凝土钢管混凝土(1
154、 1)钢管混凝土的概念)钢管混凝土的概念320钢管混凝土柱钢管混凝土柱321(2 2)钢管混凝土的优点)钢管混凝土的优点 1 1)受压构件承载力大幅提高)受压构件承载力大幅提高 2 2)具有良好的延性和抗震性能)具有良好的延性和抗震性能 3 3)有利于钢管的抗火与防火)有利于钢管的抗火与防火 4 4)施工简便,缩短工期)施工简便,缩短工期 5 5)经济性能显著)经济性能显著 6 6)具有美好的造型与最小的受风面积)具有美好的造型与最小的受风面积钢管混凝土结构作为一种新兴的组合结构,对比普通钢筋混凝土结构及钢结构存在诸多优点。其主要优点表现在:322(3 3)钢管混凝土的施工工艺)钢管混凝土的施
155、工工艺 钢管混凝土结构施工时,钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量,施工不受混凝土养护时间的影响;钢管混凝土柱的零件较少,焊缝少,构造简单,柱脚常采用在混凝土基础上预留杯口的插人式柱脚,因而工厂制造比较简单;同时构件自重较小,运输和吊装也较易,施工很简便;而且钢管混凝土柱采用板材卷制,板材厚度都不大,一般在40mm以内,无论工厂焊接和现场进行对接,都没有什么困难。323 1 1)在钢管构件的制作、安装要求方面:)在钢管构件的制作、安装要求方面: 钢管混凝土柱用的钢管,焊接、制作要求较高。一般应优先采用螺旋焊管,无螺旋焊接管时,也可以用滚床自行卷制钢管。焊接时除一般钢结构的制作要
156、求外要严格保证管的平、直,不得有翘曲、表面锈蚀和冲击痕迹。特别是它对钢管内壁的除锈要求。可能会增加钢管的制作周期。钢管混凝土的施工主要包含钢管的制作、安装及混凝土的施工两个方面的内容。324 在构件制作过程中,钢管的对接是一个难点。结构要求焊后的管肢要平直,这就需要在焊接时采取相应的措施和特别注意焊接的顺序以及考虑到焊接变形的影响。管肢对接焊接前,对于小直径钢管应采用点焊定位。对于大直径钢管应另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定联焊。在钢管对接焊过程中,如发现点焊定位处的焊缝出现微裂缝,则该微裂缝部位必须全部铲除重焊。为了确保联接处的焊缝质量,在现场拼接时,在管内接缝处必须设置附加衬管。 325
157、 钢管构件在吊装时应控制吊装荷载作用下的变形,吊点的设置应根据钢管构件本身的承载力和稳定性经验算后确定。吊装时应将管口包封,防止异物落入关内。钢管构件吊装就位后,应立即进行校正,采取可靠固定措施以保证构件的稳定性。 2 2)混凝土的浇筑)混凝土的浇筑 钢管混凝土核心混凝土的配合比除了应满足有关力学性能指标的要求外,尚应注意混凝土塌落度的选择。钢管内混凝土浇灌工作,宜连续进行,若间歇时,时间不应超过混凝土的终凝时间,需留施工缝时,应将管口封闭,防止水、油污和异物等落入。混凝土施工前应有切实可行的施工组织计划。326 人工逐层浇筑法 导管浇筑法 高位抛落免振捣法 泵送顶升浇筑法 (4 4)钢管混凝
158、土已应用的典型工程)钢管混凝土已应用的典型工程 北京诺德国际广场工程、北京国际贸易中心塔楼、深圳赛格广场大厦、上海金茂大厦、上海环球金融中心。管内浇注可采用以下几种方法3272.2.钢板混凝土钢板混凝土 所谓“ 钢板混凝土结构”是采用定型钢板作为混凝土结构的外部配筋, 同时该定型钢板也就充任了一次性模板。钢板和混凝土共同工作。钢板混凝土组合结构包括钢板混凝土组合剪力墙、钢板混凝土组合楼板、钢板混凝土组合梁。其中目前用的比较多的钢板混凝土结构为压型钢板混凝土组合板。(1 1)钢板混凝土的概念)钢板混凝土的概念328(2 2)压型钢板混凝土组合板的概况)压型钢板混凝土组合板的概况 压型钢板可作为墙
159、板和屋面板之用,也可用作楼板。压型钢板在施工阶段用作楼面混凝土板的永久性模板,在混凝土未凝固之前的施工阶段。它仅承受自重、湿混凝土重及施工活荷载。组合板中的压型钢板,在使用阶段当作组合板结构中的下部受力钢筋之用,从而减少混凝土板中的钢筋。 329图图3.3.11 3.3.11 压型钢板混凝土组合板压型钢板混凝土组合板330图图3.3.113.3.11 压型钢板混凝土组合板压型钢板混凝土组合板331(3 3)压型钢板混凝土组合板的优点)压型钢板混凝土组合板的优点 1 1)不需要模板,因此也不需模板拆卸安装工作,也可避免由易燃的模板而引起的建筑失火的危险。 2 2)压型钢板的作用相当于抗拉主钢筋,
160、用以抵抗板底面的正弯距,只在认为需要之处才加设抵抗混凝上收缩及温度影响的钢筋。 3 3)压型钢板本身为混凝土楼层提供了平整的顶棚表面。 4 4)压型钢板可叠在一起,并可置于集装箱内,易于运输、存储、堆放与装卸。332 5 5)压型钢板的波纹间有预加工的槽,供电力、通信等工程之用。 6 6)在安装后,压型钢板可用作工人、工具、材料、设备的安全工作台。 7 7)使用组合板,施工时间人为减少,可以继续进行另一楼层混凝上的浇灌,而不需要等待前一层浇灌的楼板达到要求的混凝上强度等级。 8 8)整个结构的恒荷载减少,节约了下部基础的费用。333(4 4)压型钢板混凝土组合板已应用的典型工程)压型钢板混凝土
161、组合板已应用的典型工程 北京香格里拉饭店、长富宫中心、京城大厦、上海静安饭店、上海锦江饭店、深圳发展中心大厦等。334References:1 吴之乃与郑念中, 我国混凝土工程技术的现状及发展. 混凝土, 2000. 11: 第3-10页.2 杨嗣信, 混凝土结构工程的施工现状和发展. 施工技术, 2013(1): 第3-6页.3 杨嗣信与吴琏, 几项主要新技术的应用现状及发展趋势. 施工技术, 2011. 40(001): 第3-7页.4 中国建筑科学研究院.GB506662011 混凝土结构工程施工规范S. 北京:中国建筑工业出版社,2012.5 王作文,卢成江.土木工程施工M.北京: 中
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