跨海大桥工程提高湿接头外观质量

攻坚克难，提高湿接头外观质量一、工程概况XX是目前世界上最长的跨海特大公路桥梁，是国道主干同三线跨越XX的最便捷通道，工程北起XX的XX，南至XX，海上桥梁全长31.5公里。Ⅴ合同工程的湿接头是连接预制墩身及现浇承台的C40海工混凝土结构物，共有474个，其典型尺寸为7.85m×4.2m×1.2m（长×宽×高），属于大体积混凝土。湿接头处于水位变动区，其四周表面呈1：6的内倾角度。湿接头、承台、墩身三者混凝土龄期相差甚远，湿接头内有一预制的墩身支架，因而湿接头在凝固过程受到复杂的约束，极容易出现裂纹。二、小组基本概况本ＱＣ小组成立于2004年10月，主要任务是对湿接头裂缝问题进行攻关，本小组由施工经验丰富、理论知识扎实、管理协调能力突出的人员组成，见表一。小组成员情况及分工表表一小组名称称XX跨海大桥湿湿接头裂纹纹攻关ＱＣＣ小组注册号2005（ＱＣＣ）－01间2004年年10月活动时间间2004.100～20066.10数16次培训学习习国内专家来讲学学旨攻克湿接头裂纹纹关，保证证大桥百年年寿命课题名称称攻坚克难，提高高湿接头外外观质量序号组内职务姓名性别年龄学历职称职务接受TQC教育时间间（ｈ）１顾问XX男５６本科教授级高工局副总工项目总工６０２顾问XX男３８本科高工常务副经理理４８３组长XX男３６本科高工质检部长４０４副组长XX男３２本科工程师工程部长３２５组员XX男２７本科工程师工段长２８６组员XX男３５专科助工试验主管３０７组员XX男２４本科助工施工员２４８组员XX男４２中专助工试验员３０制表人：XX制表时间：2006-11-15三、选题理由：湿接头是起固接预制墩身与承台的后浇结构物，极易出现裂缝。目前，国内尚无有效方法来控制其裂缝产生，加上本工程海工混凝土的特点，其裂纹产生原因更复杂，更值得研究攻关，如果取得理论与工艺的突破，将对我国的工程设计与施工产生深远影响。攻坚克难，提高湿接头外观质量攻坚克难，提高湿接头外观质量企业精神：争科技领先，创管理一流业主合同条款要求：创国优工程鲁班奖项目部质量目标：四、现状调查2004年10月12日～2005年3月2日浇筑的第一批湿接头60个，其外观质量问题具体见下表。活动前湿接头裂缝情况统计表表一序号部位裂缝数目裂缝宽度(mmm)气泡情况砂线情况1C83上60.04较轻较轻2C83下60.04较轻较轻3C82上60.06较轻较轻4C81下80.03较轻较轻5C81上80.05较轻较轻6C80上80.05较轻较轻7C80下80.04明显较轻8C79上60.05较轻较轻9C79下60.04较轻较轻10C78上80.04较轻明显11C78下60.04明显较轻12C82下60.06较轻较轻13C69下50.06较轻较轻14C69上40.05较轻较轻15C68上20.03较轻明显16C68下20.06较轻较轻17C42上30.04较轻较轻18C42下50.05较轻较轻19C41下40.03明显较轻20C41上60.05较轻较轻21C39上60.03较轻较轻22C39下80.03较轻较轻23C38下20.03较轻较轻24C38上60.03较轻较轻25C37上40.03较轻较轻26C37下20.04较轻较轻27C44上40.03较轻较轻28C44下0/较轻较轻29C45上0/较轻较轻30C45下20.03明显较轻31C33上20.07较轻较轻32C33下20.08较轻较轻33C32上30.05较轻较轻34C32下30.06较轻较轻35C31上30.05较轻较轻36C31下20.07较轻较轻37C30上60.06较轻较轻38C30下60.03较轻较轻39C26上20.03较轻较轻40C26下20.04较轻较轻41C27上0/较轻较轻42C27下50.06较轻较轻43C25上0/较轻较轻44C25下30.05较轻较轻45C24上50.04较轻较轻46C24下40.04较轻较轻47C28下40.05较轻较轻48C28上50.04较轻明显49C29下40.05较轻较轻50C29上30.04较轻较轻51C35上0/较轻较轻52C35下50.04较轻较轻53C36上10.04较轻较轻54C36下20.04较轻较轻55C23上0/明显较轻56C23下0/较轻较轻57C84下10.02较轻较轻58C84上0/较轻较轻59C85上0/较轻较轻60C85下0/较轻较轻统计人：XX统计时间：2006-11-10根据上表可见，表面气泡、砂线等问题不多，但是，裂纹比较普遍，仅有9个湿接头未出现裂缝，裂缝发生率达85%。裂缝发生在两个长边侧面，不对称，每个长边侧面有2~3条，裂缝较重的湿接头，其裂缝数目≥5条，我们按照有裂缝，裂缝较重、气泡、砂线及其他问题（如麻面、漏浆）五种外观质量进行分类统计，按照百分比计算统计结果如下表：湿接头外观质量问题统计表表二序号外观质量问题出现个数批量总数比例（%）备注1有裂缝5160852~3条裂缝2裂缝较重246040裂缝5条或以上3气泡5608明显者4砂线3605长30cm以上5他问题1602麻面、漏浆等统计人：XX统计时间：2006-11-10本阶段湿接头表面的质量问题由上表统计结果得出：裂缝85%，表面气泡8%，出现砂线者占5%，其它如麻面漏浆等占2%，极少，具体比例见下列柱状排列图。未开展QC前湿接头外观问题柱状图图1未开展QC攻关活动前，典型的湿接头外观状况如下，见照片1：照片1（未开展QC前）由此可以看出，裂缝是湿接头最主要的外观质量问题，相对于海上环境，裂缝还直接关系到湿接头寿命，业主、监理提出了加强科学研究，攻克湿接头裂缝问题的要求。五、确定湿接头裂缝控制目标及可行性的讨论1、目标的确定：在第一阶段施工的湿接头中：C44下、45上、27上、25上、35上、23上、下、84上、85上、下共10个湿接头无裂缝，大部分表面无明显气泡和砂线。经大桥专家组及相关人员到现场调查研究，对各种因素进行详尽对比分析。QC小组后经过讨论后，认为我们具备控制湿接头裂缝发生的技术力量，可以将裂缝发生频率控制在一定范围之内，经过多方沟通，一致确定本次QC活动的目标如下：湿接头的裂缝发生率控制在20%以下，无明显气泡和砂线。（见下图）QC小组活动目标图图28585%20%制图：XX2006-11-162、目标可行性研究在本工程，聚集了大批的国内优秀专家学者，在技术理论方面具有相当优势在本工程，聚集了大批的国内优秀专家学者，在技术理论方面具有相当优势控制裂缝发生率在20%以内的目标是可以实现的！国内有针对裂缝的新材料、可积极试验、探索合适的工艺对于混凝土配比，尚有较大的优化空间对于混凝土配比，尚有较大的优化空间六、原因分析针对湿接头裂缝，我们从原材的化学、物理性质开始到混凝土拌制、浇筑及养护等环节进行调研，QC小组邀请兄弟施工单位、监理、指挥部有关专家及国内著名的裂缝专家王铁梦召开了湿接头裂缝研讨会，从理论上进一步探讨国内裂缝专家王铁梦教授全面介绍了裂缝的产生机理及防治措施，并特别针对我部的各项防裂措施作了细致入微的理论分析，分析出影响裂缝的原因如下。湿接头裂缝产生原因分析图图3支座支腿及联系梁产生复杂约束力水分不足，导致砼干缩开裂表层混凝土抗收缩能力较低湿接头的保护层过厚浇水养护不够砼内部温差>25℃，温度应力>砼抗拉强度产生裂缝海工砼配合比不合理海风频急，表层砼散热严重砼入模温度过高搅拌机计量不准，导致砼塌落度超标水泥本身收缩徐变未消除水泥用量大，水化热高，温升幅度大操作员在浇筑过程有不规范行为砼凝固过程收缩模板设计不合理由以上的分析可见，影响裂缝发生的末端因素有7条。七、要因确定对第一阶段分析总结出的7条末端因素，QC小组全体人员经过分析讨论及现场调查，确定了影响裂缝产生主要原因，详见表三。要因确认表表三序号主要原因末端原因确认方法结论1操作人员不熟练练浇筑过程有不规规范行为现场调查否2砼凝固过程收缩缩水泥本身徐变现场测试、查质质保单否3海工砼配合比不不够合理砼内部温差>225℃，温度应应力>砼抗拉强强度现场测试及验证证是4模板设计不合理理5海风频急，湿接接头表层散散热严重6混凝土入模温度度过高7墩身支座与湿接接头混凝土土的弹性模模量不一致致支座支腿及联系系梁产生复复杂约束力力现场取样测试比比较是8保护层过厚表层混凝土抗收收缩能力较较低现场测量是9养护措施不足，顶顶口水分散散失水分不足，导致致砼干缩开开裂现场调查、查阅科技文献是10多种外加剂相互互作用，引引发负面影影响11砼塌落度超标搅拌机计量不准准现场调查否根据上表分析可知，影响湿接头出现裂缝的末端要因归结为8条：要因1、砼内部温差>25℃，温度应力>砼抗拉强度要因2、支座支腿及联系梁产生复杂约束力要因3、导致表层混凝土抗收缩能力较低要因4、水分不足，导致砼干缩开裂八、制定对策针对找出的6条主要原因，QC小组制定了系列对策，详见表四。要因对策表表四序号要因对策目标措施实施地点点负责人完成时间1砼内部温差>225℃，温度应应力>砼抗拉强降中比期接不增比监温土水低混凝土配合比苏海文2005.5..10板凝散具功层构腔泡湿接头模板郑海涛2005.5..10响口盖湿接头养护郑海涛2005.4..10温高却气3湿接头浇筑田玉林2005.4..102支座支腿及联系系梁产生复复杂约束力力与混质对的接比座面毛预制场XX2005.3..203表层混凝土抗收收缩能力较较低增加表层混凝土土的抗拉强强度使混凝土的抗拉拉能力达到到10MPPa以上设片5网护土高土定湿接头混凝土赵九海苏海文2005.4..204水分不足，导致致砼干缩开开裂取消膨胀剂消除膨胀剂的夺夺水影响合混凝土配合比苏海文2005.420九、要因对策措施的实行（实施对策）1、针对砼内部温差>25℃，温度应力>砼抗拉强度的问题①调整混凝土配合比，加入水化热降低剂，投入水冷式冷却机：a试验人员在原有基础上，调整胶材中组成，降低水泥的用量，增加矿粉及粉煤灰用量。试验人员共做了三组优化配合比，最后决定使用如下表的配合比。优化后湿接头配合比表五水泥砂粉煤灰矿粉减水剂阻锈剂水塌落度（cm）备注142779182814.868.113410~16（表中为每立方米混凝土中各种材料重量，单位：kg）b当气温超过30℃时，在混凝土中加入水化热降低剂。水化热降低剂是新型的科技材料，它可以有效降低混凝土在凝固过程所产生的热量，与普通混凝土相比，水化热可以降低35%。C在“起重6#”搅拌船上增设一台水冷式冷却机，当气温超过30℃时启用水冷式冷却机可以使搅拌用水的温度保持在6~8℃，夏季高温时，有效确保混凝土入模温度在28℃以下。采取以上措施后，混凝土内部气温见下图：三种状况下混凝土内部温度曲线图4℃67℃706058℃未优化配比温度度曲线5049℃优化配合比的温温度曲线40使用冷却机及水水化热降低低剂的温度度曲线3020混凝土龄期(小小时)0481216202422833233644044448852制图：XX日期2006。11。22实施效果：湿接头内部温度从67°降到49°左右，效果明显。③湿接头模板改造春季，海水温度仅10℃左右，而湿接头内部最高温度在50C以上，温差达到40℃，经测量，表层混凝土与内部温差达32℃，QC小组经过讨论，在钢模外侧加焊钢板，形成双层模板结构，并将两层之间的空腔，在现场灌注液态泡沫，使模板具隔热功能，有效防止模板内混凝土的热量向海水传递。实施效果：从2005年5月20日第一批使用双层保温模板的湿接头的混凝土温差从39℃降为为16℃，效果良好。④对于海风影响的消除QC小组根据现场实际情况，并考虑顶口保温问题，决定在混凝土初凝后，在顶口覆盖一层无纺土工布，并蓄10㎝深的水，然后在模板顶口再包裹一层土工布，形成一个相对封闭的空间，避免海风吹袭顶口混凝土。当气温低于4℃时，则将蓄水改为喷涂一层普通型养护液，顶口依然用土工布包裹严密，并在外部用白炽灯对顶口加热，避免冻坏表层混凝土。实施效果：根据拆模情况看，顶部外观质量较理想。2、针对墩身支座对湿接头内部产生复杂约束力的问题墩身支座为必须辅助物，采用其它材质则有弹性模量有较大差异的问题，影响更为不利。因而，只能降低墩身支座所产生的不利影响方面考虑。将支座混凝土的配比改为湿接头配合比（原为墩身混凝土配合比）将支座所有表面进行凿毛，增加其与湿接头混凝土的综合利用将支座的竖向支柱的棱角切割掉，使其成为不等边菱形，避免棱角产生集中应力。实施效果：由于内部约束力难以测量，只能在理论上认为该措施有效。3、针对湿接头保护层过厚，抗收缩开裂能力差的问题本工程因设计使用寿命为100年，各种结构物的保护层均在7.5㎝以上，这对表层混凝土的抗裂极为不利。目前，建筑行业业的最新科科研成果，有有一种高强强聚丙烯网网状纤维，加加入混凝土土搅拌均匀匀后，变成成长25㎜，宽1㎜，原约0.02㎜纤维条条，可是混混凝土的抗抗拉能力增增至12MPPa以上。可可有效抵抗抗混凝土的的收缩应力力，我们决决定在湿接接头中使用用该种新材材料。对于混凝土表层层裂纹，增增加钢筋网网片也是抵抵挡收缩开开裂的有效效措施。实施效效果：湿接接头裂缝明明显减少4、对于水分不足，导导致砼干缩缩开裂的问问题我们已经从科学学文献中证证实，膨胀胀剂的作用用机理为吸吸纳混凝土土中的水分分子结合成成复合分子子晶体，达达到膨胀目目的，而混混凝土凝固固过程也需需与水分子子结合成复复合分子，容容易导致混混凝土中水水份不足，引引起干裂。对海工混凝土裂缝的发生有加剧的影响，对控制裂缝不利，因此重新设计配合比，取消混凝土中的膨胀剂成分。实施效果：湿接接头裂缝明明显减少十、效果检查根据2005年年5月10日至6月30日所浇筑的的湿接头的的裂缝统计计结构看，裂裂缝发生率率为82.2%，典型裂裂缝条数由5条降到2条，宽度度由0.06㎜降至0.02㎜，裂缝缝平均长度度由76㎝降至41㎝，该次QC取得明明显效果。具具体裂缝情情况见表六六。QC活动后裂裂缝情况统统计表表六序号部位裂缝数目目宽度(mm)序号部位裂缝数目目宽度(mm)序号部位裂缝数目目宽度(mm)1C86上0/31E65上10.0261E53下3/2C86下0/32E65下0/62E54上30.023C87上0/33E66上0/63E54下2/4C87下0/34E66下0/64E55上10.025C89下0/35E67上70.0365E55下30.026C89上0/36E67下0/66E56上0/7C88上0/37E72上0/67E56下10.028C88下0/38E72下0/68E57上0/9C106上0/39E73上0/69E57下0/10C106下0/40E73下0/70E58上0/11C105下0/41E74上0/71E58下0/12C105上0/42E74下10.0272E59上0/13C104上0/43E75上0/73E59下0/14C104下0/44E75下0/74E60下0/15C103上0/45E76上0/75E60上0/16C103下0/46E76下0/76C40下0/17C95上0/47C40上0/77C34上0/18C95下0/48E47上10.0278C34下10.0419C94上0/49E47下2/79E61上0/20C94下0/50E48上30.0280E61下0/21C96上0/51E48下20.0281E62上0/22C96下0/52E49上3/82E62下0/23C97上0/53E49下30.0383E71上0/24C97下0/54E50上0/84E71下0/25C98上0/55E50下0/85E70上10.0226C98下0/56E51上10.0286E70下0/27E63上0/57E51下1/87E68上0/28E63下0/58E52上4/88E68下0/29E64上0/59E52下10.0289E69上20.0230E64下0/60E53上2/90E69下2/制表人：XX制表日期期：20006-111-20根据上表统计，开开展QC活动后，无无裂缝的比比例为82.22%，本阶段浇浇筑的湿接接头，裂缝缝发生比例例大幅下降降，裂缝长长度、宽度度均明显改改观，气泡泡、砂线也也较少，各各种缺陷的的柱状图图图如下,见图2开展QC活动后湿接接头外观问问题柱状图图图5制图：XX制图日期期：20006-111-21通过QC活动，采取系列列措施后，湿湿接头凝固固过程中内内部温度峰峰值显著降降低，混凝凝土内