《土木工程施工》課件第4.3章 混凝土工程

第4.3章混凝土工程本章將深入探討建筑中廣泛使用的混凝土材料。從混凝土的組成、性能特點(diǎn)、配合比設(shè)計(jì),到拌制、澆筑、養(yǎng)護(hù)以及質(zhì)量檢測,全面介紹混凝土工程的各個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)也將分析常見的混凝土問題及其處理方法。thbytrtehtt4.3.1混凝土的組成1水泥作為混凝土的主要膠凝材料,水泥通過水化反應(yīng)可以產(chǎn)生各種硬化產(chǎn)物,賦予混凝土強(qiáng)度和堅(jiān)固性。常見的水泥種類有普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥和粉煤灰水泥等。2骨料骨料包括細(xì)骨料和粗骨料,由各種顆粒狀礦物組成。它們占混凝土總體積的60%~80%,是混凝土的主要組成部分。骨料的質(zhì)量直接影響混凝土的性能。3水水是水泥發(fā)生水化反應(yīng)所需的必要條件。適量的水可以使混凝土達(dá)到理想的工作性和強(qiáng)度。過多的水會導(dǎo)致各種問題,如離析和收縮等。4外加劑外加劑是一些化學(xué)制品,可以改善混凝土的性能,如提高強(qiáng)度、增加工作性、減少收縮等。常見的外加劑有減水劑、引氣劑和早強(qiáng)劑等。水泥主要膠凝材料水泥是混凝土的主要膠凝材料,通過水化反應(yīng)可形成各種硬化產(chǎn)物,賦予混凝土強(qiáng)度和堅(jiān)固性。多種類型常見的水泥種類有普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥和粉煤灰水泥等,具有不同的性能特點(diǎn)。水化反應(yīng)水泥與水反應(yīng)產(chǎn)生的水化產(chǎn)物,是混凝土達(dá)到強(qiáng)度和硬度的關(guān)鍵過程。骨料成分多樣骨料包括細(xì)骨料和粗骨料,由各種顆粒狀礦物組成,如砂石、礫石等。它們占混凝土總體積的60%~80%,是混凝土的主要組成部分。性能關(guān)鍵骨料的質(zhì)量和特性直接影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性和工作性等性能。選擇合適的骨料是混凝土配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。類型豐富常見的細(xì)骨料有河砂、海砂等;粗骨料主要有碎石、石子等。不同類型骨料有不同的級配和表面形態(tài),適用于不同建筑場景。重要指標(biāo)骨料的密度、吸水率、強(qiáng)度、顆粒級配等指標(biāo)需要嚴(yán)格控制,確?；炷恋母黜?xiàng)性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。水水化反應(yīng)水是水泥發(fā)生水化反應(yīng)所需的必要條件,可使水泥產(chǎn)生各種硬化產(chǎn)物。工作性調(diào)節(jié)適量的水可以使混凝土達(dá)到理想的工作性,如流動性和可澆筑性。強(qiáng)度影響水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一,需要精心控制。品質(zhì)評判混凝土中水的含量和質(zhì)量是重要的質(zhì)量檢測指標(biāo)之一。外加劑性能改良外加劑是一些化學(xué)制品,可以改善混凝土的各項(xiàng)性能,如提高強(qiáng)度、增加工作性、減少收縮等。防止離析減水劑可以降低水灰比,從而預(yù)防混凝土在運(yùn)輸和澆筑過程中的離析問題。早期強(qiáng)度早強(qiáng)劑可以顯著提高混凝土在初期的強(qiáng)度發(fā)展,縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間。4.3.2混凝土的性能1強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)2耐久性混凝土抗化學(xué)腐蝕、抗凍融的性能3工作性混凝土在運(yùn)輸、澆筑過程中的流動性和可塑性混凝土作為建筑中廣泛使用的材料,其性能特點(diǎn)直接決定了其適用范圍和使用效果。這主要包括抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo),以及耐候性、抗化學(xué)腐蝕等耐久性能,以及工作性等。合理控制這些關(guān)鍵性能指標(biāo),是確?；炷临|(zhì)量的關(guān)鍵所在。強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度是最重要的性能指標(biāo)之一,決定了其在建筑中的承載能力。通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)可以準(zhǔn)確測定混凝土的壓縮強(qiáng)度?？拐蹚?qiáng)度混凝土在受折應(yīng)力時(shí)的抗折強(qiáng)度也是關(guān)鍵性能,能反映混凝土在拉應(yīng)力下的承載能力。這在橋梁、房頂?shù)冉ㄖ杏葹橹匾？沽研钥沽研允腔炷亮硪豁?xiàng)重要性能,能夠防止混凝土在受各種荷載作用下出現(xiàn)不利裂縫,確保建筑物的安全和耐久性。耐久性抗化學(xué)腐蝕混凝土應(yīng)具有抵抗各種化學(xué)環(huán)境侵蝕的能力,保證建筑物在惡劣條件下也能長期安全使用。抗凍融對于寒冷地區(qū),混凝土需要具備良好的抗凍融性,防止因凍脹和凍融循環(huán)而導(dǎo)致的破壞?？固蓟炷翍?yīng)抵抗二氧化碳的滲透,阻止其與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)而引起的碳化,影響結(jié)構(gòu)安全。耐久性設(shè)計(jì)通過合理選擇水泥類型、外加劑及適當(dāng)?shù)呐浜媳鹊却胧?可有效提高混凝土的綜合耐久性。工作性可澆筑性良好的工作性使混凝土能夠順利澆筑到模具中,填充整個(gè)空間并形成預(yù)期的結(jié)構(gòu)形狀。流動性適當(dāng)?shù)牧鲃有阅苁够炷猎谶\(yùn)輸和澆筑時(shí)能夠自由流動,達(dá)到均勻分布和良好的充填效果?？伤苄赃m度的可塑性使混凝土在澆筑和振搗過程中能夠變形而不破壞,確保最終結(jié)構(gòu)質(zhì)量。4.3.3混凝土的配合比設(shè)計(jì)1目標(biāo)強(qiáng)度根據(jù)建筑物的使用要求確定所需的混凝土強(qiáng)度等級。2水灰比通過分析水泥性能和預(yù)期強(qiáng)度等因素來確定最佳水灰比。3最大粒徑選擇適當(dāng)?shù)墓橇狭揭蕴岣呋炷恋墓ぷ餍院徒?jīng)濟(jì)性。4摻合料根據(jù)實(shí)際需求決定是否添加礦物摻合料以優(yōu)化性能?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,需要綜合考慮諸多因素。關(guān)鍵包括確定目標(biāo)強(qiáng)度等級、計(jì)算最合適的水灰比、選擇適當(dāng)?shù)墓橇狭?、以及是否需要添加礦物摻合料等。這需要工程師運(yùn)用專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn),通過反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì),以確保混凝土在施工中發(fā)揮最佳性能。目標(biāo)強(qiáng)度確定強(qiáng)度等級根據(jù)建筑物的使用要求和預(yù)期使用壽命,合理確定混凝土所需的強(qiáng)度等級,如C30、C40等。這是配合比設(shè)計(jì)的首要步驟?？紤]荷載條件對于承載較大靜載或動載的建筑,需要針對其受力情況選擇更高等級的混凝土強(qiáng)度。這可以確保結(jié)構(gòu)安全。滿足施工要求在選定目標(biāo)強(qiáng)度時(shí),還需兼顧實(shí)際施工的可操作性,以確?；炷猎谶\(yùn)輸、澆筑等過程中能順利完成。水灰比定義水灰比是指混凝土配合比中水和水泥重量的比值,是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一。目的合理控制水灰比可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗凍融性、抗?jié)B性等性能,確保建筑物的安全和耐久性。影響因素水泥性能環(huán)境溫度和濕度外加劑種類和摻入量骨料吸水性優(yōu)化方法根據(jù)目標(biāo)強(qiáng)度等級選擇最佳水灰比合理使用減水劑等外加劑調(diào)節(jié)水灰比控制好骨料的吸水性和含水量最大粒徑1確定骨料粒徑根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸、構(gòu)件受力情況等,選擇適合的最大骨料粒徑，通常為10-25毫米。2提高工作性較大粒徑的骨料可以提高混凝土的流動性和可塑性,有利于澆筑和振實(shí)。3降低成本使用較大粒徑的骨料可以減少水泥的用量,從而降低混凝土的單位成本。4注意限制當(dāng)構(gòu)件尺寸較小或受力復(fù)雜時(shí),需要選用較小粒徑的骨料以確?；炷恋某鋵?shí)性。摻合料優(yōu)化性能摻合料如粉煤灰、礦渣等能夠改善混凝土的工作性、耐久性和抗裂性等關(guān)鍵性能。合理使用可以提高混凝土質(zhì)量。提高經(jīng)濟(jì)性使用部分摻合料能夠減少水泥用量,同時(shí)保持混凝土強(qiáng)度,從而降低單位工程成本。綠色環(huán)保部分摻合料如工業(yè)副產(chǎn)品,利用這些材料可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用,降低對環(huán)境的影響。注意配比摻加量不能過高,否則可能會影響混凝土的強(qiáng)度和工作性。需要根據(jù)具體情況進(jìn)行試配和優(yōu)化?；炷恋陌柚品Q量根據(jù)設(shè)計(jì)配合比精確稱量水泥、骨料和水等原料,保證原料投放量準(zhǔn)確。攪拌使用攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?確?；炷粮鹘M分充分混合均勻。運(yùn)輸采用專用混凝土運(yùn)輸車將拌制好的混凝土運(yùn)送至澆筑現(xiàn)場。稱量1精準(zhǔn)配比根據(jù)設(shè)計(jì)配合比,準(zhǔn)確稱量各種原料的投放量,確保每批次混凝土的配比一致。2減小誤差使用高精度的稱重設(shè)備,盡量減少稱量過程中的誤差,確保原料配比準(zhǔn)確。3記錄數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄每次稱量的原料用量,作為質(zhì)量控制和后續(xù)分析的依據(jù)。攪拌充分混合使用專業(yè)攪拌機(jī)對原料進(jìn)行徹底攪拌,確保水泥、骨料、水和外加劑完全融合,形成均勻一致的混凝土。保持工作性適當(dāng)?shù)臄嚢钑r(shí)間和速度可以保持混凝土的良好流動性和可塑性,確保后續(xù)澆筑和振實(shí)的順利進(jìn)行。工藝控制由經(jīng)驗(yàn)豐富的工人操作攪拌機(jī),隨時(shí)監(jiān)控?cái)嚢栀|(zhì)量,根據(jù)需要調(diào)整攪拌時(shí)間和速度,確保最終混凝土滿足要求。運(yùn)輸高效運(yùn)輸使用專用混凝土攪拌運(yùn)輸車將拌制好的混凝土及時(shí)運(yùn)送至施工現(xiàn)場,確?；炷敛粫谶\(yùn)輸過程中失去可塑性。減少滯留合理規(guī)劃運(yùn)輸時(shí)間和路線,盡量縮短運(yùn)輸距離和時(shí)間,避免混凝土在車廂內(nèi)過長時(shí)間滯留。保持質(zhì)量采用隔熱車廂或添加保溫材料,保持混凝土在運(yùn)輸過程中的溫度穩(wěn)定,防止早期凝固或失水。混凝土的澆筑振搗使用振動棒或振動臺對剛澆筑的混凝土進(jìn)行振搗,去除氣泡,提高密實(shí)度和強(qiáng)度。分層澆筑大體積結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)分層進(jìn)行,每層厚度控制在30-50厘米,確保每一層都能充分振搗。保持平整澆筑結(jié)束后及時(shí)采用木抹子或刮尺對混凝土表面進(jìn)行整平,為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)和構(gòu)造提供良好基礎(chǔ)。振搗高效振搗使用專業(yè)的電動或汽油驅(qū)動的振動棒對剛澆筑的混凝土進(jìn)行深入振搗,有效去除氣泡,提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。分層振搗對于大體積結(jié)構(gòu),需要分層進(jìn)行振搗,每層澆筑厚度控制在30-50厘米,確保每一層都能充分振實(shí)。表面整平澆筑結(jié)束后及時(shí)采用木抹子或刮尺對混凝土表面進(jìn)行整平,為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)和構(gòu)造提供良好基礎(chǔ)。養(yǎng)護(hù)1保持濕潤通過定期灑水或浸泡保持混凝土表面濕潤,防止過早干燥導(dǎo)致收縮開裂。2調(diào)節(jié)溫度在高溫條件下,可采用遮陽或噴灑水霧等措施降低混凝土表面溫度,避免過快失水。3延長養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸、環(huán)境條件等因素決定,通常不少于7天。混凝土質(zhì)量檢測1坍落度檢查混凝土澆筑過程中的可塑性2抗壓強(qiáng)度測定混凝土經(jīng)齡后的抗壓性能3抗折強(qiáng)度評估混凝土的抗折承載能力混凝土質(zhì)量檢測包括坍落度、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度三個(gè)主要指標(biāo)。通過現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室測試,可全面評估混凝土的工作性能、強(qiáng)度等特性,為工程質(zhì)量控制提供依據(jù)。這些指標(biāo)反映了混凝土的可塑性、承載能力和整體性能,是保證混凝土工程質(zhì)量的關(guān)鍵檢測項(xiàng)目。坍落度測量可塑性坍落度檢測能反映混凝土的可塑性和流動性。數(shù)值越高表示混凝土越容易流動?？刂剖┕べ|(zhì)量通過坍落度可以評估混凝土的澆筑和振搗情況,確保結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量。診斷配合比坍落度偏高或偏低可能說明配合比存在問題,需要對水灰比或其他參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。抗壓強(qiáng)度反映承載能力抗壓強(qiáng)度是評估混凝土質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一,直接反映了混凝土的承載能力。評估結(jié)構(gòu)安全通過抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可以判斷混凝土是否滿足設(shè)計(jì)要求,為工程結(jié)構(gòu)的安全性提供依據(jù)。診斷配合比抗壓強(qiáng)度偏低可能說明水泥用量不足或水灰比過高等配合比問題,需要進(jìn)一步調(diào)整。預(yù)測長期性能通過測定不同齡期的抗壓強(qiáng)度變化趨勢,可以預(yù)測混凝土的長期強(qiáng)度發(fā)展情況?？拐蹚?qiáng)度評估承載能力抗折強(qiáng)度測試能直接反映出混凝土的抗彎承載能力,是評估結(jié)構(gòu)安全性的重要指標(biāo)之一。診斷配合比抗折強(qiáng)度偏低可能說明混凝土配合比存在問題,需要調(diào)整水泥用量或粗細(xì)骨料比例等參數(shù)。全面評估將抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度等其他指標(biāo)一起分析,可以更全面地評估混凝土的整體性能?；炷恋某Ｒ妴栴}及處理1收縮裂縫收縮應(yīng)力過大導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)細(xì)微裂縫2離析攪拌不均勻?qū)е滤酀{和骨料分離3泌水水灰比過高導(dǎo)致混凝土表面滲出過多水分混凝土在施工過程中可能出現(xiàn)諸如收縮裂縫、離析和泌水等常見問題。這些問題通常源于配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)、振搗不充分或養(yǎng)護(hù)不到位等施工原因。針對不同問題,可采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防和處理措施,如合理控制水灰比、加強(qiáng)振搗和延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間等,確保混凝土質(zhì)量滿足要求。收縮裂縫原因分析混凝土表面因水分過快蒸發(fā)或內(nèi)部應(yīng)力過大而產(chǎn)生細(xì)微裂縫,這會影響結(jié)構(gòu)的承載能力和美觀。溫度控制在高溫環(huán)境下,應(yīng)采取遮陽、噴灑水霧等措施降低混凝土表面溫度,減少水分蒸發(fā)速度。養(yǎng)護(hù)措施通過定期灑水或覆蓋保濕材料,延長混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間,防止過早干