提高钢管柱内混凝土的密实度

1、单位名称：江苏*建设工程有限公司小组名称： * Q C 小 组 日 期： 2 0 0 9 年 九 月 提高钢柱内混凝土的密实度一课题介绍 1.1课题所在工程简介 西安某公司研发中心，地下两层、地上二十四层，地上高度93.25米，建筑面积40338。工程主要结构由24根箱型钢管柱与H型钢梁组成钢框架，并与两端钢筋混凝土核心筒组成钢框架剪力墙结构。 每节箱型钢管柱的长度为三个楼层（11.40米），柱内在每个楼层框架梁上下分别有一层（共6块）芯板，芯板中心设有200300mm混凝土浇筑孔，四角设置四个25mm的透气孔（见图1），施工图设计钢管柱内浇筑C35C50级普通无收缩混凝土。1.2课题介绍 目

2、前，国内的钢管柱内主要采用的是自密实浇筑混凝土，混凝土的浇筑方法主要有：泵送顶升浇灌法，高位抛落免振捣法，分段抛落振捣浇灌法，导管浇灌振捣法。 我公司虽然有多个类似结构的施工经历，但施工图设计的钢管内采用普通无收缩混凝土浇筑，以及一次浇筑三个楼层及11.4米高度、且有6层芯板的方形钢管柱，我公司尚无施工经验和具体工法参考。为确保钢管柱内混凝土的密实度，公司指令本QC小组对此问题开展“提高钢管柱内混凝土的密实度”为课题的QC小组活动。二、小组概况：本小组成立于2007年，先后已获得省级、国家级等奖项。小组概况如下： 小 组 名 称*QC小组课题类型攻关型注 册 号课题名称提高钢柱内混凝土的密实度

3、活动时间2008年 8 月2008年12月小组人数 8人姓 名职 称职 务组 内 任 职年 龄工程师公司项目监管组 长工程师项目经理副 组 长工程师项目生产经理副 组 长工程师项目副经理组 员工程师技术负责人组 员助 工统计员组 员助 工质检员组 员高级工程师西安公司总工程师技术指导三、选题理由及选题：三、选题理由及选题：为实现“陕西省建筑结构优质工程”的质量目标本企业自身对质量要求比较高为掌握钢管柱内浇混凝土浇筑工艺质量要求 提高钢柱内混凝土的密实度企业要求掌握工艺四、现状调查 目前此类型工程不多见，尤其在西部地区，本小组通过收集资料，对工程的图纸认真研究、对无收缩性混凝土的技术性能进行分析

4、。造成钢柱内混凝土不密实的缺陷主要有：1、混凝土在隔板下部产生自沉；2、刚管柱隔板下面的外边角3045角内出现空隙；3、混凝土与钢管柱之间出现收缩分离；4、混凝土的内部出现气泡。围绕钢管柱内混凝土的浇筑，本小组通过几次（1：1玻璃柱模型）试验，以C50混凝土浇筑为例，并严格按设定的混凝土配比及施工工艺操作，实验结果如下所示：砼标号水（）水泥（）砂（）石子（）粉煤灰（）减水剂（）膨胀剂（）隔板下方产生缝隙高度深度C50170420598106010018.35255-8C50165410610106011018.3544.57-8C501754206001040110195065-6结果显示：混

5、凝土在隔板下部位置均出现混凝土自沉（高度5-6mm，深度5-8cm），未出现其他的缺陷情况。五、设定目标及可行性论证5.1、设定目标值目标值： 消除混凝土在管柱隔板下口的自沉 （隔板下口缝隙3mm，缝深度4cm） 目标值设定5.2、目标值可行性分析： 可 行 性 分 析 项目部支持小组保证项目部为保证活动目标的实现，全力支撑和配合QC小组活动小组成员有多年的QC活动经验，具有较强的工作实践经验，同时都直接参与工程施工目前国内已有此类似工程，并已突破此项技术技术可行 目 标 可 行六、原因分析 本小组围绕第一阶段的试验结果，对造成钢管柱隔板下部混凝土自沉的不利的主要愿意。从“人、机、料、法、环、

6、测”即“5W1H”方面进行分析，并采用鱼刺图的形式表达如下：石子的粒径太小混凝土在管柱隔板下产生自沉人机料法震动棒长度不够没有制定确实可行的施工配合比混凝土振捣方式不对水灰比控制不严浇筑时间控制不严环 膨胀剂的参量控制不准粉煤灰的参量不够责任心不强未控制好浇筑时间没有控制好浇筑温度混凝土的保养措施不够混凝土搅拌不均匀浇筑方法不当 缺少合理的施工工艺混凝土结合部位不密实七、确定要因序号末端因数要因确认确认方法负责人日期确认结果1未控制好浇筑时间没有做到在混凝土初凝之前入模，影响混凝土的流动性。现场观察、分析09.06.27 非要因2责任心不强浇筑时没有严格要规定的要求分段浇筑现场观察、分析09.

7、06.27非要因3振动棒的长度不够由于柱子的高度11米多，振动棒的长度只有8米，对下部振捣不够现场观察、分析09.06.27要 因4混凝土搅拌不均匀混凝土搅拌不均匀，导致浆石分离，降低混凝土的和易性。现场观察、分析09.06.27非要因5膨胀剂的参量控制不准膨胀剂的参量小，混凝土内在起不到到微膨胀的作用，从而混凝土自身达不到微膨胀的功效。现场观察、分析09.06.27非要因6石子的粒径太小骨料的级配不佳，致使混凝土的和易性、流动性减低。现场观察09.06.27非要因7粉煤灰的参量不够粉煤灰使用小，促使水泥用量高，导致混凝土的自收缩。现场观察、分析09.06.27非要因8没有制定确实可行的施工配

8、合比混凝土的配合比不合理，造成浆石分离，影响了混凝土的和易性。现场观察、分析09.06.27要 因9缺少合理的施工工艺没有有效的优化施工操作工艺，导致隔板下部的混凝土中的气泡没有能及时排除。现场观察、分析09.06.27要 因10水灰比控制不严水灰比增大，增加了混凝土的和易性，导致了浆液太多，气泡增多。现场观察、分析09.06.27非要因11混凝土振捣方式不对没有及时的采取复震，造成二次混凝土的结合部位混凝土不密实，加大了混凝土的自沉。现场观察、分析09.06.27要 因12浇筑时间控制不严混凝土的浇筑时间太长，影响了混凝土的终凝时间，混凝土自身得不到密实。现场观察、分析09.06.27非要因

9、13混凝土的保养措施不够冬季浇筑好的混凝土不及时采取保温措施，混凝土受冻，影响混凝土强度。现场观察、分析09.06.27非要因14没有控制好浇筑温度管柱外面的温度太低、太高都会影响混凝的凝固，从而降低混凝土的强度。现场观察、分析09.06.27非要因经过分析确定以下3个要因： 1、没有制定确实可行的施工配合比 2、缺少合理的施工工艺 3、混凝土振捣方式不对 针对钢管柱内隔板下部混凝土产生自沉，导致质量缺陷的3个要因，广泛的提出对策，同时小组成员邀请本公司技术总工、商混站的专家及混凝土方面的权威专家一起讨论、研究，综合分析，制定出相应的对策措施，针对确定的对策，结合要因确定时的判断标准，设定了实

10、施对策要达到的目标，从而制定了实施措施，进行模拟实验。编制的对策表如下： 八、制定对策：对 策 表 序号要因对策目 标措 施实施地点负责人完成时间1没有制定确实可行的施工配合比调整混凝土中各种掺合料的用量制定出确实可行的混凝土的配合比1、应在混凝土中加水泥的含量13.6%的UEA微膨胀剂，使混凝土浇筑后微膨胀剂以补偿收缩达到密实。2、适当的降低水泥的用量，增加粉煤灰的比例。3、减低石子的用量，同时适当增加砂率。4、掺入适当的减水剂。现场实验2008.8.122缺少合理的施工工艺将钢管柱内混凝土进行分层浇筑促使钢管内混凝土的气泡排尽。1、进行分层浇筑，每次浇筑高度80cm100cm为宜。2、每次

11、浇筑到隔板段时，距隔板面20cm位置留到第二次浇筑。现场实验2008.8.123混凝土振捣方式不对振捣钢管混凝土内浇筑法，调整振捣方式通过对混凝土进行有效的复震，使管内混凝土更加密度1、待第一层混凝土浇筑完毕，进行振捣，时间30S。2、间隔30分钟后进行第二层浇筑，混凝土振捣时，将振动棒插入至前面浇筑层10cm20cm处，进行振捣。现场实验2008.8.16九、对策设施 实施一、针对没有制定确实可行的施工配合比： 措施： 1、调整混凝土的配合比，在混凝土中加水泥重量13.6%的UEA微膨胀剂，使混凝土浇筑后微膨胀剂以补偿收缩达到密实。 2、适当的降低水泥的用量，增加粉煤灰的比例。 3、降低石子

12、的用量，同时适当增加砂率。 4、掺入适当的减水剂。效果验证：通过增加粉煤灰的比例，及增加UEA膨胀剂，可以使混凝土自身收缩得到相应的补偿，减少混凝土自身收缩现象。实施二、缺少合理的施工工艺措施： 1、编制合理的施工工艺，混凝土通过导管注入：2、进行分层浇筑，每次浇筑高度80cm100cm为宜。3、每次浇筑到隔板段时，距隔板面留高度20cm的位置，这样混凝土震动棒震动时，管柱内的气泡就能充分排出。4、浇筑混凝土时要将导管伸入混凝土中20cm以上，以免外面空气进入混凝土中。5、管内混凝土浇筑到管顶时，待振捣完毕后，将上面30cm混凝土去除，待30分钟后再进行浇筑，补平。 图为浇筑流程示意图每次管内

13、砼浇捣完后，提升换管，进入二次下管浇筑砼，一直浇至柱顶为止。钢导管制作料斗浇筑砼导管安装至离柱底1.7m振动棒振捣砼表面压光清除浮浆砼试块压力测试砼试块养护制作砼试块砼坍落度测试资料归档效果验证：通过调整施工方法，柱内的气泡明显减少! 实施三、混凝土振捣方式不对对策措施：1、待第一层混凝土浇筑完毕，进行振捣，时间30S。2、间隔30分钟后进行第二层浇筑，混凝土振捣时，将振动棒插入至下面浇筑层10cm20cm处，进行振捣，让下面浇筑层的混凝土中的气泡充分排尽，同时让两次浇筑的混凝土能更好的结合。效果验证：通过调整振捣方式，混凝土的密实度得到了明显的提高。九、效果检查： 通过小组人员的共同努力，完

14、成了课题(实验)的全部对策措施，当混凝土（玻璃柱制作的模型）模板拆除后： 隔板下方产生空隙(气泡聚集) 隔板下出现收缩缝隙的深度 混凝土在隔板下口出现的缝隙 通过（模拟实验）对策实施后，效果明显得到了提高，隔板下方缝隙高度已控制在目标值范围内，但隔板下口的缝隙深度超过目标值。结论：此次实验没有达到目标值。 十、原因分析（第二轮PDCA） 为了能使钢管柱内隔板下口的混凝土缝隙深度缩小到所确定的目标值以内，需要重新分析、论证，小组认真统计、分析前两次的实验结果，同时请教相关专家，总结了以下可能导致不达目标值的原因。 1、小组前两次的实验都是通过玻璃（1cm厚）制作的模型柱作实验的，虽然玻璃柱在实验

15、过程中侧面每隔12cm都加了背楞，但由于玻璃的强度有限，容易产生变形；这样降低了混凝土中膨胀剂的作用。制作玻璃柱所使用的玻璃胶，由于玻璃胶比较软，吸收了砼中膨胀剂的膨胀应力，从而也能降低混凝土中膨胀剂的作用。 2、两次实验浇筑时采用的混凝土都是普通混凝土的配合比加膨胀剂再参入其他胶凝材料。因为所使用的普通混凝土配比（以C50为例）：水灰比小，砂率比较小（564/m3），外加剂少（防冻剂18.3/m3、膨胀剂52/m3），可以看出粗骨料比重多，所以混凝土的和易性就比较差，流动性小。 3、前两次做的实验都是采用玻璃柱（1cm厚）制作模型实验，由于玻璃柱的表面比较光滑，没有附作力，与混凝土粘接不上，

16、从而不能有效防范混凝土的收缩。通过小组成员的认真分析，资料汇总，总结得出，造成两次实验不成功的原因：1、实验的模型柱材料不合理； 2、管柱内的混凝土配比不符合技术性能要求； 本小组围绕一、二阶段的试验结果，对造成钢管柱隔板下部混凝土自沉的不利的主要原因。从“人、机、料、法、环、测”即“5W1H”方面进行分析，并采用树状图的形式表达如下：模型柱材料不合理侧板变形侧板材料强度不够侧板材料厚度不够混凝土与侧板缺少附作力侧板比较光滑侧板的背楞间距大水灰比小混凝土产生气泡配合比不佳混凝土流动性小管柱内的混凝土配比不符合技术性能要求水泥用量小砂率小外加剂的参量少粉煤灰的参量大粗细细骨料级配不合理十一、确定

17、要因序号末端因数要因确认确认方法负责人日期确认结果1侧板材料强度不够在前两次实验中都发现侧板有向外涨裂的现象，出现侧向绕度。现场观察、分析09.8.26要因2侧板材料厚度不够实验用的模型柱的玻璃材料厚度仅为1cm，同时玻璃的韧性比较大。现场观察、分析09.8.26非要因3侧板的背楞间距大侧板的背楞间距大小不一，并且间距大于10cm。现场测量09.8.26非要因4侧板比较光滑侧板是玻璃制作的，板面的光洁度比较高。现场观察、分析09.8.26非要因5水灰比大水灰比大，在混凝土凝固后，多余的水份将转化成气泡现场观察、分析09.8.26非要因6砂率小砂率小，水泥包裹砂的面积就小，混凝土的收缩变形就大现

18、场观察、分析09.8.26非要因7粗细骨料级配不合理细骨料的那比例少，混凝土的流动性就会降低。现场观察、分析09.8.26要 因8水泥用量少水泥用量少，与粗骨料的比例的就大，影响混凝土的流动性现场观察、分析09.8.26 要 因 9外加剂的参量少外加剂（减水剂、泵送剂）的参量小，流动性也就小。现场观察、分析09.8.26要 因10粉煤灰的参量大 粉煤灰的量大，相应的水泥的参量就比较少，自密实混凝土中水灰比比相应的比普通混凝土中的水灰要大，那混凝土的强度 就会相应减小。现场观察、分析09.8.26要 因经过分析确定以下4个要因： 1、侧板材料强度不够； 2、粗细骨料级配不合理 3、水泥用量少 4

19、、外加剂的参量少； 5、粉煤灰的参量大十二、制定对策： 针对钢管柱内隔板下部混凝土产生的缝隙深，导致质量缺陷的5个要因，广泛的提出对策，同时小组成员再次邀请技术专家、商混站的混凝土试配专家及混凝土方面的权威专家一起讨论、研究，综合分析，制定出相应的对策措施，针对确定的对策，结合要因确定时的判断标准，设定了实施对策要达到的目标，从而制定了实施措施，再进行第三次模拟实验。编制的对策表如下： 对 策 表 序号要因对策目 标措 施实施地点负责人完成时间1侧板材料强度不够改变模型柱的制作材料保证模型柱的板面有足够的强度和刚度，不能使板侧面产生变形1、将模型柱的板材改用图纸设置的同规格钢板制作现场实验09

20、.09.102粗细骨料级配不合理增加细骨料的比重，提高砂石级配保证混凝土的和易性、提高混凝土内在质量1、选用中粗粒径的砂；石子采用5-25的碎石。2、将原先砂的含量从原先的564kg/m3提高到664 kg/m33、将石子含量从1096 kg/m3降低到 996 kg/m3现场实验09.09.223水泥用量少适当增加水泥的用量保证混凝土的和易性将水泥含量从原先的380 kg/m3,调整为420kg/m3现场实验09.09.224外加剂的参量少增加外加剂（泵送剂、减水剂）的用量保证混凝土的和易性将防冻剂的参量从原先0.032kg/m3调整为0.035kg/m3现场实验09.09.225粉煤灰的参

21、量大适当减少掺合料的用量提高混凝土内在强度质量将粉煤灰的参量从原先140kg/m3降低为100 kg/m3。现场实验09.09.22十三、对策实施（一）、针对侧板材料强度不够措施： 1、将制作模型钢柱的板材由原先用的1cm厚玻璃板，改用按原图纸设置 的同规格钢板来制作。 2、钢柱的高度与图纸结构标高（层高）相符。 3、方形钢柱内所有隔板的留置、孔径的位置及大小都与图纸设计相符。振动棒采用快插慢抽的方式效果验证：实验用的模具按原图纸设置的同规格钢板来加工制作，保证了模型柱侧板的刚度，增加了侧板的强度，同时也增强了混凝土与钢柱板面的附着力。 （二）、针对粗细骨料级配不合理措施：1、选用中粗粒径的砂

22、；石子采用5-25的碎石。 2、将砂含量从原先的564kg/m3提高到664 kg/m3 3、将石子含量从1096kg/m3降低到3996kg/m3效果验证：通过粗细骨料的级配调整，增强了混凝土的和易性，减少了混凝土在浇筑、振捣过程中分离现象。从而更好的提高混凝土的内在质量。（三）、针对于混凝土中水泥用量少 措施：适当增加水泥的用量 将原先的水泥用量从380 kg/m3,调整为420kg/m3。 效果验证：适当提高混凝土中水泥的用量，从而更好的加 大混凝土的流动性。 （四）、针对混凝土中外加剂的参量少的问题 措施：增加外加剂（泵送剂、减水剂）的用量 将外加剂的参量从原先0.032kg/m3调整为0.035kg/m3 验证效果：通过提高混凝土中的外加剂用量，增加混凝土的和易性。（五）、针对混凝土中的粉煤灰的参量大 措施：将粉煤灰的参量从原先140kg/m3调整为100kg/m3。 效果验证：适当减少混凝土中粉煤灰的参量，从而有效的保 证混凝土的内在强度。十四、效果检查(一) 活动目标效果检查通过小组人员的共同努力，完成了课题的全部对策措施，当钢柱内混凝土强度达到95%以上时，请专家对钢柱内隔板下面混凝土进行检测：分别通过混凝土探伤检测和对钢板钻孔检测，最终确定钢柱板内隔板下面的混凝土浇筑质量达到了目标值