钢筋混凝土工程

钢筋混凝土工程在水利土木工程施工中，钢筋混凝土工程占有非常重要的位置。钢筋混凝土工程包括钢筋、模板、砼三个工种工程，这是本章要介绍的主要内容，也是全教材的重点内容之一。第一节钢筋工程一.钢筋工程概述：（一）常用钢筋：Ⅰ—Ⅳ级。（二）合格钢筋：应有合格证明书，或者试验报告单。（三）工地管理：运到施工现场的钢筋，应按不同的等级、不同的型号、不同的规格、不同的生产厂家，分批分类堆放，并按施工规范做有关性能实验，不符合要求的，应重新分级。（四）钢筋加工内容：一般包括冷拉、冷拔、调直、剪切、弯曲、焊接等。二.钢筋冷拉：（一）钢筋冷拉概念：以节约钢材、提高钢筋屈服强度为目的，以超过屈服强度而又小于极限强度的拉应力拉伸钢筋，使其产生塑性变形的做法叫钢筋冷拉。（二）冷拉基本原理：（见27页图3—1）1.第一次冷拉效果：取一钢筋对其施加拉应力冷拉，钢筋会发生变形（并作应力——应变图）。随着拉应力增加，钢筋内部承受的拉应力逐渐增大。当钢筋内部产生的拉应力超过钢筋具有的屈服点A，而达到C后，停止冷拉，卸去荷载。此时可以看到，钢筋已产生塑性变形，在卸荷过程中，应力——应变图有一个变化，直线O1C比直线OA要缓。2.第二次冷拉效果：重新施加拉应力，将钢筋拉伸到破坏，应力——应变图出现新的变化，新的屈服点在C点附近，明显高于原来的屈服点A。这个变化说明，钢筋的塑性发生了变化，塑性小了，硬度大了，钢筋的强度得到提高，这一现象叫“变形硬化”。3.钢筋内应力调整时效：冷拉卸荷后的钢筋，有内应力存在，促使钢筋的晶体组织自行调整，屈服强度进一步提高。钢筋屈服强度提高调整的过程称为“时效”。显然，时效过后，钢筋的拉伸特性曲线就发生改变如图中O1CDE（一撇）。钢筋种类不同、温度条件不同，时效也不同。Ⅰ级、Ⅱ级钢筋，在常温下，15—20天完成，这叫“自然时效”；在温度100度下，2小时可完成，（多用蒸汽加热或者电热方法），这叫“人工时效”。Ⅲ级、Ⅳ级钢筋，一般通过电加热到150—300度，经20分钟可以完成。4.冷拉钢筋的使用：冷拉钢筋一般不作受压钢筋使用，在受冲击荷载的构件中，在负温度条件下、在非预应力的水工砼中，都不能使用冷拉钢筋，对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级和5号钢的钢筋在冷拉以后，一般用作预应力钢筋。（三）钢筋冷拉控制：1冷拉率：冷拉时，钢筋弹性变形的总伸长值与原有长度的百分比称冷拉率。（注意冷拉应力的概念）2.冷拉控制目的：钢筋的冷拉应力和冷拉率越大，则钢筋强度的提高和塑性的降低就越多，但是，冷拉后的钢筋应仍然具有一定的塑性，以保证结构在破坏前还会出现比较明显的变形，不至于形成突然的脆性破坏。这就是冷拉控制的目的。3.冷拉控制指标：冷拉控制可用冷拉应力，也可用冷拉率，要求尽量用冷拉应力。（其控制指标见教材28页表3——1和表3——2）5.不同情况的冷拉控制：1）冷拉应力控制的情况：对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋和5号钢的钢筋，在冷拉后，作预应力钢筋使用的，要用冷拉应力控制。但钢筋冷拉后经检查，最大冷拉率超过了规范规定（表3——1）值，还要再进行机械能实验。2）冷拉率测定控制要求：以冷拉率控制钢筋冷拉时，控制值要由试验确定。试验测定时要求：同炉同批的测定试件，不能少于4个，每个试件都要按规范规定的冷拉应力测定相应的冷拉率，并取试件的平均值作为该炉该批钢筋的实际冷拉率。如果钢筋强度偏高，，平均的冷拉率低于1%时，在钢筋冷拉时，仍要按1%的冷拉率控制。3）不同炉批的冷拉控制：对于混杂，分不清炉批的钢筋，冷拉时，不能用冷拉率控制，而且要冷拉多根连接的钢筋，每根的冷拉率和控制应力都要符合规范规定（表3——1）。4）冷拉速度控制：要使钢筋充分变形，就要适当控制冷拉速度，一般以0.5——1.0为宜。同时要求，冷拉到规定的应力和冷拉率以后，随即停拉2——3以后，再放松钢筋，结束冷拉，以给钢筋充分变形的时间。5）冷拉控制方法：冷拉时只用冷拉率或者冷拉应力控制叫单控，冷拉时冷拉率和冷拉应力同时应用，称为双控。采用单控，施工简单方便。但对于材质不均匀的钢筋，不可能逐根试验（逐根试验，费工费料，不可能这样做，有的同一根钢筋冷拉率也不一样）冷拉质量得不到保证。双控方法可以避免上述问题。冷拉时，对于控制应力已经达到，冷拉率没有超过允许值的，可以认为合格。但是，如果冷拉率已经达到，而冷拉应力还达不到控制应力，这种钢筋要降低强度使用。对于预应力钢筋必须采用双控方法。（四）冷拉设备简说：（如29页图3——2）冷拉设备一般都有拉力装置（给钢筋施加拉力的设备）、承力装置（固定受力的设备）、钢筋夹具（固定连接钢筋的设备）、测量设备（测量冷拉长度的设备）组成。各种用途的设备，都有许多类型，在施工实习或者今后的实际工作中注意了解掌握。三.钢筋冷拔：（一）钢筋冷拔的概念：这是将直径6——8的1级钢筋冷拔成低碳钢丝的一种钢筋加工手段。特点是，与受纯拉伸应力比，冷拔是同时受纵向拉伸和横向压缩的立体应力。因此，钢筋冷拔后的强度提高更多，可达40%——90%，但冷拔后塑性大大降低，应力应变的屈服阶段基本不再存在。（硬度提高了，塑性降低了）。（二）冷拔低碳钢丝分级和用途：它分甲级和乙级。甲级主要作预应力钢筋使用；乙级可以用于焊接钢筋网、焊接骨架、焊接箍筋、焊接构造钢筋。（三）冷拔基本工艺：（基本过程是）轧头：固定钢筋端部的工序；剥皮：清楚钢筋表层硬渣壳的工序（钢筋表层的硬渣壳，容易损坏拔丝模具）；润滑：减少拔丝过程磨阻力的工序（润滑剂一般用甲级石灰、动物油、白蜡、水，按适当比例配置而成，经验比例为1：0.3：0.1：2）；拔丝：将钢筋通过特制的钨合金拔丝模孔强力拉拔成小直径钢丝的工序。（四）冷拔影响因素：主要影响因素是钢筋本身的质量和冷拔的总压缩率。例如：对于质量的要求，甲级冷拔低碳钢丝要用符合Ⅰ级热轧钢筋的光圆盘条进行拔制。总压缩率一般按下式控制：%100/)(20220ddd式中：d0—原料钢筋直径（mm）；d—成品钢丝直径（mm）；β越大，抗拉强度提高越大，同时，塑性降低也越多。因此β不宜过大或过小，一般控制在60—80%。所以直径5mm的钢丝由φ8钢筋拔制；直径3.5—4mm的钢丝由φ6.5的钢筋拔制。（五）冷拔次数控制：由钢筋拔成钢丝一般要经过多次冷拔，冷拔次数对钢丝强度影响不大，但却影响生产率。因为，次数过少，一次压缩率大，对拔丝机具要求高（功率要大），对拔丝模具损耗严重，还容易断丝；次数过多，钢丝的塑性降低也多，并且拔成的钢丝脆性大，容易断，生产率就会降低。次数的控制是控制每一次拉拔前后的直径比，一般合适的直径比为1.15。四.钢筋焊接：钢筋焊接也是钢筋加工的重要内容之一，钢筋焊接方法很多，焊接设备复杂，技术要求较高，因此，对电焊工要专门进行技术培训，故本部分内容课堂上不再进行讨论。五.钢筋的其他加工：钢筋的调直、除锈、剪切、弯曲等工作，都是钢筋加工的具体内容。（一）调直：钢筋成型加工之前必须进行的工作就是调直。调直的方法可以用调直机，也可以人工在钢板上用锤子敲打，更多的是采用冷拉法。专门为了调直进行的冷拉，要控制冷拉率不大于1—2%。（二）除锈：钢筋在运输、存放等管理过程中，难免会沾污油渍、漆污、生锈等。过去在施工前，除锈是必须要进行的工序，以免影响与砼的粘接。但实践证明，不严重的锈对粘接性并无影响。所以，现在对一般的锈不再清除。锈在冷拉、调直等加工工序中，锈会自动脱落。生锈严重的一般还是要清理。除锈方法常用：钢丝刷擦刷，机动钢丝轮擦磨，机动钢丝刷磨刷，喷沙枪喷沙，生锈很严重，有特殊要求的，可在硫酸或者盐酸池中进行酸洗除锈。（三）剪切：剪切是指钢筋的下料切断。这一工作主要是选择合适的剪切机具。常用的有电动剪切机或液压剪切机（剪切40mm以下的）、手动剪切器（剪切12mm以下的）、氧炔焰切割、电弧切割（切割特粗钢筋）。（四）弯曲成型：40mm以下的钢筋一般用专门的钢筋弯曲机弯曲成型，无弯曲机的也可以在工作台上手工弯制。但，不论采取什么方法，弯曲成型都应符合设计图纸的要求。六.钢筋配料：钢筋配料加工主要是使长料长用，短了短用，余料配用，尽量减少钢筋的废料。配料加工应做好两项工作，一是按设计图纸计算好各种钢筋的下料长度，二是选择适当的代换钢筋。（一）下料长度计算（简介）：直钢筋下料长度=外包线长度+弯钩加长值弯起钢筋（包括箍筋）的下料长度=外包线总长度-弯曲调整值+弯钩加长值1.外包线长度：（在钢筋砼结构学中应有详细介绍）钢筋直径具有一定的尺寸，钢筋弯曲后，其外包长度和中线长度是不同的，外包线长，中线短，这是显而易见的道理。它们之间的差值叫“度量差值”。在设计图中，钢筋的尺寸一般按外包尺寸表注，但加工下料长度应按中线计算。因此计算下料长度时，必须从外包尺寸中扣除度量差值。这一工作是对外包长度的调整，因此量度差值也叫“弯曲调整值”。它的大小，弯转角度、钢筋直径弯转心轴的直径有关。所以要求：1）钢筋端部弯钩的内经不得小于2.5倍的钢筋直径（既2.5d）；Ⅱ级钢筋弯转900时，当钢筋的直径小于16mm时，其最小弯转内直径应为5d；当钢筋的直径大于16mm时，其最小弯转内直径应为7d。2）弯起钢筋弯折处的圆弧内半径不小于12.5d，此时，弯转300的调整值为0.4d，弯转450的调整值为1d，弯折600的调整值为2d。（这是水工砼施工规范的规定，目的是防止钢筋内弯处的砼受到过大的局部挤压。）2.端部弯钩长度：钢筋.端部弯钩长度一般只计外包线（钩顶切线）以外需要增加的长度。这个需要增加的长度与弯钩的制作方法和弯钩形式有关。人工弯制时，为了有利于钢筋扳子卡固，端部要留有平直段（一般3d），机械弯制时，平直段可以缩短，甚至取消。人工弯制时的加长值的取法为；半圆钩为6.25d，斜钩.为5d，直角钩为3.5d。圆钢筋制成的箍筋，其弯钩的加长值按教材35页表3—4控制。（二）箍筋的代换：1.钢筋代换的原因：施工中缺少设计图纸中所要求的钢筋的品种或者规格，以现有的钢筋品种或者规格代替设计所要求的钢筋的品种或者规格，以促使施工按计划进度进行。2.钢筋代换原则：1）等强度代换：按钢筋承担的拉、压能力相等原则进行代换。2）等面积代换：按钢筋面积相等的原则进行代换。（配津率代换）3）等弯矩代换：按抗弯能力相等的原则进行代换。4）进行抗裂验算：对构件裂缝开展宽度有控制要求的。5）满足构造要求：钢筋间距、最小直径、钢筋根数、锚固长度等。第二节模板工程模板是砼工程不可缺少的作业内容，模板需要消耗大量的木材、钢材、劳动力、资金等，模板质量还会直接影响砼工程的质量和进度。因此，对模板工程也要给予高度重视。一.模板的作用：模板对新浇筑的塑性砼起着成型、支承作用，同时具有保护和改善混凝土表面质量的作用。二.对模板的要求：1.保证混凝土结构物外形、尺寸位置符合设计要求。2.具有足够的强度、刚度、稳定性。3.表面光华平整，接缝严密，遇水不变形，不漏浆。4.做到标准化，系列化，方便拆装，周转次数多。5.有利于机械化施工。6..尽量节约木材。三.模板的基本类型：1.按形状分：模板形状一般随混凝土结构物形状二异，使用最多的是平面模板，部分结构物使用异形模板。2.按材料分：类型繁多，主要有：木模（优点是；加工方便能够适应形状复杂的各种结构，隔热性能好，对砼表面保护有利；缺点是：容易变形，周转次数少，成本高。过去采用较多，现已逐步减少）、胶合板模（优点：重量小，表面平整，吸水后变形小使用周期比一般模板高1—2倍，缺点还是成本较高。使用量比过去多）、钢模（优点：周转次数高，施工质量好，经济效果好；缺点隔热、保温性能差，不利于冬季施工。现在使用广泛）、胎模（优点：有利于就地取材，能适应构件的各种形状，当地材料模成本底，缺点：工程量较大。在中小型水利工程中使用较多。）、其它材料模板：塑料模、砼模、钢筋模等它们也各有自己的特点。3.按使用方式分：模板有固定式、拆移式、移动式、滑动式、翻转式。（五种）其中拆移式使用最广，翻转式只用于预制构件。四.常用模板介绍：（一）固定式模板：（见37页图3—13）这是按建筑构件的形状、尺寸制作的位置固定的模板。这种模板有的只使用一