第二讲 专业技术：基础与建材（5-9节）

试卷共160分，20道单选共20分，10道多选共20分，5个大案例，内含24个小题，共120分。

本课程分为3个部分：工程技术（专业技术、施工技术）、施工管理和法规标准（法律法规、强制标准和执业规定）。3篇6章50节。第一章专业技术，14节；第二章施工技术，7节；第三章施工管理，23节；第四章法律法规，2节；第五章强制标准，1节；第六章执业规定，3节。

本讲涵盖第一章5-9节内容。

1e411050港口与航道工程混凝土的特点及其配制要求

一：部位划分

 

二：海水环境港口与航道工程钢筋混凝土保护层最小厚度应符合表1e411051-8规定。

注：1．混凝土保护层厚度系指主筋表面与混凝土表面的最小距离；2．表中数值系箍筋直径为6mm时主筋的保护层厚度，当箍筋直径超过6mm时，保护层厚度应按表中规定增加5mm;3．南方指最冷月月平均气温高于o℃的地区；4．位于浪溅区的码头面板、桩等细薄构件的混凝土保护层，南、北方一律采用50mm。

三：关于混凝土的配制强度

 

案例分析

某港口工程沉箱预制混凝土设计要求的混凝土立方体抗压强度标准值为45mpa，经计算和试配确定混凝土的配合比为1：1.15：2.68，水灰比为0.40，高效减水剂的掺量为水泥重的0.7%，ae引气剂的掺量为水泥重的0.08%，混凝土的含气量为4.0%。

问题：（1）混凝土的施工配制强度应是多少？(2)该混凝土的砂率是多少？(3)计算1m³该混凝土的材料用量（水泥、砂、碎石、水、高效减水剂、ae引气剂）各为多少？

提示：水泥的相对密度3.1，砂的相对密度2.62，碎石的相对密度2.65，可取5.5mpa。

答案：

(1)混凝土的施工配制强度=45+1.645×5.5=54mpa;(c45的混凝土取5.5mpa)

(2)混凝土的砂率=(1.15/2.62)/[1.15÷2.62+(2.68/2.65)]=29.1%;砂的相对密度取2.62，碎石的密度取2.65。

(3)[(1/3.1)+(1.l5/2.62)+(2.68/2.65)+0.40]=v*(1-0.04), v=2.26(l升)

1 m³该混凝土水泥用量=1000/2.26=442.5kg;

1m³该混凝土砂用量=442.5×1.15=508.9kg;

1m³该混凝土碎石用量=442.5×2.68=1186kg;

1m³该混凝土拌合水用量=442.5×0.4=177kg;

1m³该混凝土高效减水剂用量=442.5×0.7%=3.1kg；

1m³该混凝土ae引气剂用量=442.5×0.05%=0.22kg。

参考【案例1e411052-3】

1．背景

某港口工程的超高强引气混凝土配合比为1：0.63：1.93，水灰比为0.38;高效减水剂的掺量l%（占水泥重）混凝土的含气量为3%，水泥的相对密度为3.1，中砂的相对密度为2.75，碎石的相对密度为2.82。

2．问题

(l)该混凝土的砂率是多少？

(2)计算该混凝土每立方米的材料用量（水泥，砂，碎石，水，高效减水剂）（计算中外加剂的体积忽略不计）

(2)按《水运工程混凝土施工规范》的绝对体积法计算该混凝土的材料用量：

lkg水泥可配制混凝土的体积v: （水灰比0.38=水：灰）

(1/3.1)+(0.63/2.75)+(1.93/2.82)+o.38=v*(1—3%)， v=1.67l(/kg)

1m3该混凝土中的水泥用量=1000/1.67=598.8kg/m3

砂用量=598.8×0.63=377.2kg/m3

碎石用量=598.8×1.93=1155.7kg/m3

拌合水用量=598.8×0.38=227.5kg/m3

减水剂用量=598.8×0.01=5.99kg/m3

水灰比的选择、水泥用量的确定应同时满足混凝土强度和耐久性的要求。

1.按强度要求得出的水灰比应与表ie411052-2、表ie411052-3所列港口与航道工程海水或淡水环境按耐久性要求规定的水灰比最大允许值相比较，取其较小值（交集）。

2.水泥用量应与表1e411052-4所列海水环境按耐久性要求的最低水泥用量相比较，取其较大值。

基本题型：由重量比推算单位重量水泥可浇筑混凝土体积，再得到每立方混凝土各种原材料用量

常见题型：给出每立方混凝土一种原料用量，其他材料按配合比计算

计算变化：加气混凝土、原材料损耗、用砂含水引起的砂、水用量增减

1e411060港口与航道工程大体积混凝土的开裂机理及防裂措施

案例分析

如下图中图(a)所示，坞墙与底板混凝土分两次浇筑，间歇期14d，测点1、测点2的温升曲线如图(b)所示。问题：

 

（1）在新浇坞墙混凝土②浇筑后的8d内，坞墙混凝土②（）。

a．不变形b．受压

c．受拉d．收缩

(2)坞墙混凝土②浇筑8d以后，该坞墙混凝土②（）。

a．膨胀b．受压

c．受拉d．升温

(3)为防止新浇坞墙混凝土②开裂，在浇筑后的8d内应（）。

a．应采取保温措施b．应采取散热措施

c．无需采取措施d．加强试验与观测

答案：(1)b；(2)c；(3)b。

1e411070管涌和流沙的防治方法

流沙（土）与管涌是由动水力引起的两种主要的渗透破坏形式。流沙（土）：土体中颗粒同时起动而流失的现象。管涌：土体中的细颗粒沿着骨架颗粒所形成的孔隙通道移动或被渗流带走的现象。2014.6滑坡会议。

水在土粒骨架的孔隙中流动时，受到土粒骨架对孔隙水流的摩阻力，这个作用力的方向与水流方向相反，它使动水能量逐渐减小，水头逐渐损失。根据作用力与反作用力相等的原理，水流也必然有一个相等的力作用在土颗粒上，这个力在土力学上称之为动水力或者渗流力。

其防治主要是从土质改良、渗流场改变及渗流出逸边界改善几个方面着手。宗旨是防渗及减弱渗透力。

（一）土质改良

目的是改善土体结构，提高土的抗剪强度与模量及其整体性，减小透水性，增强抗渗透变形能力。常用的有注浆法、高压喷射法、搅拌法及冻结法。

（二）截水防渗

目的是隔断渗透途径或延长渗径、减小水力梯度。水平方向铺设防渗铺盖，可采用黏土及壤土铺盖、沥青铺盖、混凝土铺盖以及土工膜铺盖。垂直方向防渗的结构形式很多。大坝工程的混凝土、黏土芯墙、高压喷射、劈裂灌浆形成的止水帷幕；基坑及其他开挖工程中广泛使用的地下连续墙、板桩、msw工法插筋水泥土墙以及水泥搅拌墙。这些竖向的隔水结构主要是打设在透水层内，其深度根据渗流计算确定。打设在强透水层中时应尽可能深入到不透水层，否则隔渗效果有限。

(三)人工降低地下水位

是最常见的临时防渗措施。在施工期处理管涌、流沙（土）时也常采取这一最简单易行的办法。该法可以降低水头，或使地下水位降至渗透变形土层以下。在弱透水层中采用轻型井点、喷射井点；在较强的透水层中采用深井法。人工降水须注意环境影响，在城市环境里，它常与止水帷幕结合应用。

（四）出逸边界措施

在下游加盖重，以防止土体被渗透力所悬浮，防止流沙（土）。在浸润线出逸段，设置反滤层是防止管涌破坏的有效措施。

（五）其他施工考虑

施工选择枯水期施工；采取水下挖掘及浇筑封底混凝土等施工方法。

1e411080港口与航道工程混凝土的耐久性

耐久性主要包括：抗冻性；防锈性；抗渗性和抗海水侵蚀性。

一、选用优质的原材料

（一）水泥

1．港口与航道工程结构混凝土所用水泥的强度等级不得低于42.5级；

2．有抗冻要求的，宜采用普通硅酸盐和硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥；

3．港口与航道工程中，不得应用烧黏土质火山灰质硅酸盐水泥。

（二）骨料

1．拌制港口与航道工程混凝土的粗、细骨料杂质含量限值、细骨料中氯离子含量限值，应满足《水运工程混凝土施工规范》的规定；

2．海水环境工程中严禁使用活性粗、细骨料；

3．粗骨料的粒径、压碎指标等应满足《水运工程混凝土施工规范》的规定；

4．有抗冻性要求的混凝土必须采用引气剂，保证有足够含气量。

二、按《水运工程混凝土施工规范》，优化配合比设计

1．按混凝土所处工作环境、建筑物部位及使用年限要求等，确定抗冻等级、抗渗等级及抗氯离子渗透标准（电通量值）。

2．按耐久性要求的水灰比最大允许值、最低水泥用量，混凝土含气量值，拌合物氯离子最高限值，钢筋和预应力筋的混凝土保护层最小厚度，均应满足《水运工程混凝土施工规范》。

三、精心施工

1．混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣、养护均应满足《水运工程混凝土施工规范》；

2．海上（水上）混凝土结构，应优先采取陆上预制代替水上现场浇筑；

3．准确控制混凝土中钢筋的保护层厚度；

4．采用优质混凝土涂料进行混凝土涂层保护。

四、防止混凝土结构开裂

1．根据结构受力特点及温度应力计算，对易开裂部位在设计中采取措施；

2．混凝土结构适宜分段，合理地设置施工缝；

3．采取综合有效措施减小大体积混凝土的温度应力；

4．应用纤维混凝土增强混凝土的抗裂能力；

5．施加预应力，增强结构的抗裂能力。

五、应用高性能混凝土详见1e411092条内容。

六、应用环氧涂层钢筋

新技术和新材料，预先用环氧树脂通过特殊工艺涂敷钢筋，极大提高了耐锈性能。

1e411082高性能混凝土的特性

我国的东海大桥、香港青马大桥等，跨海桥梁的设计寿命均在100年以上。

高性能混凝土中活性掺合料的作用机理:

活性掺合料的细度远比水泥细，对浆体起到填充致密作用；大量活性氧化硅、氧化铝，与水泥水化产物ca(0h)2发生二次水化反应，生成新的水化产物-水化硅酸钙填充粗孔隙、连通孔隙，细化和改善了水泥的孔结构，使结构致密化；二次反应，不仅在水化水泥颗粒周围及生成物之间进行，同时还会在骨料与浆体之间进行，使骨料与浆体界面的结合更加致密。

1e411090港口与航道工程预应力混凝土

一、预应力混凝土

钢筋混凝土的工作原理: 由于混凝土对钢筋的握裹力，受力时共同承受荷载，共同变形、共同工作。但是，由于钢筋与混凝土性能有很大差异，钢筋的抗拉强度很高、受拉变形能力很强；而混凝土则相反，抗拉强度及抗拉变形能力都很差，抗压强度则较高。

受拉时，常混凝土很快开裂，而此时的钢筋。于是，人们利用其特性，先对钢筋张拉,在应力状态下浇筑混凝土（或灌注孔道砂浆），待混凝土达到一定强度后，再放松钢筋，钢筋弹性回缩给混凝土施加了一定量值与分布的预压应力，显著提高抗裂能力。

预应力混凝土的优点：

1．采用高强度钢材与混凝土，构件截面小、重量轻，跨越能力大，可加大排架间距和梁板等跨距。

2．预应力构件不易产生裂缝（如梁），耐久性高；抵抗打桩拉应力能力强（如桩），可加大桩长，适应深水港建设，提高承载力。

3．与普通钢筋混凝土比，节省钢材近30%，经济合理。

一、先张法预应力

浇筑前，先进行张拉、锚固于台座上，然后浇筑，待达到强度值后，解除锚固，放松钢筋，使预应力施加于混凝土上，称为先张法预应力。

作为先张法预应力应用的典型是高强混凝土管桩（phc桩）的生产制造。phc桩采用先张法预应力高强混凝土(c80)，高速离心成型，经过常压和高压蒸汽养护而制成。ld即可获得自然养护28d龄期的强度。工艺流程如图1e411091。

二、后张法预应力混凝土

先浇筑,预留孔道。分为抽拔法和埋置法。前者多抽拔钢管，直线孔道；后者埋金属波纹管或薄钢板管。筋沿孔道穿入，待混凝土达到规定的强度后，进行张拉，并以混凝土构件本身为支点锚固。然后压力灌浆封堵。称为后张法预应力。

后张法不需要预应力张拉台座，适用于结构断面大的长大型构件的现场预制。后张法预应力混凝土在大管桩生产中的应用。预应力混凝土大直径管桩采用离心、振动、辊压相结合的复合法工艺生产高强混凝土管节，对管节施加后张预应力进行拼装成长桩。强度高、密实性好、耐锤击。