湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至200 年第 学期第 14 次课 授课班级： 03级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第五章 混凝土工程  5.2 特殊混凝土的施工  传授主要知识点：  泵送混凝土、真空作业混凝土、 埋石混凝土施工  传授主要技能点：   掌握泵送混凝土、真空作业混凝土、 埋石混凝土施工的工序、使用机具及质量要求。   （5）掌握模板施工安全知识。 （3）掌握砌筑工程施工安全知识。  教学步骤安排： 1、复习上节课内容  2、讲述特殊混凝土的施工  3、小结本次课内容  授课方式： 1、课堂讲授  2、多媒体演示   3、介绍典型的施工实例  教学手段：  板书、多媒体、相关施工图片  作业布置情况：  利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。    课后分析与小结：            第二节 特殊混凝土的施工 一、泵送混凝土 泵送混凝土是将混凝土拌合物从搅拌机出口通过管道连续不断地泵送到浇筑仓面的一种施工方法。 混凝土泵 1、混凝土泵类型 混凝土泵类型及泵送原理如表5-16。 表5-16 混凝土泵类型及泵送原理 类别 泵送原理  活塞式 机械式 动力装置带动曲柄使活塞往返动作，将混凝土送出，如图5-34   液压式 液压装置推动活塞往返动作，将混凝土送出，如图5-38  挤压式 泵室内有橡胶管及滚轮架，滚轮架转动时将橡胶管内混凝土压出，如图5-35  隔膜式 利用水压力压缩泵体内橡胶隔膜，将混凝土压出，如图5-36  气罐式 利用压缩空气将贮料罐内的混凝土吹压输送出，如图5-37      2.液压活塞式混凝土泵 工程上使用较多的是液压活塞式混凝土泵，它是通过液压缸的压力油推动活塞，再通过活塞杆推动混凝土缸中的工作活塞来进行压送混凝土。其工作原理如图5-38。 混凝土泵分拖式(地泵)和泵车两种形式。图5-39为HBT60拖式混凝土泵示意图。它主要由混凝土泵送系统、液压操作系统、混凝土搅拌系统、油脂润滑系统、冷却和水泵清洗系统以及用来安装和支承上述系统的金属结构车架、车桥、支脚和导向轮等组成。   活塞 滑阀  吸入混凝土 缩回 吸入口放开 输出口关闭  输出混凝土 推进 吸入口关闭 输出口开放   混凝土泵送系统由左、右主油缸、先导阀、洗涤室、止动销、混凝土活塞、输送缸、滑阀及滑阀缸、“Y”形管、料斗架组成。当压力油进入右主油缸无杆腔时，有杆腔的液压油通过闭合油路进入左主油缸，同时带动混凝土活塞缩回并产生自吸作用，这时在料斗搅拌叶片的助推作用下，料斗的混凝土通过滑阀吸入口，被吸入输送缸，直到右主轴油缸活塞行程到达终点，撞击先导阀实现自动换向后，左缸吸入的混凝土再通过滑阀输出口进入“Y”形管，完成一个吸、送行程，如表。由于左、右主油缸是不断地交叉完成各自的吸、送行程，这样，料斗里的混凝土就源源不断地被输送到达作业点，完成泵送作业，如表5-17。 表5-17 混凝土泵泵送循环 将混凝土泵安装在汽车上称为臂架式混凝土泵车，它是将混凝土泵安装在汽车底盘上，并用液压折叠式臂架管道来运输混凝土，不需要在现场临时铺设管道，图5-40。 泵送混凝土的配合比 泵送混凝土除满足普通混凝土有关要求外，还应具备可泵性。可泵性与胶凝材料类型、砂子级配及砂率、石子颗粒大小及级配、水灰比及外加剂品种与掺量等因素有关。 1、原材料要求 (1)胶凝材料 1)水泥 水泥品质符合国家标准。一般采用保水性好的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。泵送大体积混凝土时，应选用水化热低的水泥。 2)粉煤灰 为节约水泥，保证混凝土拌合物具有必要的可泵性，在配制泵送混凝土时可掺入一定数量粉煤灰。粉煤灰质量应符合标准。 胶凝材料用量建议采用表5-18中的数据。 表5-18 泵送混凝土胶凝材料用量最小值(kg/m3) 泵送条件 输送管直径(mm) 输送管水平折算距离(m)   100 125 150 〈60 60～150 〉150  胶凝材料用量 300 290 280 280 290 300   表5-19 泵送混凝土管径与粗骨料最大粒径关系 粗骨料种类 管径  碎石 粗骨料最大粒径的4倍  卵石 粗骨料最大粒径的3.5倍      (2)骨料 1)砂 砂和水泥构成砂浆使输送管道内壁形成砂浆润滑层，一般要求采用通过0.315mm筛孔的细颗粒不小于l5%的颗粒级配良好的中砂，砂的质量要求与普通混凝土相同。 2)石子 石子最大粒径应满足表5-19的要求,并不应有超径骨料进入混凝土泵。石子级配应连续。 3)外加剂 为节约水泥及改善可泵性，常采用减水剂及泵送剂。 2、坍落度 规范要求进泵混凝土拌合物坍落度一般宜为8～14cm。但如果石子粒径适宜、级配良好、配合比适当，坍落度为5～20cm的混凝土也可泵送。当管道转弯较多时，由于弯管、接头多，压力损失大，应适当加大坍落度。向下泵送时，为防止混凝土因自重下滑而引起堵管，坍落度应适当减小。向上泵送时，为避免过大的倒流压力，坍落度亦不能过大。 (三)泵送混凝土施工 1、施工准备 (1)混凝土泵的安装 1)混凝土泵安装应水平，场地应平坦坚实，尤其是支腿支承处。严禁左右倾斜和安装在斜坡上，如地基不平，应整平夯实。 2)应尽量安装在靠近施工现场。若使用混凝土搅拌运输车供料，还应注意车道和进出方便。 3)长期使用时需在混凝土泵上方搭设工棚。 4)混凝土泵安装应牢固：①支腿升起后，插销必须插准并锁紧并防止振动松脱。②布管后应在混凝土泵出口转弯的弯管和锥管处，用钢钎固定。必要时还可用钢丝绳固定在地面上，如图5-41。  (2)管道安装 泵送混凝土布管，应根据工程施工场地特点，最大骨料粒径、混凝土泵型号、输送距离及输送难易程度等进行选择与配置。布管时，应尽量缩短管线长度，少用弯管和软管；在同一条管线中，应采用相同管径的混凝土管；同时采用新、旧配管时，应将新管布置在泵送压力较大处，管线应固定牢靠，管接头应严密，不得漏浆；应使用无龟裂、无凸凹损伤和无弯折的配管。 1)混凝土输送管的使用要求。①管径。输送管的管径取决于泵送混凝土粗骨料的最大粒径。如表5-20。②管壁厚度。管壁厚度应与泵送压力相适应。使用管壁太薄的配管，作业中会产生爆管，使用前应清理检查。太薄的管应装在前端出口处。 表5-20 泵送管道及配件 类别 单位 规格  直 管 管径 mm 100、125、150、175、200   长度 m 4、3、2、1  弯 管 水平角  15。、30。、45。、60。、90。   曲率半径 m 0.5、1.0  锥形管 mm 200→175、175→150、150→125、125→100  布料管 管径 mm 与主管相同   长度 mm 约6000   2)布管。混凝土输送管线宜直，转弯宜缓，以减少压力损失；接头应严密，防止漏水漏浆；浇筑点应先远后近(管道只拆不接，方便工作)；前端软管应垂直放置，不宜水平布置使用。如需水平放置，切忌弯曲角过大，以防爆管。管道应合理固定，不影响交通运输，不搞乱已绑扎好的钢筋，不使模板振动；管道、弯头、零配件应有备品，可随时更换。垂直向上布管时，为减轻混凝土泵出口处压力，宜使地面水平管长度不小于垂直管长度的四分之一，一般不宜少于15m。如条件限制可增加弯管或环形管满足要求。当垂直输送距离较大时，应在混凝土泵机“Y”形管出料口3～6m处的输送管根部设置销阀管(亦称插管)，以防混凝土拌合物反流，如图5-42。  侧斜向下布管时，当高差大于20m时，应在斜管下端设置5倍高差长度的水平管；如条件限制，可增加弯管或环形管满足以上要求，如图5-43。  当坡度大于20°时，应在斜管上端设排气装置。泵送混凝土时，应先把排气阀打开，待输送管下段混凝土有了一定压力时，方可关闭排气阀。 (3)混凝土泵空转 混凝土泵压送作业前应空运转，方法是将排出量手轮旋至最大排量，给料斗加足水空转10min以上。 (4)管道润滑剂的压送 混凝土泵开始连续泵送前要对配管泵送润滑剂。润滑剂有砂浆和水泥浆两种，一般常采用砂浆。砂浆的压送方法是： 配好砂浆。 2)将砂浆倒入料斗。并调整排出量手轮至20～30m3／h处，然后进行压送。当砂浆即将压送完毕时，即可倒入混凝土，直接转入正常压送。 3)砂浆压送时出现堵塞时，可拆下最前面的一节配管，将其内部脱水块取出，接好配管，即可正常运 转。 2、混凝土的压送 (1)混凝土压送 开始压送混凝土时，应使混凝土泵低速运转，注意观察混凝土泵的输送压力和各部位的工作情况，在确认混凝土泵各部位工作正常后，才提高混凝土泵的运转速度，加大行程，转入正常压送。 如管路有向下倾斜下降段时，要将排气阀门打开，在倾斜段起点塞一个用湿麻袋或泡沫塑料球做成的软塞，以防止混凝土拌合物自由下降或分离。塞子被压送的混凝土推送，直到输送管全部充满混凝土后，关闭排气阀门。 正常压送时，要保持连续压送，尽量避免压送中断。静停时间越长，混凝土分离现象就会越严重。当中断后再继续压送时，输送管上部泌水就会被排走，最后剩下的下沉粗骨料就易造成输送管的堵塞。 泵送时，受料斗内应经常有足够的混凝土，防止吸入空气造成阻塞。 (2)压送中断措施 浇灌中断是允许的，但不得随意留施工缝。浇灌停歇压送中断期内，应采取一定的技术措施，防止输送管内混凝土离析或凝结而引起管路的堵塞。压送中断的时间，一般应限制在1h之内，夏季还应缩短。压送中断期内混凝土泵必须进行间隔推动，每隔4～5min一次，每次进行不少于4个行程的正、反转推动，以防止输送管的混凝土离析或凝结。如泵机停机时间超过45min，应将存留在导管内的混凝土排出，并加以清洗。 (3)压送管路堵塞及其预防、处理 1)堵管原因。在混凝土压送过程中，输送管路由于混凝土拌合物品质不良，可泵性差；输送管路配管设计不合理；异物堵塞；混凝土泵操作方法不当等原因，常常造成管路堵塞。坍落度大，粘滞性不足，泌水多的混凝土拌合物容易产生离析，在泵压作用下，水泥浆体容易流失，而粗骨料下沉后推动困难，很容易造成输送管路的堵塞。在输送管路中混凝土流动阻力增大的部位(如“Y”型管、锥形管及弯管等部位)也极易发生堵塞。 向下倾斜配管时，当下倾配管下端阻压管长度不足，在使用大坍落度混凝土时，在下倾管处，混凝土会呈自由下流状态，在自流状态下混凝土易发生离析而引起输送管路的堵塞。 由于对进料斗、输送管检查不严及压送过程中对骨料的管理不良，使混凝土拌合物中混入了大粒径的石块、砖块及短钢筋等而引起管路的堵塞。 混凝土泵操作不当，也易造成管路堵塞。操作时要注意观察混凝土泵在压送过程中的工作状态。压送困难、泵的输送压力异常及管路振动增大等现象都是堵塞的先兆，若在这种异常情况下，仍然强制高速压送，就易造成堵管。堵管原因如表5-21。 表5-21 输送管堵塞原因 项目 堵塞原因  混凝土拌合物质量 1、坍落度不稳定 2、砂子用量较少 3、石料粒径、级配超过规定 4、搅拌后停留时间超过规定 5、砂子、石子分布不匀  泵送管道 1、使用了弯曲半径太小的弯管 2、使用了锥度太大的锥形管 3、配管凹陷或接口未对齐 4、管子和管接头漏水  操纵方法 1、混凝土排量过大 2、待料或停机时间过长  混凝土泵 1、滑阀磨损过大 2、活塞密封和输送缸磨损过大 3、液压系统调整不当，动作不协调  2)堵管的预防。防止输送管路堵塞，除混凝土配合比设计要满足可泵性的要求，配管设计要合理，加强混凝土拌制、运输、供应过程的管路确保混凝土的质量外，在混凝土压送时，还应采取以下预防措施：①严格控制混凝土的质量。对和易性和匀质性不符合要求的混凝土不得入泵，禁止使用已经离析或拌制后超过90min而未经任何处理的混凝土。②严格按操作规程的规定操作。在混凝土输送过程中，当出现压送困难、泵的输送压力升高、输送管路振动增大等现象时，混凝土泵的操作人员首先应放慢压送速度，进行正、反转往复推动，辅助人员用木锤敲击弯管、锥形管等易发生堵塞的部位，切不可强制高速压送。 3)堵管的排除。堵管后，应迅速找出堵管部位，及时排除。首先用木锤敲击管路，敲击时声音闷响说明已堵管。待混凝土泵卸压后，即可拆卸堵塞管段，取出管内堵塞混凝土。拆管时操作者勿站在管口的正前方，避免混凝土突然喷射。然后对剩余管段进行试压送，确认再无堵管后，才可以重新接管。 重新接入管路的各管段接头扣件的螺栓先不要拧紧(安装时应加防漏垫片)，应待重新开始压送混凝土，把新接管段内的空气从管段的接头处排尽后，方可把各管段接头扣件的螺丝拧紧。 二、真空作业混凝土 为提高混凝土的密实性、抗冲耐磨性、抗冻性，以及增大强度，减少表面缩裂，可采用混凝土真空作业法。真空作业法借助于真空负压，将水从刚成型的混凝土拌合物中排出，减少水灰比，提高混凝土强度，同时使混凝土密实。 (一)真空作业系统 真空作业系统包括：真空泵机组、真空罐、集水罐、连接器、气垫薄膜吸水装置等，如图5-44。  (二)真空吸水施工 1、混凝土拌合物 采用真空吸水的混凝土拌合物，按设计配合比适当增大用水量，水灰比可为0.48～0.55，其它材料维持原设计不变。 2、作业面准备 按常规方法将混凝土振捣密实，抹平。因真空作业后混凝土面有沉降，此时混凝土应比设计高度略高5～1Omm，具体数据由试验确定。然后在过滤布上涂上一层石灰浆或其它防止粘结的材料，以防过滤布与混凝土粘结。 3、真空作业 混凝土振捣抹平后15min，应开始真空作业。开机后真空度应逐渐增加，当达到要求的真空度(500～6OOmmHg柱)，开始正常出水后，真空度保持均匀。结束吸水工作前，真空度应逐渐减弱，防止在混凝土内部留下出水通路，影响混凝土的密实度。 真空吸水时间(min)宜为作业厚度(cm)的l～1.5倍，并以剩余水灰比来检验真空吸水效果(如表5-22)。真空作业深度不宜超过3Ocm。 表5-22 真空作业所需时间参考表 混凝土层厚(cm) <5 6～10 11～15 16～20 21～25  吸真空所需时间(min) 3.75 4.75～8.50 10～16 18～26 28.5～38.5  注: 1 适用用于普通硅酸盐水泥配制的混凝土 2 模板、吸盘真空腔真空度为5O0mmHg柱高度 真空吸水作业完成后要进一步对混凝土表面研压抹光，保证表面的平整。 在气温低于8℃的条件下进行真空作业时,应注意防止真空系统内水分冻结。真空系统各部位应采取防冻措施。 每次真空作业完毕，模板、吸盘、真空系统和管道应清洗干净。 埋石混凝土施工 混凝土施工中，为节约水泥，降低混凝土的水化热，常埋设大量块石。埋设块石的混凝土即称为埋石混凝土。 埋石混凝土对埋放块石的质量要求是：石料无风化现象和裂隙， 完整，形状方正，并经冲洗干净风干。块石大小不宜小于300～400mm。 埋石混凝土的埋石方法采用单个埋设法，即先铺一层混凝土，然后将块石均匀地摆上，块石与块石之间必须有一定距离。 (1)先埋后振法 即铺填混凝土后，先将块石摆好，然后将振捣器插入混凝土内振捣。先埋后振法的块石间距不得小于混凝土粗骨料最大粒径的两倍。由于施工中有时块石供应赶不上混凝土的浇筑，特别是人工抬石入仓更难与混凝土铺设取得有节秦的配合，因此先埋后振法容易使混凝土放置时间过长，失去塑性，造成混凝土振动不良，块石未能很好地沉放混凝土内等质量事故。 (2)先振后埋法 即铺好混凝土后即进行振捣，然后再摆块石。这样人工抬石比较省力，块石间的间距可以大大缩短，只要彼此不靠即可。块石摆好后再进行第二次的混凝土的铺填和振捣。 从埋石混凝土施工质量来看，先埋后振比先振后埋法要好，因为，块石是借振动作用挤压到混凝土内去的。为保证质量，应尽可能不采用先振后埋法。 埋石混凝土块石表面凸凹不平，振捣时低凹处水分难于排出，形成块石表面水分过多；水泥砂浆泌出的水分往往集中于块石底部；混凝土本身的分离，粗骨料下降，水分上升，形成上部松散层；埋石延长了混凝土的停置时间，使它失去塑性，以致难于捣实。这些原因会造成块石与混凝土的胶结强度难以完全得到保证，容易造成渗漏事故。因此迎水面附近1.5m内，应用普通防渗混凝土，不埋块石；基础附近1.0m内，廊道、大孔洞周围1.0m内，模板附近0.3m内，钢筋和止水片附近0.15m内，都要采用普通混凝土，不埋块石。