混凝土結構基本知識及混凝土工程施工要點

混凝土結構基本知識及混凝土工程

施工要點一、混凝土和鋼筋混凝土：混凝土：廣義的混凝土是以膠結料、粗、細骨料按比例配制成的人造石材。依其膠結料不同而分為不同品種的混凝土，冠以膠結料的名稱，為“某某混凝土”通常說的“混凝土”是指以水泥為膠結料的混凝土?；炷潦且环N脆性材料，它有較大的抗壓強度，常用的強度等級從C15～C80乃至更高、而抗拉強度相對較小，變動在抗壓強度的1/8～1/16范圍。素混凝土結構不具備抗拉、抗彎的承載能力；鋼筋有大的抗拉強度。鋼筋混凝土結構充分發(fā)揮了材料的長處，有較好的抗壓、抗拉、抗彎的承載能力。鋼筋混凝土在工程中得到了廣泛的應用鋼筋和混凝土共同工作的前提條件——混凝土對鋼筋的握裹力。

握裹力是由以下條件來保證的：混凝土與鋼筋的粘著力，——鋼筋表面必須清潔?；炷僚c變截面鋼筋的機械嵌固。混凝土與鋼筋有相當接近的線膨脹系數(shù)，不會因溫度變化而破壞。鋼筋和混凝土共同工作

在內力比較小時，構件的的拉應力小于混凝土的抗拉強度，沒有荷載裂縫。拉應力達到混凝土的抗拉強度時，結構邊沿出現(xiàn)荷載裂縫，裂縫部位的混凝土退出工作，此時鋼筋的應力并不大；隨著荷載加大，裂縫向上延伸，開裂的的混凝土退出工作，拉應力由鋼筋承擔，直至承載能力的極限狀態(tài)。

予應力鋼筋混凝土結構：預應力混凝土結構充分發(fā)揮了鋼筋的抗拉強度優(yōu)良的特性，充分利用了混凝土的抗壓強度。在施工過程中，通過對混凝土結構（構件）予應力鋼筋張拉、松張，使予應力鋼筋與混凝土錨固（或粘著）、通過預應力鋼筋的彈性回縮，對混凝土施加一定的予壓力，使混凝土結構在進入工作狀態(tài)之前截面內即已存在壓應力，以抵消或減小荷載作用產生的拉應力，達到控制裂縫、減小撓度的一種結構形式；并不增加結構的承載能力。

予拌混凝土：

水泥、集料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分按一定比例，在攪拌站經(jīng)計量、拌制后出售的并采用運輸車，在規(guī)定時間內運至使用地點的混凝土拌合物。

與予拌混凝土相對應的是現(xiàn)場攪拌的混凝土。商務部、公安部、建設部、交通部于2003年10月16日以商改發(fā)（2003）341號文發(fā)出：《商務部、公安部、建設部、關于在城市城區(qū)交通部限制禁止現(xiàn)場攪拌混凝土的通知》規(guī)定…“北京等124個城市其他?。ㄗ灾螀^(qū)）轄市城區(qū)從2003年12月31日起禁止現(xiàn)場攪拌混凝土，從2005年12月31日起禁止在全國省轄市以上城市現(xiàn)場攪拌混凝土?！边€規(guī)定：“……未經(jīng)建設行政主管門批準的混凝土生產企業(yè)不得向社會供應予拌混凝土”?！皬氖掠璋杌炷辽a企業(yè)要建立完善的質量控制體系，在標準化管理、計量管理、工序控制、質量檢驗等方面嚴格執(zhí)行有關規(guī)定，確保予拌混凝土的質量”。預拌混凝土分為通用品和特制品：“通用品——粗集料最大公稱粒徑為20mm、25.mm31.5mm或40mm，坍落度90~180mm，C20~50,無其他特殊要求的予拌混凝土?！薄疤刂破贰我豁椫笜顺鐾ㄓ闷芬?guī)定范圍或有特殊要求的予拌混凝土。

在“標準”的4.1.2——特制品應規(guī)定混凝土強度等級、坍落度、粗集料的最大公稱粒徑，除通用品規(guī)定的范圍外，還可在下列范圍選?。簭姸鹊燃墸篊55、C60、C65、C70、C75、C80。坍落度：大于180mm；粗集料最大公稱粒徑：小于20mm，大于40mm。二、混凝土、鋼筋混凝土結構的耐久性

混凝土結構自19世紀末期開始應用，因其材料易得、有較好的強度，可以塑造成需要的形狀，而且我們認為混凝土有較好的耐久性，從而得到了廣泛的應用。我們就認為混凝土有好的耐久性，是因為早期的混凝土工程劣化較少，得到這種看法是因為：早期工程數(shù)量少，劣化過程又需較長時期才能發(fā)現(xiàn)早期水泥強度低，混凝土強度不高，水灰比低，施工養(yǎng)護期長，后期強度發(fā)展及耐久性能優(yōu)良碳化環(huán)境下，鋼筋有足夠的保護層厚度凍融環(huán)境下，40年代末期起就采用引氣劑，有一定的抗凍性很長一段時間，人們普遍認為混凝土是一種具有良好耐久性的材料。隨著時間推移，水泥生產工藝的改變和組成成分的變化、外加劑的應用，促進了混凝土技術有了很大的發(fā)展，特別是水泥生產廠家為了追求水泥高強、早強，水泥的細度大為增加，使混凝土的強度發(fā)展加快、收縮加大。更由于環(huán)境的劣化，混凝土結構的耐久性并不如人們早期的認識那樣理想，有的混凝土結構建成后不長的時間即已發(fā)生開裂、剝落。甚至更為嚴重的損壞，危及到結構的安全，不得不花費大量的人力、財力進行加固、甚至拆除?；炷两Y構的耐久性引起了工程界的關注。

50年代開始，二次世界大戰(zhàn)后的重建和資本主義國家經(jīng)濟高速發(fā)展，混凝土結構開始大量應用，包括近海橋梁和海洋港工結構。60年代初，發(fā)達國家交通運輸大發(fā)展，開始在冬季下雪的道路上噴灑除冰鹽……60年代末期開始，始料未及的氯鹽引起鋼筋的嚴重銹蝕，開始在發(fā)達國家大量出現(xiàn)。20世紀的混凝土結構未能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求我國面臨的混凝土土結構耐久性問題題是發(fā)達國家早在在三十年前曾經(jīng)遇遇到過的問題。相似的情況在我國國同樣存在，我國國的耐久性設計標標準一直很低，對混凝土耐久性有有重大影響的施工工質量又最薄弱，，工程使用中的檢檢測、維修也不及時。不少少建成十年左右或或更短的工程即已已發(fā)生開裂、剝落落。甚至更為嚴重的損壞，，危及到結構的安安全，不得不花費費大量的人力、財財力進行加固、甚至拆除。。混凝土結構的耐耐久性引起了工程程界的關注。在2005年，中國國土木工程學會發(fā)發(fā)布了《混凝土結結構耐久性設計與與施工指南（CCES01--2004）》我國住房和和城鄉(xiāng)建設部、國國家質量監(jiān)督檢驗驗檢疫總局近期頒布了了《混凝土結構耐耐久性設計規(guī)范（（GBT50476—2008））》,等一系列規(guī)范規(guī)程程。把混凝土結構構的耐久性問題提提上了重要的日程程?；炷两Y構的耐久久性設計用混凝土土結構的使用年限限來表示.結構的的設計使用年限，通常是是結構使用過程中中僅需常規(guī)維護（（包括構件表面涂刷等）而而不需進行大修的的期限。山東利民橋10年后的損壞情況天津某冷卻塔建成成17年的情況（干濕交替、凍融融、氯離子滲透等等綜合因素的、影影響下的損壞情況）某廠管道支架的鹽鹽堿腐蝕(20多年)天津某冷卻塔在使使用一年半后的損損壞情況（凍融、沖刷、環(huán)環(huán)境腐蝕及混凝土土質量低劣）近海橋梁的腐蝕情情況（鹽霧、與干濕交交替）堿活性破壞情況2.1、混凝土結結構的耐久性：是指結構及其構件件在可能引起料性性能劣的各種作用用下，能夠長期維維持其原有性能的能能力。荷載作用與與環(huán)境因素的長期期作用都有可能引引起材料、性能的劣化〖1〗。荷載長期作用下的的材料性能劣化主主要是由于工作應應力過高或反復加加載的作用，引起結構構的變形、開裂，，損壞到混凝土結結構的耐久性；這這種情況應在結構設計中中予以考慮。環(huán)境作用下混凝土土結構的耐久性，，是指環(huán)境因素（（溫度變化、干濕濕交替、凍融循環(huán)以及及環(huán)境中水、氣、、鹽、酸等）的作作用引起的材料劣劣化?；炷两Y構耐久性性表現(xiàn)在混凝土的的腐蝕、開裂、剝剝落；鋼筋的銹蝕蝕環(huán)境作用引起混混凝土結構材料的的性能劣化鋼筋銹蝕碳化引起：二氧化碳、水分、、氧氯離子引起：氯鹽、水分、氧氯離子從外表侵入入－－近海環(huán)環(huán)境、除冰鹽環(huán)境境氯離子從原材料帶帶入－－海砂、防防凍鹽混凝土凍蝕（凍融破壞）主要與混凝土飽水水程度有關，凍融融循環(huán)使飽水程度度增加，到臨界飽飽和度后很快破壞壞。堿骨料反應混凝土腐蝕與骨料的堿活性、、環(huán)境或混凝土中中的堿、水有關混凝土的硫酸鹽、、酸、軟水侵蝕2.2、混凝土結結構的耐久性設計計在《混凝土結構耐久久性設計規(guī)范（GBT50476—2008）》》第3.1.2條條規(guī)定了耐久性設計的的內容1、結構的設計使使用年限、環(huán)境類類別及其作用等級級；2、有利于減輕環(huán)環(huán)境作用的結構形形式布置和構造；；3、混凝土結構材料的的耐久性質量要求求；*4、鋼筋混凝土保保護層厚度；*5、混凝土裂縫控控制要求；6、防排水等構造造措施；*7、嚴重環(huán)境作用用下合理采取防腐腐蝕附加措施或多多層防護策略；8、耐久性所需要要的施工養(yǎng)護制度度與保護層厚度的的施工質量要求；；*9、機構使用階段段的維護、修理與與檢測要求。2.3、耐久性對對混凝土的基本要要求混凝土結構的耐久久性是當前的熱門門話題，混凝土本本身的耐久性是混混凝土結構耐久性的根根本。混凝土的耐久性首首先要保證材料本本身的耐久性，水水泥、外加劑、要要符合要求，骨料沒有有堿骨料活性反應應?！牧系牡馁|量是保證混凝凝土質量的底線。耐久性混凝土必須須是高性能混凝土土，它是在滿足設設計要求的強度等等級、抗?jié)B等級、耐耐久性等指標的前前提下，具有良好好的施工性能。由由于影響混凝土質質量的因素素多、變化化較大，必必須經(jīng)過試試驗試配，，才能得出出優(yōu)化配的合比設設計。混凝土的耐耐久性首先先是氯離子子含量嚴格格控制在允允許范圍、、有良好的的體積穩(wěn)定性（（失水收縮縮小）、良良好的抗凍凍性和抗氯氯離子、抗抗硫酸鹽的的腐蝕性；同時要要有良好的的施工性能能。三、混凝土土施工作為預拌混混凝土企業(yè)業(yè)，我們供供應的混凝凝土，是施施工單位的的半成品，，只有經(jīng)過施工工現(xiàn)場澆筑筑成型、養(yǎng)養(yǎng)護，才是是成品——混凝土土結構或構構件。運到現(xiàn)場的的預拌混凝凝土——混混凝土拌合合物，它的的施工性能能隨時間而而變化，從坍落落度損失直直至初凝；；需要在它它施工性能能處于良好好的狀態(tài)時時澆筑成型。在此過過程中，一一定要做好好交貨驗收收，交貨驗驗收是商品品質量數(shù)量量的交接。這首先先是要我們們的混凝土土質量符合合要求，然然后做好交交貨驗收。。在混凝土供供應中，有有質量數(shù)量量的交接、、有前臺服服務（包括括技術交底）。這一過程還還有一個自自我保護的的作用。3.1、混混凝土供應應簽訂混凝土土供應合同同時，不但但要了解混混凝土的強強度等級、、需用數(shù)量量，談妥銷售價價格；還需需了解混凝凝土的用途途和對耐久久性的要求求，結構特特點，澆注方法以及及有無其他他特殊要求求。這些情情況應該如如實的反饋饋到技術部部門，以便在確定配配合比時，，綜合考慮慮上述因素素，配合比比最大限度度的優(yōu)化、、也能有對施工現(xiàn)場場高水平的的服務。例如我們供供應的現(xiàn)場場泵送混凝凝土就要了了解泵送的的距離、高高度、要求求的總供應量和和供應的速速率。如果果有用塔吊吊吊運的混混凝土，就就需要了解解他的吊運周期，不不了解這些些特點就有有可能對施施工有不利利的影響。。對于有特殊殊要求的混混凝土，就就更需要把把握它的特特點區(qū)別于于常規(guī)供應應。例如我們曾曾經(jīng)經(jīng)常遇遇到“C50的混混凝土，要要求3d40Mpa”之類的的要求，如如果不加區(qū)別，，不但高強強度等級的的混凝土低低賣了，而而且影響整整體的評定定?！?.2、混混凝土的施施工性能混凝土的施施工性能是是指和易性性（包括坍坍落擴展度度、粘度））、凝結時時間等。和易性良好好的混凝土土、裹漿不良的的混凝土流動性良好好的混凝土土流流動性不好好的混凝土土U形箱通過過試驗3.3、混混凝土要及及時澆注混凝土的施施工性能會會隨時間而而變化到場的混凝凝土要在規(guī)規(guī)定時間澆澆注，混凝凝土在施工工性能良好好時，能方方便的入模、、振搗。延延遲了入模模時間，坍坍落度/擴展度度損失，會會影響混凝凝土澆筑甚至至無法澆注注。在供應混凝凝土時，要要做到不積積壓混凝土土運輸車輛輛，避免因因坍落擴展展度損失使混混凝土施工工性能劣化化；還要做做到不待車車，保證混混凝土的及及時供應不出現(xiàn)冷冷縫。保持規(guī)定的的入模坍落落度，不得得隨意加水水十分重要要，隨意加加水不但會會使混凝土施工工性能劣化化，更會降降低混凝土土的強度和和耐久性。。3.4、混混凝土供應應和施工的的責任劃分分混凝土施工工過程中在在保證供應應的混凝土土質量、做做好交貨驗驗收和前臺臺服務的前提下下，也要注注意責任的的劃分。往往往有這種種情況:1、現(xiàn)場的的混凝土強強度達不到到要求，應應該提醒和和幫助施工工單位做好好現(xiàn)場試件和對對試件及時時的養(yǎng)護。。2、了解和和區(qū)分供應應的混凝土土取樣的數(shù)數(shù)量，是按按統(tǒng)計還是是非統(tǒng)計方方法評定強度等等級，給以以區(qū)別對待待。3、某個水水下澆注的的混凝土超超長樁，抽抽芯取樣時時，發(fā)現(xiàn)強強度沿樁長長離散很大，如如果供應時時混凝土沒沒有發(fā)生異異常，應該該是在灌注注樁的操作作上找原因。4、用導管管澆注的某某個工程，，出現(xiàn)了斷斷樁的情況況，是因為為中途停頓頓，需要判斷停頓頓的原因和和混凝土的的施工性能能來區(qū)分責責任。按理理嚴格的交交驗就是對混凝土土施工性能能的判斷和和責任的劃劃分。……3.5、關關于超緩凝凝高保塑自自密實混凝凝土對于一些水水下澆注的的工程，無無法振搗，，體量相對對大一些、、澆灌時間間相對較長，而而且出不得得差錯，規(guī)規(guī)范規(guī)定了了混凝土的的初凝時間間應長于混混凝土的澆注時間。在水下澆注的混混凝土工程實踐踐中常有可能遇遇到澆注下料困困難、拔導管困難，不能正常常澆注甚至出現(xiàn)現(xiàn)斷樁的情況，，造成了很大的的損失。公司在武漢地鐵鐵中南站工程中中，開發(fā)了超緩緩凝高保塑自密密實混凝土。這種混凝土在要要求的時間內保保持了要求的坍坍落度損失———超緩凝高保塑，而且混凝土土有良好的粘聚聚力——可以保保證混凝土澆入入后不需振搗達達到自密實。此項項技術水下澆注注混凝土的正常常進行。對于類類似工程保證工工程質量和生產的的正常進行有重重要的意義。四、混凝土的裂裂縫控制混凝土結構的裂裂縫有荷載裂縫縫和非荷載裂縫縫兩種?；炷恋姆呛奢d載裂縫在施工期期間即已發(fā)生，，它是在設計、、材料、施工技術與管理水水平、環(huán)境條件件等諸多因素的的綜合作用下發(fā)發(fā)生、發(fā)展。是是當前困擾土建行行業(yè)的一大技術術難題，也是混混凝土結構耐久久性設計的重要要內容之一。但是，無論是《《混凝土設計規(guī)規(guī)范》還是《《指南》，按正正常使用極限狀態(tài)對荷載作用用下裂縫最大允允許寬度作了規(guī)規(guī)定，而對于非非荷載裂縫沒有有看到明確的規(guī)定定。在《指南》》的第5章提出出了一些控制措措施。因此，混混凝土結構的裂縫縫控制仍然需要要相關行業(yè)、學學科共同努力、、共同探討、共共同總結正反兩方方面的經(jīng)驗，作作到有所前進。。

施工期間混凝土結構出現(xiàn)非荷載裂縫，混凝土材料是可能引起原因之一，因此混凝土在配合比選擇時要注意降低混凝土的水化熱溫升、推遲溫度峰值出現(xiàn)的時間；供應的混凝土應盡最大可能降低出機溫度并要求施工單位做好蓄熱養(yǎng)護控制降溫速率?；炷潦畷霈F(xiàn)收縮，對于梁板等平面結構新澆混凝土面暴露在空氣中，大量失水導致表面開裂；在天熱風大的季節(jié)尤為嚴重。會出現(xiàn)表面已開裂、內部尚未凝固的“結皮”情況，這種裂縫用壓抹等手段是無法彌合，需要加漿壓抹，甚至會作為裂縫待混凝土硬化后再作處理。保濕養(yǎng)護的必要性2006年6月12日中午，在環(huán)境溫度31~35℃、相對濕度40%左右時，用裂縫框進行混凝土低齡期收縮裂縫試驗，試件是在太陽照射的露天制作。試件一振搗抹平后直接暴露，未加任何遮蓋；試件二在振搗抹平后，立即用塑料薄膜嚴密覆蓋。晴熱高溫環(huán)境中的試件一約在四小時左右表面結皮、開裂，在同環(huán)境中的試件二，因有塑料薄膜覆蓋，只有極