减少西北地区C50高强混凝土抗表面裂缝的方案研究.docx
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减少西北地区C50高强混凝土抗表面裂缝的方案研究
减少西北地区C50高强混凝土外观工艺缺陷
前言
宁夏方家庄2×1000MW机组建安工程为创优工程。
方家庄地处平原,气候干燥雨水较少、大气相对湿度较低,日常风力3~4级,混凝土浇筑后水分挥发较快,加快混凝土干缩速度,施工控制不好宜产生混凝土干缩裂纹。
2015年9月至2016年8月热力系统工程浇筑中C50多为大体积高强地下混凝土。
甲方对混凝土工程质量要求达到清水混凝土施工工艺标准。
同时对混凝土的外观工艺质量进行了重点规范要求。
一、小组概况
QC小组概况表(表1)
小组名称
小组所在部门
课题名称
降低西北地区C50高强混凝土外观工艺缺陷率
课题类型
组长
小组注册号
受训课时
成立时间
人数
小组成员概况
姓名
职务
学历
小组职务
小组分工
制表:
2016.09.25
二、
选择课题
三、现状调查:
调查一:
为把握现状,对主厂房地下工程验收不合格的基础墙板外观进行了重新质量缺陷进行了分类统计,列表如下:
主厂房地下结构表观缺陷统计表(表1)
序
缺陷项目
点数
累计
频率
累积频率
1
裂纹
39
39
66%
66%
2
色差
7
46
12%
78%
3
气泡
4
50
7%
85%
4
蜂窝、麻面
4
54
7%
92%
5
光洁度
2
56
3%
95%
6
其他
3
59
5%
100%
数据统计:
制表人2015年11月1日
制图:
2015年11月1日
结论:
从排列图中可以看出,裂纹是主厂房地下结构存在的主要缺陷,这也是我们要解决的主要问题。
调查二:
小组成员对发出不合格通知的二级质检员进行了问询调查,查看其验收工作日志中对主厂房地下结构验收记录。
序号
验收部位
验收日期
验收结论
问题描述
1
主厂房混A-B列16-20轴基础
9月15日
不合格
表观裂纹较多,,出现大于0.2mm表观裂纹2条,不满足内部验收标准
侧煤仓间7-8轴基础
9月27日
不合格
表观裂纹多,大于0.2mm表观裂纹3条,不满足内部验收标准
通过调查可以看出,与小组独立进行的调查相互印证,主厂房地下结构不合格的原因就是“表观裂纹”
四、设定目标
根据小组进行的现状调查,大于0.2mm表观裂纹是产生不合格的主要问题,小组将目标确定为:
减少C50高强混凝土外观工艺缺陷,消除大于0.2mm表观裂纹。
五、原因分析
根据关联图可以得出以下11条末端因素:
1.游离MgO含量过高2.环境温度零低于零度
3.胶凝材料用量过大4.配比用水量过大
5.搅拌浇筑过程中加水6振捣棒未插入下层混凝土
7.振捣插入间距过大8.振捣时间短
9.薄膜出现大部分破损10.模板未涂抹隔离剂
11.掺合料用量过大
六、要因确认
确认一、游离MgO含量过高
确认内容
游离MgO含量过高
确认方法
追朔检测报告
确认人
确认标准
P.O42.5水泥MgO含量≤5%
确认工程:
水泥成分中游离MgO水化反应后体积膨胀,国家标准要求生产厂家适当控制其含量是避免混凝土因水泥由水化反应产生裂纹的相对技术措施。
表,青铜峡水泥抽查10次结果与国家标准对照表
水泥品种
普通硅酸盐水泥
强度等级
42.5
生产厂家
青铜峡
检测报告MgO含量
国家标准值
≤5.0%
青铜峡水泥实测值
3.08%
2.96%
2.88%
2.84%
3.01%
2.94%
2.86%
3.0%
2.88%
2.8%
制表人:
2015年11月1日
确认结果
青铜峡水泥游离MgO含量符合标准要求
结论
游离MgO含量过高为非要因
确认二、环境温度低于零度
确认内容
环境温度低于零度
确认方法
现场混凝土温度记录
确认人
确认标准
温度出现低零摄氏度的记录
确认工程:
混凝土浇筑过程中,环境温度零摄氏度以上,混凝土浇筑不必采用冬季施工措施。
表:
混凝土浇筑及养护日期温度记录
日期
9-24
9-25
9-26
9-27
9-28
9-29
9-30
日平均温度℃
16
14
19
20
15
18
16
日期
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
日平均温度℃
16
19
23
20
15
14
18
制表人:
2015年11月1日
施工中周围环境温度,日平均温度未到5℃以下。
不会产生混凝土冻胀
确认结果
施工的环境因素符合标准要求
结论
环境温度低于零度为非要因
确认三、胶凝材料用量过大
确认内容
确定胶凝材料用量大
确认方法
追朔检测报告
确认人
确认标准
水泥用量不宜超过理论计算值
确认工程:
A、确认现场施工混凝土使用的原材料:
1.水泥定位青铜峡P.O42.5水泥
2.粉煤灰定位F类I级
3.骨料为青铜峡剑锋石石料厂5-25mm碎石;灵武市东麓石料厂天然中砂;
4.外加剂用聚羧酸高效减水剂
B、确认C50泵送混凝土配合比
表,C50泵送混凝土原设计配比
坍落度
mm
砂率
%
每立方米混凝土材料用量kg/m3
水泥
水
砂
石
粉煤灰
外加剂
180±20
43
458
175
722
958
137
7.735
C、计算水泥标准用量
1.计算确定C50混凝土的最大水胶比:
=0.34
则可确定C50混凝土最大水胶比与调整水胶比为:
0.34~0.29
2.计算相应胶凝材料用量:
确定C50混凝土用水量mwo为175kg
计算C50混凝土胶凝材料用量的最大值和最小值为:
=515~603kg
表,现场水泥用量和标准值的对比表
计算标准最大值kg
计算标准最小值kg
现场配比使用值kg
1
603
515
595
制表人:
2015年11月1日
根据对比表可以判断得出,现场配比设计中胶凝材料用量的使用数量在计算标准以内。
不算过大。
制图人:
2015年11月1日
确认结果
胶凝材料用量符合标准要求
结论
胶凝材料用量过大为非要因
确认四、配比用水量过大
确认内容
用水量过大
确认方法
理论计算及追朔检测报告
确认人
确认标准
根据JGJ55-2011标准水泥用量不宜超过175kg
确认工程:
混凝土用水量的大小直接控制混凝土干缩率的大小
1.确定配比设计的用水量:
175kg
2.计算C50泵送混凝土的需水量:
m’wo=215+(120/20*5)=245kg
3.计算配合比用水量
=245*(1-30%)=171.5kg
表,现场混凝土用水量和标准值的对比表
大体积混凝土用水量
标准值≤,kg
计算最小值kg
现场配比使用值kg
1
175
171.5
175
制表人:
2015年11月1日
根据对比表可以判断得出,现场配比设计中混凝土用水量的使用数量在计算标准以内。
不算过大。
制图人:
殷会文2015年11月1日
确认结果
配合比设计用水量符合标准要求
结论
混凝土配合比设计用水量过大为非要因
确认五、搅拌混凝土过程中加水
确认内容
搅拌、浇筑过程中加水
确认方法
现场验证
确认人
确认标准
混凝土搅拌用水量记录与施工配比一致和浇筑时未在混凝土中加水
确认工程:
施工过程中严格按照规范保证要求:
严格控制混凝土用水量,保证混凝土水灰比与强度。
1.检查检测中心《砂石含水量测试记录》与搅拌站《混凝土配合比通知单》
表,为检测中心《砂石含水量测试记录》与搅拌站《混凝土配合比通知单》砂石含水量对照表。
序号
砂石含水量测试记录
混凝土配合比通知单
日期
砂含水率%
石含水率%
日期
砂含水率%
石含水率%
1
2015-8-25
4.9
0.4
2015-8-25
4.9
0.4
2
2015-9-03
4.2
0.0
2015-9-03
4.2
0.0
3
2015-9-11
4.5
0.0
2015-9-11
4.5
0.0
4
2015-9-18
4.6
0.5
2015-9-18
4.6
0.5
5
2015-9-24
4.8
0.3
2015-9-24
4.8
0.3
制表人:
2015年11月1日
2.检查搅拌站《混凝土搅拌记录》确定搅拌混凝土时用水量
表,混凝土搅拌用水量记录与施工配比要求对照表
混凝土浇筑单申请号
搅拌机械记录用水量(kg)
施工配比要求用水量(kg)
1
TZ2015-08-044
136
136
2
TZ2015-09-005
145
145
3
TZ2015-09-026
143
143
4
TZ2015-09-031
137
137
5
TZ2015-09-062
138
138
制表人:
2015年11月1日
3.检查搅拌站《混凝土搅拌记录》确定搅拌后坍落度现场实测值
混凝土浇筑单申请号
泵送混凝土标准设计值mm
现场实测坍落度值mm
1
TZ2015-08-044
180-200
185
2
TZ2015-09-005
180-200
200
3
TZ2015-09-026
180-200
185
4
TZ2015-09-031
180-200
190
5
TZ2015-09-062
180-200
195
制表人:
2015年11月1日
通过现场各项记录确定:
搅拌站搅拌实际用水量与混凝土施工配比在标准偏差值(±1%)以内,交班后混凝土坍落度实测值也在标准要求180±30mm以内。
完全符合混凝土泵送浇筑要求,经过调查未发现搅拌浇筑过程中出现私自加水现象。
确认结果
搅拌用水量控制良好,浇筑过程中不存在加水因素
结论
搅拌、浇筑过程中浇水为非要因
确认六、振捣棒未插入下层混凝土
确认内容
振捣棒插入的深度
确认方法
混凝土浇筑现场观察
确认人
确认标准
符合施工方案
确认工程:
施工中严格按照《施工方案》中混凝土浇筑振捣执行:
1.振动棒插入下层尚未初凝的混凝土中50mm以促使上下层结合。
现场跟踪验收5次。
表,现场浇筑振捣抽查记表
序号
观察混凝土浇筑深度mm
观察振捣棒插入深度mm
是否达到要求
1
420
530
是
2
510
550
是
3
380
480
是
4
420
560
是
5
420
520
是
制表人:
2015年11月1日
确认结果
混凝土振捣符合控制裂纹要求
结论
振捣不实、过振为非要因
确认七、振捣插入间距过大
确认内容
振捣棒插入的间距
确认方法
混凝土浇筑现场观察
确认人
确认标准
符合施工方案
确认工程:
施工中严格按照《施工方案》中混凝土浇筑振捣执行:
1.振捣棒插点应排列均匀,并采用“行列式”或“交错式”布置,每次移动位置和距离应不大于400mm。
现场跟踪验收5次。
表,现场浇筑振捣抽查记表
序号
振捣器型号
振捣棒插入间距
1
50CM
350mm
2
50CM
380mm
3
50CM
350mm
4
50CM
360mm
5
50CM
360mm
制表人:
2015年11月1日
确认结果
混凝土振捣符合控制裂纹要求
结论
振捣不实、过振为非要因
确认八、振捣时间短
确认内容
振捣棒的振捣时间
确认方法
混凝土浇筑现场观察
确认人
确认标准
符合施工方案
确认工程:
施工中严格按照《施工方案》中混凝土浇筑振捣执行:
1.使用振动棒,采用垂直振捣和斜向振捣,做到“快插慢拔”,每点振捣时间宜为20~30秒,应以混凝土表面不再沉落和表面呈现浮浆为准;
表,现场浇筑振捣抽查记表
序号
振捣秒数
是否表面呈现浮浆
1
21
是
2
28
是
3
23
是
4
25
是
5
25
是
制表人:
2015年11月1日
确认结果
混凝土振捣符合控制裂纹要求
结论
振捣不实、过振为非要因
确认九、薄膜出现大部分破损
确认内容
现场混凝土施工的养护保湿措施
确认方法
现场观察和检测记录
确认人
确认标准
混凝土养护的薄膜覆盖无大面积破坏,能保证混凝土养护湿度
确认工程:
施工中严格按照施工方案养护措施执行:
浇筑抹平后立即用塑料薄膜覆盖保持混凝土水份,养护时保证混凝土表面标证湿度。
序号
浇筑部位
覆盖薄膜有无大面积破坏
养护过程混凝土是否保湿
1
汽机房加热器平台短柱
无
是
2
加热器平台14-18基础短柱
无
是
3
汽机加热器平台基础短柱
无
是
4
1/C-8/C轴8~15m框架柱、梁
无
是
5
侧煤仓间15m~20.26m5/C~8/C轴框架柱、梁
无
是
6
汽机房加热器平台
局部
是
7
侧煤仓间15m板
局部
是
8
侧煤仓间20.26m板
局部
是
9
主厂房8m板
局部
是
10
主厂房结构15m板
局部
是
11
加热器平台14-18基础
无
是
12
加热器平台9-13基础
无
是
13
侧煤仓间1/C-4/C轴基础
无
是
14
侧煤仓间4/C-8/C轴基础
无
是
15
主厂房A列14-18基础
无
是
制表人:
2015年11月1日
确认结果
混凝土养护措施符合标准要求
结论
未采取养护措施为非要因
确认十、模板未涂抹隔离剂
确认内容
检查现场施工模板的表面、是否涂抹隔离剂
确认方法
现场观察
确认人
确认标准
调查有无急剧干燥因素
确认工程:
1.混凝土浇筑过程中养护到位,相对急剧干燥因素(日晒、大风现象)已经采取有效措施。
2.模板使用新模板,但没涂抹隔离剂。
新模板有掉漆漏本色现象。
依据《建筑施工手册》说明木材吸水率为28%。
在施工为涂抹隔离剂和模板表面不光洁的双重不符合施工要求的因素下,会出现急剧干燥现象。
宜产生混凝土裂纹。
表,为现场模板施工支模前涂抹隔离剂抽查统计
序号
施工部位
是否涂抹隔离剂
备注
1
#2锅炉K5、K6轴JC6承台、JC10、JC11、JC4基础短柱及剪力墙
否
新模板,表面不光洁
2
#2锅炉K1-K8列基础短柱及剪力墙
否
新模板,表面光洁
3
#2引风机基础承台
否
新模板,表面光洁
4
#2引风机基础短柱
否
新模板,表面不光洁
5
#2引风机烟道基础
否
新模板,表面光洁
制表人:
2015年11月1日
确认结果
不光洁模板未涂抹隔离剂宜产生急剧干燥现象
结论
初期遭受急剧干燥现象为裂纹产生的主要原因
确认十一、掺合料用量过大
确认内容
实测C50同一配比不同掺合料用料3d强度
确认方法
追朔检测报告
确认人
确认标准
粉煤灰掺量过大混凝土早期强度相对过小
确认工程:
同一配比中掺合料用量多少直接控制混凝土早期强度大小。
表,C50泵送混凝土原设计配比
坍落度
mm
砂率
%
每立方米混凝土材料用量kg/m3
水泥
水
砂
石
粉煤灰
外加剂
180±20
43
458
175
722
958
137
7.735
1.配比设计中掺合料用量已经达到相对胶凝材料的23%(标准要求用量小于25%),配比设计水泥用量相对较少。
3.掺合量掺量较高,混凝土早期强度较底(相对混凝土的抗拉应力较底)
C50同一配比不同掺合料用量早期强度对比表
序号
掺合料用量%
3d达到强度(MPa)
1
13
43.8
43.7
45.2
43.0
45.3
41.8
42.7
43.2
45.1
41.4
41.7
43.8
46.8
42.0
46.5
46.1
41.1
43.3
43.9
46.8
42.9
45.4
42.2
43.7
45.3
45.3
41.0
45.3
44.0
45.9
2
30
28.9
32.4
32.2
33.0
30.1
32.8
32.8
31.2
28.2
32.4
29.9
29.4
33.2
30.2
30.7
28.7
30.2
30.5
33.2
28.4
28.5
28.3
30.5
31.6
31.9
29.8
32.9
32.4
29.6
30.6
制表人:
2015年11月1日
掺合料的用量的大小直接影响混凝土的早期强度,混凝土的早期强度大小决定混凝土裂纹的多少,强度越大抗拉应力越大,裂纹越不容易产生。
确认结果
粉煤灰掺量过大混凝土配合比设计不当
结论
粉煤灰掺量过大混凝土早期强度的小为要因
经小组的调查取证和详细分析,最终确定影响产生裂纹的几条要因为:
1.掺合料掺量过大
2.模板未涂抹隔离剂
七、制定对策
根据以上要因分析结果,经过小组分配,制定如下对策进行实施:
表:
对策表
序号
要因
对策
目标
措施
负责人
01
掺合料掺量过大
优化配比设计
增大混凝土
早期强度值10%
1.水灰比选定
2.确定用水量
3.确定掺合料用量
4.新配比试验
02
模板未涂抹隔离剂
涂抹隔离剂
现场施工模板表面100%涂抹隔离剂
1.模板安装前检查
2.涂抹混凝土隔离剂
3.模板安装
八、对策实施
对策一:
C50减缩防裂高强混凝土优化设计
1.水灰比的选定
2.混凝土用水量的调整
3.最佳掺合料用量的确定
小组成员根据JGJ55-2011混凝土配合比设计的规范计算C50高强混凝土其中(来自《JGJ5-2011普通混凝土配合比设计规程》):
其一:
水灰比的选定
1
最大水胶比:
=0.34
2 则选定试配混凝土配合比的水灰比最小值与最大值为:
0.28~0.34
3 依据《混凝土水灰比与其早期收缩特性关系的研究》中的效果图可确定:
混凝土水灰比越小早期收缩值越大。
小组决定在允许的范围内适当选取较大水胶比值:
0.31以相对减小混凝土的收缩值。
其二:
调整混凝土的用水量
混凝土用水量的多少直接控制混凝土的收缩值的大小,用水量越大,收缩值越大。
减少混凝土的用水量分以下几个步骤:
1 确定保证和易性良好的情况下增大外加剂的掺量和相对减水率
掺量
减水率
试配和易性
最后选用
现配比
1.3
32%
良好
设计配比1
1.5
39%
良好
√
设计配比2
1.7
45%
泌水、假凝
混凝土拌合后和易性良好混凝土拌合后泌水、假凝
2 计算配比设计需用水量
=165kg
表,修改抗裂配比设计用水量与先现场配比用水量对比
标准配比设计用水量
修改前设计配比用水量
减缩抗裂配比用水量
≥175kg
175kg
165kg
其三:
确定混凝土的最佳掺合料用量
相对不同掺量做出的同一配比设计实验:
1 表:
C50同一配比不同掺合料用量的早期3种掺量抗压强度比
序号
掺合料相对掺量%
3d抗压强度MPa
7d抗压强度MPa
1
13
32.2
43.3
2
18
29.6
40.8
3
23
26.4
37.8
掺合料的多少直接影响混凝土的早期强度,早期混凝土强度的大小直接影响混凝土拉应力的大小。
2 同时掺量的用量大小直接减少混凝土的水化热和早期自收缩量,用量越大,水化热越小、自收缩越小。
为了相对增大混凝土的早期强度,保证混凝土的水化热和早期自收缩量小我们小组选定掺量为18%
其四:
提高骨料含量标准
表,混凝土中不同含泥量骨料,其他相同材料试配强度检测对比值
骨料含泥量
C50混凝土7d抗压强度MPa
C50混凝土28d抗压强度MPa
砂%
石%
2.8
0.8
39.5
54.2
1.1
0.3
44.2
61.4
从骨料含泥量对比检测结果可以看出,骨料含泥量大小直接影响混凝土的强度,含泥量越小混凝土相对强度越大。
目标检查:
混凝土的配合比设计小组相对提高了骨料的国家标准要求,用以相对提高混凝土抗裂强度。
表,检测中小组相对提高混凝土骨料含泥量检测标准要求值
砂含泥量≤,%
石含泥量≤,%
国家标准值
3.0
1.0
提高后要求值
1.5
0.5
其五:
混凝土配合比的试配选定
1 混凝土试配强度的测定
序号
水胶比
7d抗压强度MPa
28d抗压强度MPa
1
0.28
44.2
61.2
2
0.31
40.8
59.6
3
0.34
35.8
56.2
2 混凝土的碱含量效验
混凝土碱含量来自《CECS53:
93混凝土碱含量限值标准》):
根据混凝土的配合比设计碱含量小于3kg
目标检查:
表:
C50泵送减缩抗裂混凝土设计配合比为
配合比
坍落度
mm
砂率
%
每立方米混凝土材料用量kg/m3
水泥
水
砂
石
粉煤灰
外加剂
前设计配比
180±20
43
458
175
722
958
137
7.735
减缩抗裂配比
180±20
41
439
165
718
1033
96
8.025
两次对比可以看出:
1 新设计配比用水量少,收缩量相对少
2 胶凝材料用量少,水化热相对少,自收缩量减少
3 掺合料相对掺量少,早期强度相对较高混凝土早期抗裂性能好。
小组相对C50减缩抗裂设计配比,
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