高性能砼的拌制与浇注质量的控制

高性能砼的拌制与浇注质量的控制衷心祝愿第二十四次QC小组活动成果发表会取得圆满成功!1/1/20242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1/1/20243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1/1/20244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。1/1/20245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1/1/20246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1/1/20247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。1/1/20248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。1/1/20249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。

1/1/202410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=891/1/202411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﹪）8004.512624355.01/1/202412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﹪）6604.513026740.01/1/202413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:17740.060.283.61/1/202414

小组达成以下共识一、东海大桥高性能砼主要表现在很高的耐久性。要求钢筋100年内不生锈。高性能砼宏观缺陷的存在（裂缝、蜂窝、麻面）都将大大削弱砼对钢筋的保护能力，使氯离子对钢筋腐蚀的速率加快。缩短砼结构的使用寿命。因此，高性能砼对表面质量的要求是极高的。二、高性能砼由于W/C小，水泥用量较大，水泥标号高，势必使砼的水化热增大，不利于砼的体积稳定性。只有在降低水泥用量的同时，掺加适量的优质掺合料。优质掺合料的掺入，改善了胶凝材料的颗粒级配，降低了砼的单方用水量，增加了砼的密实度，提高了砼抵抗劣化的能力。三、高性能砼对原材料的品质要求极高，因而要十分注意控制原材料的质量。四、高性能砼配合比与普通砼一样，随着原材料的差异、季节温度的变化、施工条件、泵送距离、构件的截面尺寸的不同，需要适时调整，才有可能保证砼的浇注质量。1/1/202415影响浇注质量的因素分析在严格控制原材料的质量指标、计量误差和模板质量的前提下，砼的外观质量则由砼的入模质量和振捣质量所控制。砼搅拌时间、坍落度、初凝时间、振捣时间应为主要控制因素。

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1/1/202416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1/1/202417要因搅拌时间要因要因要因初凝时间坍落度延时损失振捣时间确认（一）

搅拌时间过长，影响砼产量，搅拌时间不足，不能保证砼质量，掺合料只有与水泥拌和均匀，才能显示其活性。必须确定最佳搅拌时间。

确认（二）

砼坍落度延时损失小，才能保证高性能砼的工作度，方便施工。砼坍落度延时损失与季节、温度的变化、缓凝高效减水剂的掺量有关。

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。

1/1/202418对策计划高性能砼的入模质量指标，应根据构件的不同截面，泵送距离远近、不同季节温度加以调整，实施动态控制。

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

1/1/202419最基本搅拌时间为120s搅拌时间

要因实施（一）

原计划是水泥、掺合料分别投料，采用卧式双轴强制式搅拌机，搅拌时间为3min。其他标段发现砼表面有斑团状掺合料存在，能自行脱落，说明水泥与掺合料并没有拌匀。为了确保工程质量，甲方决定掺合料在水泥厂与水泥一起拌和。目前使用的海工Ⅱ号水泥，是水泥与掺合料的混合物。我们把搅拌时间分别定为90s、120s、150s、180s、210s。分别测其坍落度，发现拌制120s后，砼坍落度值不变，砼外观色泽一致，砼中含有的气泡均匀细小。因此决定现场砼的搅拌时间为120s。实践证明是合理的。1/1/2024201h内坍落度基本不损失坍落度延时损失

要因实施（二）

说明：在上海建院设计的配合比的基础上，在参数允许的调整范围内进行砼试拌，试验结果表明：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。

1/1/202421初凝时间满足施工需求

初凝时间

要因实施（三）

为避免施工缝和砼表面色泽一致，预制构件都要求在砼初凝前浇注完毕。为确保砼质量，初凝时间要适当长一些，以应付意外故障的发生。预制箱梁方量大，浇注时间长，四台砼搅拌机同时工作，各配一台地泵、一台布料机，泵送距离400~600m，浇注的难度大。我们把试验的重点放在箱梁砼配合比上。在24℃时（减水剂掺量1﹪）初凝时间：9h35min在30℃时（减水剂掺量1﹪）初凝时间：8h40min在30℃时（减水剂掺量1.2﹪）初凝时间：10h10min1/1/202422振捣时间宜长不宜短，不存在过振振捣时间

要因实施（四）

浇注箱梁之前，用箱梁砼配合比试泵送（砂率40﹪，减水剂掺量1﹪），坍落度210mm，泵送距离约150m，泵送很顺利，并在现场做如下试验：三个体积为2m3砼，振捣时间分别为5min、10min、15min。砼均没有出现泌水离析。拆模后，振捣时间长的砼表面质量明显好于振捣时间短的砼的表面质量。说明高性能砼抗过振，抗离析，抗泌水性能好。高性能砼水胶比很小，砼很粘，因而不会泌水，所以不怕过振。振捣时间宜长不宜短。对于箱梁而言，体积大，砼方量大，浇注速度快，过振是不存在的。从已浇注的箱梁砼外观看，存在的问题是欠振。1/1/202423墩柱浇注难点与对策(仅砼而言)⑴难点

墩柱是空心的，截面狭小，墩顶钢筋密布，施工人员只能站在墩柱顶面施工。墩柱底部就成了施工难点。（1）因振动棒移动困难，墩柱底部就成了振捣最薄弱的地方（2）首车砼若不加特殊处理，入模后，砼质量是最差的，缺少砂浆且严重离析。以上两个原因，造成墩柱根部向上约2m的范围内易出现麻面等表面缺陷。1/1/202424(2)对策

砼搅拌机第一盘是砂浆，主要目的是润滑地泵、布料机管道。首车砼由于是空车，要粘去一部分砂浆，从墩顶下料过程中又被钢筋粘去一部分砂浆。由于砼跌落高度大，砼产生离析，石子局部堆积。首车砼必须增加砂浆含量，以抵消砼在入模过程中的损失。第二车、第三车砼要采取大坍落度、大砂率、大的附加剂掺量。因此时振动棒的振动力较弱。往后，坍落度逐渐减小。在配料上：砂率由42﹪~41﹪~40﹪减水剂由1.2﹪~1.1﹪~1﹪首车砼的拌制采取手动，以增加砂浆用量调整砼配合比。砼坍落度正常后，可采取联动。在振捣速度上建议首车砼延长振动时间，以后逐步加快。

1/1/202425⑶QC小组按预定对策进行砼配合比调整、拌制、运输、泵送，现场实测坍落度最大值为220mm，一般为180±20mm。东海大桥第一墩在拆模后，砼表面光滑，但存在着色差，主要为水纹状，可能是模板初次使用脱模剂涂刷不均匀。漏浆比较严重，但漏浆处没出现麻面，仅出现色差。靠墩柱下部有一碗口大的麻面，认为是欠振所致。1/1/202426HZS-100型搅拌机刚安装不久，搅拌机尚在磨合期内，操作人员尚不熟练。石子于5月1日凌晨5时才运到砼工厂，当日8时开始使用由于是连续级配成锥形堆放，离析很严重，影响了砼的和易性。

问题分析：1/1/202427通过第一墩柱的浇注，甲方、监理、施工单位都认为砼的坍落度值要取下限值，要按已报批的砼配合比施工。在第二个、第三个墩柱的砼灌注中，监理到现场搅拌站复核砼配合比，前后方加强联系，现场严格控制砼坍落度。其实质是仅保证砼出口质量，没有保证砼的入模质量。经拆模后，两个墩柱存在着同样的问题：在墩柱下部约1m左右范围内，砼外表面存在着4~5处面积较大的麻面，模板漏浆已有所改善。经研究，排除人为因素（漏振）。主要是砂浆不足，振动棒的振捣力不够。研究决定采用QC小组的对策，前几车砼砂率、坍落度取上限值。墩身直线段部分砼浇注速度不能过快。改用Φ70振动棒，加大其激振力，以补偿振捣条件差造成的影响，杜绝漏浆。从第四个墩柱开始，所浇注的所有墩柱内实外美，无一出现漏浆麻面等缺陷，墩柱砼浇注质量不成问题，已得到公认。

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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

前四个墩柱砼主要参数如下（前3~4车）

1/1/202429墩柱实际强度序号应用部位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墩柱的强度和耐久性的统计

1/1/202430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从墩柱的强度统计和墩柱的耐久性指标可以说明：东海大桥Ⅲ标预制墩柱的砼质量耐久性指标完全符合高性能砼要求。墩柱砼耐久性指标

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箱梁的浇注及配合比的调整⑴2003年7月18日东海大桥Ⅲ标浇注了第一片70m预制箱梁。箱梁砼浇注全部采用泵送，四台搅拌机同时工作，配合四台地泵，四台布料机。箱梁砼方量大，要在砼初凝前灌注完毕。因而箱梁的浇注质量不仅取决于砼的入模质量，还取决于砼工