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混凝土施工

/concrete construction/
条目作者于子忠郑桂斌
条目作者于子忠

于子忠

郑桂斌

郑桂斌

最后更新 2022-12-23
浏览 238
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按满足强度指标设计、形体外观和质量的要求,将砂、石、水泥及掺合料、水、外加剂等以施工确定的配合比,在符合混凝土特性、工艺及施工条件进行拌制,浇筑成建筑物的施工过程。

英文名称
concrete construction
所属学科
水利工程

在水利工程中,混凝土施工广泛应用于修建拦河闸坝、引水和泄水系统、厂房、泵站等各类水工建筑物。用于水利水电工程建筑物的混凝土通称为水工混凝土。水工混凝土除需满足建筑物混凝土强度特性等基本质量要求外,还要根据其所处部位和工作条件,分别满足抗渗、抗冻、抗裂(抗拉)、抗磨蚀和抗风化等设计要求。

混凝土按种类可分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土等;按要求的性能可分为干硬性混凝土、低流态混凝土、常态混凝土和高流态混凝土等;按建筑物的体形部位可分为基础、坝体、洞室等大体积混凝土及梁、板、柱等结构混凝土。混凝土应根据当时的气温条件、现场条件等,选定相应的施工方法。

混凝土因其材料、部位、功用、施工条件、方法及特性等多方面影响,已形成种类繁多的混凝土施工技术,主要有泵送混凝土、沥青混凝土、碾压混凝土、清水混凝土、水下混凝土和堆石混凝土等。

混凝土施工一般包括以下工序:①模板制作。模板是保证混凝土浇筑后达到规定的形状、尺寸和相互位置的结构物,模板结构包括面板、肋(或围令)组成的单块模板及其支承结构和锚固件等组成的组合模板。混凝土结构模板材料,除钢材、木材外,主要还有木胶合板、竹胶合板、塑料板、树脂板、预应力混凝土模板等。为保护环境,在模板工程中应以尽量少用木材为原则。②钢筋加工。水工钢筋混凝土常用的钢筋为热轧Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋,其中Ⅰ级为光圆钢筋、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为带肋钢筋。钢筋加工主要经过钢筋除锈、钢筋调直、钢筋切断、钢筋成型4道工序。钢筋连接一般有绑扎、焊接、机械连接3种方式。③混凝土拌制。拌制混凝土的方式要根据工程情况、工程量、浇筑方法、施工进度要求的混凝土技术特性、现场布置、交通条件等选用。中小型水利工程常采用混凝土拌和站。大中型水利工程多采用混凝土拌和楼。④混凝土运输。将混凝土拌和物从拌制地点运送到浇筑仓面,既要逾越水平距离,还要克服高程差等,混凝土运输通常分为水平运输和垂直运输。⑤混凝土浇筑。根据施工对象、技术要求、施工条件,选定浇筑方法。常用的方法有:常规浇筑法,混凝土拌和物入仓后,按照一定的厚度、仓序、方向,进行分层浇筑;泵送混凝土,用混凝土泵或混凝土泵车,将高流态混凝土通过导管压送到浇筑仓内;喷射混凝土,用混凝土喷射机,以压缩空气为动力将骨料、水泥、水和外加剂等混合料喷向岩石表面,胶结、凝固成混凝土;预填骨料压浆混凝土,将粗骨料先填入需要浇筑的部位,然后用压力灌入水泥砂浆,形成混凝土的施工方法;碾压混凝土,用土石方施工机械运输、铺摊,以振动碾压超干硬性混凝土的施工方法;水下混凝土,将混凝土拌和物按照要求直接浇到水下预定部位的一种施工方法。混凝土施工除现场浇筑外,也可采用预制混凝土构件,即预先在工厂内或现场附近制作,达到一定强度后再进行吊装。⑥混凝土养护。养护期内始终使混凝土表面保持湿润。一般有洒水养护、覆盖养护、化学养护剂3种方式。洒水养护是采用机具喷射、自流和人工洒水等方式,湿润混凝土表面。覆盖养护用于已浇筑到顶部位的平面和长期停浇的部位,覆盖养护的材料,根据实际情况可选用水、粒状材料和片状材料。粒状和片状材料不仅可以用于混凝土养护,而且也有隔热保温和混凝土表面保护的功效。化学养护剂可分为成膜型和非成膜型两类,前者在混凝土表面形成不透水的薄膜,阻止水分蒸发,后者依靠渗透、毛细管作用,达到养护混凝土的目的。气温骤变时,进行混凝土表面保护,实践证明防裂效果较好。随着技术的进步和新型材料的进一步发展,混凝土养护出现了喷雾养护、铺膜养护、喷膜养护、电热养护等一系列新的养护工艺。⑦混凝土质量控制。为保证混凝土施工的质量,施工中要对原材料、配合比、施工过程的各主要环节及硬化后的混凝土质量进行控制和检查。混凝土质量要求是内部密实,外观符合设计要求,在规定的强度保证率下,实际强度能满足设计强度的要求,并能达到强度匀质性指标,同时还要满足抗渗、抗冻等性能的要求。

混凝土施工主要特点是:①工程量大、施工强度高。混凝土工程量通常有数十万立方米至数百万立方米,施工工期3~5年,为了保证混凝土质量和满足施工强度要求,必须选择技术先进、经济合理的施工方案和综合机械化施工手段。②施工条件差、难度大。混凝土施工多在大范围、露天高空作业,且多位于高山峡谷地区,其施工运输、机械设备布置受工程所处位置的地形、地质、水文气象等自然条件限制。③施工季节性强。受气温、降水、施工导流和度汛等因素的制约,施工往往不能连续进行,施工的季节性强且施工强度高。④温度控制要求严格。水利工程混凝土多为大体积形态,为防止混凝土产生温度裂缝,通常需采用分块、分层进行浇筑。同时,还需根据当地条件对混凝土采取综合的温控措施。⑤施工技术复杂。水工建筑物因其用途和工作条件不同、体型复杂,混凝土性能及指标要求也不同。此外,混凝土浇筑与基础开挖、固结灌浆、帷幕灌浆、接缝灌浆、金属结构安装交叉作业,干扰大,施工技术复杂。

随着一批大型、超大型水利水电工程的建设和实践探索,混凝土施工技术得到不断发展,形成了一套保证质量、缩短工期、降低造价、改善结构性能的混凝土施工技术体系。

混凝土通常由胶凝材料、骨料、砂和水等组成。为提高工程质量和控制成本的需要,掺合料已成为水工混凝土中不可缺少的新组分。常见的掺合料有粉煤灰(也可充当胶凝材料)、凝灰岩、硅粉、氧化镁、陶瓷、金属或非金属矿渣等。掺硅粉能提高混凝土抗冲蚀能力3~5倍。

外加剂品种越来越多,性能越来越好,技术也越来越成熟,外加剂已成为现代混凝土不可缺少的重要组分之一。常用的外加剂有引气剂、普通减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝剂、泵送剂等。

三峡、小浪底、龙滩等工程应用塔带机(顶带机)和胎带机,混凝土水平运输和垂直运输已经合二为一,具有浇筑连续、生产效率高、可实现混凝土浇筑工厂化生产的特点。负压(真空)溜槽、MY-BOX溜管的应用,满管溜槽等垂直运输手段的应用,解决了陡峻斜面运输、洞井施工干扰矛盾等难题,既保证了浇筑质量,又缩短了工期。

混凝土施工设备随着技术的进步,以及对混凝土浇筑质量要求的提高,许多新的混凝土仓面设备如混凝土抹面机、冲毛机、平仓铲、仓面吊、仓面喷雾机提浆机等设备相继研制,并得到广泛使用。大型缆机、大型门(塔)机、混凝土塔带(顶带)机、混凝土胎带机、三级配混凝土输送泵的研制使用使中国水利水电施工机械制造技术水平提高,混凝土浇筑施工设备向大型化、高效化发展。

混凝土施工缝面处理混凝土施工缝是坝体的薄弱环节,为保证建筑物的整体性,在新混凝土浇筑前,必须对老混凝土表面的水泥膜(又称乳皮)清除干净,并使其表面新鲜整洁、呈有石子半露的麻面,以利于新老混凝土的紧密结合。在水工混凝土中,为保证浇筑层面新老混凝土的紧密结合,在混凝土浇筑前仓面上需铺设厚2~3厘米水泥砂浆。在浇筑层面处理方法上,出现了施工缝面采用二级配富浆混凝土代替传统的铺设砂浆的工艺,工艺效果良好。

中国东北、西北地区,冬季时间长,气温低。通过一批高寒地区工程施工经验总结出了成套混凝土冬季施工技术,解决了冬季混凝土施工方面的难题。采用预热骨料和热水拌制混凝土;混凝土从拌和楼到浇筑仓面的运输中,对自卸车箱体侧面贴橡塑海绵保温,顶口安装滑动式保温篷布;搅拌车箱体采用帆布包裹保温卷材保温,对于上下游永久坝面外挂5厘米厚聚苯乙烯挤塑板进行永久保温等。

混凝土施工工序复杂,应加强混凝土施工全过程控制,保证混凝土施工质量。中国首次在三峡工程中对每一个混凝土仓号进行了工艺设计,研制了混凝土生产运送浇筑计算机综合监控系统,实现了混凝土施工全过程的实时监控、动态调整和优化调度,提高了施工管理水平,实现了工程建设优质、高效、低耗的目标。

中国水利水电工程的建设和发展,推动了水工混凝土施工技术的进步。未来中国水利水电施工条件更为复杂,技术难度更高,混凝土施工技术将面临更大的挑战。应积极进行混凝土施工中新技术、新工艺、新设备、新材料的研究和应用,主要包括:施工设备选型、配套,特别是高速缆机和高速皮带机,大吨位门机、塔机,先进的塔带机和平仓、振捣设备;新型模板及分块分缝处理,低热、补偿收缩混凝土和掺合料、外加剂等,以加快混凝土的浇筑速度;研发抗冲耐磨高强混凝土的施工技术和严寒、热带地区混凝土快速施工技术;推广应用混凝土生产、运输、浇筑全流程计算机管理系统。

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