提高钢管柱内混凝土的密实度

单位名称：江苏****建设工程有限公司小组名称：******

QC小

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期：2009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Φ200～300mm混凝土浇筑孔，四角设置四个Φ25mm的透气孔（见图1），施工图设计钢管柱内浇筑C35～C50级普通无收缩混凝土。1.2课题介绍目前，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。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30°～45°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、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09.06.27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非要因经过过分分析析确确定定以以下下3个要要因因：：1、没没有有制制定定确确实实可可行行的的施施工工配配合合比比2、缺缺少少合合理理的的施施工工工工艺艺3、混混凝凝土土振振捣捣方方式式不不对对针对对钢钢管管柱柱内内隔隔板板下下部部混混凝凝土土产产生生自自沉沉，，导导致致质质量量缺缺陷陷的的3个要要因因，，广广泛泛的的提提出出对对策策，，同同时时小小组组成成员员邀邀请请本本公公司司技技术术总总工工、、商商混混站站的的专专家家及及混混凝凝土土方方面面的的权权威威专专家家一一起起讨讨论论、、研研究究，，综综合合分分析析，，制制定定出出相相应应的的对对策策措措施施，，针针对对确确定定的的对对策策，，结结合合要要因因确确定定时时的的判判断断标标准准，，设设定定了了实实施施对对策策要要达达到到的的目目标标，，从从而而制制定定了了实实施施措措施施，，进行行模模拟拟实实验验。编制制的的对对策策表表如如下下：：八、、制制定定对对策策：：对策策表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80cm—100cm为宜。2、每次浇筑到隔板段时，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10cm—20cm处，进行振捣。现场实验2008.8.16九、、对对策策设设施施实施施一一、、针对对没没有有制制定定确确实实可可行行的的施施工工配配合合比比：：措施施：：1、调调整整混混凝凝土土的的配配合合比比，，在在混混凝凝土土中中加加水水泥泥重重量量13.6%的UEA微膨膨胀胀剂剂，，使使混混凝凝土土浇浇筑筑后后微微膨膨胀胀剂剂以以补补偿偿收收缩缩达达到到密密实实。。2、适适当当的的降降低低水水泥泥的的用用量量，，增增加加粉粉煤煤灰灰的的比比例例。。3、降降低低石石子子的的用用量量，，同同时时适适当当增增加加砂砂率率。。4、掺掺入入适适当当的的减减水水剂剂。。效果果验验证证：：通过过增增加加粉粉煤煤灰灰的的比比例例，，及及增增加加UEA膨胀剂，，可以使使混凝土土自身收收缩得到到相应的的补偿，，减少混混凝土自自身收缩缩现象。。实施二、、缺少合理理的施工工工艺措施：1、编制合合理的施施工工艺艺，混凝凝土通过过导管注注入：2、进行分层层浇筑，，每次浇浇筑高度度80cm—100cm为宜。3、每次浇筑筑到隔板板段时，，距隔板板面留高高度20cm的位置，，这样混混凝土震震动棒震震动时，，管柱内内的气泡泡就能充充分排出出。4、浇筑混凝凝土时要要将导管管伸入混混凝土中中20cm以上，以以免外面面空气进进入混凝凝土中。。5、管内混凝凝土浇筑筑到管顶顶时，待待振捣完完毕后，，将上面面30cm混凝土去去除，待待30分钟后再再进行浇浇筑，补补平。图为浇筑筑流程示示意图每次管内砼浇捣完后，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证：通过调整整施工方方法，柱柱内的气气泡明显显减少!实施三、、混凝土振振捣方式式不对对策措施施：1、待第一一层混凝凝土浇筑筑完毕，，进行振振捣，时时间30S。2、间隔30分钟后进进行第二二层浇筑筑，混凝凝土振捣捣时，将将振动棒棒插入至至下面浇浇筑层10cm—20cm处，进行行振捣，，让下面面浇筑层层的混凝凝土中的的气泡充充分排尽尽，同时时让两次次浇筑的的混凝土土能更好好的结合合。效果验证证：通过调整整振捣方方式，混混凝土的的密实度度得到了了明显的的提高。。九、效果果检查：：通过小组组人员的的共同努努力，完完成了课课题(实验)的全部对对策措施施，当混混凝土（（玻璃柱柱制作的的模型））模板拆拆除后：：隔板下方方产生空空隙(气泡聚聚集)隔板下下出现现收缩缩缝隙隙的深深度混凝土土在隔隔板下下口出出现的的缝隙隙通过（（模拟实实验）对策策实施施后，，效果果明显显得到到了提提高，，隔板板下方方缝隙隙高度度已控控制在在目标标值范范围内内，但但隔板板下口口的缝缝隙深深度超超过目目标值值。结论：：此次实实验没有达到目目标值值。十、原原因分分析（第二二轮PDCA）为了能能使钢钢管柱柱内隔隔板下下口的的混凝凝土缝缝隙深深度缩缩小到到所确确定的的目标标值以以内，，需要要重新新分析析、论论证，，小组组认真真统计计、分分析前前两次次的实实验结结果，，同时时请教教相关关专家家，总总结了了以下下可能能导致致不达达目标标值的的原因因。1、小组组前两两次的的实验验都是是通过过玻璃璃（1cm厚）制制作的的模型型柱作作实验验的，，虽然然玻璃璃柱在在实验验过程程中侧侧面每每隔12cm都加了了背楞楞，但但由于于玻璃璃的强强度有有限，，容易易产生生变形形；这这样降降低了了混凝凝土中中膨胀胀剂的的作用用。制制作玻玻璃柱柱所使使用的的玻璃璃胶，，由于于玻璃璃胶比比较软软，吸吸收了了砼中中膨胀胀剂的的膨胀胀应力力，从从而也也能降降低混混凝土土中膨膨胀剂剂的作作用。。2、两次次实验验浇筑筑时采采用的的混凝凝土都都是普普通混混凝土土的配配合比比加膨膨胀剂剂再参参入其其他胶胶凝材材料。。因为为所使使用的的普通通混凝凝土配配比（（以C50为例））：⑴⑴水灰灰比小小，⑵⑵砂率率比较较小（（564㎏/m3），⑶⑶外加加剂少少（防防冻剂剂18.3㎏㎏/m3、膨胀胀剂52㎏㎏/m3），可可以看看出粗粗骨料料比重重多，，所以以混凝凝土的的和易易性就就比较较差，，流动动性小小。3、前两两次做做的实实验都都是采采用玻玻璃柱柱（1cm厚）制制作模模型实实验，，由于于玻璃璃柱的的表面面比较较光滑滑，没没有附附作力力，与与混凝凝土粘粘接不不上，，从而而不能能有效效防范范混凝凝土的的收缩缩。通过小小组成成员的的认真真分析析，资资料汇汇总，，总结结得出出，造造成两两次实实验不不成功功的原因：：1、实验的的模型型柱材材料不不合理理；2、管柱内内的混混凝土土配比比不符符合技技术性性能要要求；；本小组组围绕绕一、、二阶阶段的的试验验结果果，对对造成成钢管管柱隔隔板下下部混混凝土土自沉沉的不不利的的主要要原因因。从从“人人、机机、料料、法法、环环、测测”即即“5W1H””方面进进行分分析，，并采采用树树状图图的形形式表表达如如下：：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、、确定定要因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要因经过分分析确确定以以下4个要因因：1、侧板板材料料强度度不够够；2、粗细细骨料料级配配不合合理3、水泥泥用量量少4、外加加剂的的参量量少；；5、粉煤煤灰的的参量量大十二、、制定定对策策：针对钢钢管柱柱内隔隔板下下部混混凝土土产生生的缝缝隙深深，导导致质质量缺缺陷的的5个要因因，广广泛的的提出出对策策，同同时小小组成成员再再次邀邀请技技术专专家、、商混混站的的混凝凝土试试配专专家及及混凝凝土方方面的的权威威专家家一起起讨论论、研研究，，综合合分析析，制制定出出相应应的对对策措措施，，针对对确定定的对对策，，结合合要因因确定定时的的判断断标准准，设设定了了实施施对策策要达达到的的目标标，从从而制制定了了实施施措施施，再进行第三三次模拟实实验。编制的对对策表如下下：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09.09.102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664kg/m33、将石子含量从1096kg/m3降低到996kg/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380kg/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100kg/m3。现场实验09.09.22十三、对策策实施（一）、针针对侧板材材料强度不不够措施：1、将制作模模型钢柱的的板材由原原先用的1cm厚玻璃板，，改用按原原图纸设置置的同规格钢钢板来制作作。2、钢柱的高高度与图纸纸结构标高高（层高））相符。3、方形钢柱柱内所有隔隔板的留置置、孔径的的位置及大大小都与图图纸设计相相符。振动棒采用用快插慢抽抽的方式效果验证：：实验用的模模具按原图图纸设置的的同规格钢钢板来加工工制作，保保证了模型型柱侧板的的刚度，增增加了侧板板的强度，，同时也增增强了混凝凝土与钢柱柱板面的附附着力。（二）、针针对粗细骨骨料级配不不合理措施：1、选用中粗粗粒径的砂砂；石子采采用5-25的碎石。2、将砂含量量从原先的的564kg/m3提高到664kg/m33、将石子含含量从1096kg/m3降低到3996kg/m3效果验证：：通过粗细骨骨料的级配配调整，增增强了混凝凝土的和易易性，减少少了混凝土土在浇筑、、振捣过程程中分离现现象。从而而更好的提提高混凝土土的内在质质量。（三）、针针对于混凝凝土中水泥泥用量少措施：适当增加水水泥的用量量将原先的水水泥用量从从380kg/m3,调整为420kg/m3。效果验证：：适当提高混混凝土中水水泥的用量量，从而更更好的加大混凝土的的流动性。。（四）、针针对混凝土土中外加剂剂的参量少少的问题措施：增加外加剂剂（泵送剂剂、减水剂剂）的用量量将外加剂的的参量从原原先0.032kg/m3调整为0.035kg/m3验证效果：：通过提高混混凝土中的的外加剂用用量，增加加混凝土的的和易性。。（五）、针针对混凝土土中的粉煤煤灰的参量量大措施：将粉煤灰的的参量从原原先140kg/m3调整为100kg/m3。效果验证：：适当减少混混凝土中粉粉煤灰的参参量，从而而有效的保保证混凝土的的内在强度度。十四、效果果检查(一)活动目标效效果检查通过小组人人员的共同同努力，完完成了课题题的全部对对策措施，，当钢柱内内混凝土强强度达到95%以上时，请请专家对钢钢柱内隔板板下面混凝凝土进行检检测：分别别通过混凝凝土探伤检测和对钢板钻孔检测，最终确定钢钢柱板内隔隔板下面的的混凝土浇浇筑质量达达到了目标标值！通过对隔板板下面进行行探伤检测测通过对钢柱柱隔板下口口后钻孔检检测检测结果证证明：钢管管柱隔板下下口的缝隙隙高度只有有3mm、最大深度度不超过4㎝，并且通过过仪器探伤伤证明，隔隔板下面的的混凝土没没有气泡聚聚集，混凝凝土比较密密实。结论：本次次课题小组组活动的目目标实现了了！（二）经济济效益1、经济效益益计算：本次次活活动动成成果果所所取取的的经经济济效效益益是是巨巨大大的的，，对对于于在在钢钢柱柱内内浇浇筑筑混混凝凝土土，，尤尤其其是是钢钢柱柱中中间间带带有有多多道道隔隔板板，，目目前前了了解解此此项项技技术术企企业业还还不不是是太太多多，，同同时时也也有有企企业业在在承承建建此此类类工工程程中中，，就就因因此此项项技技术术不不过过关关或或最最终终检检测测结结果果不不合合格格而而损损失失惨惨重重。。本本QC活动动小小组组攻攻克克了了此此项项技技术术，，是是企企业业的的无无形形资资产产，，企企业业最最终终经经济济效效益益收收益益非非浅浅。。2、社社会会效效益益本次次QC小组组活活动动所所取取得得的的成成绩绩，，大大大大提提高高了了企企业业的的的的自自身身力力量量，，同同时时也也提提高高了了企企业业的的知知名名度度，，对对以以后后承承建建此此类类工工程程增增加加了了信信心心。。十一一、、巩巩固固措措施施为了了巩巩固固本本次次活活动动的的成成果果，，让让本本次次活活动动所所取取得得的的经经验验能能在在本本公公司司公公司司更更大大范范围围得得到到推推广广和和应应用用，，小小组组已已编编写写了了《钢管管柱柱内内混