高性能砼的拌制浇注质量的控制

衷心祝愿中铁大桥局集团第二十四次QC小组活动成果发表会取得圆满成功!1/17/20231高性能砼的拌制、浇注

质量的控制东海大桥砼工厂QC小组秦非1/17/20232目录一、工程概况二、小组概况三、选题理由四、工程量与工期五、目标可行性研究六、小组活动安排七、影响浇注质量的因素分析八、对策计划九、实施十、墩柱浇注难点与对策十一、箱梁浇注及配合比调整十二、今后打算1/17/20233工程概况洋山深水港东海大桥是国家重点工程，是目前世界上最大的跨海大桥。由中铁大桥局集团公司第四工程公司承建的东海大桥Ⅲ标段工程总长10.99km，占全桥总长的40%。Ⅲ标段的主要任务是制、架墩柱和70m预应力箱梁。所用砼为高性能海工砼，砼总量为400000m3，全部采用泵送。高性能砼对集团公司来说是第一次使用。Ⅲ标砼工厂担负着生产高性能砼的任务。因而设计、调整、拌制、运输、泵送高性能砼，确保高性能砼的浇注质量，成为砼工厂QC小组的主要任务。1/17/20234小组概况小组名称砼工厂QC小组成立日期2003年3月1日成员姓名职务组内任职管光华试验工程师组长彭德荣厂长副组长张金南副厂长组员晏为华机械工程师组员陆平技师组员杨明桥高级试验工组员（取样员、送样员）林风雷高级试验工组员秦非试验工组员活动日期2003年3月—2004年10月成员平均受QC教育50课时1/17/20235选题理由创优质工程、保业主满意Ⅲ标项目部分项工程合格率100%。砼外观质量达轮廓分明、线条流畅。表面光滑。

选定课题首次生产高性能砼，无经验。Ⅲ标砼工厂确保高性能砼拌制、浇注质量。公司质量方针1/17/20236工程量与工期⑴工程量墩柱为空心结构，每个墩柱砼方量90~120m3，共计286个。70m预制箱梁，每片箱梁砼方量为760m3，共计310片。⑵工期本标段总工期33.5个月，由于受恶劣气候影响，实际有效施工作业工期仅为20个月左右。2005年5月30日完工。1/17/20237目标可行性分析

⑴由于高性能砼的设计检测周期长，仅砼耐久性一项需三个月。当时Ⅲ标试验室尚未建成，更不具检测耐久性的资质。故高性能砼设计、耐久性检验、原材料的化学成分检测全部委托上海市建筑科学研究院。委托工作已在项目部总工程师领导下完成。⑵小组成员多数参加过芜湖长江大桥的建设。芜湖桥使用掺粉煤灰泵送砼，与东海大桥掺微矿粉的高性能砼有相似之处。虽然东海大桥工程紧、任务重，但是QC小组对确保东海大桥高性能砼的浇注质量是充满信心的。1/17/20238小组活动安排1.学习高性能砼的有关知识技术要求。2.复验上建院设计的高性能砼配合比，复验结果见附表6-2。3.复验掺合料的最佳掺量，见附表6-3(1)、6-3(2)。4.根据调整范围，调整砼的配合比，见附表6-4。

1/17/20239附表6.2项目部位水泥kg砂kg石kg水kg减水剂kg掺合料kg坍落度mm砼外观初凝强度MPa墩柱17672210851534.4264225粘、气泡多约10hR51=80箱梁19270610591534.8288225粘、气泡多约7h30minR51=891/17/202310附表6.3(1)编号水泥（g）掺合料（g）中砂（g）外加剂（g）水（g）扩展度（mm）强度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﹪）8004.512624355.012/29/202211附表6.3(2)编号水泥（g）掺合料（g）中砂（g）外加剂（g）水（g）扩展度（mm）强度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﹪）6604.513026740.012/29/202212附表6.4编号水泥kg/m3掺合料kg/m3砂kg/m3石kg/m3外加剂kg/m3水kg/m3坍落度mmR3MPaR7MPaR28MPa试A-1192288(60﹪)742(42﹪)10245.8(1.2﹪)153出口:1950.5h:2201h:22037.352.480.9试A-2192288(60﹪)664(38﹪)10843.84(0.8﹪)168出口:1800.5h:1951h:19034.253.078.8试A-3192288(60﹪)699(40﹪)10494.8(1﹪)168出口:2300.5h:2151h:21532.454.776.0试B-1144336(70﹪)734(42﹪)10135.8168出口:2400.5h:2301h:23032.347.671.0试B-2144336(70﹪)664(34﹪)10843.84168出口:1800.5h:1751h:18029.943.069.8试B-3144336(70﹪)699(40﹪)10484.8168出口:2250.5h:2201h:21532.148.969.8试C-1192288371黄371机(42﹪)10245.8153出口:1850.5h:1801h:17836.659.086.4试C-2192288423黄282机(40﹪)10574.8168出口:1820.5h:1701h:17835.449.977.4试C-3192288402黄268机(40﹪)10925.28(1.1﹪)153出口:1800.5h:1801h:17740.060.283.612/29/202213小组达成成以下共共识一、东海大桥桥高性能能砼主要要表现在在很高的的耐久性性。要求求钢筋100年年内不生生锈。高高性能砼砼宏观缺缺陷的存存在（裂裂缝、蜂蜂窝、麻麻面）都都将大大大削弱砼砼对钢筋筋的保护护能力，，使氯离离子对钢钢筋腐蚀蚀的速率率加快。。缩短砼砼结构的的使用寿寿命。因因此，高高性能砼砼对表面面质量的的要求是是极高的的。二、高性性能砼由由于W/C小，，水泥用用量较大大，水泥泥标号高高，势必必使砼的的水化热热增大，，不利于于砼的体体积稳定定性。只只有在降降低水泥泥用量的的同时，，掺加适适量的优优质掺合合料。优优质掺合合料的掺掺入，改改善了胶胶凝材料料的颗粒粒级配，，降低了了砼的单单方用水水量，增增加了砼砼的密实实度，提提高了砼砼抵抗劣劣化的能能力。三、高性性能砼对对原材料料的品质质要求极极高，因因而要十十分注意意控制原原材料的的质量。。四、高性性能砼配配合比与与普通砼砼一样，，随着原原材料的的差异、、季节温温度的变变化、施施工条件件、泵送送距离、、构件的的截面尺尺寸的不不同，需需要适时时调整，，才有可可能保证证砼的浇浇注质量量。12/29/202214影响浇注质量量的因素分析析在严格控制原原材料的质量量指标、计量量误差和模板板质量的前提提下，砼的外外观质量则由由砼的入模质质量和振捣质质量所控制。。砼搅拌时间间、坍落度、、初凝时间、、振捣时间应应为主要控制制因素。

砼外观质量砼出口质量

振捣质量

砼入模质量砼入模后的工作度及坍落度振动棒的振捣力、插深、振距初凝时间原材料的质量计量误差搅拌时间振捣时间季节、气温、减水剂掺量砼运输方式下料、布料方式跌落高度12/29/202215要因确认序号要因确认内容标准日期负责人结果1搅拌时间因有掺合料，比普通砼搅拌时间长砼色泽一致，坍落度不再改变04/2003~09/2003陆平林风雷搅拌时间不足，和易性不好2坍落度延时损失坍落度损失大、施工困难1h内坍落度的损失≤20mm04/2003~09/2003陆平林风雷易堵泵，温度高时损失大3初凝时间与施工速度配套将砼浇注完毕应在砼初凝前，初凝≥8h04/2003~09/2003林风雷秦非温度高时凝结时间短，不利于施工4振捣时间振捣时间不足，出现气泡、麻面砼表面趋于平坦、不下沉、无气泡溢出04/2003~07/2003陆平杨明桥砼无光泽、外观质量差12/29/202216要因因搅拌拌时时间间要因因要因因要因因初凝凝时时间间坍落落度度延延时时损损失失振捣捣时时间间确认认（（一一））搅拌拌时时间间过过长长，，影影响响砼砼产产量量，，搅搅拌拌时时间间不不足足，，不不能能保保证证砼砼质质量量，，掺掺合合料料只只有有与与水水泥泥拌拌和和均均匀匀，，才才能能显显示示其其活活性性。。必必须须确确定定最最佳佳搅搅拌拌时时间间。。确认认（（二二））砼坍坍落落度度延延时时损损失失小小，，才才能能保保证证高高性性能能砼砼的的工工作作度度，，方方便便施施工工。。砼砼坍坍落落度度延延时时损损失失与与季季节节、、温温度度的的变变化化、、缓缓凝凝高高效效减减水水剂剂的的掺掺量量有有关关。。确认（三）

初凝时间要适宜。太短，施工困难影响砼外观质量；太长，影响早期强度。初凝时间与季节温度变化、缓凝高效减水剂的掺量有关。

确认（四）

振捣时间不足、振距过大、振深不足，砼气泡不能排净、不密实、表面质量差。

12/29/202217对策计划划高性能砼砼的入模模质量指指标，应应根据构构件的不不同截面面，泵送送距离远远近、不不同季节节温度加加以调整整，实施施动态控控制。序号要因对策负责人日期要求1搅拌时间从不同的搅拌时间中选出最佳时间陆平林风雷04/2003~09/2003保证砼拌匀需要的最基本时间2坍落度延时损失从砼出口到入模按1h计算。改变减水剂掺量，实测坍落度陆平林风雷04/2003~09/20031h内损失≯20mm3初凝时间常温20℃左右高温30℃左右改变减水剂掺量秦非04/2003~09/2003砼浇注完毕所需时间加1~2h4振捣时间分别为5min、10min、15min拆模后比较陆平林风雷04/2003~09/2003砼内实外美所需最基本的振捣时间12/29/202218最基本搅拌拌时间为120s搅拌时间要因实施（一））原计划是水水泥、掺合合料分别投投料，采用用卧式双轴轴强制式搅搅拌机，搅搅拌时间为12/29/2022191h内坍落落度基本不不损失坍落度延时时损失要因实施（二））说明：在上上海建院设设计的配合合比的基

新拌砼出口坍落度均在180mm以上，1h内坍落度几乎不损失，可确保高的工作性。出口坍落度最大值为230mm。减水剂掺量增减0.2%时，坍落度值增减20mm左右。

12/29/202220初凝时间满足足施工需求初凝时间要因实施（三）为避免施工缝缝和砼表面色色泽一致，预预制构件都要要求在砼初凝凝前浇注完毕毕。为确保砼砼质量，初凝凝时间要适当当长一些，以以应付意外故故障的发生。。预制箱梁方方量大，浇注注时间长，四四台砼搅拌机机同时工作，，各配一台地地泵、一台布布料机，泵送送距离400~600m，浇浇注的难度大大。我们把试试验的重点放放在箱梁砼配配合比上。在24℃时（（减水剂掺量量1﹪）初凝凝时间：9h35min在30℃时（（减水剂掺量量1﹪）初凝凝时间：8h40min在30℃时（（减水剂掺量量1.2﹪））初凝时间：：10h10min12/29/202221振捣时间宜长长不宜短，不不存在过振振捣时间要因实施（四）浇注箱梁之前前，用箱梁砼砼配合比试泵泵送（砂率40﹪，减水水剂掺量1﹪﹪），坍落度度210mm，泵送距离离约150m，泵送很顺顺利，并在现现场做如下试试验：三个体体积为2m3砼，振捣时时间分别为为5min、10min、、15min。砼砼均没有出出现泌水离离析。拆模模后，振捣捣时间长的的砼表面质质量明显好好于振捣时时间短的砼砼的表面质质量。说明明高性能砼砼抗过振，，抗离析，，抗泌水性性能好。高高性能砼水水胶比很小小，砼很粘粘，因而不不会泌水，，所以不怕怕过振。振振捣时间宜宜长不宜短短。对于箱箱梁而言，，体积大，，砼方量大大，浇注速速度快，过过振是不存存在的。从从已浇注的的箱梁砼外外观看，存存在的问题题是欠振。。12/29/202222墩柱浇注难难点与对策策(仅砼而而言)⑴难点墩柱是空心心的，截面面狭小，墩墩顶钢筋密密布，施工工人员只能能站在墩柱柱顶面施工工。墩柱底底部就成了了施工难点点。（1））因振动棒棒移动困难难，墩柱底底部就成了了振捣最薄薄弱的地方方（2）首首车砼若不不加特殊处处理，入模模后，砼质质量是最差差的，缺12/29/202223(2)对对策砼搅拌机机第一盘盘是砂浆浆，主要要目的是是润滑地地泵、布布料机管管道。首首车砼由由于是空空车，要要粘去一一部分砂砂浆，从从墩顶下下料过程程中又被被钢筋粘粘去一部部分砂浆浆。由于于砼跌落落高度大大，砼产产生离析析，石子子局部堆堆积。首首车砼必必须增加加砂浆含含量，以以抵消砼砼在入模模过程中中的损失失。第二二车、第第三车砼砼要采取取大坍落落度、大大砂率、、大的附附加剂掺掺量。因因此时振振动棒的的振动力力较弱。。往后，，坍落度度逐渐减减小。在配料上上：砂率率由42﹪~41﹪~40﹪减水剂由由1.2﹪~1.1﹪﹪~1﹪首车砼的的拌制采采取手动动，以增增加砂浆浆用量调调整砼配配合比。。砼坍落落度正常常后，可可采取联联动。在在振捣速速度上建建议首车车砼延长长振动时时间，以以后逐步步加快。。12/29/202224⑶QC小组按按预定对对策进行行砼配合合比调整整、拌制制、运输输、泵送送，现场场实测坍坍落度最最大值为为220mm，，一般为为180±20mm。。东海大大桥第一一墩在拆拆模后，，砼表面面光滑，，但存在在着色差差，主要要为水纹纹状，可可能是模模板初次次使用脱脱模剂涂涂刷不均均匀。漏漏浆比较较严重，，但漏浆浆处没出出现麻面面，仅出出现色差差。靠墩墩柱下部部有一碗碗口大的的麻面，，认为是是欠振所所致。12/29/202225HZS-100型搅搅拌机机刚安安装不不久，，搅拌拌机尚尚在磨磨合期期内，，操作作人员员尚不不熟练练。石石子于于5月月1日日凌晨晨5时时才运运到砼砼工厂厂，当当日8时开开始使使用由由于是是连续续级配配成锥锥形堆堆放，，离析析很严严重，，影响响了砼砼的和和易性性。问题分分析：12/29/202226通过第一墩墩柱的浇注注，甲方、、监理、施施工单位都都认为砼的的坍落度值值要取下限限值，要按按已报批的的砼配合比比施工。在在第二个、、第三个墩墩柱的砼灌灌注中，监监理到现场场搅拌站复复核砼配合合比，前后后方加强联联系，现场场严格控制制砼坍落度度。其实质是仅仅保证砼出出口质量，，没有保证证砼的入模模质量。经拆模后，，两个墩柱柱存在着同同样的问题题：在墩柱柱下部约1m左右范范围内，砼砼外表面存存在着4~5处面积较较大的麻面面，模板漏漏浆已有所所改善。经经研究，排排除人为因因素（漏振振）。主要要是砂浆不不足，振动动棒的振捣捣力不够。。研究决定采采用QC小小组的对策策，前几车车砼砂率、、坍落度取取上限值。。墩身直线段段部分砼浇浇注速度不不能过快。。改用Φ70振动棒棒，加大其其激振力，，以补偿振振捣条件差差造成的影影响，杜绝绝漏浆。从从第四个墩墩柱开始，，所浇注的的所有墩柱柱内实外美美，无一出出现漏浆麻麻面等缺陷陷，墩柱砼砼浇注质量量不成问题题，已得到到公认。12/29/202227序号墩柱号℃减水剂掺量(占胶凝材料)﹪砂率水胶比坍落度日期1PM354A201.1420.352202003-5-12PM288A301400.351702003-6-13PM288B291420.351802003-6-64PM289A271.2420.352202003-6-13前四四个个墩墩柱柱砼砼主主要要参参数数如如下下（（前前3~4车））12/29/202228墩柱柱实实际际强强度度序号应用部位28d实际强度（每组平均值）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墩柱柱的的强强度度和和耐耐久久性性的的统统计计12/29/202229指标分类Cl—扩散系数（10-12m/s）电通量（C）28d+90d28d建科院试验室1.24477实测值——828要求值1.501000从墩柱的强度度统计和墩柱柱的耐久性指指标可以说明明：东海大桥桥Ⅲ标预制墩墩柱的砼质量量耐久性指标标完全符合高高性能砼要求求。墩柱砼耐久性性指标12/29/202230箱梁的浇注及及配合比的调调整⑴2003年7月18日东海大桥ⅢⅢ标浇注了第第一片70m预制箱梁。箱箱梁砼浇注全全部采用泵送送，四台搅拌拌机同时工作作，配合四台台地泵，四台台布料机。箱箱梁砼方量大大，要在砼初初凝前灌注完完毕。因而箱箱梁的浇注质质量不仅取决决于砼的入模模质量，还取取决于砼工厂厂的机械设备备运转是否正正常。12/29/202231⑵东海大大桥ⅢⅢ标已已浇注注70m箱梁4片，主主要参参数如如下：：序号梁号胶凝材料kg/m3水胶比气温℃出口温度℃入模温度℃现场砼强度MPa箱梁表面质量1289A4800.32383035R3=51；R4=67有＜0.2mm裂纹，30多条2289B4400.35283033R2=44；R3.5=60.8有＜0.2mm裂纹，10多条3290A4400.35232730R2.5=28；R7=43.1无裂纹4290B4400.35232528R2.5=35；R3.5=43.8无裂纹12/29/202232对于C50高性能能砼，，单方方砼的的胶凝凝材料料用量量为480kg是不高高的，，梁体体出现现裂缝缝的主主要原原因是是海工工Ⅱ号号水泥泥中ⅡⅡ型掺掺合料料所占占的比比重大大，且且Ⅱ型型掺合合料的的比表表面积积、活活性指指标定定的都都偏高高，高高温（（38℃）下下施工工，砼砼入模模温度度（35℃）高高，使使砼水水化热热高峰峰出现现早且且高。。据桥桥科院院测试试，第第一片片梁15h后，梁梁体砼砼核心心最高高温度度为70~75℃。温温差大大，水水泥细细，砼砼收缩缩大是是造成成裂纹纹的主主要原原因。。12/29/202233避免免措措施施为为：：降低低单单方方砼砼水水泥泥用用量量。。将ⅡⅡ型型掺掺合合料料的的细细度度降降低低（（目目前前已已由由原原来来的的比比表表面面积积600m2/kg降降为为500m2/kg，，活活性性由由1d≥40%、7d≥80%