混凝土成型就是将混凝土拌和料浇筑在符合设计尺寸要求的模板内,加以捣实,使其具有良好的密实性,达到设计强度的要求。混凝土成型过程包括浇筑与捣实,是混凝土工程施工的关键,将直接影响构件的质量和结构的整体性。因此,混凝土经浇筑捣实后应内实外光、尺寸准确,表面平整,钢筋及预埋件位置符合设计要求,新旧混凝土结合良好。

1.浇筑前的准备工作

(1)对模板及其支架进行检查,应确保标高、位置尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求；模板中的垃圾、泥土和钢筋上的油污应加以清除；木模板应浇水润湿,但不允许留有积水。

(2)对钢筋及预埋件应请工程监理人员共同检查钢筋的级别、直径、排放位置及保护层厚度是否符合设计和规范要求,并认真作好隐蔽工程记录。

(3)准备和检查材料、机具等；注意天气预报,不宜在雨雪天气浇筑混凝土。

(4)做好施工组织工作和技术、安全交底工作。

2.浇筑工作的一般要求

(1)混凝土应在初凝前浇筑,如混凝土在浇筑前有离析现象,须重新拌和后才能浇筑。

(2)浇筑时,混凝土的自由倾落高度；对于素混凝土或少筋混凝土,由料斗进行浇筑时,不应超过2m；对竖向结构(如柱、墙)浇筑混凝土的高度不超过3m；对于配筋较密或不便捣实的结构,不宜超过60cm,否则应采用串筒、溜槽和振动串筒下料,以防产生离析。

(3)浇筑竖向结构混凝土前,底部应先浇入50～100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆,以避免产生蜂窝麻面现象。

(4)混凝土浇筑时的坍落度应符合设计要求。

(5)为了使混凝土振捣密实,混凝土必须分层浇筑。

(6)为保证混凝土的整体性,浇筑工作应连续进行。当由于技术上或施工组织上的原因必须间歇时,其间歇时间应尽可能缩短,并应在前层混凝土凝结之前,将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时间应按所用水泥品种及混凝土条件确定。

(7)正确留置施工缝。施工缝位置应在混凝土浇筑之前确定,并宜留置在结构受剪力较小且便于施工的部位。柱应留水平缝,梁、板、墙应留垂直缝。

(8)在混凝土浇筑过程中,应随时注意模板及其支架、钢筋、预埋件及预留孔洞的情况,当出现不正常的变形、位移时,应及时采取措施进行处理,以保证混凝土的施工质量。

(9)在混凝土浇筑过程中应及时认真填写施工记录。

3.整体结构浇筑

为保证结构的整体性和混凝土浇筑工作的连续性,应在下一层混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完毕。因此,在编制浇筑施工方案时,首先应计算每小时需要浇筑的混凝土的数量Q,即

式中　V——每个浇筑层中混凝土的体积,m3；

t1——混凝土初凝时间,h；

t2——运输时间,h。

根据式(5.1)即可计算所需搅拌机、运输工具和振动器的数量。并据此拟定浇筑方案和组织施工。

(1)框架结构浇筑。框架结构的主要构件有基础、柱、梁、楼板等。其中框架梁、板、柱等构件是沿垂直方向重复出现的,因此一般按结构层来分层施工。如果平面面积较大,还应分段进行(一般以伸缩缝划分施工段),以便各工序流水作业。混凝土的浇筑顺序是先浇捣柱子,在柱子浇捣完毕后,停歇1～1.5h,使混凝土达到一定强度后,再浇捣梁和板。

柱宜在梁板模板安装后钢筋未绑扎前浇筑,以便利用梁板模板作横向支撑和柱浇筑操作平台用；一排柱子的浇筑顺序应从两端同时向中间推进,以防柱模板在横向推力下向一方倾斜；当柱子断面小于400mm×400mm,并有交叉箍筋时,可在柱模侧面每段不超过2m的高度开口,插入斜溜槽分段浇筑；开始浇筑柱时,底部应先填50～100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆,以免底部产生蜂窝现象；随着柱子浇筑高度的上升,混凝土表面将积聚大量浆水,因此混凝土的水灰比和坍落度,亦应随浇筑高度上升予以递减。

在浇筑与柱连成整体的梁或板时,应在柱浇筑完毕后停歇1～1.5h,使其获得初步沉实,排除泌水,而后再继续浇筑梁或板。肋形楼板的梁板应同时浇筑,其顺序是先根据梁高分层浇筑成阶梯形,当达到板底位置时即与板的混凝土一起浇筑；而且倾倒混凝土的方向应与浇筑方向相反；当梁的高度大于1m时,可先单独浇梁,并在板底以下20～30mm处留设水平施工缝。浇筑无梁楼盖时,在柱帽下50mm处暂停,然后分层浇筑柱帽,下料应对准柱帽中心,待混凝土接近楼板底面时,再连同楼板一起浇筑。

此外,与墙体同时整浇的柱子,两侧浇筑高差不能太大,以防柱子中心移动。楼梯宜自下而上一次浇筑完成,当必须留置施工缝时,其位置应在楼梯长度中间1/3范围内。对于钢筋较密集处,可改用细石混凝土,并加强振捣以保证混凝土密实。应采取有效措施保证钢筋保护层厚度及钢筋位置和结构尺寸的准确,注意施工中不要踩倒负弯矩部分的钢筋。

(2)剪力墙浇筑。剪力墙浇筑除按一般规定进行外,还应注意门窗洞口应以两侧同时下料,浇筑高差不能太大,以免门窗洞口发生位移或变形。同时应先浇筑窗台下部,后浇筑窗间墙,以防窗台下部出现蜂窝孔洞。

(3)大体积混凝土浇筑。大体积混凝土是指厚度不小于1.5m,长、宽较大,施工时水化热引起混凝土内的最高温度与外界温度之差不低于25℃的混凝土结构。一般多为工业建筑中的设备基础及高层建筑中厚大的桩基承台或基础底板等。特点是混凝土浇筑面和浇筑量大,整体性要求高,不能留施工缝,以及浇筑后水泥的水化热量大且聚集在构件内部,形成较大的内外温差,易造成混凝土表面产生收缩裂缝等。

为保证混凝土浇筑工作连续进行,不留施工缝,应在下一层混凝土初凝之前,将上一层混凝土浇筑完毕。要求混凝土按不小于下述的浇筑量进行浇筑

式中　Q——混凝土最小浇筑量,m3/h；

F——混凝土浇筑区的面积,m2；

H——浇筑层厚度,m；

T——下层混凝土从开始浇筑到初凝所容许的时间间隔,h。

大体积钢筋混凝土结构的浇筑方案,一般分为全面分层、分段分层和斜面分层三种,如图5.36所示。全面分层,在整个结构内全面分层浇筑混凝土,要做到第一层全部浇筑完毕,在初凝前再回来浇筑第二层,如此逐层进行,直到浇筑完成。采用此方案,结构平面尺寸不宜过大,施工时从短边开始,沿长边进行。必要时亦可从中间向两端或从两端向中间同时进行。分段分层,混凝土从底层开始浇筑,进行一定距离后回来浇筑第二层,如此依次向前浇筑以上各层。每段的长度可根据混凝土浇筑到末端后,下层末端的混凝土还未初凝来确定。分段分层浇筑方案适用于厚度不太大而面积或长度较大的结构。斜面分层,适用于结构的长度大大超过厚度而混凝土的流动性有较大时,采用分层分段方案混凝土往往不能形成稳定的分层踏步,这时可采用斜面分层浇筑方案。施工时将混凝土一次浇筑到顶,让混凝土自然地流淌,形成一定的斜面。这时混凝土的振捣工作应从浇筑层下端开始,逐渐上移,以保证混凝土施工质量。这种方案很适应混凝土泵送工艺,可免除混凝土输送管的反复拆装。

图5.36　大体积混凝土浇筑方案(www.daowen.com)

(a)全面分层；(b)分段分层；(c)斜面分层
1—模板；2—新浇筑的混凝土

(4)免振捣混凝土。免振捣混凝土又称自密实混凝土,它是通过外加剂(包括高性能减水剂、超塑化剂、稳定剂等)、超细矿物粉体等胶材料和粗细骨料的选择与搭配和配合比的精心设计,使混凝土拌和物屈服剪应力减小到适宜范围,同时又具有足够的塑性黏度,使骨料悬浮于水泥浆中,不出现离析和泌水等问题,在基本不用振捣的条件下通过自重实现自由流淌,充分填充模板内及钢筋之间的空间形成密实且均匀的结构。免振捣自密实混凝土的工作性能应达到：坍落度为250～270mm,扩展度为550～700mm,流过高差不大于15mm。有研究表明不经振捣的自密实混凝土可以在硬化后形成十分致密、渗透性很低的结构,且干缩率较同强度等级的普通混凝土小。

4.混凝土浇筑工艺

(1)铺料。开始浇筑前,要在老混凝土面上,先铺一层2～3cm厚的水泥砂浆(接缝砂浆)以保证新混凝土与基岩或老混凝土结合良好。砂浆的水灰比应较混凝土水灰比减少0.03～0.05。混凝土的浇筑,应按一定厚度、次序、方向分层推进。

铺料厚度应根据拌和能力、运输距离、浇筑速度、气温及振捣器的性能等因素确定。一般情况下,浇筑层的允许最大厚度不应超过表5.12规定的数值,如采用低流态混凝土及大型强力振捣设备时,其浇筑层厚度应根据试验确定。

表5.12　混凝土浇筑层厚度

(2)平仓。平仓是把卸入仓内成堆的混凝土摊平到要求的均匀厚度。平仓不好会造成离析,使骨料架空,严重影响混凝土质量。

1)人工平仓。人工平仓用铁锹,平仓距离不超过3m。只适用于在靠近模板和钢筋较密的地方,用人工平仓,使石子分布均匀；设备预埋件等空间狭小的二期混凝土。

2)振捣器平仓。振捣器平仓时应将振捣器斜插入混凝土料堆下部,使混凝土向操作者位置移动,然后一次一次地插向料堆上部,直至混凝土摊平到规定的厚度为止。如将振捣器垂直插入料堆顶部,平仓工效固然较高,但易造成粗骨料沿锥体四周下滑,砂浆则集中在中间形成砂浆窝,影响混凝土匀质性。经过振动摊平的混凝土表面可能已经泛出砂浆,但内部并未完全捣实,切不可将平仓和振捣合二为一,影响浇筑质量。

(3)振捣。振捣是振动捣实的简称,它是保证混凝土浇筑质量的关键工序。振捣的目的是尽可能减少混凝土中的空隙,以清除混凝土内部的孔洞,并使混凝土与模板、钢筋及埋件紧密结合,从而保证混凝土的最大密实度,提高混凝土质量。

当结构钢筋较密,振捣器难于施工,或混凝土内有预埋件、观测设备,周围混凝土振捣力不宜过大时采用人工振捣。人工振捣要求混凝土拌和物坍落度大于5cm,铺料层厚度小于20cm。人工振捣工具有捣固锤、捣固杆和捣固铲。捣固锤主要用来捣固混凝土的表面；捣固铲用于插边,使砂浆与模板靠紧,防止表面出现麻面；捣固杆用于钢筋稠密的混凝土中,以使钢筋被水泥砂浆包裹,增加混凝土与钢筋之间的握裹力。人工振捣工效低,混凝土质量不易保证。

混凝土振捣主要采用振捣器进行,振捣器产生小振幅、高频率的振动,使混凝土在其振动的作用下,内摩擦力和黏结力大大降低,使干稠的混凝土获得了流动性,在重力的作用下骨料互相滑动而紧密排列,空隙由砂浆所填满,空气被排出,从而使混凝土密实,并填满模板内部空间,且与钢筋紧密结合。

混凝土振捣机械。混凝土振捣器的分类如图5.37所示。

一般工程均采用电动式振捣器。电动插入式振捣器又分为串激式振捣器、软轴振捣器和硬轴振捣器三种。插入式振捣器使用较多。

混凝土振捣在平仓之后立即进行,此时混凝土流动性好,振捣容易,捣实质量好。振捣器的选用,对于素混凝土或钢筋稀疏的部位,宜用大直径的振捣棒；坍落度小的干硬性混凝土,宜选用高频和振幅较大的振捣器。振捣作业路线保持一致,并顺序依次进行,以防漏振。振捣棒尽可能垂直地插入混凝土中。如振捣棒较长或把手位置较高,垂直插入感到操作不便时,也可略带倾斜,但与水平面夹角不宜小于45°,且每次倾斜方向应保持一致,否则下部混凝土将会发生漏振。这时作用轴线应平行,如不平行也会出现漏振点(图5.38)。

图5.37　混凝土振捣器

(a)内部振捣器；(b)外部振捣器；(c)表面振捣器；(d)振动台
1—模板；2—振捣器；3—振动台

振捣棒应快插、慢拔。插入过慢,上部混凝土先捣实,就会阻止下部混凝土中的空气和多余的水分向上逸出；拔得过快,周围混凝土来不及填铺振捣棒留下的孔洞,将在每一层混凝土的上半部留下只有砂浆而无骨料的砂浆柱,影响混凝土的强度。为使上下层混凝土振捣密实均匀,可将振捣棒上下抽动,抽动幅度为5～10cm。振捣棒的插入深度,在振捣第一层混凝土时,以振捣器头部不碰到基岩或老混凝土面,但相距不超过5cm为宜；振捣上层混凝土时,则应插入下层混凝土5cm左右,使上下两层结合良好。在斜坡上浇筑混凝土时,振捣棒仍应垂直插入,并且应先振低处,再振高处,否则在振捣低处的混凝土时,已捣实的高处混凝土会自行向下流动,致使密实性受到破坏。软轴振捣棒插入深度为棒长的3/4,过深软轴和振捣棒结合处容易损坏。

图5.38　插入式振捣器操作示意图

(a)直插法；(b)斜插法；(c)错误方法

振捣棒在每一孔位的振捣时间,以混凝土不再显著下沉,水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准。振捣时间和混凝土坍落度、石子类型及最大粒径、振捣器的性能等因素有关,一般为20～30s。振捣时间过长,不但降低工效,且使砂浆上浮过多,石子集中下部,混凝土产生离析,严重时,整个浇筑层呈“千层饼”状态。

振捣器的插入间距控制在振捣器有效作用半径的1.5倍以内,实际操作时也可根据振捣后在混凝土表面留下的圆形泛浆区域能否在正方形排列(直线行列移动)的4个振捣孔径的中点[图5.39(a)中的A、B、C、D点],或三角形排列(交错行列移动)的3个振捣孔位的中点[图5.39(b)中的A、B、C、D、E、F点]相互衔接来判断。在模板边、预埋件周围、布置有钢筋的部位以及两罐(或两车)混凝土卸料的交界处,宜适当减少插入间距,以加强振捣,但不宜小于振捣棒有效作用半径的1/2,并注意不能触及钢筋、模板及预埋件。为提高工效,振捣棒插入孔位尽可能呈三角形分布。

图5.39　振捣孔位布置图

(a)正方形分布；(b)三角形分布

外部式振捣器的使用。使用外部式振捣器时,操作人员应穿绝缘胶鞋、戴绝缘手套,以防触电；平板式振捣器要保持拉绳干燥和绝缘,移动和转向时,应蹬踏平板两端,不得蹬踏电机。操作时可通过倒顺开关控制电机的旋转方向,使振捣器的电机旋转方向正转或反转从而使振捣器自动地向前或向后移动。沿铺料路线逐行进行振捣,两行之间要搭接5cm左右,以防漏振。振捣时间仍以混凝土拌和物停止下沉、表面平整,往上返浆且已达到均匀状态并充满模壳时,表明已振实,可转移作业面。时间一般为30s左右。在转移作业面时,要注意电缆线勿被模板、钢筋露头等挂住,防止拉断或造成触电事故。振捣混凝土时,一般横向和竖向各振捣一遍即可,第一遍主要是密实,第二遍是使表面平整,其中第二遍是在已振捣密实的混凝土面上快速拖行。

附着式振捣器安装时应保证转轴水平或垂直,如图5.40所示。在一个模板上安装多台附着式振捣器同时进行作业时,各振捣器频率必须保持一致,相对安装的振捣器的位置应错开。振捣器所装置的构件模板,要坚固牢靠,构件的面积应与振捣器的额定振动板面积相适应。

混凝土振动台是一种强力振动成型机械装置,必须安装在牢固的基础上,地脚螺栓应有足够的强度并拧紧。在振捣作业中,必须安置牢固可靠的模板锁紧夹具,以保证模板和混凝土与台面一起振动。