第5章 混凝土工程
至今，混凝土坝在高坝中占的比重较大，特别是重力坝、拱坝应用最普遍。混凝土坝施工中，大量砂石骨料的采集、加工，水泥和各种掺和料、外加剂的供应是基础，混凝土制备、运输和浇筑是施工的主体，模板、钢筋作业是必要的辅助。混凝土的施工工艺流程如图。
第一节 骨料料场规划和生产加工
砂石骨料是混凝土最基本的组成成分。 一 骨料料场规划
骨料料场规划是骨料生产系统的基础。 砂石骨料的质量是料场选择的首要前提。 1. 骨料料场规划的原则
搞好砂石料场规划应遵循如下的原则.
1) 满足水工混凝土对骨料的各项质量要求，其储量力求满足各设计剂级配的需求，并有必要的富裕量。
2) 选用的料场，特别是主要料场，应该地开阔，高程适宜，储量大，质量好、开采季节长，主辅料场应能兼顾洪枯季节互为备用的要求。
3) 选用可采率高，天然级配与设计级配较为接近，用人工骨料调整级配数量少的料场。
4) 料场附近有足够的回车和堆料场地，且占用农田少。 5) 选择开采准备工作小，施工简便的料场。 2、 骨料的加工过程
天然的骨料需要通过筛分分级，人工骨料需要通过破碎、筛分，其生产流程土如土5－2所示。
3、 骨料开采量的确定
骨料开采量取决于混凝土中各种粒料的需要量。若第i组骨料所需的净料量为q，则要求开采天然的总量Qi可按下式计算》
Qi＝（1＋k）qi/pi
式中 k——骨料生产过程中的损失系数，为各生产环节损失系数的总和，即k＝k1+k2+k3+k4;其中k1，k2，k3，k4参见表5－1
pi——天然骨料中第I种骨料粒径含量的百分数。
第i 种骨料净料需要量qi与第j种标号混凝土的工程量vj有关，也与该标号混凝土中第 种粒径骨料的单位用量eij有关。于是，第I种骨料的净料需要量qi可表达为： qi=(1+kc)eijVj
式中，kc为混凝土出机后运输、浇筑中的损失系数，约为1%－2%。 4、 骨料生产能力的确定
严格来说，骨料生产能力由其需求量来确定，实际需求量与各阶段混凝土浇筑强度有关，也与上一阶段结束时的储存量有关。若骨料还需销售，则销售量也是供需平衡的一个因素。据此可确定骨料加工的生产能力P(m3/h)
式中 V——骨料生产高峰期的总产量 ，m3。 T——骨料生产高峰时段的月数。
K1——高峰时段骨料生产的不均匀系数，可取1.0－1.4； K2——时间利用系数，可取0.8－0.9； m——每月有效工作时数，可取20h； n——每月有效工作日数，可取25－28d。 5、 天然骨料的开采设备
天然骨料开采，在河滩多用索铲。采砂船是在一定水深中采掘沙砾石的机械。 二 骨料加工和加工设备
将采集到的毛料加工，一般需要通过破碎、筛选和冲洗，制成符合级配，除去杂质的碎石和人工砂。根据骨料加工工艺流程，组成骨料加工厂。 1、 骨料的破碎
使用破碎机械碎石，常用的设备有颚板式、反击式和锥式三种碎石机。 2、 骨料的筛分
为了分级，需将采集的天然毛料或破碎后的混合料筛分，分级的方法有水力赛分和机械筛分两种。大规模的筛分多用机械筛分，有偏心振动和惯性振动两种。 3、 砂的水力分级
无论天然砂还是人工砂通常多用水力分级，这时分级和冲洗同时进行，也有用沉砂箱承纳分流后的污水砂浆，经初洗后再送入洗砂机清洗。 4、 骨料加工厂
大规模的骨料加工厂，常将加工机械设备按工艺流程布置成骨料加工工厂。其中，以筛分作业为主的加工厂称筛分楼。 三 骨料的堆存
为了适应混凝土生产的不均匀性，可利用堆场储备一定数量的骨料，以解决骨料的供求矛盾。骨料储量多少，主要取决为生产强度和管理水平，通常可按高峰时段月平均值的50%－80%考虑。汛期、冰冻期停采时，需按停采期骨料需用量的20%的裕度考虑。
第二节 模板和钢筋作业
板和钢筋作业是钢筋混凝土工程中的重要辅助作业。合理组织模板和钢筋作业，不仅对保证混凝土工程质量，加快施工进度具有重大意义，而且会带来明显的经济效益。
一 模板作业
1、模板的作用
模板的主要作用是对新浇筑塑性混凝土起成型和支撑作用，同时还具有保护和改善混凝 土表面质量的作用。 2、模板的基本类型
根据制作材料，模板可分为木模板、钢模板、混凝土和钢筋混凝土预制模板；根据架和
工作特征，模板可分为固定式、拆移式和滑动式。 3、模板的基本要求、选型和设计荷载
( 1) 模板的基本要求 就成型而言模板要求拼装严密准确，不漏浆，表面平整，不产生过大的变形；就支撑作用而言，模板要求强度足够，机构坚固，能支撑各种设计荷载；就保护作用而言，模板应有力于混凝土凝固，寒冷地区应有利于报温，高速水流作用部位，应有利于抗冲、耐磨、防止气蚀破坏；就方便施工、节约投资而言，应结构简单，制作、安装和拆除方便，尽量标准化、系列化，提高周转率，消耗工料少，成本低。 （2） 模板的选型 使用的最多的是拆除式模板。
（3） 模板的设计荷载 模板及其支撑结构应具有足够的强度、刚度和稳定性，必须能承受施工中可能出现的最不利组合，其结构变形应在允许范围内，模板及其支撑承受的荷载分基本荷载和特殊荷载两类。 基本荷载有：
1） 模板及其支架的重量。 2） 新浇混凝土的总量。 3） 钢筋总量。
4） 工作人员和浇筑设备、工具等荷载。 5） 振捣混凝土产生的荷载。
6） 新浇混凝土的侧压力和混凝土初前的侧压力与混凝土的浇筑速度、捣实方法、凝固速度、塌落度以及浇筑块的平面尺寸等因素有关，其中以前三个因素关系密切。 特殊荷载有： 1） 风荷载。
2） 上列7项荷载以外的其他荷载。 4、 模板的制作、安装和拆除
（1） 模板的制作 通常设专门的加工厂制作模板，采用机械化流水作业，以有利于提高模板的生产率和加工质量。
（2） 模板的安装 模板安装必须按设计图纸测量放样，并且应经常保持足够的固定设施，以防模板倾覆。
(3) 模板的拆除 拆除时间应根据设计要求、气温和混凝土强度的增长情况而定。
第三节 混凝土的制备
一 混凝土拌和设备及其生产能力的确定
拌和机是制备混凝土的主要设备，拌和机拌制混凝土有两种方式：一种是利用可旋转的拌和筒上的固定叶片，将混凝土料带至筒顶自由跌落拌制；另一种是装料鼓筒不旋转，固定在轴上的叶片带动混凝土进行强制拌和。 每台拌和机的小时生产率P可按下式计算。
式中 N—每台拌和机每小时平均拌和次数； V—拌和机出料容量，m3;
t1—进料时间，自动化配料为10～15s,半自动化配料为15～30s; t2—拌和时间，随拌和机容量、坍落度、气温而异。 t3—出料时间，一般顷翻式为15s，非顷翻式为25～30s； t4—必要的技术间歇时间，对双锥式为3～5s； Kt—时间利用系数。
二 拌和站、拌和楼及其设备容量
混凝土生产系统应根据浇筑强度确定生产规模，按用料分散或集中情况设拌和站和／或拌和楼。
拌和楼式集中布置的混凝土工厂，常按工艺流程分层布置，分为进料、贮料、配料、拌和及出料共五层。 拌和设备容量的确定：
拌和设备的生产能力应能满足混凝土质量品种和浇筑强度的要求。混凝土拌和设备需要满足的小时生产能力P0的计算式：
式中 n—高峰月每日平均工作时数，一般取20h； m—高峰月有效工作日数，一般取25d； K—小时生产不均匀系数，可按1.5考虑； Qmax—混凝土高峰浇筑强度
第四节 混凝土的运输方案
混凝土运输时连接拌和与浇筑的中间环节。运输过程包括水平和垂直运输。从混凝土出机到浇筑仓前，主要应完成水平运输，从浇筑仓前至仓里主要完成垂直运输。 一 混凝土的水平运输设备
通常混凝土的水平运输有有轨和无轨运输两种，前者一般用轨距762mm或1000mm的窄轨机车托运平台完成。 汽车运输有用自卸车直接盛混凝土，运送并卸入与起重机不脱钩的 卧罐内，再将卧罐吊运入仓卸料。 二 混凝土的垂直运输设备 1.门式起重机 2.塔式起重机 3.缆式起重机 4.履带式起重机 三 混凝土运输浇筑方案
大坝及其它建筑物的混凝土运输浇筑方案有如下几种. （一） 门、塔机运输浇筑方案 1. 门、塔机栈桥运输浇筑方案 2. 门、塔机无栈桥方案 （二） 缆机运输浇筑方案
1.缆机同其他起重机组合的浇筑系统 2.立体交叉缆机浇筑系统 3.辐射式缆机浇筑系统 （三）辅助运输浇筑方案
1.履带式起重机浇筑方案 2. 汽车运输浇筑系统 3.皮带运输机浇筑方案
四 混凝土运输浇筑方案的选择及起重机械数量的确定 （一）混凝土运输浇筑方案的选择
混凝土运输浇筑方案的选择通常应考虑如下的原则。
1）运输效率高，成本低，运输次数少，不宜分离，容易保证质量。 2）起重设备能够控制整个建筑物的浇筑部位;
3)主要设备型号单一，性能优良，配套设备能使主要设备的生产能力充分发挥。 4）在保证工程质量的前提下能满足高峰浇筑强度的要求；
5）除满足混凝土浇筑外，同时能最大限度的承担模板、钢筋、金属结构及仓面的小型机据的吊运工作。
6）在工作范围内，设备利用率高，不压浇筑块，或不因压块而延误浇筑工期。 （二）起重机数量的确定 1.月实用生产率
任何一台起重机的月实用生产率P可按下式计算:
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