《工程施工技术》word版

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1、三、混凝土工程 　　混凝土工程是钢筋混凝土工程中的重要组成部分，混凝土工程的施工过程有混凝土的制备、运输、浇筑和养护等。 　　（一）混凝土施工配合比 　　混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示。混凝土配合比的确定可根据工程特点、组成材料的质量、施工方法等因素，通过理论计算和试配来确定。 　　1．设计混凝土配合比的基本要求 　　（1）满足混凝土设计的强度等级。 　　（2）满足施工要求的混凝土和易性。 　　（3）满足混凝土使用要求的耐久性。 　　（4）满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝

2、土成本。 　　从表面上看，混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。 　　实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。 　　2．混凝土配合比设计的步骤 　　混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定，根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。对有特殊要求的混凝土，其配合比设计尚应符合国家现行有关标准的专门规定。 　　（1）混凝土的施工配制强度的确定。混凝土的施工配制强度可按下式确定，以达到95％的保证率： 　　fcu,o≥fcu,k+1．645σ（4．4．1） 　　式中fc

3、u,o——混凝土的施工配制强度（MPa）； fcu,k——混凝土抗压强度标准值（MPa）； 　　σ一施工单位的混凝土强度标准差（MPa） 　　（2）计算水灰比（W/C）混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比宜按下式计算： 　　W/C＝αa×fce/( fcu,o+αa×αb×fce （4．4．2） 　　式中W/C—水灰比， 　　αa、αb——回归系数。其中采用碎石时，αa=0．46，αb=0．07；采用卵石时，αa=0．48，αb=0．33. 　　当无水泥28d抗压强度实测值时，公式（4．4．2）中的丘值可按下式确定： 　　fce=rc fce,g　　　　　　　

4、　　（4．4．3） 　　式中rc——水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定； 　　fce,g——水泥强度等级值（MPa） （3）确定单位用水量（mwo）选用单位用水量可按施工要求的混凝土坍落度及骨料的种类、规格，按《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55中对混凝土用水量的参考值选定单位用水量。 （4）计算单位水泥用量（mco）。每立方米混凝土的水泥用量可按下式计算： 为保证混凝土的耐久性，mco要满足《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55中规定的最小水泥用量的要求，若mco小于规定的最小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。计算的水泥用量不宜超过550kg/

5、m3，若超过应提高水泥强度等级。 　　（5）确定砂率（βs）合理的砂率值主要应根据混凝土拌和物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定。可按骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考规程《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55选用合理砂率。 　　（6）计算粗、细骨料用量（mgo、mso）粗骨料和细骨料用量的确定，应符合下列规定： ①重量法。根据经验，如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值，这就可以先假设每立方米混凝土拌和物的重量（mcp），可列出下式： 式中 mco——每立方米混凝土的水泥用量（kg）； 　　mgo——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；

6、 　　mso——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）； 　　mwo——每立方米混凝土的用水量（始）； 　　βs——砂率（％）； 　　mcp——每立方米混凝土拌和物的假定重量（kg），其值可取2350～2450kg. 由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。 ②体积法。假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气的体积之总和。因此在计算1ma混凝土拌和物的各材料用量时，可列出下式： 式中 　　рc——水泥密度（kg/m3），可取2900～3100kg/m3；， 　　рg——粗骨料的表观密度（kg/ma）； 　　рs——细骨料的表观密度（kg/m

7、3）； 　　рw——水的密度（kg/ma），可取1000kg/m3； 　　α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取1. 　　由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。 　　（7）试配及调整配合比。 　　首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其工作性应满足设计配合比的要求。开始生产时应至少留置一组标准养护试件，作为验证配合比的依据。混凝土拌制前，应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量，提出施工配合比。 　　3．混凝土配合比设计实例 　　某建筑物的钢筋混凝土柱的混凝土设计强度等级为C30，使用水泥的强度等级为42．5普通硅酸盐水泥，碎石粒径为5—40mm，中砂、

8、自来水，施工要求混凝土坍落度为50—70mm，采用机械搅拌、机械振捣，施工单位无混凝土强度标准查历史统计资料（σ取5），试计算该混凝土的配合比。 　　解：（1）试配混凝土强度： （3）确定用水量：查《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55塑性混凝土的用水量，初步选该混凝土的单位用水量为mＷo=185kg。 （4）计算单位水泥用量： （5）确定砂率：查《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55混凝土的砂率表，初选定砂率βs=34％。 （6）计算石子、砂子用量：根据题中给定条件，选用重量法，并假设每立方米混凝土 拌和物的重量mcp=2400kg，则有： 解联立方

9、程组得：mgo=1239．92kg，mso=638，74kg. 　　即经初步计算，每立方米混凝土材料用量为：水泥336．36kg、砂子638．74kg、石子1239．92kg、水185kg. 　　（二）混凝土搅拌 　　混凝土的搅拌就是根据混凝土的配合比，把水泥、砂、石、外加剂、矿物掺和料和水通过搅拌的手段使其成为均质的混凝土。 　　1．原材料的质量要求 　　（1）水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175等的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超

10、过3个月（快硬硅酸盐水泥超过1个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。 　　（2）混凝土外加剂种类较多，且均有相应的质量标准，使用时其质量及应用技术应符合国家现行标准和有关环境保护的规定。预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的外加剂。钢筋混凝土结构中，当使用含氯化物的外加剂时，混凝土中氯化物的总含量应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定。 　　（3）普通混凝土所用的粗细骨料的质量，应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53、《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。混

11、凝土用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净距的3/4.对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm. 　　（4）拌制混凝土宜采用饮用水。当采用其他水源时，水质应符合国家现行标准《混凝土拌和用水标准》JGJ63的规定。 　　（5）混凝土中氯化物和碱的总含量应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和设计的要求。 　　2．混凝土搅拌机类型及选用 　　混凝土搅拌机按其工作原理，可以分为自落式和强制式两大类。 　　自落式搅拌机由内壁装有叶片的旋转鼓筒组成，当搅拌筒绕水平轴旋转时，装入筒内的物料被叶片提升到一定高度

12、后自由落下，物料下落时具有较大的动能，且各物料颗粒下落的时间、速度、落点和滚动距离不同，从而使物料颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合的目的。自落式混凝土搅拌机适用于搅拌塑性混凝土。 　　强制式搅拌机搅拌筒固定不转，依靠装在简体内部转轴上的拌叶强制搅拌物料。这些不同角度和位置的叶片转动时通过物料，克服了物料的惯性、摩擦力和黏滞力，强制其产生环向、径向、竖向运动，达到均匀混合的目的。强制式搅拌机的搅拌作用比自落式搅拌机强烈，宜于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土。 　　3．混凝土搅拌制度确定 　　为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选择搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即搅拌时间、投料

13、顺序和进料容量等。 　　（1）进料容量。进料容量是指将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量。不同类型的搅拌机都有一定的进料容量，搅拌机不宜超载过多，以免影响混凝土拌和物的均匀性，进料容量宜控制在搅拌机的额定容量以下。施工配料就是根据施工配合比以及施工现场搅拌机的型号，确定现场搅拌时原材料的进料容量。 　　（2）混凝土搅拌时间。混凝土搅拌时间是指从原材料全部投入搅拌筒时起，到开始卸料时止所经历的时间。它与搅拌质量密切相关。为获得混合均匀、强度和工作性能都能满足要求的混凝土，所需的最短搅拌时间称为最小搅拌时间，混凝土搅拌的最短时间应满足表4．4．2的规定。 （3）投料顺序。投料顺序是影响混凝土

14、质量及搅拌机生产率的重要因素。按照原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同，常用的投料顺序有一次投料法和二次投料法。 表4．4．2混凝土搅拌的最短时间（s） 混凝土坍落度 搅拌机型 搅拌机出料量（1） （mm） <250 250～500 >500 ≤30 强制式 60 90 120 自落式 90 120 150 >30 强制式 60 60 90 自落式 90 90 120 一次投料法是指在上料斗中先装石子，再加水泥和砂，然后一次投入搅拌机内。对于自落式搅拌机要在搅拌筒内先加部分水，投料时砂压住水泥，然后陆续加水，这样水泥不致飞扬

15、，并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。 　　对于强制式搅拌机，因下料口在下部，不能先加水，应在投放干料的同时，缓慢均匀分散地加水。 　　二次投料法分为预拌水泥砂浆法、预拌水泥净浆法和水泥裹砂石法。预拌水泥砂浆法是先将水泥、砂和水投入搅拌筒内进行搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入石子搅拌成均匀的混凝土。预拌水泥净浆法是先将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆后，再加入砂和石搅拌成混凝土。水泥裹砂石法是指先将全部的石子、砂和70％拌和水投入搅拌机，拌和10～20s，使骨料湿润，再投入全部水泥搅拌30s左右，。然后加入30％拌和水再搅拌60s左右即可。试验表明，二次投料法的混

16、凝土与一次投料法相比，可提高混凝土强度。 　　在强度相同的情况下，可节约水泥。 　　（三）混凝土的运输 　　1．运输混凝土的要求 　　不论用何种运输方法，混凝土在运输过程中，都应满足下列要求： 　　（1）在运输过程中应保持混凝土的均质性，不发生离析现象。 　　（2）混凝土运至浇筑点开始浇筑时，应满足设计配合比所规定的坍落度。 　　（3）应保证在混凝土初凝之前能有充分时间进行浇筑和振捣。 　　2．混凝土运输方法 　　混凝土运输分为地面运输、垂直运输和楼地面运输三种情况。 　　混凝土地面运输。如运输预拌混凝土，多采用自卸汽车或混凝土搅拌运输车。如混凝土来自现场搅拌站，多采用小型

17、机动翻斗车、双轮手推车等。 　　混凝土垂直运输多采用塔式起重机、混凝土泵、快速提升斗和井架等。 　　混凝土楼地面运输一般以双轮手推车为主，亦用小型机动翻斗车。如用混凝土泵则用布料机布料。 　　混凝土泵是一种有效的混凝土运输的浇筑工具。它以泵为动力，沿管道输送混凝土，能一次连续完成混凝土的水平运输和垂直运输，配以布料杆还可以进行混凝土的浇筑。我国目前主要采用活塞泵。 　　混凝土泵宜与混凝土搅拌运输车配套使用，且应使混凝土搅拌站的供应能力和混凝土搅拌运输车的运输能力大于混凝土泵的泵送能力，以保证混凝土能连续工作，保证不堵塞。进行输送管线布置时，应尽可能直，转弯要缓，管段接头要严，少用锥形管

18、，以减少压力损失。为减少泵送阻力，用前先泵送适量的水和水泥浆或水泥砂浆以润滑输送管内壁，然后进行正常的泵送。 　　（四）混凝土的浇筑 　　1．混凝土浇筑的一般规定 　　（1）在混凝土浇筑前，应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求。 　　（2）检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度，并将检查结果填人隐蔽工程记录表。 　　（3）混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时问。同一施工段的混凝土应连续浇筑，并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。当底层混凝土初凝后浇筑上一层混凝土时，应按施工技术方案中对施工缝的要求进行处理。 　　（4）在浇筑竖向结构混凝

19、土前，应先在底部填以50～1OOmm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆；为了防止发生离析现象，混凝土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高度不宜超过3m，否则应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。 　　（5）在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。 　　（6）混凝土浇筑必须保证混凝土均匀密实，强度符合设计要求，保证结构的整体性和耐久性；尺寸准确；拆模后，混凝土表面平整光洁。 　　2．混凝土浇筑方法 　　为了使混凝土能振捣密实，同时，为了保证在下层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕，应采用分

20、层浇筑和连续浇筑方法进行混凝土浇筑。 　　（1）梁、板、柱、墙的浇筑。在每一施工层中，应先浇筑柱或墙。在每一施工段中的柱或墙应连续浇筑到顶。每排柱子由外向内对称顺序进行浇筑，以防柱子模板连续受侧推力而倾斜。柱、墙浇筑完毕后应停歇1～1．5h，使混凝土拌和物获得初步沉实后，再浇筑梁、板混凝土。 　　梁和板一般同时浇筑，从一端开始向前推进。当梁高大于1m时，才允许将梁单独浇筑，此时的施工缝留在楼板板面下20～30mm处。 　　（2）大体积混凝土结构浇筑。大体积混凝土结构由于承受的荷载大，整体性要求高，往往不允许留设施工缝，要求一次连续浇筑完毕。另外，大体积混凝土结构在浇筑后，水泥水化热量大而

21、且聚积在内部不易散发，浇筑初期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，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如温差过大（20℃～30℃），则混凝土表面会产生裂缝。在浇筑后期，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的约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至贯穿整个混凝土断面，由此带来严重的危害。 　　要防止大体积混凝土结构浇筑后产生裂缝，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℃。为此应采取相应的措施有：应优先选用水化热低的水泥；在满足设计强度要求的前提下

22、，尽可能减少水泥用量；掺人适量的粉煤灰（粉煤灰的掺量一般以15％-25％为宜）；降低浇筑速度和减小浇筑层厚度；采取蓄水法或覆盖法进行人工降温措施；必要时经过计算和取得设计单位同意后可留后浇带或施工缝且分层分段浇筑。 　　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（图4．4．3）全面分层法要求的混凝土浇筑强度较大，斜面分层法混凝土浇筑强度较小，施工中可根据结构物的具体尺寸、捣实方法和混凝土供应能力，认真选择浇筑方案。目前应用较多的是斜面分层法。 3．混凝土密实成型 （1）混凝土振动密实成型。用于振动捣实混凝土拌和物的振动器按其工作方式可分为 内部振动器、外部

23、振动器、表面振动器和振动台四种（图4．4．4）。 内部振动器又称插入式振动器，其工作部分是一棒状空心圆柱体，内部装有偏心振子，在电动机带动下产生高速转动而产生高频微幅的振动。内部振动器适用于基础、柱、梁、墙等深度或厚度较大的结构构件的混凝土捣实。 　　使用内部振动器时，要使振动棒垂直插入混凝土中，为使上下层混凝土结合成整体，振动棒插入下层尚未初凝的混凝土中50～1OOmm.振捣时要“快插慢拨”。快插是为了防止先将表面混凝土振实而造成分层离析；慢拔是为了使混凝土来得及填满振动棒拔出时所形成的空洞。振捣棒各插点的间距应该均匀，对普通混凝土插点间距不大于有效作用半径的1．5倍，对轻骨料混凝土

24、插点间距不大于1．0倍。振捣棒移动方式有行列式和交错式两种（见图4．4．5）每个插点的振捣时间一般为20～30s.振捣棒与模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍，并应避免碰撞钢筋、模板、芯管、预埋件等。 表面振动器又称平板振动器，是由带偏心块的电动机和平板等组成。表面振动器是放在混凝土表面进行振捣，适用于振捣楼板、地面和薄壳等薄壁构件。当采用表面振动器时，要求振动器的平板与混凝土保持接触，其移动间距应保证振动器的平板能覆盖已振实部分的边缘，应相互搭接30～50mm，以保证衔接处混凝土的密实。最好振捣两遍，两遍方向互相垂直。第一遍主要使混凝土密实，第二遍主要使混凝土表面平整。每一位

25、置的延续时间一般为25—40s，以混凝土表面均匀出现浮浆为准。 　　外部振动器又称附着式振动器，它是直接固定在模板上，利用带偏心块的振动器产生的振动通过模板传递给混凝土拌和物，达到振实目的。适用于振捣断面较小或钢筋较密的柱、梁、墙等构件。使用外部振动器时，应考虑其有效作用范围约1～1．5m，作用深度约250mm.当构件尺寸较厚时，需在构件两侧安设振动器同时进行振动。当钢筋配置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。 　　振动台是混凝土预制构件厂中的固定生产设备，用于振实预制构件。 　　（2）混凝土真空作业法。混凝土真空作业法是指借助于真空负压，将水从刚浇筑成型的混凝土拌和物

26、中吸出，同时使混凝土拌和物密实的一种成型方法。按真空作业的方式，分为表面真空作业和内部真空作业。表面真空作业是在混凝土构件的上、下表面或侧面布置真空腔进行吸水。上表面真空作业适用于楼板、预制混凝土平板、道路、机场跑道等；下表面真空作业适用于薄壳、隧道顶板等；墙壁、水池、桥墩等则宜用侧表面真空作业。 　　有时还可将上述几种方法结合使用。 　　4．施工缝留置及处理 　　混凝土结构多要求整体浇筑，但由于技术上或组织上的原因，浇筑不能连续进行时，且中间的间歇时间有可能超过混凝土的初凝时间，则应事先确定在适当位置留置施工缝。 施工缝的位置应在混凝土浇筑前按设计要求和施工技术方案确定。由于施工缝是

27、结构中的薄弱环节，因此，施工缝宜留置在结构受剪力较小且便于施工的部位。 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（图4．4．6），同时又要照顾到施工的方便。与板连成整体的大断面梁应留在板底面以下20～30mm处，当板下有梁托时，留置在梁托下部。单向板应留在平行于板短边的任何位置。有主次梁楼盖宜顺着次梁方向浇筑，应鳕在次梁跨度的中间1/3跨度范围内（图4．4．7）楼梯应留在楼梯长度中间1/3长度范围内。墙可留在门洞1：1过梁跨中1/3范围内，也可留在纵横墙的交接处。双向受力的楼板、大体积混凝土结构、拱、薄壳、多层框架等及其他结构复杂的结构，应按设计要求留置施工

28、缝。 　　在施工缝处继续浇筑混凝土时，应除掉水泥薄膜和松动石子，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，待已浇筑的混凝土的强度不低于1．2N/m㎡时才允许继续浇筑。 　　如设计留有后浇带，宜选用专用模板，何时浇筑混凝土由设计确定，混凝土应浇捣密实，防止渗漏水。 （五）混凝土的养护 　　混凝土浇筑后，如空气干燥、气候炎热或者温度很低，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，出现脱水现象，使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状剥落，影响混凝土的强度。此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，其中

29、，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，影响混凝土的整体性和耐久性。所以混凝土浇筑后初期阶段的养护非常重要。养护的目的是为混凝土硬化创造必要的湿度、温度等条件。混凝土养护一般可分为标准养护、加热养护和自然养护。 　　1．标准养护 　　混凝土在温度为20℃±3℃，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，称为标准养护。用于对混凝土立方体试件进行养护。 　　2．加热养护 　　为了加速混凝土的硬化过程，对混凝土拌和物进行加热处理，使其在较高的温度和湿度环境下迅速凝结、硬化的养护，称为加热养护。常用的热养护方法是蒸汽养护。 　　3．自然养护 在常温下（平均气温不

30、低于+5℃）采用适当的材料覆盖混凝土，并采取浇水润湿、防风防干、保温防冻等措施所进行的养护，称为自然养护。混凝土的自然养护应符合下列规定： （1）应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护；干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养护。当日平均气温低于5.C时，不得浇水。 （2）混凝土浇水养护的时间：当采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥时，不得少于7d；当采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土时，不得少于14d；当采用其他品种水泥时，混凝土的养护时间应根据所采用水泥的技术性能确定。 　　（3）浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与

31、拌制用水相同。 　　（4）采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。 　　（5）混凝土强度未达到1．2N/m㎡前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。 　　自然养护分洒水养护和喷涂薄膜养生液养护两种。洒水养护就是用草帘将混凝土覆盖，经常浇水使其保持湿润。喷涂薄膜养生液养护适用于不宜浇水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构。喷涂薄膜养生液养护是指混凝土表面覆盖薄膜后，能阻止混凝土内部水分的过早过多蒸发，保证水泥充分水化。喷涂薄膜养生液养护的方法之一是将以过氯乙烯树脂为主的塑料溶液用喷枪喷洒到混凝土表面上，形成不透水塑料薄膜；方法之二是将以无机硅酸盐为主和其

32、他有机材料为辅配制成的养护剂喷洒到混凝土表面，使其表面1～3mm的渗透层范围内发生化学反应，既可提高混凝土表面强度，又可形成-层坚实的薄膜，使混凝土与空气隔绝。 第五节 预应力混凝土工程施工 　　预应力混凝土是近几十年来发展起来的一门新技术，它是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对混凝土施加预压力，这种压力通常称为预应力。构件在使用阶段的外荷载作用下产生的拉应力，首先要抵消预压应力，这就推迟了混凝土裂缝的出现，同时也限制了裂缝的开展，从而提高了构件的抗裂度和刚度。对混凝土构件受拉区施加预压应力的方法，是张拉受拉区中的预应力钢筋，通过预应力钢筋和混凝土间的粘结力或锚具，将预应力钢筋的弹性

33、收缩力传递到混凝土构件中，并产生预压应力。 　　一、预应力钢筋种类 　　1．冷拔低碳钢丝 　　冷拔低碳钢丝是由圆盘的HPB235级钢筋在常温下通过拔丝模冷拔而成，常用的钢丝直径为3mm、4mm和5mm.冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显著提高，但塑性降低，适用于小型构件的预应力筋。 　　2．冷拉钢筋 　　冷拉钢筋是将HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点的某一应力，使其产生一定的塑性变形后卸荷，再经时效处理而成。冷拉钢筋的塑性和弹性模量有所降低而屈服强度和硬度有所提高，可直接用作预应力钢筋。 　　3．高强度钢丝 　　高强钢丝是用优质碳素钢

34、热轧盘条经冷拔制成，然后可用机械方式对钢丝进行压痕处理形成刻痕钢丝，对钢丝进行低温（一般低于500℃）矫直回火处理后便成为矫直回火钢丝。常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种，按外形分为光面、刻痕和螺旋肋三种。预应力钢丝经矫直回火后，可消除钢丝冷拔过程中产生的残余应力，这种钢丝通常被称为消除应力钢丝。消除应力钢丝的松弛损失虽比消除应力前低一些，但仍然较高，经“稳定化”处理后，钢丝的松弛值仅为普通钢丝的0．25～0．33，这种钢丝被称为低松弛钢丝，目前已在国内外广泛应用。常用的高强钢丝的直径有4mm、5mm、6mm、7mm、8mm和9mm等几种。 　　4．钢绞线 　　钢绞线一般是由几根碳素钢丝

35、围绕一根中心钢丝在绞丝机上绞成螺旋状，再经低温回火制成。钢绞线的直径较大，一般为9～15mm，较柔软，施工方便，但价格较贵。钢绞线的强度较高。钢绞线规格有2股、3股、7股和19股等。7股钢绞线由于面积较大、柔软、施工定位方便，适用于先张法和后张法预应力结构与构件，是目前国内外应用最广的一种预应力筋。 　　5．热处理钢筋 　　热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢经淬火和回火调质热处理制成，具有高强度、高韧性和高粘结力等优点，直径为6～10mm.产品钢筋为直径2m的弹性盘卷，每盘长度为100～120m.热处理钢筋的螺纹外形有带纵肋和无纵肋两种。 　　近年来，我国强度高、性能好的预应力钢筋（钢丝、

36、钢绞线）已可充分供应，故提倡用高强的预应力钢绞线、钢丝作为我国预应力混凝土结构的主力钢筋。 　　二、对混凝土的要求 　　在预应力混凝土结构中，混凝土的强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40在预应力混凝土构件的施工中，不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等，否则会发生严重的质量事故。 　　三、预应力施加方法 　　预应力的施加方法，根据与构件制作相比较的先后顺序，分为先张法、后张法两大类。按钢筋的张拉方法又分为机械张拉和电热张拉。后张法中因施工工艺的不同，又分为一般后张法、后张自锚法、无粘结后张法、电热法等。目前电热法已较少应用

37、。 　　四、先张法 　　先张法是在浇筑混凝土构件前张拉预应力钢筋，并将张拉的预应力钢筋临时固定在台座或钢模上，然后再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度等级的75％），保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，使混凝土产生预压应力，见图4．5．1.先张法多用于预制构件厂生产定型的中小型构件，也常用于生产预应力桥跨结构等。 　　（一）台座 　　采用台座法生产预应力混凝土构件时，预应力筋锚固在台座横梁上，台座承受全部预应力的拉力，故台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以避免因台座变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失。 　　1．墩式台座

38、 　　以混凝土墩作承力结构的台座称墩式台座，由传力墩、台面和横梁组成。墩式台座一般用以生产中小型构件。台座长度较长，张拉一次可生产多根构件，从而减少因钢筋滑动而引起的预应力损失。 2．槽式台座 　　槽式台座由钢筋混凝土压杆及横梁组成，它可以承受较大的张拉力和张拉力矩，又可以作蒸汽养护槽，适用于生产吊车梁、屋架、箱梁等张拉应力较大的预应力混凝土构件。 　　3．钢模台座 　　钢模台座是将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座的一种台座。将钢模板做成具有相当刚度的结构，将钢筋直接放置在模板上进行张拉。这种模板主要在流水线生产中应用。 　　（二）钢丝的夹具和张拉机具 　　1．钢丝的夹

39、具 　　夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，可以重复使用。对夹具的要求是：工作方便可靠，构造简单，加工方便。 　　（1）张拉夹具。张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来，张拉时夹持预应力筋的工具。常用的张拉夹具有偏心式夹具、销片式夹具、墩式夹具、钳式夹具等。 　　（2）锚固夹具。锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚具夹具有锥形夹具、楔形夹具、穿心式夹具、墩头钢筋夹具等。 　　2．张拉机具 　　（1）穿心式千斤顶。穿心式千斤顶的构造特点是沿千斤顶轴线有一穿心孔道，供穿预应力筋用。 　　（2）电动螺杆张拉机。电动螺杆张拉机由螺杆、电动机、变速箱测力计及顶杆等组成

40、。张拉时，顶杆支于台座横梁上，用张拉夹具夹紧钢筋后开动电动机张拉钢筋，待达到要求的张拉力时停车，并用预先套在钢筋上的锚固夹具锚住钢筋，然后开倒车，使张拉机卸载。 　　（3）卷扬机。当缺乏千斤顶时，也可用卷扬机单根张拉。 　　（三）先张法施工工艺 　　先张法工艺流程见图4．5．2. 1．预应力筋的张拉 　　预应力筋张拉应根据设计要求，采用合适的张拉方法、张拉顺序及张拉程序进行，并应有可靠的质量保证措施和安全技术措施。 　　（1）预应力筋的张拉程序。预应力筋的张拉程序： 　　式中d一——预应力筋的张拉控制应力。 　　建立上述张拉程序的目的是为了减少预应力的松弛损失。

41、 　　（2）预应力筋张拉的相关规定。预应力筋张拉时，混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75％。 　　预应力筋的张拉可采用单根张拉或多根同时张拉。多根预应力筋同时张拉时，必须事先调整初应力，使其相互之间的应力一致，张拉过程中应抽查预应力值，其偏差不得大于或小于按一个构件全部钢丝预应力总值的5％。 　　在张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱。对先张法预应力构件，当发生断裂或滑脱时，在浇注混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。 　　用应力控制张拉时，为了校核预应力值，在张拉过程中应测出预应力筋的实际伸长值，实际伸长值比设计计算理论伸

42、长值的相对允许偏差为士6％。如实际伸长值大于计算伸长值的10％或小于计算伸长值的5％，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。 　　预应力筋张拉锚固后实际建立预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为士5％。先张法预应力筋张拉后与设计位置偏差不得大于5mm，且不得大于构件截面短边边长的4％。 　　2．混凝土的浇筑与养护 　　确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混凝土浇筑等工作应尽快跟上，每条生产线应一次浇筑完毕。混凝土应振捣密实。混凝土浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋，混凝土未达到一定强度前，

43、也不允许碰撞或踩动预应力筋。 　　采用重叠法生产构件时，应待下层构件的混凝土强度达到5．0MPa后，方可浇筑上层构件的混凝土。 　　混凝土可采用自然养护或湿热养护。但必须注意，当预应力混凝土构件进行湿热养护时，应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。先张法在台座上生产预应力混凝土构件，其最高允许的养护温度应根据设计规定的允许温差（张拉钢筋时的温度与台座养护温度之差）计算确定。 　　3．预应力筋放张 　　预应力筋放张过程是预应力的传递过程，应确定适宜的放松顺序、放松方法及相应的技术措施。为保证预应力筋与混凝土的良好粘结，预应力筋张拉时，混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要

44、求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75％。 　　放张过程，应使预应力构件自由压缩，避免过大的冲击和偏心。先张法预应力筋放张时，宜缓慢放松锚固装置，使各根预应力筋同时缓慢放松，以避免引起构件翘曲、开裂和断筋等现象。放张的方法可用放张横梁来实现，横梁可用千斤顶或预先设置在横梁支点处的砂箱或楔块来放张。预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。 　　五、后张法 后张法是先浇筑混凝土，后张拉钢筋的方法。在制作构件或块体时，在放置预应力筋的部位预先留设孔道，待混凝土达到设计规定的强度后，将预应力筋穿人预留孔道内，用张拉机具将预应力筋张拉到设计规定的控制应力后，借助锚具把预应

45、力筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。见图4．5．3. 后张法的特点是直接在构件上张拉预应力筋，构件在张拉预应力筋的过程中，完成混凝土的弹性压缩，因此，混凝土的弹性压缩，不直接影响预应力筋有效预应力值的建立。后张法预应力的传递主要靠预应力筋两端的锚具。锚具作为预应力构件的一个组成部分，永远留在构件上，不能重复使用。 后张法施工分为有粘结后张法施工和无粘结预应力施工。后张法宜用于现场生产大型预应力构件、特种结构和构筑物，可作为一种预应力预制构件的拼装手段。 　　（一）锚具 　　后张法预应力筋、锚具和张拉机具是配套使用的。锚具是建立预应力值和保证结构安全的关键。要求锚具尺寸形状准

46、确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠，不致产生预应力筋的滑移和断裂。此外还要求取材容易，加工容易，成本低，使用方便。 　　锚具的种类很多，不同类型的预应力筋所配用的锚具不同。 1．单根粗钢筋锚具 单根粗钢筋用作预应力筋时，可根据构件的长度和张拉工艺的要求，在一端或两端张拉。一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除了采用螺丝端杆锚具外，还可采用帮条锚具或镦头锚具。 2．钢筋柬和钢绞线束锚具 钢筋束和钢绞线束作预应力筋时，张拉端常采用的锚具有JM一12型锚具、精铸JM一12型锚具、KT-Z型以及XM型锚具，非张拉端采用墩头锚具。 3．钢丝束锚具 钢丝束用作预应力筋时，张拉端

47、常采用锥形螺杆锚具、钢质锥形锚具，非张拉端采用墩头锚具。 　　（二）张拉机具 　　1．拉杆式千斤顶 　　拉杆式千斤顶适用于张拉带有螺杆式和墩式锚具的单根粗钢筋、钢筋束或钢丝束。 　　2．穿心式千斤顶 　　常用穿心式千斤顶为YC一60型，适用于张拉各种形式的预应力筋，是应用最广泛的张拉机具。 　　3．锥锚式双作用千斤顶 　　锥锚式双作用千斤顶适用于张拉以KT-Z型锚具为张拉锚具的钢筋束和钢绞线束，张拉以钢质锥形锚具为张拉锚具的钢丝束。这种锚具能完成张拉和顶锚两个动作。 　　（三）后张法施工工艺 　　后张法工艺流程见图4．5．4. 　　1．孔道的留设 　　孔道留设是

48、后张法构件制作的关键工序之一。后张粘结预应力筋预留孔道的规格、数量、位置和形状除应符合设计要求外，尚应符合下列规定：预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；灌浆孔的间距：对预埋金属螺旋管不宜大于30m，对抽芯成形孔道不宜大于12m；在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔；灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。孔道留设的方法有以下几种： 　　（1）钢管抽芯法。预先将钢管埋设在模板内孔道位置处，在混凝土浇筑过程中和浇筑后，每间隔一定时间慢慢转动钢管，使之不与混

49、凝土粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢管，形成孔道。该法只可留设直线孔道。 　　（2）胶管抽芯法。胶管有五层或七层夹布胶管和钢丝网胶管两种，用间距不大于0．5m的钢筋井字架固定位置，在浇筑混凝土前胶管内充入压力为0．6～o.8MPa的压缩空气或压力水，此时胶管直径可增大约3mm，待浇筑的混凝土初凝以后，放出压缩空气或压力水，管径缩小而与混凝土脱离，随即抽出胶管，形成孔道。胶管抽芯留孔与钢管抽芯法相比，它的弹性好，便于弯曲。因此，它不仅可留设直线孔道，也能留设曲线孔道。 　　（3）预埋波纹管法。金属波纹管是用0．3～0．5mm的钢带由专用的制管机卷制作而成。预埋时用间距不大于0．8m的钢筋井

50、字架固定。波纹管与混凝土有良好的粘结力，波纹管预埋在构件中，浇筑混凝土后永不抽出。 　　2．预应力筋张拉 　　张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计规定，如设计无规定，则不低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75％。 　　后张法预应力筋的张拉程序与所采用的锚具种类有关，为减少松弛应力损失，张拉程序一般与先张法相同。张拉时应注意的事项： 　　（1）为减少预应力筋与预留Y1，/1壁摩擦而引起的应力损失，对抽芯成形孔道，曲线形预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应采用两端张拉，长度等于或小于24m的直线预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端；对预埋波纹管孔道，曲线形预应力

51、筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉；长度等于或小于30m直线预应力筋，可在一端张拉；用双作用千斤顶两端同时张拉钢筋束、钢绞线束或钢丝束时，为减少顶压时的应力损失，可先顶压一端的锚塞，而另一端在补足张拉力后再行顶压。 　　（2）对配有多根预应力筋的构件，应分批对称地张拉。分批张拉要考虑后批预应力筋张拉时产生的混凝土弹性压缩，会造成对先批张拉的预应力筋的预应力损失。该应力损失值可经计算分别加到先张拉的预应力筋的控制应力值内；也可以采用同一张拉应力值，在第二批预应力筋张拉后再对第一批预应力筋进行补张拉，以弥补该应力损失。 　　（3）对平卧叠层浇筑的预应力混凝二仁构件，上层构件重量产生的

52、水平摩阻力，会阻止下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形。待上层构件起吊后，由于摩擦阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形，从而引起预应力损失，该损失值随构件形式、隔离层和张拉方式而异。为便于施工，平卧重叠浇筑的构件宜先上后下逐层进行张拉，可逐层增大张拉力来弥补该预应力损失，但底层超张拉值不宜比顶层张拉力大5％（钢丝、钢绞线、热处理钢筋）或9％（冷拉HRB335、HRB400级钢筋），并要保证底层构件的控制应力值不超过规定限值。 　　（4）在预应力筋张拉时，往往需要采取超张拉的方法来弥补多种预应力损失。为此，预应力筋的张拉应力较大，有时可能超过规定限值，此时，可采取下述方法解决：先

53、采取同一张拉值，而后复位补足；分两个阶段建立预应力，即全部预应力张拉到一定值（如90％），再第二次张拉至控制值。 　　（5）当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，实际伸长值比设计计算理论伸长值的相对允许偏差为±6％。如实际伸长值比设计计算理论伸长值大10％或小5％，应暂停张拉，在采取措施予以调整后，方可继续张拉。 　　（6）张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱；后张法预应力结构构件，同一截面预应力筋断裂或滑脱的数量严禁超过总根数的3％，且每束钢丝不得超过1根；对多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算。 　　3．孔道灌浆 　　预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，孔道内水泥浆应饱

54、满、密实，以防预应力筋锈蚀，同时增加结构的抗裂性和耐久性。 　　灌浆用灰浆除应满足强度和粘结力要求外，尚应具较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。故灌浆宜用标号不低于42．5级的普通硅酸盐水泥配制的水泥浆，灌浆用水泥浆的水灰比不应大于0．45，搅拌后3h泌水率不宜大于2％，泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。灌浆用水泥浆的抗压强度不应小于30N/m㎡.对于空隙较大的孔道，水泥浆中可掺人适最的细砂。为了增加孔道灌浆的密实性，在水泥中可掺入水泥用量的0．05％0～0．1‰的铝粉或0．25％的木质素磺酸钙或其他减水剂。 　　灌浆前，混凝土孔道应用压力水冲刷干净并润湿孔壁，可用电动或手动压浆泵进

55、行灌浆。水泥浆应均匀缓慢地注入，不得中断。灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆而把下层孔道堵塞；曲线孔道灌浆，宜由最低点压入水泥浆，至最高点排出空气及溢出浓浆为止。 　　六、无粘结预应力混凝土 　　无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。在普通后张法预应力混凝土中，预应力筋与混凝土通过灌浆或其他措施相互间存在粘结力，在使用荷载作用下，构件的预应力筋与混凝土不会产生纵向的相对滑动。无粘结预应力在国外发展较早，近年来在我国无粘结预应力技术也得到了较大的推广。 无粘结预应力施工方法是：在预应力筋表面刷涂料并包塑料布（管）后，如同普通钢筋一样先铺设在安装好的模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，进行预应力筋张拉锚固。这种预应力工艺的优点是不需要预留孔遭和灌浆，施工简单，张拉时摩阻力较小，预应力筋易弯成曲线形状，适用于曲线配筋的结构。在双向连续平板和密肋板中应用无粘结预应力束比较经济合理，在多跨连续梁中也很有发展前途。 2010年考题 采用先张法进行预应力混凝土构件加工，说法错误的是（） A.同时张拉多根预应力筋时，应事先调整初应力，使其相互之间应力一致 B.预应力筋张拉后与设计位置偏差不得大于5MM C.预应力筋宜采用电弧切割，不得采用切割机切断 D.应采取正确的湿热养护制度与减少因温差造成的预应力损失 答案：C