2.4.6 混凝土的拌制
混凝土的拌制，是将施工配合比确定的各种材料进行均匀拌合，经过搅拌的混凝土拌合物，水泥颗粒分散度高，有助于水化作用进行，能使混凝土和易性良好，具有一定的黏性和塑性，便于后续施工过程的操作，质量控制和提高强度。
1.搅拌方式
混凝土搅拌方式按其搅拌原理主要分为自落式和强制式。
自落式搅拌作用是水泥和骨料在旋转的搅拌筒内不断被筒内壁叶片卷起，又重力自由落下而搅拌，常用自落式搅拌机。这种搅拌方式多用于搅拌塑性混凝土，搅拌时间一般为90～120 s/盘，动力消耗大，效率低。由于这类搅拌对混凝土骨料有较大磨损，影响混凝土质量，现正日益被强制式搅拌机而取代。
强制式搅拌机的鼓筒水平放置，本身不转动，搅拌时靠两组叶片绕竖轴旋转，将材料强行搅拌。这种搅拌方式作用强烈均匀，质量好，搅拌速度快，生产效率高。适宜于搅拌干硬性混凝土、轻骨料混凝土和低流动性混凝土。
（1）混凝土的搅拌。
搅拌混凝土前，应先在搅拌机筒内加水空转数分钟，使拌筒充分湿润，然后将积水倒净。开始搅拌第一盘时，考虑筒壁上的黏结使砂浆损失，石子用量应按配合比规定减半。搅拌好的混凝土拌合物要做到基本卸净，不得在卸出之前再投入拌合料，也不允许边出料边进料。严格控制水灰比和坍落度，不得随意加减用水量。每盘装料数量不得超过搅拌筒标准容量的10%，搅拌混凝土应严格掌握材料配合比，各种原材料按重量计的允许偏差。搅拌混凝土时装料顺序为：石子—水泥-砂子。干料加水后水泥砂浆填充粗骨料孔隙，拌合物体积较干料自然总体积减小，二者之比称为产量系数或出料系数，其值为0.6～0.7。混凝土拌合物的搅拌时间，是指从原料全部投入搅拌机筒时起，至拌合物开始卸出时止。搅拌时间随搅拌机类型及拌合物和易性的不同而异，其最短搅拌时间，应符合表2.20规定。
表2.20 混凝土搅拌的最短时间 单位：s
注：掺有外掺剂时，搅拌时间应适当延长。
（2）混凝土搅拌站。
混凝土搅袢站的设置有工厂型和现场型。
工厂型搅拌站为大型永久性或半永久性的混凝土生产企业，向若干工地供应商品混凝土拌合物。我国目前在大中城市已分区设置了容量较大的永久性混凝土搅拌站，拌制后用混凝土运输车分别送到施工现场；对建设规模大、施工周期长的工程，或在邻近有多项工程同时进行施工，可设置半永性的混凝土搅拌站。这种设置集中站点统一拌制混凝土，便于实行自动化操作和提高管理水平，对提高混凝土质量、节约原材料、降低成本，以及改善现场施工环境和文明施工等都具有显著优点。
现场混凝土搅拌站是根据工地任务结合现场条件，因地制宜设置。为了便于建筑工地转移，通常采用流动性组合方式，使机设备组成装配连接结构，能尽量做到装拆、搬运方便。现场搅拌站的设计也应做到自动上料、自动称量、机动出料和集中操纵控制，使搅拌站后台（指原材料进料方向）上料作业走向机械化、自动化生产。搅拌站的特点是：场地占用小，制作简便，不需专用设备，适应性强，搬迁方便。提升架、砂石贮料斗、水泥罐等设备按一般卡车尺寸设计，转移。时可整体装车或分段拆装运输。适合于一般中小、型施工现场。当混凝土需要量不大，工程分散且施工期不长的施工现场，可采用简易移动搅拌站。
2.现浇混凝土工程施工
现浇混凝土工程的施工，是要将搅拌良好的混凝土拌合物，经过运输、浇筑入模、密实成型和养护等施工过程，最终成为符合设计要求的结构物。
（1）混凝土的运输。
运输混凝土所应采用的方法和选用的设备，取决于构筑物和建筑物的结构特点、单位时间（日或小时）要求浇筑的混凝土量、水平和垂直运输距离、道路条件以及现有设备的供应情况、气候条件等因素综合地进行考虑。从混凝土拌合物的基本性能考虑，对运输工作的要求是：
①在运输过程中，应保持混凝土的均匀性；不产生严重的离析现象，否则灌筑后就容易形成蜂窝或麻面，至少也增加了捣实的困难；
②混凝土运到灌筑地点开始浇注时，应具有设计配合比所规定的流动性（坍落度）；
③运输时间应保证混凝土能在初凝之前浇入模板内并捣实完毕。
为了保证上述基本要求，在运输过程中应注意以下几个问题：
①道路应尽可能平坦，特别是流动性较大的混凝土，很容易因颠簸而产生离析现象。运距应尽可能短。为此，搅拌站的位置应该布置适中。
②混凝土的转运次数应尽可能地少。混凝土每转运一次，或者自由落下高度2 m以上或经过一段斜放溜槽的运输，都容易发生部分离析的现象，此时，应采取一定的措施，如使用漏斗或串筒等工具，以减少混凝土自由落下的高度，并使之垂直落下，防止离析。
③混凝土从搅拌机卸出后到灌进模板中的时间间隔（称为运输时间）应尽可能缩短，一般不宜超过表2.21的规定。使用快硬水泥或掺有促凝剂的混凝土，其运输时间应根据水泥性能及凝结条件确定。
表2.21 混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间 单位：min
④运输混凝土的工具（容器）应该不吸水，不漏浆。如果气温炎热，容器应该用不吸水的材料遮盖，以防阳光直射，水分蒸发。容器在使用前应先用水湿润，使用过程中经常清除其中黏附的和硬化的混凝土残渣。混凝土的运输可分为地面运输（也称下水平运输）、垂直运输和楼面上运输（又称上水平运输）三种情况。常用的运输设备有手推车、机动翻斗车、井架、塔式起重机、混凝土搅拌输送车及混凝泵等。混凝土搅拌输送车是在汽车底盘上加装一台搅拌筒而制成，将搅拌站生产的混凝土拌合物装入搅拌筒内，直接运至施工现场。在运输途中，搅拌筒以2～4 r/min在不停地慢速转动，使混凝土经过长距离运输后，不致产生离析。当运输距离过长时，由搅拌站供应干料，在运输中加水搅拌，以减少长途运输使混凝土坍落度损失。使用干料途中自行加水搅拌速度，一般应为6～18 r/min。混凝土泵，是将混凝土拌合物装入泵的料斗内，通过管道，将混凝土拌合物直接输送到浇筑地点，一次完成了水平及垂直运输。用泵运输混凝土，主要包括混凝土泵及管道两大部分。混凝土泵有气压，活塞及挤压等几种类型。目前应用较多的是活塞式。推动活塞的方式又可分为机械式（曲轴式）及液压式等，后者较为先进。
泵送混凝土可采用固定式混凝土泵或移动泵车。固定式混凝土泵使用时，需用汽车运到施工地点，然后进行混凝土输送。一般最大水平输送距离为250～600 m，最大垂直输送高度为150 m，输送能力为60 m3/h左右。移动式泵车是将液压活塞式混凝土泵固定安装在汽车底盘上，使用开至需要施工的地点进行混凝土泵送作业。当浇灌地点分散，可采用带布料杆的泵车做水平和垂直距离输送，泵的软管直接把混凝土浇灌到模型内。施工时，要合理布置混凝土泵车的安放位置，尽量靠近浇筑地点，并须满足两台混凝土搅拌输送车能同时就位，使混凝土泵能不间断地连续压送，避免或减少中途停歇引起管路堵塞。泵送混凝土应有良好的稠度和保水性，称为可泵性。可泵性优劣取决于骨料品种、级配水灰比、坍落度、单方混凝土的水泥用量等因素。其配合比应符合以下规定：碎石最大粒径与输管内径之比，须小于或等于1∶3；卵石宜小于或等于1∶2.5，通过0.315 mm筛孔的砂不应少于15%，砂率控制在40%～50%；最小水泥用量为300 kg/m3；混凝土的对落度宜为8～18 cm。掺入适量的外加剂（减水剂、加气剂、缓凝剂等），可在各种不同泵送条件下，明显改善混凝土的可泵性。混凝土泵送以前，应先开机用水润湿管道，开始使用时，应投入水泥浆或水泥砂浆（配合比为1∶1、1∶2），使管壁充分滑润，再正式泵送混凝土。泵送完毕，应清洗泵体和管路，清除管壁水泥砂浆。
（2）混凝土的浇筑。
浇筑（浇灌与振捣）是混凝土工程施工中的关键工序，对于混凝土的密实度和结构的整体性都有直接的影响。在进行浇筑之前，除了应将材料供应、机具安装、道路平整、劳动组织等安排就绪之外，还应进行一系列的检查、准备工作。对于模板，应检查其尺寸、轴线是否正确，强度、刚度是否足够以及接缝是否密实。钢筋工程是一种“隐蔽工程”，其检查结果应做出记录。模板或基槽内的积水、垃圾，钢筋上的油污，应予打扫、清理干净。在浇筑之前，对模板内部应浇水润湿（最好前一日淋湿），以免浇筑后模板吸收混凝土中的水分相互黏结，造成脱皮、麻面，影响质量。浇水量视模板的材料不同以及干燥程度、气候条件而异。木模板浇水之后，还可以使木材适当膨胀，减少板缝间隙，防止漏浆。
浇灌混凝土时，应注意防止分层离析，当浇灌自由倾落高度超过2 m或在竖向结构中浇灌高度大于3 m，须采用串筒、斜槽、溜管等缓降器。在浇灌中，应经常观察模板、支架、钢筋和预埋件、预留孔洞的情况，如发生有变形、移位时，应及时停止浇灌，并在已浇灌的混凝土凝结前修整完好。浇筑混凝土应连续进行，以保证构筑物的强度与整体性。施工时，相邻部分混凝土浇灌的时间间隔以不出现初凝时间为准。灌间歇的最长时间应按使用水泥品种及混凝土凝结条件确定，并不得超过表2.22规定。
如对整体构筑物不能连续浇筑时，应预先选定适当部位设置施工缝。施工缝的位置应设置在结构受剪力较小且便于施工的部位。例如浇筑贮水构筑物及泵房设备地坑，施工缝可留在池（坑）壁，距池（坑）底混凝土面30～50 cm的范围内。在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土抗压强度应达到1.2 N/mm2。同时，对已硬化的混凝土表面要清除松动砂石和软弱层面，并加以凿毛，用水冲洗并充分湿润后铺3～5 cm厚水泥砂浆衔接层（配合比与混凝土内的砂浆成分相同），再继续浇筑新混凝土。大面积混凝土底板或池壁，为了消除水泥水化收缩而产生的收缩应力或收缩裂缝，须设置伸缩缝。长距离条形构筑物，如现浇混凝土管沟、长池壁、管道基础等，为了防止地基不均匀沉降的影响，须设置沉降缝。贮水构筑物的伸缩缝和沉降缝均应作止水处理。为了防止地下水渗入，地下非贮水构筑物的伸缩缝和沉降缝也应作止水处理。施工缝一般设在伸缩缝和沉降缝处。
表2.22 浇筑混凝土的间歇时间
3.振捣
对混凝土进行机械振捣是为了提高混凝土密实度。振捣前浇灌的混凝土是松散的，在振捣器高频低振幅振动下，混凝土内颗粒受到连续振荡作用，成“重质流体状态”，颗粒间摩阻力和黏聚力显著减少，流动性显著改善。粗骨料向下沉落，粗骨料孔隙被水泥砂浆填充。混凝土中空气被排挤，形成小气泡上浮。一部分水分被排挤，形成水泥浆上浮。混凝土充满模板，密实度和均一性都增高。干稠混凝土在高频率振捣作用下可获得良好流动性，与塑性混凝土比较，在水灰比不变条件下可节省水泥，或在水泥用量不变条件下可提高混凝土强度。振捣的效果与所采用的振捣方法和振捣设备性能有关。混凝土捣实的难易程度取决于混凝土拌合物的和易性。砂率\容重、空气含量、骨料的颗粒大小和形状等因素。和易性好，砂率恰当和加入减水剂振捣较易；碎石混凝土则较卵石混凝土相对困难。混凝土的振捣有人工及机械两种方式。人工浇捣一般只在缺少振动机械和工程量很小的情况，或在流动性较大的塑性混凝土中采用。振动机械按其工作方式，可以分为：内部振动器（插入式振动器）、表面振动器（平板式振动器）及外部振动器（附着式振动器）。
（1）内部振动器也称插入式振动器，形式有硬管和软管。振动部分有偏心振动子和行星振动子。主要适用于大体积混凝土、基础、柱、梁、厚度大的板等
（2）表面振动器也称平板式振动器：工作部分为钢制或木制平板，板上装有带偏心块的电动振动器。振动力通过平板传递给混凝土，适用于表面积大而平整的结构物，如平板、地面、屋面等。
（3）外部振动器也称附着式振动器。通常用螺栓或夹钳等固定在模板外部，偏心块旋转所产生的振动通过模板传给混凝土。由于振动作用深度较小，仅适用于钢筋较密、厚度较薄以及不宜用插入式振动器捣实的结构。