1.1.3 混凝土
混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料，需要时掺入外加剂和矿
物掺合料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。
混凝土按施工工艺分主要有预拌混凝土、现场搅拌混凝土、离心成型混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土等，按拌和料的流动度分有干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土、自流平混凝土等。
1.1.3.1 材料
1.水泥
常用的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，常用水泥的选用及各种水泥的适用范围见表1.7。
表1.7
常用水泥的种类
2.砂
砂按其产源可分为天然砂和人工砂。由自然条件作用而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。天然砂可分为河砂、湖砂、海砂和山砂。人工砂又分机制砂和混合砂。人工砂为经除土处理的机制砂、混合砂的统称。机制砂是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。混合砂是由机制砂和天然砂混合制成的砂。按砂的粒径可分为粗砂、中砂和细砂，目前是以细度模数来划分粗砂、中砂和细砂，习惯上仍用平均粒径来区分，见表1.8。
表1.8
砂 的 分 类
混凝土用砂按0.630mm筛孔的累计筛余量可分为三个级配区，见表1.9。砂的颗粒级配应处于表中的任何一个区域内。
配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。Ⅱ区宜用于强度等级C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅰ区宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅲ区宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。
表1.9
砂颗粒级配区
3.石
普通混凝土所用的石子可分为碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石；由自然条件作用而形成的粒径大于5mm的岩石颗粒，称为卵石。碎石和卵石的颗粒级配，应符合表1.10的要求。
表1.10
碎石或卵石的颗粒级配范围
注 公称粒级的上限为粒级的最大粒径。
单粒级宜用于组合成具有要求级配的连续级配，也可与连续级配混合使用，以改善其级配或配成较大粒度的连续级配。不宜用单一的单粒级配制混凝土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不会发生离析或影响混凝土的质量。
4.水
一般符合国家标准的生活饮用水，可直接用于拌制各种混凝土。地表水和地下水首次使用前，应按有关标准进行检验后方可使用。
海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。有饰面要求的混凝土也不应使用海水拌制。
混凝土生产厂及商品混凝土厂搅拌设备的洗刷水，可用作拌和混凝土的部分用水。但要注意洗刷水所含水泥和外加剂品种对所拌和混凝土的影响，并且最终拌和水中氯化物、硫酸盐及硫化物的含量应满足表1.11的规定。
表1.11
混凝土拌和用水中物质含量限值
注 使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土氯化物含量不得超过350mg/L。
1.1.3.2 机具
1.搅拌机
常用的混凝土搅拌机按其搅拌原理主要分为自落式搅拌机和强制式搅拌机两类。
（1）自落式搅拌机。这种搅拌机的搅拌鼓筒是垂直放置的。随着鼓筒的转动，混凝土拌和料在鼓筒内做自由落体式翻转搅拌，从而达到搅拌的目的。自落式搅拌机多用以搅拌塑性混凝土和低流动性混凝土。筒体和叶片磨损较小，易于清理，但动力消耗大，效率
低。搅拌时间一般为90～120s/盘，其构造如图1.22～图1.24所示。
图1.22 自落式搅拌机
图1.23 自落式锥形反转出料搅拌机（单位：mm）
鉴于此类搅拌机对混凝土骨料有较大的磨损，从而影响混凝土质量，现已逐步被强制式搅拌机所取代。
图1.24 自落式混凝土搅拌机搅拌筒的几种形式
图1.25 涡桨式强制搅拌机
图1.26 涡桨式强制搅拌机构造图
1—搅拌盘；2—搅拌叶片；3—搅拌臂；4—转子；
5—内壁铲刮叶片；6—出料口；7—外壁铲刮
叶片；8—进料口；9—盖板
（2）强制式搅拌机。强制式搅拌机的鼓筒筒内有若干组叶片，搅拌时叶片绕竖轴或卧轴旋转，将材料强行搅拌，直至搅拌均匀。这种搅拌机的搅拌作用强烈，适宜于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土，也可搅拌流动性混凝土，具有搅拌质量好、搅拌速度快、生产效率高、操作简便及安全等优点。但机件磨损严重，一般需用高强合金钢或其他耐磨材料做内衬，多用于集中搅拌站。外形参见图1.25，
构造如图1.26和图1.27所示。
2.水平运输设备
（1）手推车。手推车是施工工地上普遍使用的水平运输工具，手推车具有小巧、轻便等特点，不但适用于一般的地面水平运输，还能在脚手架、施工栈道上使用；也可与塔吊、井、架等配合使用，解决垂直运输。
（2）机动翻斗车。系用柴油机装配而成的翻斗车，功率7355W，最大行驶速度达35km/h。车前装有容量为400L、载重1000kg的翻斗。具有轻便灵活、结构简单、转弯半径小、速度快、能自动卸料、操作维护简便等特点。适用于短距离水平运输混凝土以及砂、石等散装材料，如图1.28所示。
（3）混凝土搅拌输送车。混凝土搅拌输送车是一种用于长距离输送混凝土的高效能机械（图1.29～图1.31），它是将运送混凝土的搅拌筒安装在汽车底盘上，而以混凝土搅拌站生产的混凝土拌和物灌装入搅拌筒内，直接运至施工现场，供浇筑作业需要。在运输途中，混凝土搅拌筒始终在不停地慢速转动，从而使筒内的混凝土拌和物可连续得到搅动，以保证混凝土通过长途运输后，仍不致产生离析现象。在运输距离很长时，也可将混凝土干料
图1.27 强制式混凝土搅拌机的几种形式
图1.28 机动翻斗车
图1.29 国产JC2型混凝土搅拌输送车（单位：mm）
装入筒内，在运输途中加水搅拌，这样能减少由于长途运输而引起的混凝土坍落度损失。
图1.30TATRA混凝土搅拌输送车
图1.31 MR45T型混凝土搅拌输送车（单位：mm）
3.垂直运输设备
（1）井架。主要用于高层建筑混凝土灌筑时的垂直运输机械，由井架、台灵拔杆、卷扬机、吊盘、自动倾卸吊斗及钢丝缆风绳等组成，具有一机多用、构造简单、装拆方便等
优点。起重高度一般为25～40m，如图1.32所示。
（2）混凝土提升机。混凝土提升机是供快速输送大量混凝土的垂直提升设备。它是由钢井架、混凝土提升斗、高速卷扬机等组成，其提升速度可达50～100m/min。当混凝土提升到施工楼层后，卸入楼面受料斗，再采用其他楼面水平运输工具（如手推车等）运送到施工部位浇筑。一般每台容量为0.5m3×2的双斗提升机，当其提升速度为75m/min时，最高高度达120m，混凝土输送能力可达20m3/h。因此对于混凝土浇筑量较大的工程，特别是高层建筑，是很经济适用的混凝土垂直运输机具。
（3）施工电梯。按施工电梯的驱动形式，可分为钢索牵引、齿轮齿条曳引和星轮滚道曳引三种形式。其中钢索曳引的是早期产品，已很少使用。目前国内外大部分采用的是齿轮齿条曳引的形式，星轮滚道是最新发展起来的，传动形式先进，但目前其载重能力较小。
图1.33 建筑施工电梯
1—附墙支撑；2—自装起重机；3—限速器；4—梯笼；5—立柱导轨架；6—楼层门；
7—底笼及平面主框架；8—驱动机构；9—电气箱；10—电缆及电
缆箱；11—地面电气控制箱
按施工电梯的动力装置又可分为电动和电动—液压两种。电力驱动的施工电梯，工作速度约为40m/min，而电动—液压驱动的施工电梯其工作速度可达
96m/min。
施工电梯的主要部件有基础、立柱导轨井架、带有底笼的平面主框架、梯笼和附墙支撑。
其主要特点是用途广泛、适应性强，安全可靠，运输速度高，提升高度最高可达150～200m以上（图
1.33）。
4.泵送设备及管道
（1）混凝土泵构造原理。混凝土泵有活塞泵、气压泵和挤压泵等几种不同的构造和输送形式，目前应用较多的是活塞泵。活塞泵按其构造原理的不同，又可以分为机械式和液压式两种。
1）机械式混凝土泵的工作原理如图1.34所示，进入料斗的混凝土，经拌和器搅拌可避免分层。喂料器可帮助混凝土拌和料由料斗迅速通过吸入阀进入工作室。吸入时，活塞左移，吸入阀开，压出阀闭，混凝土吸入工作室；压出时，活塞右移，吸入阀闭，压出阀开，工作室内的混凝土拌和料受活塞挤出，进入导管。
2）液压活塞泵是一种较为先进的混凝土泵，其工作原理如图1.35所示。当混凝土泵工作时，搅拌好的混凝土拌和料装入料斗，吸入端片阀移开，排出端片阀关闭，活塞在液压作用下，带动活塞左移，混凝土混合料在自重及真空吸力作用下，进入混凝土缸内。然后，液压系统中压力油的进出方向相反，活塞
右移，同时吸入端片阀关闭，压出端片阀移开，混凝土被压入管道，输送到浇筑地点。由
图1.34 机械式混凝土泵工作原理
图1.35 液压活塞式混凝土泵工作原理
1—混凝土缸；2—推压混凝土的活塞；3—液压缸；
4—液压活塞；5—活塞杆；6—料斗；7—吸入
阀门；8—排出阀门；9—Y形管：10—水箱；
11—水洗装置换向阀；12—水洗用高压软管；13—水洗用法兰；14—海绵球；
15—清洗活塞
于混凝土泵的出料是一种脉冲式的，所以一般混凝土泵都有两套缸体左右并列，交替出料，通过Y形导管，送入同一管道，使出料稳定。
（2）混凝土汽车泵或移动泵车。将液压活塞式混凝土泵固定安装在汽车底盘上，使用时开至需要施工的地点，进行混凝土泵送作业，称为混凝土汽车泵或移动泵车。一般情况下，此种泵车都附带装有全回转三段折叠臂架式的布料杆。整个泵车主要由混凝土推送机构、分配闸阀机构、料斗搅拌装置、悬臂布料装置、操作系统、清洗系统、传动系统、汽车底盘等部分组成，如图1.36所示。这种泵车使用方便，适用范围广，它既可以利用在工地配置装接的管道输送到较远、较高的混凝土浇筑部位，也可以发挥随车附
带的布料杆的作用，把混凝土直接输送到需要浇筑的地点。
图1.36 混凝土汽车泵
施工时，现场规划要合理布置混凝土泵车的安放位置。一般混凝土泵应尽量靠近浇筑
地点，并要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得到混凝土供应，进行连续压送，以充分发挥混凝土泵的有效能力。
混凝土泵车的输送能力一般为80m3/h；在水平输送距离为520m和垂直输送高度为
110m时，输送能力为30m3/h。
（3）固定式混凝土泵。固定式混凝土泵使用时，需用汽车将它拖带至施工地点，然后进行混凝土输送。这种形式的混凝土泵主要由混凝土推送机构、分配闸机构、料斗搅拌装置、操作系统、清洗系统等组成。它具有输送能力大、输送高度高等特点，一般最大水平输送距离为250～600m，最大垂直输送高度为150m，输送能力为60m3/h左右，适用于高层建筑的混凝土输送，如图1.37所示。
图1.37 固定式混凝土泵（单位：mm）
（4）混凝土输送管道。混凝土输送管包括直管、弯管、锥形管、软管、管接头和截止阀。对输送管道的要求是阻力小、耐磨损、自重轻、易装拆。
1）直管：常用的管径有100mm、125mm和150mm三种。管段长度有0.5m、1.0m、2.0m、3.0m和4.0m五种，壁厚一般为1.6～2.0mm，由焊接钢管和无缝钢管制成。
2）弯管：弯管的弯曲角度有15°、30°、45°、60°和90°，其曲率半径有1.0m、0.5m
和0.3m三种，以及与直管相应的口径。
3）锥形管：主要是用于不同管径的变换处，常用的有φ175～150mm、φ150～
125mm、φ125～100mm。常用的长度为1m。
4）软管：软管的作用主要是装在输送管末端直接布料，其长度有5～8m，对它的要求是柔软、轻便和耐用，便于人工搬动。
5）管接头：主要是用于管子之间的连接，以便快速装拆和及时处理堵管部位。
6）截止阀：常用的截止阀有针形阀和制动阀。逆止阀是在垂直向上泵送混凝土过程中使用，如混凝土泵送暂时中断，垂直管道内的混凝土因自重会对混凝土泵产生逆向压力，逆止阀可防止这种逆向压力对泵的破坏，使混凝土泵得到保护且启动方便。
5.混凝土布料设备
（1）混凝土泵车布料杆。混凝土泵车布料杆，是在混凝土泵车上附装的既可伸缩也可
曲折的混凝土布料装置。混凝土输送管道就设在布料杆内，末端是一段软管，用于混凝土浇筑时的布料工作。图1.38、图1.39是一种三叠式布料杆混凝土浇筑范围示意图。这种装置的布料范围广，在一般情况下不需再行配管。
图1.38 三折叠式布料杆浇筑范围
图1.39 独立式混凝土布料器（单位：mm）
1、7、8、15、16、27—卸甲轧头；2—平衡臂；3、11、26—钢丝绳；4—撑脚；5、12—螺栓、螺母、垫圈；6—上转盘；9—中转盘；10—上角撑；13、25—输送管；14—输送管轧头；17—夹子；18—底架；19—前
（2）独立式混凝土布料器。独立式混凝土布料器是与混凝土泵配套工作的独立布料设备。在操作半径内，能比较灵活自如地浇筑混凝土。其工作半径一般为10m左右，最大的可达40m。由于其自身较为轻便，能在施工楼层上灵活移动，所以，实际的浇筑范围较广，适用于高层建筑的楼层混凝土布料。
（3）固定式布料杆。固定式布料杆又称塔式布料杆，可分为两种：附着式布料杆和内爬式布料杆。这两种布料杆除布料臂架外，其他部件如转台、回转支撑、回转机构、操作平台、爬梯、底架均采用批量生产的相应的塔吊部件，其顶升接高系统、楼层爬升系统亦取自相应的附着式自升塔吊和内爬式塔吊。附着式布料杆和内爬式布料杆的塔架有两种不同结构：一种是钢管立柱塔架，另一种是格桁结构方形断面构架。布料臂架大多采用低合金高强钢组焊薄壁箱形断面结构，一般由三节组成。薄壁泵送管则附装在箱形断面梁上，两节泵管之间用90°弯管相连通。这种布料臂架的俯、仰、曲、伸均由液压系统操纵。为了减小布料臂架负荷对塔架的压弯作用，布料杆多装有平衡臂并配有平衡重。
目前有些内爬式布料杆如HG17～HG25型，装用另一种布料臂架，臂架为轻量型钢格桁结构，由两节组成，泵管附装于此臂架上，采用绳轮变幅系统进行臂架的折叠和俯仰变幅。这种布料臂的最大工作幅度为17～28m，最小工作幅度为1～2m。
固定式布料杆装用的泵管有三种规格：φ100mm、φ112mm、φ125mm，管壁厚一般为
6mm。布料臂架上的末端泵管的管端还都套装有4m长的橡胶软管，以利于布料。
（4）起重布料两用机。该机亦称起重布料两用塔吊，多以重型塔吊为基础改制而成，主要用于造型复杂、混凝土浇筑量大的工程。布料系统可附装在特制的爬升套架上，亦可安装在塔顶部经过加固改装的转台上。所谓特制爬升套架乃是带有悬挑支座的特制转台与普通爬升套架的集合体。布料系统及顶部塔身装设于此特制转台上。近年我国自行设计制造一种布料系统装设在塔帽转台上的塔式起重布料两用机，其小车变幅水平臂架最大幅度56m时，起重量为1.3t，布料杆为三节式，液压曲伸俯仰泵管臂架，其最大作业半径
为38m。
图1.40 混凝土浇筑布料斗（单位：mm）
（5）混凝土浇筑斗。
1）混凝土浇筑布料斗（图1.40）。
为混凝土水平与垂直运输的一种转运工具。混凝土装进浇筑斗内，由起重机吊送至浇筑地点直接布料。浇筑斗是用钢板拼焊成簸箕式，容量一般为1m3。两边焊有耳环，便于挂钩起吊。上部开口，下部有
门，门出口为40cm×40cm，采用自动闸
门，以便打开和关闭。
2）混凝土吊斗。混凝土吊斗有圆锥形、高架方形、双向出料形等（图
1.41），斗容量0.7～1.4m3。混凝土由搅
拌机直接装入后，用起重机吊至浇筑
地点。
图1.41 混凝土吊斗（单位：mm）
6.混凝土振动设备
振动设备介绍见表1.12。
表1.12
振动设备介绍