第五節 水工混凝土工程

水工混凝土工程在水利工程施工中無論是人力物力的消耗，還是對工期的影響都占有非常重要的地位。

水工混凝土工程包括：鋼筋工程、模板工程和混凝土工程三個主要工程，由于施工過程多，因此要加強施工管理、統籌安排、合理組織，以保證工程質量，加快施工進度，降低施工費用，提高經濟效益。

一、鋼筋施工

（一） 鋼筋加工

運至工廠的鋼筋應有出廠證明和試驗報告單，運至工地后應根據不同等級、鋼號、規格及生產廠家分批分類堆放，不得混淆，且應立牌以資識別。應按施工規范要求，使用前應作拉力和冷彎試驗，需要焊接的鋼筋尚應作好焊接工藝試驗。

鋼筋的加工包括調直、去銹、切斷、彎曲和連接等工序。

1.鋼筋調直去銹

鋼筋就其直徑而言可分為兩大類。直徑不大于12mm卷成盤條的叫輕筋，大于12mm呈棒狀的稱為重筋。調直12mm以下的鋼筋，主要采用卷揚機拉直或用調直機調直，用冷拉法調直鋼筋，其矯直冷拉率不得大于1%（I級鋼筋不得大于2%）。鋼筋在調直機上調直后，其表面傷痕不得使鋼筋截面面積減少5%以上。對于直徑大于30mm的鋼筋，可用彎筋機進行調直。

對于不需要調直的鋼筋表面的鱗銹，應用錘敲去或用鋼絲刷清除，以免影響鋼筋與混凝土的黏結。對于一般浮銹可以不必清除。

2.鋼筋剪切

切斷鋼筋可用切斷機進行。對于直徑22～40mm的鋼筋，一般采用單根切斷，對于直徑在22mm以下的鋼筋，則可一次切斷數根。如圖4 30所示，工作時切口上的兩個刀片互相配合切斷鋼筋，對于直徑大于40mm的鋼筋，要用氧氣切割或電弧切割。

3.鋼筋連接

鋼筋連接常用的連接方法有焊接連接、機械連接和綁扎連接。

（1）鋼筋焊接。鋼筋的焊接質量與鋼材的可焊性、焊接工藝有關。常用的焊接方法有閃光對焊、電弧焊、電渣壓力焊和點焊等。

1）閃光對焊。鋼筋閃光對焊具有生產效率高、操作方便、節約鋼材、焊接質量高、接頭受力性能好等許多優點。

鋼筋閃光對焊過程如下：如圖4 31所示，先將鋼筋夾入對焊機的兩電極中，閉合電源，然后使鋼筋兩端面輕微接觸，這時即有電流通過，由于接觸輕微，鋼筋端面不平，接觸面很小，故電流密度和接觸電阻很大，因此接觸點很快熔化，形成 “金屬過梁”。過梁進一步加熱，產生金屬蒸氣飛濺，形成閃光現象，故稱閃光對焊。通過燒化鋼筋端部溫度升高到要求溫度后，便快速將鋼筋擠壓（稱頂鍛），然后斷電，即形成焊接頭。

根據所用對焊機功率大小及鋼筋品種、直徑不同，閃光對焊又分連續閃光焊、預熱閃光焊、閃光—預熱閃光焊等不同工藝。鋼筋直徑較小時，可采用連續閃光焊；鋼筋直徑較大、端面較平整時，宜采用預熱閃光焊；直徑較大且端面不夠平整時，宜采用閃光—預熱閃光焊。

采用不同直徑的鋼筋進行閃光對焊時，直徑相差以一級為宜，且不得大于4mm。采用閃光對焊時，鋼筋端頭如有彎曲，應予矯直或切除。

2）電弧焊。電弧焊系利用弧焊機使焊條與焊件之間產生高溫電弧，使焊條和電弧燃燒范圍內的焊件金屬熔化，熔化的金屬凝固后，便形成焊縫或焊接接頭。電弧焊應用范圍廣，如鋼筋的接長、鋼筋骨架的焊接、鋼筋與鋼板的焊接、裝配式結構接頭的焊接及其他各種鋼結構的焊接等。

鋼筋電弧焊可分為搭接焊、幫條焊、坡口焊三種接頭形式。

（a）搭接焊接頭。搭接焊接頭如圖4 32所示，適用于焊接直徑10～40mm的鋼筋。鋼筋搭接焊宜采用雙面焊。不能進行雙面焊時，可采用單面焊。焊接前鋼筋宜預彎，以保證兩鋼筋的軸線在一直線上，使接頭受力性能良好。

（b）幫條焊接頭。幫條焊接頭如圖4 33所示，適用于焊接直徑10～40mm的鋼筋。鋼筋幫條焊宜采用雙面焊，不能進行雙面焊時，也可采用單面焊。幫條宜采用與主筋同級別或同直徑的鋼筋制作；如幫條級別與主筋相同，幫條直徑可以比主筋直徑小一個規格；如幫條直徑與主筋相同，幫條鋼筋級別可比主筋低一個級別。

鋼筋搭接焊接頭或幫條焊接頭的焊縫厚度h應不小于0.3倍主筋直徑；焊縫寬度b不應小于0.7倍主筋直徑，如圖4 34所示。

（c）坡口焊接頭。坡口焊接頭比上兩種接頭節約鋼材，適用于現場焊接裝配現澆式構件接頭中直徑18～40mm的鋼筋。

坡口焊按焊接位置不同可分為平焊與立焊，如圖4 35所示。

3）電渣壓力焊。電渣壓力焊用于現澆混凝土結構中豎向或斜向 （傾斜度在1∶5范圍內）、直徑14～40mm的鋼筋的連接，不得用于梁、板等構件中水平鋼筋的連接。電渣壓力焊有自動與手工電渣壓力焊，與電弧焊比較，它工效高，成本低。

電渣壓力焊是利用電流通過渣池產生的電阻熱將鋼筋端部熔化，然后施加壓力使鋼筋焊接在一起，如圖4 36所示。

施焊時先將鋼筋端部約100mm范圍內的鐵銹雜質除凈，將固定夾具夾牢在下部鋼筋上，并將上部鋼筋扶直對中夾牢于活動夾具中，再裝上藥盒并裝滿焊藥，接通電源，用手柄使電弧引弧。穩定一定時間，使之形成渣池并使鋼筋熔化 （穩弧），熔化量達到一定數量時斷電并用力迅速頂鍛，以排除夾渣和氣泡，形成接頭，使之飽滿、均勻、無裂紋。

4）電阻點焊。鋼筋骨架和鋼筋網中交叉鋼筋的焊接宜采用電阻點焊，所用的點焊機有單點點焊機 （用以焊接較粗的鋼筋）、多頭點焊機 （一次焊數點，用以焊鋼筋網）和懸掛式點焊機 （可得平面尺寸大的骨架或鋼筋網）。現場還可采用手提式點焊機。

點焊時，將已除銹污的鋼筋交叉放入點焊機的兩電極間，使鋼筋通電發熱至一定溫度后，加壓使焊點金屬焊牢。

采用點焊代替綁扎，可提高工效，節約勞動力，成品剛性好，便于運輸。

（2）鋼筋機械連接。鋼筋機械連接是通過連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中力傳遞至另一根鋼筋的連接方法，對于確保鋼筋接頭質量，改善施工環境，提高工作效率，保證工程進度具有明顯優勢。三峽工程永久船閘輸水系統所用鋼筋就是采用機械連接技術。

常用的鋼筋機械連接類型有擠壓連接、錐螺紋連接等。

1）帶肋鋼筋套筒擠壓連接。帶肋鋼筋套筒擠壓連接是將需要連接的帶肋鋼筋插于特制的鋼套筒內，利用擠壓機壓縮套筒，使之產生塑性變形，靠變形后的鋼套筒與帶肋鋼筋之間的緊密咬合來實現鋼筋的連接。它適用于鋼筋直徑為16～40mm的帶肋鋼筋的連接。

鋼筋擠壓連接有鋼筋徑向擠壓連接和鋼筋軸向擠壓連接。

（a）帶肋鋼筋套筒徑向擠壓連接。帶肋鋼筋套筒徑向擠壓連接，是采用擠壓機沿徑向（即與套筒軸線垂直）將鋼筋筒擠壓產生塑性變形，使之緊密地咬住帶肋鋼筋的橫肋，實現兩根鋼筋的連接。當不同直徑的帶肋鋼筋采用擠壓接頭連接時，若套筒兩端外徑和壁厚相同，被連接鋼筋的直徑相差不應大于5mm。

（b）帶肋鋼筋套筒軸向擠壓連接。鋼筋軸向擠壓連接，是采用擠壓機和壓模對鋼套筒及插入的兩根對接鋼筋，沿其軸向方向進行擠壓，使套筒咬合到帶肋鋼筋的肋間，使其結合成一體。

2）鋼筋錐螺紋連接。鋼筋錐螺紋接頭是把鋼筋的連接端加工成錐形螺紋 （簡稱絲頭），通過錐螺紋連接套把兩根帶絲頭的鋼筋，按規定的力矩值連接成一體的鋼筋接頭。適用于直徑為16～40mm的鋼筋的連接。

這種鋼筋連接全靠機械力保證，無明火作業，施工速度快，可連接多種鋼，而且對接后施工的鋼筋混凝土可不需預留錨固筋，是有發展前途的一種鋼筋連接方法。

4.彎曲成型

彎曲成型的方法分手工和機械兩種。

手工彎筋，就是用扳手彎制直徑25mm以下的鋼筋。對于大弧度環形鋼筋的彎制，則在方木拼成的工作臺上進行。彎制時，先在臺面上劃出標準弧線，并在弧線內側釘上內排扒釘，其間距較密，曲率可適當加大，應考慮鋼筋彎曲后的回彈變形。然后在弧線外側的一端釘上1～2只扒釘。再將鋼筋的一端夾在內、外扒釘之間，另一端用繩索試拉，往返回彈數次，直到鋼筋與標準弧線吻合，即為合格。

大量的彎筋工作，除大弧度環形鋼筋外，宜采用彎筋機彎制，以提高工效和質量。常用的彎筋機，可彎制直徑6～40mm的鋼筋，其外觀和工作原理如圖4 37所示。彎筋機上的幾個插孔，可根據彎筋需要進行選擇，并插入插棍。

鋼筋加工應盡量減少偏差，并將偏差控制在表4 12允許范圍內。

（二） 鋼筋的配料與代換

1.鋼筋的配料

鋼筋加工前應根據圖紙按不同構件先編制配料單，然后進行備料加工。為了使工作方便和不漏配鋼筋，配料應該有順序地進行。

下料長度計算是配料計算中的關鍵。鋼筋彎曲時，其外壁伸長，內壁縮短，而中心線長度并不改變。但是設計圖中注明的尺寸是根據外包尺寸計算的，且不包括端頭彎鉤長度。顯然外包尺寸大于中心線長度，它們之間存在一個差值，稱為 “量度差值”。因此，鋼筋的下料長度應為：

鋼筋下料長度=外包尺寸+端頭彎鉤度-量度差值

箍筋下料長度=箍筋周長+箍筋調整值

當彎心的直徑為2.5d（d為鋼筋的直徑）時，半圓彎鉤的增加長度和各種彎曲角度的量度差值計算方法如下。

（1）半圓彎鉤的增加長度 [圖4 38（a）]。

彎鉤全長

彎鉤增加長度（包括量度差值）

在實踐中由于實際彎心直徑與理論直徑有時不一致、鋼筋粗細和機具條件不同等而影響長短，所以在實際配料時，對彎鉤增加長度常根據具體條件采用經驗數據 （表4 13）。

（2）彎90°時的度量差值如圖4 38（b）所示。

外包尺寸

中心線長度

量度差值

實際工作中為計算簡便常取2d。

（3）彎45°時的度量差值如圖4 38（c）所示。

外包尺寸

中心線長度

量度差值

同理可得其他常用的量度差值 （表4 14）。

（4）箍筋調整值。箍筋調整值為彎鉤增加長度與彎曲度量差值兩項的代數和，需根據箍筋外包尺寸或內包尺寸而定 （表4 15）。

2.鋼筋的代換

施工中如供應的鋼筋品種和規格與設計圖紙要求不符時，可以進行代換。但代換時，必須充分了解設計意圖和代換鋼材的性能，嚴格遵守規范的各項規定。在代換時應征得設計單位的同意；代換后的鋼筋用量不宜大于原設計量的5%，亦不低于2%，且應滿足規范的最小鋼筋直徑、根數、鋼筋間距、錨固長度等要求。

鋼筋代換的方法有以下三種。

（1）當結構件是按強度控制時，可按強度等同原則代換，稱等強代換。如設計圖中所用鋼筋強度為f_y1，鋼筋總面積為A_s1，代換后鋼筋強度為f_y2，鋼筋總面積為A_s2，則應使

（2）當構件按最小配筋率控制時，可按鋼筋面積相等的原則代換，稱等面積代換，即

式中 A_s1——原設計鋼筋的計算面積，mm²；

A_s2——擬代換鋼筋的計算面積，mm²。

（3）當結構件按裂縫寬度或撓度控制時，鋼筋的代換需進行裂縫寬度或撓度驗算。代換后，還應滿足構造方面的要求 （如鋼筋間距、最小直徑、最少根數、錨固長度、對稱性等）及設計中提出的特殊要求 （如沖擊韌性、抗腐蝕性等）。

（三） 鋼筋的安裝

鋼筋的安裝可采用散裝和整裝兩種方式。散裝是將加工成型的單根鋼筋運到工作面，按設計圖紙綁扎或電焊成型。散裝對運輸要求相對較低，不受設備條件限制，但工效低，高空作業安全性差，且質量不易保證。對機械化程度較高的大中型工程，已逐步為整裝所代替。整裝是將加工成型的鋼筋，在焊接車間用點焊焊接交叉結點，用對焊接長，形成鋼筋網和鋼筋骨架。整裝件由運輸機械成批運至現場，用起重機具吊運入倉就位，按圖拼合成形。整裝在運、吊過程中要采取加固措施，合理布置支承點和吊點，以防過大的變形和破壞。無論整裝或散裝，鋼筋應避免油污，安裝的位置、間距、保護層及各個部位的型號、規格均應符合設計要求，安裝的偏差不超過表4 16的規定。

二、模板施工

模板作業是鋼筋混凝工程的重要輔助作業，模板工程量大，材料和勞動力消耗多，正確選擇材料組成和合理組織施工，對加快施工速度和降低工程造價意義重大。模板的主要作用是對新澆塑性混凝土起成型和支承作用，同時還具有保護和改善混凝土表面質量的作用。

（一） 模板的基本要求

模板及其支撐系統必須滿足下列要求：

（1）保證工程結構和構件各部分形狀尺寸和相互位置的正確。

（2）具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，以保證施工安全。

（3）構造簡單，裝拆方便，能多次周轉使用。

（4）模板的接縫不應漏漿。

（5）模板與混凝土的接觸面應涂隔離劑脫模，嚴禁隔離劑玷污鋼筋與混凝土接槎處。

（二） 模板的基本類型

按制作材料，模板可分為木模板、鋼模板、混凝土和鋼筋混凝土預制模板。

按模板形狀可分為平面模板和曲面模板。

按受力條件可分為承重模板和側面模板；側面模板按其支承受力方式，又分為簡支模板、懸臂模板和半懸臂模板。

按架立和工作特征，模板可分為固定式、拆移式、移動式和滑動式。固定式模板多用于起伏的基礎部位或特殊的異形結構，如蝸殼或扭曲面，因大小不等、形狀各異，難以重復使用；拆移式、移動式、滑動式可重復或連續在形狀一致或變化不大的結構上使用，有利于實現標準化和系列化。

1.拆移式模板

它適應于澆筑塊表面為平面的情況，可做成定型的標準模板，其標準尺寸，大型的為100cm×（325～525）cm，小型的為 （75～100）cm×150cm。前者適用于3～5m高的澆筑塊，需小型機具吊裝；后者用于薄層澆筑，可人力搬運，如圖4 39所示。

平面木模板由面板、加勁肋和支架三個基本部分組成。加勁肋 （板樣肋）把面板聯結起來，并由支架安裝在混凝土澆筑塊上。

架立模板的支架，常用圍囹和桁架梁，如圖4 40所示。桁架梁多用方木和鋼筋制作。立模時，將桁架梁下端插入預埋在下層混凝土塊內U形埋件中。當澆筑塊薄時，上端用鋼拉條對拉；當澆筑塊大時，則采用斜拉條固定，以防模板變形。鋼筋拉條直徑大于8mm，間距為1～2m，斜拉角度為30°～45°。

懸臂鋼模板由面板、支承柱和預埋聯結件組成。面板采用定型組合鋼模板拼裝或直接用鋼板焊制。支承模板的立柱有型鋼梁和鋼桁架兩種，視澆筑塊高度而定。預埋在下層混凝土內的聯結件有螺栓式和插座式 （U形鐵件）兩種。

采用懸臂鋼模板，由于倉內無拉條，模板整體拼裝，為大體積混凝土機械化施工創造了有利條件；且模板本身的安裝比較簡單，重復使用次數高 （可達100多次）。但模板重量大 （每塊模板重0.5～2t），需要起重機配合吊裝。由于模板頂部容易變位，故適用澆筑高度受到限制，一般為1.5～2m。用鋼桁架作支承柱時，高度也不宜超過3m。

此外，還有一種半懸臂模板，常用高度有3.2m和2.2m兩種。半懸臂模板結構簡單、裝拆方便，但支承柱下端固結程度不如懸臂模板，故倉內需要設置短拉條，對倉內作業有影響。

一般標準大模板的重復利用次數即周轉率為5～10次，而鋼木混合模板的周轉率為30～50次，木材消耗減少90%以上，由于是大塊組裝和拆卸，故勞力、材料、費用大為降低。

2.移動式模板

對定型的建筑物，根據建筑物外形輪廓特征，做一段定型模板，在支承鋼架上裝上行駛輪，沿建筑物長度方向鋪設軌道分段移動，分段澆筑混凝土。移動時，只需將頂推模板的花蘭螺絲或千斤頂收縮，使模板與混凝土面脫開，模板可隨同鋼架移動到擬澆混凝土部位，再用花蘭螺絲或千斤頂調整模板至設計澆筑尺寸，如圖4 41所示。移動式模板多用鋼模，作為澆筑混凝土墻和隧洞混凝土襯砌使用。

3.自升懸臂模板

這種模板的面板由組合鋼模板安裝而成，桁架、提升柱由型鋼、鋼管焊接而成，如圖442所示。其自升過程如圖443所示，圖4 43（a）是提升柱向外移動5cm；圖4 43（b）是將提升柱提升到指定位置；圖4 43（c）是面板錨固螺栓松開，使面板脫離混凝土面15cm；圖4 43（d）是模板到位后，利用桁架上的調節絲桿調整模板位置，準備澆筑混凝土。這種模板的突出優點是自重輕，自升電動裝置具有力矩限制與行程控制功能，運行安全可靠，升程準確。模板采用插掛式錨鉤，簡單實用，定位準，拆裝快。

4.滑動式模板

滑動式模板是在混凝土澆筑過程中，隨澆筑而滑移 （滑升、拉升或水平滑移）的模板，簡稱滑模，以豎向滑升應用最廣。

滑升式模板是先在地面上按照建筑物的平面輪廓組裝一套1.0～1.2m高的模板，隨著澆筑層的不斷上升而逐漸滑升，直至完成整個建筑物計劃高度內的澆筑。滑模施工可以節約模板和支撐材料，加快施工進度，改善施工條件，保證結構的整體性，提高混凝土表面質量，降低工程造價。缺點是滑模系統一次性投資大，耗鋼量大，且保溫條件差，不宜于低溫季節使用。

滑模施工最適于斷面形狀尺寸沿高度基本不變的高聳建筑物，如豎井、沉井、墩墻、煙囪、水塔、筒倉、框架結構等的現場澆筑，也可用于大壩溢流面、雙曲線冷卻塔及水平長條形規則結構、構件施工。

5.混凝土及鋼筋混凝土模板

混凝土及鋼筋混凝土模板既是模板，也是建筑物的護面結構，澆筑后作為建筑物的外殼，不予拆除，是澆筑空腹壩頂拱和廊道頂拱時常用的一種模板形式，既有利于施工安全，又可加快施工進度，節約材料，降低成本。

（三） 模板的設計荷載

模板及其支承結構應具有足夠的強度、剛度和穩定性，必須能承受施工中可能出現的各種荷載的最不利組合，其結構變形應在允許范圍以內。模板及其支架承受的荷載見相關規范。

（四） 模板的制作、安裝和拆除

1.模板的制作

大中型混凝土工程模板通常由專門的加工廠制作，采用機械化流水作業，以利于提高模板的生產率和加工質量。模板制作的允許誤差應符合表4 17的規定。

2.模板的安裝

模板安裝必須按設計圖紙測量放樣，對重要結構應多設控制點，以利檢查校正。模板安裝好后，要進行質量檢查；檢查合格后，才能進行下一道工序。應經常保持足夠的固定設施，以防模板傾覆。對于大體積混凝土澆筑塊，成型后的偏差，不應超過木模安裝允許偏差的50%～100%，取值大小視結構物的重要性而定。水工建筑物混凝土木模安裝的允許偏差，應根據結構物的安全、運行條件、經濟和美觀要求確定，一般不得超過表4 18規定的偏差值。

3.模板的拆除

拆模的遲早，影響混凝土質量和模板使用的周轉率。施工規范規定，非承重側面模板，混凝土強度應達到2.5MPa以上，其表面和棱角不因拆模而損壞時方可拆除。一般需2～7d，夏天2～4d，冬天5～7d。混凝土表面質量要求高的部位，拆模時間宜晚一些。而鋼筋混凝土結構的承重模板，要求達到下列規定值 （按混凝土設計強度等級的百分率計算）時才能拆模。

1）懸臂板、梁。跨度不大于2m，70%；跨度大于2m，100%。

2）其他梁、板、拱。跨度不大于2m，50%；跨度 2～8m，70%；跨度大于8m，100%。

拆模程序和方法。在同一澆筑倉的模板，按 “先裝的后拆，后裝的先拆”的原則，按次序、有步驟的進行，不能亂撬。拆模時，應盡量減少對模板的損壞，以提高模板的周轉次數。要注意防止大片模板墜落；高處拆組合鋼模板，應使用繩索逐塊下放，模板連接件、支撐件及時清理，收檢歸堆。

三、混凝土施工

混凝土由90%的砂石料構成，每立方米混凝土需近1.5m³砂石骨料，大中型水利水電工程，不僅對砂石骨料的需要量相當大、質量要求高，而且往往需要施工單位自行制備。因此，正確組織砂石料生產，是一項十分重要的工作。

水利水電工程中骨料來源有三種：

（1）天然骨料。天然砂、礫石經篩分、沖洗而制成的混凝土骨料。

（2）人工骨料。開采的石料經過破碎、篩分、沖洗而制成的混凝土骨料。

（3）組合骨料。天然骨料為主，人工骨料為輔，配合使用的混凝土骨料。當確定骨料來源時，應以就地取材為原則，優先考慮采用天然骨料；只有在當地缺乏天然骨料，或天然骨料中某一級骨料的數量和質量不合要求時，或綜合開采加工運輸成本高于人工骨料時，才考慮采用人工骨料。

（一） 混凝土制備

混凝土制備，是按照混凝土配合比設計要求，將其各組成材料 （砂石、水泥、水、外加劑及摻合料等）拌和成均勻的混凝土料，以滿足澆筑的需要。

混凝土制備的過程包括儲料、供料、配料和拌和。其中配料和拌和是主要生產環節，也是質量控制的關鍵，要求配料準確穩定，拌和均勻充分。

1.混凝土配料

配料是按混凝土配合比要求，稱準每次拌和的各種材料用量。配料的精度直接影響混凝土質量。

按施工規范對配料精度 （按重量百分比計）的要求是：水泥摻合料、水、外加劑溶液為±1%，砂石骨料為±2%。水及外加劑溶液可按重量折算成體積。

2.混凝土拌和

混凝土拌和由混凝土拌和機進行，按照拌和機的工作原理，可分為強制式、自落式和渦流式三種。

拌和機的裝料體積，是指每拌和一次裝入拌和筒內各種松散體積之和。拌和機的出料系數，是出料體積與裝料體積之比，約為0.6～0.7。

每臺拌和機的生產率P可按下式計算：

式中 P——單臺拌和機生產率，m³/h；

V——拌和機出料容量 （拌和機裝料體積×出料系數），m³；

N——拌和機每小時拌和次數；

t₁——裝料時間，自動化配料為10～15s，半自動化配料為15～20s；

t₃——卸料時間，傾翻卸料為15s，非傾翻卸料為25～30s；

t₄——必要的技術間隙時間，對雙錐式為3～5s；

k_t——時間利用系數，視施工條件而定。

拌和時間t₂與拌和機工作容量、坍落度大小及氣溫有關 （表4 19）。

在混凝土拌和過程中，應采取措施保持砂、石、骨料含水率穩定，砂石含水率應控制在6%以內。

拌和設備應經常進行下列項目的檢驗：拌和物的均勻性；各種條件下適宜的拌和時間；衡器的準確性；拌和機及葉片的磨損情況。

（二） 混凝土運輸

混凝土運輸是整個混凝土施工中的一個重要環節，它運輸量大，涉及面廣，對工程質量和施工進度影響大。混凝土運輸包括兩個運輸過程：從拌和機前到澆筑倉前，主要是水平運輸；從澆筑倉前到倉內，主要是垂直運輸。混凝土在運輸過程中應保持原有的均勻性及和易性，不發生離析現象；要盡量減少振動和轉運次數，不能使混凝土料從2m以上的高度自由跌落；不漏漿、不初凝；無大的溫度變化；無標號錯誤。

1.混凝土水平運輸

小型水利工程常見的水平運輸方式有：混凝土攪拌車、后卸式自卸車、汽車運立罐、無軌側卸料罐車、拖拉機、膠輪車。

2.混凝土垂直運輸

混凝土的垂直運輸主要采用以下各類起重機械。

（1）履帶式起重機。履帶式起重機多由開挖石方的挖掘機改裝而成，直接在地面上開行，無需軌道。它的提升高度不大，但機動靈活、適應工地狹窄的地形，在開工初期能及早使用，生產率高。澆筑混凝土，常與自卸汽車配合。

（2）門式起重機和塔式起重機。

門式起重機又稱門機，是一種大型移動式起重設備。它的下部為一鋼結構門架，門架底部裝有車輪，可沿軌道移動。門架下可供運輸車輛通行，這樣便可使起重機和運輸車輛在同一高程上行駛，具有結構簡單、運行靈活、起重量大、控制范圍較大、工作效率較高等優點，因此在大型水利工程中應用較普遍。這種門機的缺點是提升高度不大，工作時不能變幅，因此在高壩施工中，已逐漸被高架門機所代替。

塔式起重機又稱塔機或塔吊，是在門架上裝高達數十米的鋼塔，用于增加起重高度。其起重臂多是水平的，起重小車 （帶有吊鉤）可沿起重臂水平移動，用以改變起重幅度。塔機可靠近建筑物布置，沿著軌道移動，利用起重小車變幅，所以控制范圍是一個長方形的空間，但塔機的穩定性和運行靈活性不如門機，當有6級以上大風時，必須停止工作。由于塔頂旋轉是由鋼繩牽引，塔機只能向一個方向旋轉180°或360°之后再回轉，而門機卻可任意轉動。相鄰塔機運行時的安全距離要求大，相鄰中心距不小于34～85m。塔機適用于澆筑高壩，并將多臺塔機安裝在不同的高程上，以發揮控制范圍大的優點。

（3）索道運輸。主要適用于高差比較大、橫跨溝河、交通不便的地區。

3.泵送混凝土運輸

在工作面狹窄的地方施工，如隧洞襯砌、導流底孔封堵等，常采用混凝土泵及其導管輸送混凝土。

常用混凝土泵的類型有電動活塞式和風動輸送式兩種。

活塞式混凝土泵其工作原理為在活塞缸內作往返運動的柱塞，將承料斗中的混凝土吸入并壓出，經管道送至澆筑倉內。

活塞式混凝土泵的輸送能力有15m³/h、20m³/h、40m³/h等幾種。其最大水平運距可達300m，或垂直升高40m，導管徑150～200mm，輸送混凝土骨料最大料徑為50～70mm。

目前在使用活塞式混凝土泵的過程中，要注意防止導管堵塞和泵送混凝土料的特殊要求。一般在泵開始工作時，應先壓送適量的水泥砂漿以潤滑管壁；當工作中斷時，應每隔5min將泵轉動2～3圈；如停工0.5～1h以上，應即時清除泵和導管內的混凝土，并用水清洗。

泵送混凝土最大骨料粒徑不大于導管內徑的1/3，不允許有超徑骨料，坍落度以8～14cm為宜，含砂率應控制在40%左右，每立方米混凝土的水泥用量不少于250～300kg。

4.運輸混凝土的輔助設備

運輸混凝土的輔助設備有吊罐、集料斗、溜槽、溜管等，用于混凝土裝料、卸料和轉運入倉，對于保證混凝土質量和運輸工作順利進行起著相當大的作用。

（1）溜槽與振動溜槽。

溜槽 （瀉槽）為一鐵皮槽子，用于高度不大的情況下滑送混凝土，可以將皮帶機、自卸汽車、吊罐等將來料轉運入倉。其坡度由試驗確定，一般為45°左右。

振動溜槽是在溜槽上附有振動器，每節長4～6m，拼裝總長達30m，坡度15°～20°。

采用溜槽時，應在溜槽末端加設1～2節溜管，以防止混凝土料在下滑過程中分離。利用溜槽轉運入倉，是大型機械設備難以控制部位的有效入倉手段。

（2）溜管與振動溜管。

溜管由多節鐵皮管串掛而成。每節長0.8～1m，上大下小，相鄰管節鉸掛在一起，可以拖動。采用溜管卸料可起到緩沖消能作用，以防止混凝土料分離和破碎；還可以避免吊罐直接入倉，碰壞鋼筋和模板。溜管卸料時，其出口離澆筑面的高差應不大于1.5m，并利用拉索拖動均勻卸料，但應使溜管出口段 （約2m長）與澆筑面保持垂直，以避免混凝土料分離。隨著混凝土澆筑面的上升，可逐節拆卸溜管下端的管節。溜管卸料多用于斷面小、鋼筋密的澆筑部位。其卸料半徑為1～1.5m，卸料高度不大于10m。

振動溜管與普通溜管相似，但每隔4～8m的距離裝有一個振動器，以防止混凝土料中途堵塞。其卸料高度可達10～20m。

（三） 混凝土的澆筑

混凝土澆筑的施工過程，包括澆筑前的準備作業入倉鋪料、平倉振搗和澆筑后的養護。

1.澆筑前的準備工作

澆筑前的準備作業包括基礎面的處理，施工縫處理、立模、鋼筋及預埋件的安設等。

（1）基礎面處理。

對于巖基，一般要求清除到質地堅硬的新鮮巖面，然后進行整修。人工清除表面松軟巖石、棱角和反坡，并用高壓水沖洗，壓縮空氣吹掃。若巖面上有油污、灰漿及其黏結的雜物，還應采用鋼絲刷反復刷洗，直至巖面清潔為止。最后，再用風吹至巖面無積水，經檢驗合格，才能開倉澆筑。

對于土基，應先將開挖基礎時預留下來的保護層挖除，并清除雜物。然后用碎石墊底，蓋上濕砂進行壓實，再澆混凝土。

對于砂礫地基，應清除雜物，整平基礎面，并澆筑10～20cm厚的低標號混凝土墊層，以防止漏漿。

清洗后的巖基，在混凝土澆筑前應保持潔凈和濕潤。

（2）施工縫處理。施工縫是指澆筑塊之間臨時的水平和垂直結合縫，也就是新老混凝土之間的結合面。為了保證建筑物的整體性，在新混凝土澆筑前，必須將老混凝土表面的水泥膜 （乳皮）消除干凈，并使其表面新鮮清潔，形成有石子半露的麻面，以利于新老混凝土的緊密結合。但對于要進行接縫灌漿處理的縱縫面，可不鑿毛，只需沖洗干凈即可。

施工縫的處理方法有以下幾種：

1）刷毛和沖毛。在混凝土凝結后但尚未完全硬化以前，用鋼絲刷或高壓水對混凝土表面進行沖刷，形成麻面，稱為刷毛和沖毛。高壓水沖毛效率高，水壓力一般為 （4～6）×10⁵Pa，根據水泥品種、混凝土標號和當地氣溫來確定沖毛的時間，一般春秋季節，在澆筑完畢后10～16h開始；夏季掌握在6～10h；冬季則在18～24h后進行。

2）鑿毛。若混凝土已經硬化，用人工或風鎬等機械將混凝土表面鑿成麻面稱為鑿毛。鑿深約1～2cm，然后用高壓水清洗干凈。鑿毛以澆筑后32～40h進行為宜，多用于垂直縫面的處理。

3）噴毛。將經過篩選的粗砂和水裝入密封的砂箱，再通過壓縮空氣，風壓為 （4～6）×10⁵Pa。壓縮空氣與水、砂混合后，經噴槍噴出，將混凝土表面沖成麻面，噴毛時間一般在澆筑后24～48h內進行。

施工縫面鑿毛或沖毛后，應用壓力水沖洗干凈，排除積水，使其表面無碴、無塵，才能澆筑混凝土。

（3）模板、鋼筋及預埋檢查。開倉澆筑前，必須按照設計圖紙和施工規范的要求，對倉面安設的模板、鋼筋及預埋件進行全面檢查驗收，分項簽發合格證，應做到規格、數量無誤，定位準確，連接可靠。

（4）澆筑倉面布置。澆筑倉面檢查準備就緒后，水、電及照明布置妥當后，經質檢部門全面檢查，發給準澆證后，才允許開倉澆筑。

2.混凝土澆筑

（1）入倉鋪料。澆筑混凝土前，基礎面的澆筑倉和老混凝土上的迎水面澆筑倉，在澆筑第一層混凝土前必須先鋪一層2～3cm的水泥砂漿，砂漿的水灰比應較混凝土的水灰比減少0.03～0.05。

1）平層澆筑法是沿倉面長邊逐層水平鋪填，第一層鋪填完畢并振搗密實后，再鋪填振搗第二層，依此類推，直到規定的澆筑高程為止，如圖4 44所示。鋪料層厚與振搗性能、氣溫高低、混凝土稠度、混凝土初凝時間和來料強度等因素有關。在一般情況下，層厚多為30～60cm；當采用振搗器組振搗時，層厚可達70～80cm。

層間間歇超過混凝土初凝時間會出現冷縫，使層間的抗滲抗剪和抗拉能力明顯降低。為了避免出現冷縫，應滿足以下條件：

或

式中 A——混凝土倉面面積，m²；

k——時間延誤系數，可取0.8～0.85；

Q——所澆倉位混凝土的實際生產能力，m³/h；

t₂——混凝土初凝時間，h；

t₁——混凝土運輸、澆筑所占的時間，h；

h——混凝土鋪料層厚度，m。

2）階梯澆筑法。階梯澆筑法的鋪料順序是從倉位的一端開始，向另一端推進，并以臺階形式，邊向前推進，邊向上鋪筑，直至澆到規定的厚度，把全倉澆完，如圖4 45 （a）所示。階梯澆筑法的最大優點是縮短了混凝土上、下層的間歇時間；在鋪料層數一定的情況下，澆筑塊的長度可不受限制；既適用于大面積倉位的澆筑，也適用于普通倉澆筑。階梯澆筑法的層數不多于3～5層，階梯長度不小于2～3m。

3）斜層澆筑法。當澆筑倉面大，混凝土初凝時間短，混凝土拌和、運輸澆筑能力不足時，可采用斜層澆筑法，如圖4 45（b）所示。斜層澆筑法由于平倉和振搗使砂漿容易流動和分離。為此，應使用低流態混凝土，澆筑塊高度一般限制在1～1.5m以內。同時應控制：斜層法的層面斜度不大于10°。

無論采用哪一種澆筑方法，都應保持混凝土澆筑的連續性。如相鄰兩層澆筑的間歇時間超過混凝土的初凝時間，將出現冷縫，造成質量事故。此時應停止澆筑，并按施工縫處理。

（2）平倉。平倉就是把卸入倉內成堆的混凝土鋪平到要求的均勻厚度。

可采用振搗器平倉。振搗器應首先斜插入料堆下部，然后再一次一次地插向上部，使流態混凝土在振搗器作用下自行攤平。但須注意，使用振搗器平倉，不能代替下一個工序的振搗密實。在平倉振搗時不能造成砂漿與骨料分離。近年來，在大型水利水電工程的混凝土施工中，已逐漸推廣使用推土機 （或平倉機）進行混凝土平倉作業，大大提高了工作效率，減輕勞動強度；但要求倉面大，倉內無拉條，履帶壓力小。

（3）振搗。振搗的目的是使混凝土密實，并使混凝土與模板、鋼筋及預埋件緊密結合，從而保證混凝土的最大密實性。振搗是混凝土施工中最關鍵的工序，應在混凝土平倉后立即進行。

混凝土振搗主要采用振搗器進行。其原理是利用振搗器產生的高頻率、小振幅的振動作用，減小混凝土拌和物的內摩擦力和黏結力，從而使塑態混凝土液化、骨料相互滑動而緊密排列、砂漿充滿空隙、空氣被排出，以保證混凝土密實，并使液化后的混凝土填滿模板內部的空間，且與鋼筋緊密結合。

1）振搗器的類型和應用。混凝土振搗器的類型，按振搗方式的不同，分為插入式、外部式、表面式和振動臺等。其中外部式只適用于柱、墻等結構尺寸小且鋼筋密的構件；表面式只適用于薄層混凝土的搗實 （如渠道襯砌、道路、薄板等）；振動臺多用于實驗室。插入式振搗器在水利水電工程混凝土施工中使用最多，如圖4 46所示。它的主要形式有電動軟軸式、電動硬軸式和風動式三種，其中以電動硬軸式應用最普遍。電動軟軸式則用于鋼筋密、斷面比較小的部位；風動式的適用范圍與電動硬軸式的基本相同，但耗風量大，振動頻率不穩定，已逐漸被淘汰。

2）振搗器的使用與振實判斷。用振搗器振搗混凝土，應在倉面上按一定順序和間距，逐點插入進行振搗。每個插點振搗時間一般需要20～30s，實際操作時的振實標準是按以下一些現象來判斷：混凝土表面不再顯著下沉，不出現氣泡；并在表面出現一層薄而均勻的水泥漿。如振搗時間不夠，則達不到振搗要求；過振則骨料下沉、砂漿上翻，產生離析。

（四） 混凝土的養護

混凝土澆筑完畢后，在相當長的時間內，應保持其適當的溫度和足夠的濕度，以創造混凝土良好的硬化條件。可以防止其表面因干燥過快而產生干縮裂縫，又可促使其強度不斷增長。

在常溫下的養護方法：混凝土水平面可用水、濕麻袋、濕草袋、濕砂、鋸末等覆蓋；垂直面可進行人工灑水，或用帶孔的水管定時灑水，以維持混凝土表面潮濕。近年來出現的噴膜養護法，是在混凝土初凝后，在混凝土表面噴1～2次養護劑，以形成一層薄膜，可阻止混凝土內部水分的蒸發，達到養護的目的。

混凝土養護一般是從澆筑完畢后12～18h開始。養護時間的長短，取決于當地氣溫、水泥品種和結構物的重要性。如用普通水泥、硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養護時間不少于14d；用大壩水泥、火山灰質水泥、礦碴水泥拌制的混凝土，養護時間不少于21d；重要部位和利用后期強度的混凝土，養護時間不少于28d。冬季和夏季施工的混凝土，養護時間按設計要求進行。冬季應采取保溫措施，減少灑水次數，氣溫低于5℃時，應停止灑水養護。

（五） 混凝土的冬、夏季施工

1.混凝土的冬季施工

混凝土凝固過程與周圍的溫度和濕度有密切關系，低溫時，水化作用明顯減緩，強度增長受阻。實踐證明，當氣溫在-3℃以下時，混凝土易受早期凍害，其內部水分開始凍結成冰，使混凝土疏松，強度和防滲性能降低，甚至會喪失承載能力。故規定：寒冷地區5℃以下或最低氣溫穩定在-3℃以下時混凝土施工必須采取冬季施工措施，要求混凝土在強度達到設計強度50%以前不遭受凍結。

實驗表明，塑性混凝土料受冰凍影響，強度發展有如下變化規律：如果混凝土在澆筑后初凝前立即受凍，水泥的水化反應剛開始便停止，若在正溫中融解并重新硬結時，強度可繼續增長并達到與未受凍的混凝土基本相同的強度，沒有多少強度損失。如果混凝土是在澆筑完初凝后遭受凍結，混凝土的強度損失很大，而且凍結溫度越高，強度損失越大。不少工程因偶然事故使混凝土受凍，甚至早期受凍，當恢復加熱養護后強度繼續增長，其28d強度仍接近標準養護強度。

（1）混凝土冬季作業的措施。混凝土冬季作業通常采取如下措施：

1）施工組織上合理安排。將混凝土澆筑安排在有利的時期進行，保證混凝土的成熟度達到1800℃·h后再受凍。

2）調整配合比和摻外加劑。冬季作業中采用高熱或快凝水泥 （大體積混凝土除外），采用較低的水灰比，加速凝劑和塑化劑，加速凝固，增加發熱量，以提高混凝土的早期強度。

3）原材料加熱拌和。當氣溫在3～5℃以下時可加熱水拌和，但水溫不宜高于60℃，超過60℃時應改變拌和加料順序，將骨料與水先拌和，然后加水泥，否則會使混凝土產生假凝。若加熱水尚不能滿足要求，再加熱干砂和石子。加熱后的溫度，砂子不能超過60℃，石子不能高于40℃。水泥只是在使用前一兩天置于暖房內預熱，升溫不宜過高。骨料通常采用蒸氣加熱。有用蒸氣管預熱的，也有直接將蒸氣噴入料倉的骨料中。這時蒸氣所含水量應從拌和加水量中扣除。但在現場實施中難以控制，故一般不宜采用蒸氣直接預熱骨料或水浸預熱骨料。預熱料倉與露天料堆預熱相比具有熱量損耗小，防雨雪條件好，預熱效果也好的優點。但土建工程量較大，工期長，投資多，只有在最低月平均氣溫在-10℃以下的嚴寒地區，混凝土出機口溫度要求高時才采用料倉預熱方式。而最低月平均氣溫-10℃以上的一般寒冷地區，采用露天料堆預熱已能基本滿足要求，這是國內若干實際工程的經驗總結。

4）增加混凝土拌和時間。冬季作業混凝土的拌和時間一般應為常溫的1.5倍。

5）減少拌和、運輸、澆筑中的熱量損失。應采取措施盡量縮短運輸時間，減少轉運次數。裝料設備應加蓋，側壁應保溫。配料、卸料、轉運及皮帶機廊道各處應增加保溫措施。

（2）混凝土冬季養護方法。冬季混凝土可以采用以下幾種方法養護：

1）蓄熱法。將澆筑好的混凝土在養護期間用保溫材料加以覆蓋，盡可能將混凝土內部水化熱積蓄起來，保證混凝土在結硬過程中強度不斷增長。常用的方法有鋪膜養護，噴膜養護及采用鋸末、稻草、蘆席或保溫模板養護。

蓄熱法是一種簡單而經濟的方法，應優先采用，尤其對大體積混凝土更為有效。只有采用蓄熱法不合要求時，才增加其他養護措施。

2）暖棚法。對體積不大、施工集中的部位可搭建暖棚，棚內安設蒸氣管路或暖氣包加溫，使棚內溫度保持在15～20℃以上。搭建暖棚費用很高，包括采暖費，可使混凝土單價提高50%以上，故規定，只有當日平均氣溫低于-10℃時，才必須在暖棚內澆筑。

3）電熱法。在澆筑塊內插上電極，利用交流電通電到混凝土內部，以混凝土自身作為電阻，把電能轉變成加熱混凝土的熱能。當采用外部加熱時可用電爐或電熱片，在混凝土表面鋪一層被鹽水浸泡的鋸末，并在其中通電加熱。電熱法耗電量大，故只有在電價低廉，小構件混凝土冬季作業中使用。

4）蒸氣法。采用蒸氣養護，適宜的溫度和濕度可使混凝土的強度迅速增長，甚至1～3d后即可拆模。蒸氣養護成本較高，一般只適用于預制構件的養護。

2.混凝土的夏季作業

在混凝土凝結過程中，水泥水化作用進行的速度與環境溫度呈正比。夏季氣溫較高，如氣溫超過30℃，若不采取冷卻降溫措施，便會對混凝土質量產生不良影響。當氣溫驟降或水分蒸發過快，易引起表面裂縫。澆筑塊體冷卻收縮時因基礎約束會引起貫穿裂縫，破壞了壩的整體性和防滲性能。所以規定，當氣溫超過30℃時，混凝土生產、運輸、澆筑等各個環節應按夏季作業施工。混凝土的夏季作業，就是采取一系列的預冷降溫、采用低熱水泥加速散熱以及充分利用低溫時刻澆筑等措施來實現的。