高性能砼的拌制與澆注質(zhì)量的控制課件

衷心祝愿中鐵大橋局集團(tuán)第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會取得圓滿成功!20.07.20231第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會高性能砼的拌制、澆注

質(zhì)量的控制

東海大橋砼工廠QC小組秦非20.07.20232第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會目錄一、工程概況二、小組概況三、選題理由四、工程量與工期五、目標(biāo)可行性研究六、小組活動安排七、影響澆注質(zhì)量的因素分析八、對策計(jì)劃九、實(shí)施十、墩柱澆注難點(diǎn)與對策十一、箱梁澆注及配合比調(diào)整十二、今后打算20.07.20233第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會工程概況

洋山深水港東海大橋是國家重點(diǎn)工程，是目前世界上最大的跨海大橋。由中鐵大橋局集團(tuán)公司第四工程公司承建的東海大橋Ⅲ標(biāo)段工程總長10.99km，占全橋總長的40%。Ⅲ標(biāo)段的主要任務(wù)是制、架墩柱和70m預(yù)應(yīng)力箱梁。所用砼為高性能海工砼，砼總量為400000m3，全部采用泵送。高性能砼對集團(tuán)公司來說是第一次使用。Ⅲ標(biāo)砼工廠擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)高性能砼的任務(wù)。因而設(shè)計(jì)、調(diào)整、拌制、運(yùn)輸、泵送高性能砼，確保高性能砼的澆注質(zhì)量，成為砼工廠QC小組的主要任務(wù)。20.07.20234第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會小組概況小組名稱砼工廠QC小組成立日期2003年3月1日成員姓名職務(wù)組內(nèi)任職管光華試驗(yàn)工程師組長彭德榮廠長副組長張金南副廠長組員晏為華機(jī)械工程師組員陸平技師組員楊明橋高級試驗(yàn)工組員（取樣員、送樣員）林風(fēng)雷高級試驗(yàn)工組員秦非試驗(yàn)工組員活動日期2003年3月—2004年10月成員平均受QC教育50課時(shí)20.07.20235選題理由創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程、保業(yè)主滿意Ⅲ標(biāo)項(xiàng)目部分項(xiàng)工程合格率100%。砼外觀質(zhì)量達(dá)輪廓分明、線條流暢。表面光滑。

選定課題首次生產(chǎn)高性能砼，無經(jīng)驗(yàn)。Ⅲ標(biāo)砼工廠確保高性能砼拌制、澆注質(zhì)量。公司質(zhì)量方針20.07.20236第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會工程量與工期⑴工程量墩柱為空心結(jié)構(gòu)，每個(gè)墩柱砼方量90~120m3，共計(jì)286個(gè)。70m預(yù)制箱梁，每片箱梁砼方量為760m3，共計(jì)310片。⑵工期本標(biāo)段總工期33.5個(gè)月，由于受惡劣氣候影響，實(shí)際有效施工作業(yè)工期僅為20個(gè)月左右。2005年5月30日完工。20.07.20237第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會目標(biāo)可行性分析

⑴由于高性能砼的設(shè)計(jì)檢測周期長，僅砼耐久性一項(xiàng)需三個(gè)月。當(dāng)時(shí)Ⅲ標(biāo)試驗(yàn)室尚未建成，更不具檢測耐久性的資質(zhì)。故高性能砼設(shè)計(jì)、耐久性檢驗(yàn)、原材料的化學(xué)成分檢測全部委托上海市建筑科學(xué)研究院。委托工作已在項(xiàng)目部總工程師領(lǐng)導(dǎo)下完成。⑵小組成員多數(shù)參加過蕪湖長江大橋的建設(shè)。蕪湖橋使用摻粉煤灰泵送砼，與東海大橋摻微礦粉的高性能砼有相似之處。雖然東海大橋工程緊、任務(wù)重，但是QC小組對確保東海大橋高性能砼的澆注質(zhì)量是充滿信心的。20.07.20238第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會小組活動安排1.學(xué)習(xí)高性能砼的有關(guān)知識技術(shù)要求。2.復(fù)驗(yàn)上建院設(shè)計(jì)的高性能砼配合比，復(fù)驗(yàn)結(jié)果見附表6-2。3.復(fù)驗(yàn)摻合料的最佳摻量，見附表6-3(1)、6-3(2)。4.根據(jù)調(diào)整范圍，調(diào)整砼的配合比，見附表6-4。

20.07.20239第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會附表6.2項(xiàng)目部位水泥kg砂kg石kg水kg減水劑kg摻合料kg坍落度mm砼外觀初凝強(qiáng)度MPa墩柱17672210851534.4264225粘、氣泡多約10hR51=80箱梁19270610591534.8288225粘、氣泡多約7h30minR51=8920.07.202310第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會附表6.3(1)編號水泥（g）摻合料（g）中砂（g）外加劑（g）水（g）擴(kuò)展度（mm）強(qiáng)度R7（Mpa）145008004.512616766.5240545（10﹪）8004.512623669.0336090（20﹪）8004.512618366.04315135（30﹪）8004.512623457.05270180（40﹪）8004.512619958.06225225（50﹪）8004.512622272.07180270（60﹪）8004.512621663.08135315（70﹪）8004.512624355.020.07.202311第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會附表6.3(2)編號水泥（g）摻合料（g）中砂（g）外加劑（g）水（g）擴(kuò)展度（mm）強(qiáng)度R7（Mpa）145006604.513022366.0240545（10﹪）6604.513025359.0336090（20﹪）6604.513024965.04315135（30﹪）6604.513028270.05270180（40﹪）6604.513024458.46225225（50﹪）6604.513028670.07180270（60﹪）6604.513028560.08135315（70﹪）6604.513025848.0990360（80﹪）6604.513026740.020.07.202312第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會附表6.4編號水泥kg/m3摻合料kg/m3砂kg/m3石kg/m3外加劑kg/m3水kg/m3坍落度mmR3MPaR7MPaR28MPa試A-1192288(60﹪)742(42﹪)10245.8(1.2﹪)153出口:1950.5h:2201h:22037.352.480.9試A-2192288(60﹪)664(38﹪)10843.84(0.8﹪)168出口:1800.5h:1951h:19034.253.078.8試A-3192288(60﹪)699(40﹪)10494.8(1﹪)168出口:2300.5h:2151h:21532.454.776.0試B-1144336(70﹪)734(42﹪)10135.8168出口:2400.5h:2301h:23032.347.671.0試B-2144336(70﹪)664(34﹪)10843.84168出口:1800.5h:1751h:18029.943.069.8試B-3144336(70﹪)699(40﹪)10484.8168出口:2250.5h:2201h:21532.148.969.8試C-1192288371黃371機(jī)(42﹪)10245.8153出口:1850.5h:1801h:17836.659.086.4試C-2192288423黃282機(jī)(40﹪)10574.8168出口:1820.5h:1701h:17835.449.977.4試C-3192288402黃268機(jī)(40﹪)10925.28(1.1﹪)153出口:1800.5h:1801h:17740.060.283.620.07.202313第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會

小組達(dá)成以下共識一、東海大橋高性能砼主要表現(xiàn)在很高的耐久性。要求鋼筋100年內(nèi)不生銹。高性能砼宏觀缺陷的存在（裂縫、蜂窩、麻面）都將大大削弱砼對鋼筋的保護(hù)能力，使氯離子對鋼筋腐蝕的速率加快。縮短砼結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，高性能砼對表面質(zhì)量的要求是極高的。二、高性能砼由于W/C小，水泥用量較大，水泥標(biāo)號高，勢必使砼的水化熱增大，不利于砼的體積穩(wěn)定性。只有在降低水泥用量的同時(shí)，摻加適量的優(yōu)質(zhì)摻合料。優(yōu)質(zhì)摻合料的摻入，改善了膠凝材料的顆粒級配，降低了砼的單方用水量，增加了砼的密實(shí)度，提高了砼抵抗劣化的能力。三、高性能砼對原材料的品質(zhì)要求極高，因而要十分注意控制原材料的質(zhì)量。四、高性能砼配合比與普通砼一樣，隨著原材料的差異、季節(jié)溫度的變化、施工條件、泵送距離、構(gòu)件的截面尺寸的不同，需要適時(shí)調(diào)整，才有可能保證砼的澆注質(zhì)量。20.07.202314第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會影響澆注質(zhì)量的因素分析

在嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量指標(biāo)、計(jì)量誤差和模板質(zhì)量的前提下，砼的外觀質(zhì)量則由砼的入模質(zhì)量和振搗質(zhì)量所控制。砼攪拌時(shí)間、坍落度、初凝時(shí)間、振搗時(shí)間應(yīng)為主要控制因素。

砼外觀質(zhì)量砼出口質(zhì)量

振搗質(zhì)量

砼入模質(zhì)量砼入模后的工作度及坍落度振動棒的振搗力、插深、振距初凝時(shí)間原材料的質(zhì)量計(jì)量誤差攪拌時(shí)間振搗時(shí)間季節(jié)、氣溫、減水劑摻量砼運(yùn)輸方式下料、布料方式跌落高度20.07.202315第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會要因確認(rèn)

序號要因確認(rèn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)日期負(fù)責(zé)人結(jié)果1攪拌時(shí)間因有摻合料，比普通砼攪拌時(shí)間長砼色澤一致，坍落度不再改變04/2003~09/2003陸平林風(fēng)雷攪拌時(shí)間不足，和易性不好2坍落度延時(shí)損失坍落度損失大、施工困難1h內(nèi)坍落度的損失≤20mm04/2003~09/2003陸平林風(fēng)雷易堵泵，溫度高時(shí)損失大3初凝時(shí)間與施工速度配套將砼澆注完畢應(yīng)在砼初凝前，初凝≥8h04/2003~09/2003林風(fēng)雷秦非溫度高時(shí)凝結(jié)時(shí)間短，不利于施工4振搗時(shí)間振搗時(shí)間不足，出現(xiàn)氣泡、麻面砼表面趨于平坦、不下沉、無氣泡溢出04/2003~07/2003陸平楊明橋砼無光澤、外觀質(zhì)量差20.07.202316第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會攪拌時(shí)間初凝時(shí)間坍落度延時(shí)損失振搗時(shí)間確認(rèn)（一）

攪拌時(shí)間過長，影響砼產(chǎn)量，攪拌時(shí)間不足，不能保證砼質(zhì)量，摻合料只有與水泥拌和均勻，才能顯示其活性。必須確定最佳攪拌時(shí)間。

確認(rèn)（二）

砼坍落度延時(shí)損失小，才能保證高性能砼的工作度，方便施工。砼坍落度延時(shí)損失與季節(jié)、溫度的變化、緩凝高效減水劑的摻量有關(guān)。

確認(rèn)（三）

初凝時(shí)間要適宜。太短，施工困難影響砼外觀質(zhì)量；太長，影響早期強(qiáng)度。初凝時(shí)間與季節(jié)溫度變化、緩凝高效減水劑的摻量有關(guān)。

確認(rèn)（四）

振搗時(shí)間不足、振距過大、振深不足，砼氣泡不能排凈、不密實(shí)、表面質(zhì)量差。

20.07.202317第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會對策計(jì)劃

高性能砼的入模質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的不同截面，泵送距離遠(yuǎn)近、不同季節(jié)溫度加以調(diào)整，實(shí)施動態(tài)控制。

序號要因?qū)Σ哓?fù)責(zé)人日期要求1攪拌時(shí)間從不同的攪拌時(shí)間中選出最佳時(shí)間陸平林風(fēng)雷04/2003~09/2003保證砼拌勻需要的最基本時(shí)間2坍落度延時(shí)損失從砼出口到入模按1h計(jì)算。改變減水劑摻量，實(shí)測坍落度陸平林風(fēng)雷04/2003~09/20031h內(nèi)損失≯20mm3初凝時(shí)間常溫20℃左右高溫30℃左右改變減水劑摻量秦非04/2003~09/2003砼澆注完畢所需時(shí)間加1~2h4振搗時(shí)間分別為5min、10min、15min拆模后比較陸平林風(fēng)雷04/2003~09/2003砼內(nèi)實(shí)外美所需最基本的振搗時(shí)間

20.07.202318第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會最基本攪拌時(shí)間為120s攪拌時(shí)間

要因?qū)嵤ㄒ唬?/p>

原計(jì)劃是水泥、摻合料分別投料，采用臥式雙軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為3min。其他標(biāo)段發(fā)現(xiàn)砼表面有斑團(tuán)狀摻合料存在，能自行脫落，說明水泥與摻合料并沒有拌勻。為了確保工程質(zhì)量，甲方?jīng)Q定摻合料在水泥廠與水泥一起拌和。目前使用的海工Ⅱ號水泥，是水泥與摻合料的混合物。我們把攪拌時(shí)間分別定為90s、120s、150s、180s、210s。分別測其坍落度，發(fā)現(xiàn)拌制120s后，砼坍落度值不變，砼外觀色澤一致，砼中含有的氣泡均勻細(xì)小。因此決定現(xiàn)場砼的攪拌時(shí)間為120s。實(shí)踐證明是合理的。20.07.202319第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會1h內(nèi)坍落度基本不損失

坍落度延時(shí)損失

要因?qū)嵤ǘ?/p>

說明：在上海建院設(shè)計(jì)的配合比的基礎(chǔ)上，在參數(shù)允許的調(diào)整范圍內(nèi)進(jìn)行砼試拌，試驗(yàn)結(jié)果表明：

新拌砼出口坍落度均在180mm以上，1h內(nèi)坍落度幾乎不損失，可確保高的工作性。出口坍落度最大值為230mm。減水劑摻量增減0.2%時(shí)，坍落度值增減20mm左右。

20.07.202320第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會初凝時(shí)間滿足施工需求

初凝時(shí)間

要因?qū)嵤ㄈ?/p>

為避免施工縫和砼表面色澤一致，預(yù)制構(gòu)件都要求在砼初凝前澆注完畢。為確保砼質(zhì)量，初凝時(shí)間要適當(dāng)長一些，以應(yīng)付意外故障的發(fā)生。預(yù)制箱梁方量大，澆注時(shí)間長，四臺砼攪拌機(jī)同時(shí)工作，各配一臺地泵、一臺布料機(jī)，泵送距離400~600m，澆注的難度大。我們把試驗(yàn)的重點(diǎn)放在箱梁砼配合比上。

在24℃時(shí)（減水劑摻量1﹪）初凝時(shí)間：9h35min

在30℃時(shí)（減水劑摻量1﹪）初凝時(shí)間：8h40min

在30℃時(shí)（減水劑摻量1.2﹪）初凝時(shí)間：10h10min

20.07.202321第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會振搗時(shí)間宜長不宜短，不存在過振振搗時(shí)間

要因?qū)嵤ㄋ模?/p>

澆注箱梁之前，用箱梁砼配合比試泵送（砂率40﹪，減水劑摻量1﹪），坍落度210mm，泵送距離約150m，泵送很順利，并在現(xiàn)場做如下試驗(yàn)：三個(gè)體積為2m3砼，振搗時(shí)間分別為5min、10min、15min。砼均沒有出現(xiàn)泌水離析。拆模后，振搗時(shí)間長的砼表面質(zhì)量明顯好于振搗時(shí)間短的砼的表面質(zhì)量。說明高性能砼抗過振，抗離析，抗泌水性能好。高性能砼水膠比很小，砼很粘，因而不會泌水，所以不怕過振。振搗時(shí)間宜長不宜短。對于箱梁而言，體積大，砼方量大，澆注速度快，過振是不存在的。從已澆注的箱梁砼外觀看，存在的問題是欠振。20.07.202322第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會墩柱澆注難點(diǎn)與對策(僅砼而言)⑴難點(diǎn)

墩柱是空心的，截面狹小，墩頂鋼筋密布，施工人員只能站在墩柱頂面施工。墩柱底部就成了施工難點(diǎn)。（1）因振動棒移動困難，墩柱底部就成了振搗最薄弱的地方（2）首車砼若不加特殊處理，入模后，砼質(zhì)量是最差的，缺少砂漿且嚴(yán)重離析。以上兩個(gè)原因，造成墩柱根部向上約2m的范圍內(nèi)易出現(xiàn)麻面等表面缺陷。20.07.202323第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會(2)對策

砼攪拌機(jī)第一盤是砂漿，主要目的是潤滑地泵、布料機(jī)管道。首車砼由于是空車，要粘去一部分砂漿，從墩頂下料過程中又被鋼筋粘去一部分砂漿。由于砼跌落高度大，砼產(chǎn)生離析，石子局部堆積。首車砼必須增加砂漿含量，以抵消砼在入模過程中的損失。第二車、第三車砼要采取大坍落度、大砂率、大的附加劑摻量。因此時(shí)振動棒的振動力較弱。往后，坍落度逐漸減小。在配料上：砂率由42﹪~41﹪~40﹪減水劑由1.2﹪~1.1﹪~1﹪首車砼的拌制采取手動，以增加砂漿用量調(diào)整砼配合比。砼坍落度正常后，可采取聯(lián)動。在振搗速度上建議首車砼延長振動時(shí)間，以后逐步加快。

20.07.202324第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會⑶QC小組按預(yù)定對策進(jìn)行砼配合比調(diào)整、拌制、運(yùn)輸、泵送，現(xiàn)場實(shí)測坍落度最大值為220mm，一般為180±20mm。東海大橋第一墩在拆模后，砼表面光滑，但存在著色差，主要為水紋狀，可能是模板初次使用脫模劑涂刷不均勻。漏漿比較嚴(yán)重，但漏漿處沒出現(xiàn)麻面，僅出現(xiàn)色差?？慷罩虏坑幸煌肟诖蟮穆槊?，認(rèn)為是欠振所致。20.07.202325第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會HZS-100型攪拌機(jī)剛安裝不久，攪拌機(jī)尚在磨合期內(nèi)，操作人員尚不熟練。石子于5月1日凌晨5時(shí)才運(yùn)到砼工廠，當(dāng)日8時(shí)開始使用由于是連續(xù)級配成錐形堆放，離析很嚴(yán)重，影響了砼的和易性。

問題分析：20.07.202326第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會

通過第一墩柱的澆注，甲方、監(jiān)理、施工單位都認(rèn)為砼的坍落度值要取下限值，要按已報(bào)批的砼配合比施工。在第二個(gè)、第三個(gè)墩柱的砼灌注中，監(jiān)理到現(xiàn)場攪拌站復(fù)核砼配合比，前后方加強(qiáng)聯(lián)系，現(xiàn)場嚴(yán)格控制砼坍落度。其實(shí)質(zhì)是僅保證砼出口質(zhì)量，沒有保證砼的入模質(zhì)量。經(jīng)拆模后，兩個(gè)墩柱存在著同樣的問題：在墩柱下部約1m左右范圍內(nèi)，砼外表面存在著4~5處面積較大的麻面，模板漏漿已有所改善。經(jīng)研究，排除人為因素（漏振）。主要是砂漿不足，振動棒的振搗力不夠。研究決定采用QC小組的對策，前幾車砼砂率、坍落度取上限值。墩身直線段部分砼澆注速度不能過快。改用Φ70振動棒，加大其激振力，以補(bǔ)償振搗條件差造成的影響，杜絕漏漿。從第四個(gè)墩柱開始，所澆注的所有墩柱內(nèi)實(shí)外美，無一出現(xiàn)漏漿麻面等缺陷，墩柱砼澆注質(zhì)量不成問題，已得到公認(rèn)。

20.07.202327第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會

序號墩柱號℃減水劑摻量(占膠凝材料)﹪砂率水膠比坍落度日期1PM354A201.1420.352202003-5-12PM288A301400.351702003-6-13PM288B291420.351802003-6-64PM289A271.2420.352202003-6-13

前四個(gè)墩柱砼主要參數(shù)如下（前3~4車）

20.07.202328第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會墩柱實(shí)際強(qiáng)度序號應(yīng)用部位28d實(shí)際強(qiáng)度（每組平均值）1PM288A57.956.22PM288B59.456.63PM289A56.155.84PM289B580858.55PM290A580859.96PM290B57.257.87PM291A57.557.38PM291B61.259.49PM292A57.958.510PM292B64.961.911PM293A62.161.912PM293B60.660.613PM294A61.762.114PM354B68.770.115PM295A58.459.516PM295B61.859.917PM299A60.861.118PM299B60.160.419PM300A63.564.120PM300B56.061.3n=40R平均=60.2σ=3.06墩柱的強(qiáng)度和耐久性的統(tǒng)計(jì)

20.07.202329第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會指標(biāo)分類Cl—擴(kuò)散系數(shù)（10-12m/s）電通量（C）28d+90d28d建科院試驗(yàn)室1.24477實(shí)測值——828要求值1.501000

從墩柱的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)和墩柱的耐久性指標(biāo)可以說明：東海大橋Ⅲ標(biāo)預(yù)制墩柱的砼質(zhì)量耐久性指標(biāo)完全符合高性能砼要求。墩柱砼耐久性指標(biāo)

20.07.202330第二十四次QC小組活動成果發(fā)表會

箱梁的澆注及配合比的調(diào)整⑴2003年7月18日東海大橋Ⅲ標(biāo)澆注了第一片70m預(yù)制箱梁。箱梁砼澆注全部采用泵送，四臺攪拌機(jī)同時(shí)工作，配合四臺地泵，四臺布料機(jī)。箱梁砼方量大，要在砼初凝前灌注完畢。因而箱梁的澆注質(zhì)量不僅取決于砼的入模質(zhì)量，還取決于砼工廠的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。20.0