混凝土結(jié)構(gòu)基本知識(shí)及混凝土工程施工要點(diǎn)

混凝土結(jié)構(gòu)基本知識(shí)及混凝土工程

施工要點(diǎn)一、混凝土和鋼筋混凝土：混凝土：廣義的混凝土是以膠結(jié)料、粗、細(xì)骨料按比例配制成的人造石材。依其膠結(jié)料不同而分為不同品種的混凝土，冠以膠結(jié)料的名稱，為“某某混凝土”通常說(shuō)的“混凝土”是指以水泥為膠結(jié)料的混凝土?；炷潦且环N脆性材料，它有較大的抗壓強(qiáng)度，常用的強(qiáng)度等級(jí)從C15～C80乃至更高、而抗拉強(qiáng)度相對(duì)較小，變動(dòng)在抗壓強(qiáng)度的1/8～1/16范圍。素混凝土結(jié)構(gòu)不具備抗拉、抗彎的承載能力；鋼筋有大的抗拉強(qiáng)度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了材料的長(zhǎng)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(yīng)用鋼筋和混凝土共同工作的前提條件——混凝土對(duì)鋼筋的握裹力。

握裹力是由以下條件來(lái)保證的：

混凝土與鋼筋的粘著力，——鋼筋表面必須清潔。

混凝土與變截面鋼筋的機(jī)械嵌固。

混凝土與鋼筋有相當(dāng)接近的線膨脹系數(shù)，不會(huì)因溫度變化而破壞。鋼筋和混凝土共同工作

在內(nèi)力比較小時(shí)，構(gòu)件的的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，沒有荷載裂縫。拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)邊沿出現(xiàn)荷載裂縫，裂縫部位的混凝土退出工作，此時(shí)鋼筋的應(yīng)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(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，直至承載能力的極限狀態(tài)。

予應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了鋼筋的抗拉強(qiáng)度優(yōu)良的特性，充分利用了混凝土的抗壓強(qiáng)度。在施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）予應(yīng)力鋼筋張拉、松張，使予應(yīng)力鋼筋與混凝土錨固（或粘著）、通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性回縮，對(duì)混凝土施加一定的予壓力，使混凝土結(jié)構(gòu)在進(jìn)入工作狀態(tài)之前截面內(nèi)即已存在壓應(yīng)力，以抵消或減小荷載作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力，達(dá)到控制裂縫、減小撓度的一種結(jié)構(gòu)形式；并不增加結(jié)構(gòu)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(jì)量、拌制后出售的并采用運(yùn)輸車，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)至使用地點(diǎn)的混凝土拌合物。

與予拌混凝土相對(duì)應(yīng)的是現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土。商務(wù)部、公安部、建設(shè)部、交通部于2003年10月16日以商改發(fā)（2003）341號(hào)文發(fā)出：《商務(wù)部、公安部、建設(shè)部、關(guān)于在城市城區(qū)交通部限制禁止現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土的通知》規(guī)定…“北京等124個(gè)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(chǎng)攪拌混凝土，從2005年12月31日起禁止在全國(guó)省轄市以上城市現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土?！边€規(guī)定：“……未經(jīng)建設(shè)行政主管門批準(zhǔn)的混凝土生產(chǎn)企業(yè)不得向社會(huì)供應(yīng)予拌混凝土”?！皬氖掠璋杌炷辽a(chǎn)企業(yè)要建立完善的質(zhì)量控制體系，在標(biāo)準(zhǔn)化管理、計(jì)量管理、工序控制、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，確保予拌混凝土的質(zhì)量”。預(yù)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(wú)其他特殊要求的予拌混凝土。”“特制品——任一項(xiàng)指標(biāo)超出通用品規(guī)定范圍或有特殊要求的予拌混凝土。

在“標(biāo)準(zhǔn)”的4.1.2——特制品應(yīng)規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)、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?qiáng)度等級(jí)：C55、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(jié)構(gòu)的耐久性

混凝土結(jié)構(gòu)自19世紀(jì)末期開始應(yīng)用，因其材料易得、有較好的強(qiáng)度，可以塑造成需要的形狀，而且我們認(rèn)為混凝土有較好的耐久性，從而得到了廣泛的應(yīng)用。我們就認(rèn)為混凝土有好的耐久性，是因?yàn)樵缙诘幕炷凉こ塘踊^少，得到這種看法是因?yàn)椋涸缙诠こ虜?shù)量少，劣化過(guò)程又需較長(zhǎng)時(shí)期才能發(fā)現(xiàn)早期水泥強(qiáng)度低，混凝土強(qiáng)度不高，水灰比低，施工養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)，后期強(qiáng)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(hù)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(zhǎng)一段時(shí)間，人們普遍認(rèn)為混凝土是一種具有良好耐久性的材料。隨著時(shí)間推移，水泥生產(chǎn)工藝的改變和組成成分的變化、外加劑的應(yīng)用，促進(jìn)了混凝土技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是水泥生產(chǎn)廠家為了追求水泥高強(qiáng)、早強(qiáng)，水泥的細(xì)度大為增加，使混凝土的強(qiáng)度發(fā)展加快、收縮加大。更由于環(huán)境的劣化，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性并不如人們?cè)缙诘恼J(rèn)識(shí)那樣理想，有的混凝土結(jié)構(gòu)建成后不長(zhǎng)的時(shí)間即已發(fā)生開裂、剝落。甚至更為嚴(yán)重的損壞，危及到結(jié)構(gòu)的安全，不得不花費(fèi)大量的人力、財(cái)力進(jìn)行加固、甚至拆除。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性引起了工程界的關(guān)注。

50年代開始，二次世界大戰(zhàn)后的重建和資本主義國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)開始大量應(yīng)用，包括近海橋梁和海洋港工結(jié)構(gòu)。60年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家交通運(yùn)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(yán)重銹蝕，開始在發(fā)達(dá)國(guó)家大量出現(xiàn)。20世紀(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)未能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求

我國(guó)面臨的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題是發(fā)達(dá)國(guó)家早在三十年前曾經(jīng)遇到過(guò)的問(wèn)題。相似的情況在我國(guó)同樣存在，我國(guó)的耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一直很低，對(duì)混凝土耐久性有重大影響的施工質(zhì)量又最薄弱，工程使用中的檢測(cè)、維修也不及時(shí)。不少建成十年左右或更短的工程即已發(fā)生開裂、剝落。甚至更為嚴(yán)重的損壞，危及到結(jié)構(gòu)的安全，不得不花費(fèi)大量的人力、財(cái)力進(jìn)行加固、甚至拆除?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性引起了工程界的關(guān)注。

在2005年，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)發(fā)布了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南（CCES01--2004）》我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局近期頒布了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范（GBT50476—2008）》,等一系列規(guī)范規(guī)程。把混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題提上了重要的日程。

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)用混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限來(lái)表示.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，通常是結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中僅需常規(guī)維護(hù)（包括構(gòu)件表面涂刷等）而不需進(jìn)行大修的期限。山東利民橋10年后的損壞情況天津某冷卻塔建成17年的情況（干濕交替、凍融、氯離子滲透等綜合因素的、影響下的損壞情況）某廠管道支架的鹽堿腐蝕(20多年)天津某冷卻塔在使用一年半后的損壞情況（凍融、沖刷、環(huán)境腐蝕及混凝土質(zhì)量低劣）近海橋梁的腐蝕情況（鹽霧、與干濕交替）堿活性破壞情況

2.1、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性：

是指結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在可能引起料性能劣的各種作用下，能夠長(zhǎng)期維持其原有性能的能力。荷載作用與環(huán)境因素的長(zhǎng)期作用都有可能引起材料、性能的劣化〖1〗。

荷載長(zhǎng)期作用下的材料性能劣化主要是由于工作應(yīng)力過(guò)高或反復(fù)加載的作用，引起結(jié)構(gòu)的變形、開裂，損壞到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性；這種情況應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中予以考慮。

環(huán)境作用下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是指環(huán)境因素（溫度變化、干濕交替、凍融循環(huán)以及環(huán)境中水、氣、鹽、酸等）的作用引起的材料劣化?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性表現(xiàn)在混凝土的腐蝕、開裂、剝落；鋼筋的銹蝕環(huán)境作用引起

混凝土結(jié)構(gòu)材料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－－近海環(huán)境、除冰鹽環(huán)境氯離子從原材料帶入－－海砂、防凍鹽混凝土凍蝕（凍融破壞）主要與混凝土飽水程度有關(guān)，凍融循環(huán)使飽水程度增加，到臨界飽和度后很快破壞。堿骨料反應(yīng)

混凝土腐蝕與骨料的堿活性、環(huán)境或混凝土中的堿、水有關(guān)混凝土的硫酸鹽、酸、軟水侵蝕2.2、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)在《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范（GBT50476—2008）》第3.1.2條規(guī)定了耐久性設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限、環(huán)境類別及其作用等級(jí)；2、有利于減輕環(huán)境作用的結(jié)構(gòu)形式布置和構(gòu)造；3、混凝土結(jié)構(gòu)材料的耐久性質(zhì)量要求；*

4、鋼筋混凝土保護(hù)層厚度；*

5、混凝土裂縫控制要求；

6、防排水等構(gòu)造措施；*

7、嚴(yán)重環(huán)境作用下合理采取防腐蝕附加措施或多層防護(hù)策略；8、耐久性所需要的施工養(yǎng)護(hù)制度與保護(hù)層厚度的施工質(zhì)量要求；*

9、機(jī)構(gòu)使用階段的維護(hù)、修理與檢測(cè)要求。2.3、耐久性對(duì)混凝土的基本要求

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前的熱門話題，混凝土本身的耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的根本。混凝土的耐久性首先要保證材料本身的耐久性，水泥、外加劑、要符合要求，骨料沒有堿骨料活性反應(yīng)?！牧系馁|(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的底線。耐久性混凝土必須是高性能混凝土，它是在滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、耐久性等指標(biāo)的前提下，具有良好的施工性能。由于影響混凝土質(zhì)量的因素多、變化較大，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)試配，才能得出優(yōu)化配的合比設(shè)計(jì)?；炷恋哪途眯允紫仁锹入x子含量嚴(yán)格控制在允許范圍、有良好的體積穩(wěn)定性（失水收縮?。⒘己玫目箖鲂院涂孤入x子、抗硫酸鹽的腐蝕性；同時(shí)要有良好的施工性能。三、混凝土施工

作為預(yù)拌混凝土企業(yè)，我們供應(yīng)的混凝土，是施工單位的半成品，只有經(jīng)過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑成型、養(yǎng)護(hù)，才是成品——混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)拌混凝土——混凝土拌合物，它的施工性能隨時(shí)間而變化，從坍落度損失直至初凝；需要在它施工性能處于良好的狀態(tài)時(shí)澆筑成型。在此過(guò)程中，一定要做好交貨驗(yàn)收，交貨驗(yàn)收是商品質(zhì)量數(shù)量的交接。這首先是要我們的混凝土質(zhì)量符合要求，然后做好交貨驗(yàn)收。在混凝土供應(yīng)中，有質(zhì)量數(shù)量的交接、有前臺(tái)服務(wù)（包括技術(shù)交底）。這一過(guò)程還有一個(gè)自我保護(hù)的作用。3.1、混凝土供應(yīng)簽訂混凝土供應(yīng)合同時(shí)，不但要了解混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、需用數(shù)量，談妥銷售價(jià)格；還需了解混凝土的用途和對(duì)耐久性的要求，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，澆注方法以及有無(wú)其他特殊要求。這些情況應(yīng)該如實(shí)的反饋到技術(shù)部門，以便在確定配合比時(shí)，綜合考慮上述因素，配合比最大限度的優(yōu)化、也能有對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)高水平的服務(wù)。例如我們供應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)泵送混凝土就要了解泵送的距離、高度、要求的總供應(yīng)量和供應(yīng)的速率。如果有用塔吊吊運(yùn)的混凝土，就需要了解他的吊運(yùn)周期，不了解這些特點(diǎn)就有可能對(duì)施工有不利的影響。對(duì)于有特殊要求的混凝土，就更需要把握它的特點(diǎn)區(qū)別于常規(guī)供應(yīng)。例如我們?cè)?jīng)經(jīng)常遇到“C50的混凝土，要求3d40Mpa”之類的要求，如果不加區(qū)別，不但高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土低賣了，而且影響整體的評(píng)定。

……

3.2、混凝土的施工性能

混凝土的施工性能是指和易性（包括坍落擴(kuò)展度、粘度）、凝結(jié)時(shí)間等。和易性良好的混凝土、裹漿不良的混凝土流動(dòng)性良好的混凝土流動(dòng)性不好的混凝土U形箱通過(guò)試驗(yàn)

3.3、混凝土要及時(shí)澆注

混凝土的施工性能會(huì)隨時(shí)間而變化

到場(chǎng)的混凝土要在規(guī)定時(shí)間澆注，混凝土在施工性能良好時(shí)，能方便的入模、振搗。延遲了入模時(shí)間，坍落度/擴(kuò)展度損失，會(huì)影響混凝土澆筑甚至無(wú)法澆注。在供應(yīng)混凝土?xí)r，要做到不積壓混凝土運(yùn)輸車輛，避免因坍落擴(kuò)展度損失使混凝土施工性能劣化；還要做到不待車，保證混凝土的及時(shí)供應(yīng)不出現(xiàn)冷縫。保持規(guī)定的入模坍落度，不得隨意加水十分重要，隨意加水不但會(huì)使混凝土施工性能劣化，更會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

3.4、混凝土供應(yīng)和施工的責(zé)任劃分混凝土施工過(guò)程中在保證供應(yīng)的混凝土質(zhì)量、做好交貨驗(yàn)收和前臺(tái)服務(wù)的前提下，也要注意責(zé)任的劃分。往往有這種情況:1、現(xiàn)場(chǎng)的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到要求，應(yīng)該提醒和幫助施工單位做好現(xiàn)場(chǎng)試件和對(duì)試件及時(shí)的養(yǎng)護(hù)。2、了解和區(qū)分供應(yīng)的混凝土取樣的數(shù)量，是按統(tǒng)計(jì)還是非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定強(qiáng)度等級(jí)，給以區(qū)別對(duì)待。3、某個(gè)水下澆注的混凝土超長(zhǎng)樁，抽芯取樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度沿樁長(zhǎng)離散很大，如果供應(yīng)時(shí)混凝土沒有發(fā)生異常，應(yīng)該是在灌注樁的操作上找原因。4、用導(dǎo)管澆注的某個(gè)工程，出現(xiàn)了斷樁的情況，是因?yàn)橹型就ｎD，需要判斷停頓的原因和混凝土的施工性能來(lái)區(qū)分責(zé)任。按理嚴(yán)格的交驗(yàn)就是對(duì)混凝土施工性能的判斷和責(zé)任的劃分。

……3.5、關(guān)于超緩凝高保塑自密實(shí)混凝土

對(duì)于一些水下澆注的工程，無(wú)法振搗，體量相對(duì)大一些、澆灌時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且出不得差錯(cuò)，規(guī)范規(guī)定了混凝土的初凝時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于混凝土的澆注時(shí)間。在水下澆注的混凝土工程實(shí)踐中常有可能遇到澆注下料困難、拔導(dǎo)管困難，不能正常澆注甚至出現(xiàn)斷樁的情況，造成了很大的損失。公司在武漢地鐵中南站工程中，開發(fā)了超緩凝高保塑自密實(shí)混凝土。這種混凝土在要求的時(shí)間內(nèi)保持了要求的坍落度損失——超緩凝高保塑，而且混凝土有良好的粘聚力——可以保證混凝土澆入后不需振搗達(dá)到自密實(shí)。此項(xiàng)技術(shù)水下澆注混凝土的正常進(jìn)行。對(duì)于類似工程保證工程質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進(jìn)行有重要的意義。四、混凝土的裂縫控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫有荷載裂縫和非荷載裂縫兩種。混凝土的非荷載裂縫在施工期間即已發(fā)生，它是在設(shè)計(jì)、材料、施工技術(shù)與管理水平、環(huán)境條件等諸多因素的綜合作用下發(fā)生、發(fā)展。是當(dāng)前困擾土建行業(yè)的一大技術(shù)難題，也是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。但是，無(wú)論是《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》還是《指南》，按正常使用極限狀態(tài)對(duì)荷載作用下裂縫最大允許寬度作了規(guī)定，而對(duì)于非荷載裂縫沒有看到明確的規(guī)定。在《指南》的第5章提出了一些控制措施。因此，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制仍然需要相關(guān)行業(yè)、學(xué)科共同努力、共同探討、共同總結(jié)正反兩方面的經(jīng)驗(yàn)，作到有所前進(jìn)。

施工期間混凝土結(jié)構(gòu)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(shí)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(shí)間；供應(yīng)的混凝土應(yīng)盡最大可能降低出機(jī)溫度并要求施工單位做好蓄熱養(yǎng)護(hù)控制降溫速率?；炷潦畷?huì)出現(xiàn)收縮，對(duì)于梁板等平面結(jié)構(gòu)新澆混凝土面暴露在空氣中，大量失水導(dǎo)致表面開裂；在天熱風(fēng)大的季節(jié)尤為嚴(yán)重。會(huì)出現(xiàn)表面已開裂、內(nèi)部尚未凝固的“結(jié)皮”情況，這種裂縫用壓抹等手段是無(wú)法彌合，需要加漿壓抹，甚至?xí)鳛榱芽p待混凝土硬化后再作處理。保濕養(yǎng)護(hù)的必要性2006年6月12日中午，在環(huán)境溫度31~35℃、相對(duì)濕度40%左右時(shí)，用裂縫框進(jìn)行混凝土低齡期收縮裂縫試驗(yàn)，試件是在太陽(yáng)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(yán)密覆蓋。晴熱高溫環(huán)境中的試件一約在四小時(shí)左右表面結(jié)皮、開裂，在同環(huán)境中的試件二，因有塑料薄膜覆蓋，只有極