土木工程施工教案精品课程第四章混凝土结构工程Word文档格式.docx
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混凝土结构工程的内容：
模板工程、钢筋工程、混凝土工程。
4.2钢筋工程
4.2.1钢筋的种类及性能
1.化学成分:
低碳钢（含碳量低于0.25%）
碳素钢钢筋中碳钢（含碳量0.25%~0.7%）
高碳钢（含碳量高于0.7%~1.4%）
锰Mn（强度、硬度、可焊性）
普通低合金钢钛Ti钒V（强度,塑性,韧性,可焊性
硅Si（弹性,强度,硬度,塑性,韧性
2.外型:
光面钢筋I；
变形钢筋Ⅱ（螺纹、人字纹、月牙纹）。
3.生产工艺:
热扎钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、精扎螺旋钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、
钢绞线。
4.供应方式：
φ6-φ10盘圆、盘条钢筋；
≥φ12扎成6~12m一根，直条、碾条钢筋
5.强度
I级钢筋（235/370级）；
Ⅱ级钢筋（335/510级）；
Ⅲ级钢筋（370/570级）；
Ⅳ级钢筋（540/835级）；
钢丝φ3-5
6.直径φ细钢筋φ6-10；
中粗钢筋φ12-20；
粗钢筋>
φ20
受力钢筋
7.作用架立钢筋
分布钢筋
8.钢筋的验收:
钢筋进场应有出厂质量证明书或试验报告单,并按品种、批号、直径分批验收。
每批重量热扎钢筋≤60T,钢绞线≤20T,验收内容包括钢筋标牌和外观检查,并按有关规定取样进行机械性能（屈服点，抗拉强度，伸长率及冷弯指标）试验。
如加工过程中发现脆断、焊接性差或机械性能显著不正常时，应进行化学成分检验或其它专项试验。
9.钢筋加工的内容：
冷拉、冷拔、调直、切断、镦头、弯曲、焊接、机械连接、绑扎。
4.2.2钢筋的冷加工
一、钢筋冷拉
⒈冷拉原理:
“变形硬化”（冷硬）就是将钢筋在常温下进行强力拉伸，使拉力超过屈服点，产生塑性变形，重新加荷，产生新的屈服点，这个屈服点明显高于冷拉前的屈服点的现象。
“时效硬化”：
冷硬后新的屈服点随时间有所提高的现象。
原因:
因为在冷拉过程中，钢筋内部晶体沿着结合力最差的结晶面产生相对滑移，使滑移面上的晶格歪扭变形，晶格破碎构成滑移面的凸凹不平，阻碍晶体继续滑移，使钢筋内部组织产生变化的结果。
这种变化随时间的增长而逐渐稳定。
结果:
长度增加，强度提高，塑性降低，脆性增大，密度减小，导热性降低，电阻增加。
应用：
由于强度提高，长度增加，在砼结构工程中可节约10%-20%的钢筋，还可调直、除锈。
2.冷拉控制方法：
冷拉率和冷拉应力σ=F/S
3.质量要求：
冷拉适用于I-Ⅳ级热扎钢筋。
冷拉后主要用作受拉钢筋，Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋冷拉后用作预应力钢筋。
冲击荷载的动力设备基础、吊环及负温度条件下不得使用冷拉钢筋。
①外观：
无裂纹、局部缩颈
②力学性能：
拉伸屈服强度、伸长率
③要求：
冷弯无裂纹、鳞落、断裂
4.钢筋冷拉设备：
拉力设备、承力结构、钢筋夹具、测量装置
卷扬机ΔL千斤顶F
冷拉速度V<
1m/min时效硬化时间Ts≥24h
5.安全：
不得斜拉，缓缓放松，两端防护，冷拉时人不得跨越钢筋和站于端头。
4.2.2钢筋的冷拔：
一、原理：
与冷拉相似，冷拉为纯拉伸线应力，冷拔为拉伸与压缩兼有的立体应力。
二、方法:
以强力拉拔的方法，使直径为6~10mm的I级光圆钢筋，在常温下通过比其直径小0.5~1.0mm的特制乌金拔丝模孔而拔成比原钢筋直径小的钢丝，称冷拔低碳钢丝。
三、结果:
呈硬钢性质，塑性降低，无明显屈服阶段，强度可提高40%-90%，可节约大量钢筋。
四、工艺：
剥壳、扎头、润滑、拔丝。
五、质量因素：
次数多变脆，效率低。
少每次压缩量大，易断丝，易损耗拔丝模，易发生安全事故。
1.次数：
拔丝机拉力大小和钢筋是否会拉断来确定。
2.总压缩率：
越大，强度越高，塑性越低。
3.其他（材质、孔型、润滑剂质量）
φ8→φ7→φ6.3→φ5.7→φ5ß
=61%
φ6.5→φ5.5→φ4.6→φ4→φ3.5→φ3ß
=78.7%
4.2.3钢筋焊接
作用：
代替绑扎，节约钢材，受力好，功效高，成本低。
效果：
可焊性（碳，合金元素含量）焊接工艺
焊接方法：
对焊，电弧焊，点焊，电渣压力焊。
一、对焊（钢筋接触对焊）
1.特点:
成本低、质量好、工效高、应用广。
2.原理:
是利用对焊机使两段钢筋接触，通过低电压强电流，把电能转化为热能，使钢筋加热到一定温度后，即施以轴向压力顶锻，使两根钢筋焊合在一起。
4.质量要求：
1）外观:
无裂纹、烧伤；
适当镦粗，有均匀毛刺,弯折角度≤40，轴线偏移≤0.1d且≤2mm；
2）机械性能：
拉伸时其抗拉强度≥母材,断于接头外，冷弯时应不在焊接处或热影响区断裂,外侧横裂缝≤0.15mm，IV级钢筋不允许有裂纹。
二、点焊
1.工作原理：
将钢筋的交叉点放在点焊机的两电极间，使钢筋通电发热至一定温度后，加压使焊点金属焊合。
2.优点：
使单根钢筋成型为各种网片、骨架，代替人工绑扎，实现生产机械化、提高工效、节省劳动力和材料、保证质量、降低成本。
焊接骨架或焊接网可在砼中更好锚固，提高构件刚度和抗裂性，骨架成型应优先采用点焊。
3.质量要求：
1）外观:
无脱落、漏焊、气孔、裂缝、空洞以及明显烧伤现象。
抗剪强度≥母材
2）机械性能：
抗拉强度≥母材,断于接头外冷弯无裂纹，裂断。
三、电弧焊
电焊时，电焊机送出低压的强电流，使焊条与焊件之间产生高温电流，将焊条与焊件金属熔化，凝固后形成一条焊缝。
2.电焊机：
直流电焊机，交流电焊机
3.钢筋电弧焊的接头形式有：
搭接焊接头（单面焊缝或双面焊缝）、帮条焊接头（单面焊缝或双面焊缝）、剖口焊接头（平焊或立焊）和熔槽帮条焊接头（下图）。
钢筋电弧焊的接头形式
a）搭接焊；
b）帮条焊；
c）立焊的剖口焊；
d）平焊的剖口焊
注意：
焊接接头质量检查除外观外，亦需抽样作拉伸试验。
如对焊接质量有怀疑或发现异常情况，还可进行非破损检验（X射线、γ射线、超声波探伤等）。
①外观：
焊缝平顺，无裂缝，无明显咬边、凹陷、焊瘤、夹渣及气孔，尺寸和缺陷符合规定。
②超声波探伤：
1%切片抗拉强度≥母材，2/3呈塑性断裂
四、电渣压力焊
1.原理：
利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。
2.应用：
现场竖向或斜向接长。
3.特点：
操作简单，工作条件好，功效高，成本低（比电弧焊节约电80%，比绑扎
和帮条焊节约钢筋30%，提高功效6-10倍）
4.设备：
焊接电源、焊接夹具、焊剂合。
5.质量要求：
外观：
逐个检查，要求焊包均匀，突出部分高于钢筋表面4mm，无裂纹和明显烧伤缺陷。
弯折角度≤40,轴线偏移≤0.1D且≤2mm；
抗拉强度≥母材，（取3/300试验）。
五、气压焊
气压焊接钢筋是利用乙炔-氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端面接合处加热，使钢筋端部产生塑性变形，并促使钢筋端面的金属原子互相扩散，当钢筋加热到约1250~1350℃（相当于钢材熔点的0.80~0.90倍）时进行加压顶锻，使钢筋焊接在一起。
4.2.4钢筋机械连接：
钢筋机械连接通过机械手段将两根钢筋进行对接。
一、钢筋冷挤压连接
将两根待连接钢筋插入一个金属套管，然后采用挤压机和压模在常温下对金属套管加压，使两根钢筋紧固成一体。
2.特点：
操作简单、对中度高、钢筋连接质量优于钢筋母材的力学性能、连接速度快、安全可靠、无明火作业、不污染环境。
3.分类：
①径向挤压套管连接（带肋钢筋）
沿套管直径方向从套管中间依次向两端挤压套管，使之冷塑性变形，把插在套管里的两根钢筋紧紧咬合成一体。
②轴向挤压套管连接：
钢筋轴线挤压金属套管，把插在套管里的两根热轧带肋钢筋紧固连成一体。
③质量要求（外观）：
A.钢筋连接端花纹要完好无损，不准打磨花纹；
连接处不准有油污、水泥等杂质；
B.钢筋端头离套管中心线≯10mm；
C.压痕间距宜为1～6mm，挤压后的套管接头长度为套管原长度的1.10～1.15倍，挤压后
的套管接头外径，用量规测量应能通过，压模处最小外径为套管原外径的0.85～0.90倍；
D.挤压接头处不得有裂纹、弯折角度≤40。
④锥形螺纹钢筋连接
将两根待连接钢筋的端部和套管预先加工成锥形螺纹，然后用力和力距扳手将两根钢筋端部旋入套筒形成机械式钢筋接头。
A.特点：
接速度快，对中性好、工艺简单、安全可靠、无明火作业、不污染环境、节约钢材和能源、可全天候施工，有利于工业化文明施工，有明显的技术、经济和社会效益。
B.连接方法：
4.2.5钢筋的配料及加工
一、下料长度计算：
1.量度差值:
钢筋弯曲时，其外壁伸长，内壁缩短，而中心线长度不变，但是简图尺寸或设计图中注明的尺寸为外包尺寸，显然外包尺寸大于中心线长度，它们之间的差值，称为“量度差值”。
2.下料长度计算：
钢筋下料长度=外包尺寸+端头弯钩长度-量度差
箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值
①半圆弯钩的增加长度：
I=6.25d
②量度差：
弯曲度：
3004506009001350
量度差：
0.35d0.5d0.85d2d2.5d
③箍筋调整值箍筋调整值=弯钩增加长度+弯曲量度差
箍筋调整值
箍筋量度
方法
箍筋直径（毫米）
4~5
6
8
10~12
量外包尺寸
40
50
60
70
量内包尺寸
80
100
120
150~170
⒉钢筋的代换
代换方法:
①等强代换（强度控制时）
AS2fy2≥AS1fy1
②等面积代换（最小配筋率控制时）
AS2≥AS1
③裂缝宽度或挠度验算
（裂缝宽度或挠度控制时）
二、钢筋加工
1.钢筋调直：
冷拉、锤直、板直、调直机调直。
2.钢筋除锈：
冷拉调直过程除锈，电动除锈机除锈,手工除锈（钢丝刷，砂盘）。
3.钢筋切断：
钢筋切断机≤40mm，手动切断器≤12mm，氧炔焰，电弧割切，锯断>
40mm。
4.钢筋弯曲：
弯曲机，弯箍机，板钩弯曲。
三、钢筋的绑扎与安装
⒈绑扎钢筋网和骨架：
①钢筋绑扎和安装前，应先熟悉图纸，核对钢筋配料单和料牌，研究与有关工程的配合，确定施工方法。
绑扎形式复杂的结构部位时，应先研究逐根钢筋穿插就位的顺序，并与模板安装配合，减少绑扎困难。
钢筋绑扎一般应采用20~22号铁丝，要求绑扎位置准确、牢固；
在同一截面内，绑扎接头的钢筋面积在受压区中≤50%，在受拉区中≤25%；
不在同一截面中的绑扎接头，中距不得小于搭接长度。
②搭接长度及绑扎点位置要求：
A.搭接长度的末端与钢筋弯曲处的距离≥10d，且不宜位于构件最大弯矩处；
B.受拉区域内，Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩，Ⅱ、Ⅲ级钢筋可不做弯钩；
受压区域内，Ⅰ级钢筋不做弯钩；
C.d≤12mm的受压Ⅰ级钢筋末端，以及轴心受压构件中的受力钢筋末端，可不做弯钩，但搭接长度≥35d；
D.钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢；
E.绑扎接头的搭接长度应符合表4.20的规定
2.焊接钢筋网和骨架的安装要求
①受拉钢筋的搭接接头，宜位于构件受力较小的部位；
搭接长度见表4.21。
②受压钢筋的搭接长度，为表4.21中数值的0.7倍；
③焊接网在非受力方向的搭接长度为100mm，受力钢筋d≥16mm时，焊接网沿分布钢筋方向接头宜辅以附加钢筋网，其每边的搭接长度为分布钢筋的15d，且≥100mm。
④受力钢筋接头：
受力钢筋接头位置应相互错开，当采用采用绑接接头时在任一搭接长度的区段内，或采用焊接接头时在35d、且不小于500mm的区段内，有接头的钢筋截面积占钢筋总截面积的百分率应遵守表4.22的规定。
3.垫块：
钢筋在混凝土中保护层的厚度，可用水泥砂浆垫块（或塑料卡），垫在钢筋与模板之间进行控制。
垫块应布置成梅花形，其互相间距≤1m。
上下双层钢筋之间的尺寸可绑扎短钢筋来控制。
4.检查：
钢筋安装完毕后，应根据设计图纸检查钢筋的钢号、直径、根数、间距是否正确，特别要注意负筋的位置；
同时检查钢筋接头的位置，搭接长度及混凝土保护层是否符合要求，钢筋绑扎是否牢固，有无松动变形现象，钢筋表面是否有不允许的油渍、漆污和颗粒状（片状）铁锈等。
钢筋位置的偏差符合规范要求（不得大于表4.23的规定）。
4.3模板工程
模板:
使混凝土构件按设计的几何尺寸成型的模形板。
分类:
木模板、竹模板、钢木模板、钢模板、塑料模板、铝合金模板、玻璃模板。
要求:
因地制宜，就地取材,形状尺寸准确，接缝严密，有足够的强度、刚度、稳定性。
装拆灵活、方便，能多次周转使用。
4.3.1定型模板
定型模板按预定的几种规格尺寸，设计和制造的模板。
它具有通用性、拼装灵活,能满足大多数构件几何尺寸的要求。
⒈特点:
施工迅速，造价低，模板省，周转次数多，一次性投资大。
⒉优点:
轻便灵活，装拆、搬运方便，耐久性好，能多次周转使用，制作精密，接缝严密，板面平滑，不易漏浆，有足够的强度、刚度、稳定性，能保证工程质量。
钢模板已成为主导模板。
4.3.2钢木定型模板
⒈组成:
钢边框L40*4角钢，木面板短料板,胶合板,竹塑板,纤维板,蜂窝纸板。
⒉特点:
自重轻（1/3），用钢量少（1/2），面积大40%（1000*500），工作量小，拼缝少。
导热性差（1/400），维修方便。
强度、刚度差。
4.3.3工具式支撑
工具式支撑是各种工具式的定型桁架、支柱、托具、卡具等组成的支撑系统。
其优点为节约材料，扩大施工空间，有利于交通运输和平面作业，有利于结构稳定、安全和加快施工进度。
⒈桁架
搁置在钢筋托具上、墙上、梁侧模板横挡上、柱顶梁底横挡上，支承梁和板的模板。
使用前应进行强度、刚度验算。
⒉支柱：
分为钢管支柱和钢管井架。
⒊钢筋托具：
墙体砌筑时安放在需要的位置，配合支撑桁架使用，以节约支撑木材。
托具伸入墙体≥60mm，荷载≤500Kg。
四、夹具卡具：
分为柱箍（定位夹箍）和梁模板卡具
4.3.4基础模板
特点:
高度小而体积大。
关键:
核对标高及中心线,钉牢撑稳。
4.3.5柱模板
断面小而比较高。
垂直度,侧向稳定,砼侧压力；
⒉工序:
扎筋→弹纵横轴线和四周边线,固定小方盘，立模→校正→卡牢固定。
4.3.6梁模板
跨度大，宽度较小，既有横向侧压力，又有垂直压力。
⒉关键:
模板及支撑的强度、刚度、稳定性；
核对标高及轴线；
L≥4M起拱1/1000-3/1000L。
4.3.7板模板
面积大，厚度小。
模板及支撑能承载砼和其他施工荷载，且板不变形下垂。
⒊工序:
复核板底标高→搭支架→用阴角模板从四周与墙梁模板连接，再用板模向中央搭设。
4.3.8墙体模板
高度大、厚度小，主要承受砼侧压力
垂直度、强度、刚度、侧向稳定。
弹中心线和两边线→一边先装→设支撑，线锤吊直，拉线找平后支撑固定→扎筋→立另一边模板，保持墙厚，加撑头或对拉螺栓。
4.3.9楼梯模板
面积大,厚度小,支设倾斜,有踏步。
根据设计放样→安装平台梁及基础模板→装楼梯斜梁或楼梯底模板→安装楼梯外帮侧板→外帮侧板内侧弹出楼梯底板厚度线，用套板画出踏步侧板位置线，钉好固定踏步侧板的挡木→安装侧板。
4.3.10模板安装质量要求
⒈模板及其支承结构的材料、质量，应符合规范规定和设计要求；
⒉模板安装时，为了便于模板的周转和拆卸，梁的侧模应盖在底模的外面，次梁的模板不应伸到主梁模板的开口里面，梁的模板不应伸到柱模板的开口里面；
⒊模板安装好后应卡紧撑牢，不得发生不允许的下沉与变形；
⒋现浇结构模板安装偏差应符合规范要求。
⒌固定在模板上的预埋件和预留孔洞不得遗漏，应安装牢固、位置准确，偏差符合规范要求。
4.3.11模板的拆除
一、侧模：
应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆除。
二、底模：
应与结构同条件养护的试块达到规定强度后，方可拆除。
三、快速施工的高层建筑的梁和楼板模板：
3~5天完成一层结构，其底模及支柱拆除时，应对混凝土的强度进行核算，确保下层楼板及梁能安全承载，方可拆除。
四、拆模顺序
原则：
先支后拆、后支先拆、先非承重结构、后承重结构、自上而下。
1.柱模：
单块组拼的应先拆除钢楞、柱箍和对拉螺栓等连接、支撑件，再由上而下逐步拆除；
预组拼的应先拆除两个对角的卡件，并作临时支撑后，再拆除另两个对角的卡件，待吊钩挂好，拆除临时支撑，脱模起吊。
2.墙模：
单块组拼的在拆除对拉螺栓、大小钢楞和连接件后，从上而下逐步水平拆除；
预组拼的应在挂好吊钩，检查所有的连接件是否拆除后，方可拆除临时支撑，脱模起吊。
对拉螺栓拆除时，可将对拉螺栓齐混凝土表面切断，亦可在混凝土内加埋套管，将对拉螺栓从套管中抽出重复利用。
也可用对拉钢片代替对拉螺栓。
3.梁、楼板模板：
应先拆梁侧模，再拆楼板底模，最后拆梁底模。
拆除跨度较大的梁下支柱时，应跨中拆向两端；
多层楼板模板支柱拆除时，上层楼板正在浇筑混凝土时，下一层楼板模板支柱不得拆除，再下一层楼板模板支柱仅可拆除一部分；
跨度≥4m的梁下均应保留支柱，间距≤3m。
五、拆模注意事项
1.拆模时，操作人员应站在安全处，以免发生安全事故。
2.拆模时应尽量不要用力过猛、过急，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬，以免混凝土表面或模板受到损坏。
3.拆下的模板及配件，严禁抛扔，要有人接应传递，按指定地点堆放；
并及时清理、维修和涂刷好隔离剂，以备待用。
4.4混凝土工程
混凝土结构工程的施工工艺：
配料→搅拌→运输→浇捣→养护
正确的外形，良好的强度、密实性、整体性。
4.4.1混凝土的原材料
1.品种选用:
水泥品种和成分不同，其凝结时间、早期强度、水化热、吸水性和抗侵
蚀的性能不同。
这些影响混凝土的质量、性能和适用范围。
2.砂：
细度模数,孔隙率,坚固性,有害杂质含量应符合要求；
3.石子：
分为卵石和碎石。
4.水：
凡可饮用的水,不含有影响水泥正常硬化的有害杂质,（油脂,糖类）CL-。
5.外加剂：
改善性能,提高经济效益,适应新结构,新技术发展.
①.减水剂：
②.早强剂：
加速硬化,提高早期强度,加快模板周转,加快施工进度。
③.速凝剂：
加速凝结硬化,用于快速施工,堵漏,喷射砼。
④.缓凝剂：
延长砼从塑性状态转化到固性状态所需时间，延长水化热放热时间，用于油井,大体积砼，炎热地区，长距离运输。
⑤.加气剂：
产生密闭的微气泡，可增加水泥浆体积，减小砂石间摩擦力，切断与外界相通的毛细孔道，可提高和易性，减小拌合用水量，提高抗渗、抗冻和抗化学腐蚀能力，适用水工结构。
⑥.防水剂：
⑦.抗冻剂：
一定负温下,保持砼中水分不受冻结,使砼凝结硬化。
6.外掺料：
节约水泥,改善砼性能。
工业废料,廉价地方材料。
4.4.2混凝土的和易性及强度
一、混凝土的和易性
砼在搅拌、运输、浇筑等过程中能保持均匀一致，不分层离析的性能。
包括流动性,粘聚性和保水性。
影响砼和易性的因素有水泥性质、骨料种类、用水量、水泥浆用量、砂率、外加剂。
二、砼的强度
1.抗压强度:
标准试验方法，用边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20±
30C，相对湿度≥90%）养护28D后做抗压试验,测得的抗压强度.（C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60）。
2.影响砼强度的因素:
砂、石质量；
水泥标号,水灰比；
养护温度、湿度、龄期；
密实度。
4.4.3混凝土施工配料
⒈施工配合比换算
施工时应及时测定砂、石骨料的含水率，并将混凝土配合比换算成在实际含水率情况下的施工配合比。
设混凝土实验室配合比为：
水泥∶砂子∶石子=1∶x∶y，测得砂子的含水率为ωx，石子的含水率为ωy，则施工配合比应为：
1∶x（1+ωx）∶y（1+ωy）。
⒉施工配料
施工中往往以一袋或两袋水泥为下料单位，每搅拌一次叫做一盘。
因此，求出每1m3混凝土材料用量后，还必须根据工地现有搅拌机出料容量确定每次需用几袋水泥，然后按水泥用量算出砂、石子的每盘用量。
⒊掺合外加剂合混合料
⒋混合料的掺合方法
⒌掺合的外加剂应符合的有关规定
4.4.4混凝土搅拌
⒈混凝土的搅拌机理
混凝土搅拌，是将水、水泥和粗细骨料进行均匀拌和及混合的过程。
同时，通过搅拌还要使材料达到强化、塑化的作用。
。
①自落式扩散机理（也称重力扩散机理）
它是将物料提升到一定高度后，利用重力的作用，自由落下，由于各物料下落的时间、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。
②强制式扩散机理（也称剪力扩散机理）
它是利用运动着的叶片强迫物料颗粒朝各个方向（环向、径向、竖向）产生运动。
由于各物料颗粒运动的方向、速度不同，相互之间产生剪切滑移，以致相互穿插、扩散，从而使各物料均匀混合。
⒉搅拌机的类型
①分类：
A.
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