预应力混凝土预制箱梁裂缝控制.ppt

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日,注册时间：2004 年 6 月 1 日,活动日期：2004 年 6月-2005 年 6月,小组类型：攻关型,小组人数：17 人,平均年龄：39.6 岁,序,号,姓名,年龄,性别,文化,程度,职务,小组,职务,TQC 教育时间（小时）,应用程度,1,谭国顺,52,男,本科,项目经理,组长,48,熟练,2,赵剑发,43,男,研究生,项目总工,副组长,48,熟练,3,王发先,57,男,本科,项目副经理,副组长,48,熟练,4,王贵明,39,男,本科,项目副经理,副组长,48,熟练,5,徐敬淼,43,男,本科,工程部长,组员,48,熟练,6,徐怀安,50,男,本科,项目副总工,组员,48,熟练,7,熊守富,34,男,本科,项目副总工,组员,48,熟练,8,戴友保,41,男,中专,试验室主任,组员,48,熟练,小组成员：,序,号,姓名,年龄,性别,文化,程度,职务,小组,职务,TQC 教育时间（小时）,应用程度,9,周红霞,30,女,中技,试验技师,组员,48,熟练,10,杨文树,25,男,大专,助理工程师,组员,48,熟练,11,程长江,48,男,高中,质检员,组员,48,熟练,12,杜国庆,45,男,大专,作业队长,组员,48,熟练,13,何之道,43,男,初中,施工员,组员,48,熟练,14,梁正乐,38,男,初中,混凝土工,组员,48,熟练,15,刘云艳,41,女,大专,工程师,组员,48,熟练,16,崔立,25,男,本科,见习生,组员,48,熟练,17,杨钊,19,男,中专,见习生,组员,48,熟练,小组成员（续）：,三、选题理由,目前，建桥技术朝着大跨径、大体积、整体预制和整体吊装方向发展，特别是由于跨海大桥的建造，其独特的海洋环境和设计使用寿命的提高，对混凝土提出了新的更高要求，尤其是结构耐久性的要求显得尤为重要。,杭州湾跨海大桥 70 米箱梁使用的是 C50 高性能海工耐久混凝土，它需要掺入除水泥以外的其它一些胶凝材料如矿粉，粉煤灰，甚至硅灰等；需要使用性能更优的外加剂，以及低水胶比也正是由于这些要求使得混凝土薄壁箱梁在施工过程中更容易产生裂缝。裂缝无疑是对海工混凝土的耐久性及桥梁使用寿命极大的威胁。为此，我们针对杭州湾跨海大桥 70m箱梁，在施工伊始就对裂缝问题引起了高度的重视。,四、现状调查,1、施工过程中二种主要裂缝,收缩裂缝,温度裂缝,2、我们调查了有关资料，并结合多年的施工经验，分析裂缝表现形式如下：,塑性沉降：浇注过程中，处于塑性状态下的混凝土在重力作用下进一步密实，此时混凝土粘附在模板表面或钢筋上，就会产生水平裂缝本文对此不作重点讨论。,塑性收缩：新浇注混凝土表面暴露于空气中，由于风干或蒸发作用使水分脱离混凝土表面进入空气，水分从构件内部迁移到表面的速率低于表面水分损失的速率，则表面会发生干燥，此时，新浇混凝土的抗拉能力几乎为零，塑性收缩就容易出现。高性能混凝土（HPC）泌水少，水胶比低，更容易产生这方面的问题。,外部干燥：是由于表面水份散失造成的，在混凝土刚浇注的数月内，一般不会出现，它可以通过良好的配合比设计来解决。,自身收缩：这是内部干燥引起的，在水泥浆凝固和形成刚性骨架后，继续进行的水化反应消耗水，反应产物的体积小于参与反应物的总体积，导致孔隙中水发生干燥，此时产生收缩力，导致拉应力裂缝，这一般在混凝土凝结一天内最为强烈。低水胶比的混凝土反应会更为显著。,温度裂缝：此问题非常复杂。当温度升高或降低时，混凝土发生膨胀或收缩，结构的体积变化受到约束，应力就会出现，它与水化热产生的结构内部温度峰值有很大关系，特别是弹性模量的变化等。施工时应设法减少约束，如底模、侧模表面涂润滑剂等，并控制体内与体表温差或体表与环境温差。如果体内外温差超过 1520 就可能产生裂缝。,2、以前箱梁施工常见裂缝对照分析：,箱梁顶板裂缝：此种裂缝一般产生在混凝土浇注完毕 12h24h,箱梁翼缘板横向裂缝：主要指翼缘板，一般在几天内或模板拆除一天内即会出现，这是在硬化阶段形成的温度应力裂缝。此类裂缝严重时会贯穿翼缘板，有时从顶板向下渗水，非常明显。,箱梁腹板内外侧竖向裂缝：此类裂缝大约出现在 3 天左右，此类裂缝也是由于箱内混凝土温度达最高点后，然后开始下降，由于体内外的温差变化，混凝土体积变小，但由于受模板特别是不规则的内模如变截面、锯齿块等各方面的约束，不能自由收缩引起的此时混凝土的强度、弹模均较低，特别是混凝土的抗拉强度不足以抵抗由于体内温度变化引起的混凝土的拉应力，致使箱梁腹板内、外侧产生裂缝。,3、前期预制箱梁裂缝情况统计：,1）我们对已预制的二片箱梁作了详细调查，裂缝共计 89 条，统计数据如下：,项目名称,条数,备注,收缩裂缝,55,温度裂缝,34,统计,89,2）为确定活动主要目标方向，突出工作重点，我们根据以上调查数据进行统计分析，做出统计表及排列图如下,：,统计表,项目名称,频数,频率,累计频率,收缩裂缝,55,61.80,61.80,温度裂缝,34,38.20,100.00,排列图,4、第一片箱梁裂缝情况：,五、活动目标,1、目标设定,（1）有效控制箱梁表面裂缝，预应力部位不允许有裂缝，非预应力部位裂缝0.1mm，确保混凝土耐久性满足设计要求。,（2）我们必须达到公司向业主承诺的分项工程合格率 100，分部工程优良率 95 以上（含 95），单位工程优良率 90 以上的质量目标确保优良工程，力争优质工程鲁班奖。,（3）施工人员素质提高一个档次，为今后的发展打下良好的基础。,2、目标论证：,（1）混凝土裂缝主要是施工过程、原材料及混凝土养护方面的原因造成的，对此只要加强施工过程控制，强化质量管理，严格控制进场材料质量，就会大大消除此方面的影响。另一方面的原因是周围环境变化及施工方案不当。初凝阶段失水发生塑性收缩裂缝，混凝土早期失水养护不当发生干缩裂缝，后期移运、安装过程中也可能发生裂缝。因此如何控制砼裂缝，减少裂缝造成的有害影响，对提高砼内在质量确保砼耐久性是十分重要的一环。在砼裂缝中收缩裂缝、温度裂缝是其中的重点，本活动中应重点进行控制。,（2）杭州湾项目部是由有丰富施工和现场管理经验的项目经理，总工、质检员、技术员、施工员组成的，有完整的质量保证体系和专业化的桥梁施工队伍。QC 小组成员由有多年施工实践经验的老工程技术人员和年轻的大学生组成，具备丰富的实践经验和创新能力。经全体成员对现状进行认真分析，裂缝控制虽然难度很大，但通过优化施工方案，科学管理，严格按照工艺要求施工，完全有达到目标的能力。,六、原因分析,1 理论分析：,大体积混凝土裂缝中主要是因温差和收缩而产生的。高强度的混凝土其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝。因为弹性模量高，在相同变形下，会引起较高的拉应力，其徐变能力低，应力松弛量较小，抗裂性能相对较差，所以容易产生裂缝。,2 综合分析：,我们利用关联图来寻找造成混凝土裂缝的原因,(参见下图)：,关联图：,混凝土裂缝,混凝土振捣质量差,混凝土拌制质量不稳定,早期预应力不及时,早期强度,增长慢,混凝土离析,胶凝材料,总量过大,配合比设计,性能差,收浆及养护不够,水胶比过大,胶凝材料,组成不当,搅拌,时间不当,原材料,计量不准,温度,控制不当,过振,分层不当,养护材料不当,养护方法不当,收浆时间和方法不当,内模,拆除缓慢,穿索缓慢,下料顺序不当,3.要因确认：,1）混凝土配合比问题,2）混凝土生产质量不稳定,3）混凝土振捣质量差,4）混凝土收浆抹面和养护不够,5）混凝土早期预应力实施不及时,序号,要因,目标,措施,地点,完成时间,负责人,1,混凝土配合比的问题,谋求一个经济、工作性能和力学性能良好的合理配合比,优化混凝土配合比,试验室,2004931,戴友保,2,混凝土生产质量不稳定,生产出质量稳定的高性能海工混凝土,加强混凝土拌制质量控制,现 场,2005131,熊守富,3,混凝土振捣质量差,避免由于混凝土振捣方面的原因产生的结构裂缝,严格执行灌注和振捣工艺，防止后灌混凝土进入初凝状态后继续振捣,现 场,2005430,徐怀安,4,混凝土收浆抹面和养护不够,减少因失水产生的塑性收缩裂缝，防止内外温差产生的温度裂缝,采用振动桥提浆整平、二次收浆工艺、针对不同的部位采取不同的养护方式,现 场,2005430,王发先,5,混凝土早期预应力实施不及时,避免由于混凝土早期预应力实施不及时造成的裂缝,采用低强早期张拉工艺,现 场,20041130,赵剑发,七、确定对策,根据以上要因分析，结合工程实际情况，有针对性地制定预防措施如下表所示:,八、对策实施,根据对策表中的措施，由相应的责任人负责、组长、副组长监督执行，并在预定的日期内完成。,实施对策 1：针对混凝土配合比的问题,优化混凝土配合比：海工耐久混凝土的设计，包括混凝土的原材料的选用和配比优化设计原则，除满足强度等级、水胶比、胶凝材料用量、含气量、工作性能等普通混凝土的要求外，还应满足混凝土抗裂性和抗氯离子渗透性的要求。,在配合比设计阶段：首先要控制原材料的配合比，高度重视配合比的设计工作，尽量避免早强、超强。配合比设计应遵循：试配阶段应进行抗裂性能的对比试验，并从中优选出抗裂性能良好的混凝土配合比，还要进行混凝土弹模、不同龄期自由收缩和徐变等试验。,为提高混凝土的结构耐久性，改善混凝土配合比应遵循的一般原则如下：,选用质量稳定并有利于改善混凝土抗裂性能的水泥等原材料。,控制胶凝材料的总用量或胶凝材料总的热量，并设法将水化热的温度峰值朝后推，即推迟水化热温度峰值到来的时间。,适当降低混凝土的水胶比。,实施 2：针对混凝土生产质量不稳定方面的要因,、原材料的计量控制,从混凝土生产过程控制要点入手：,粗、细集料称重的允许偏差控制在规范规定的范围内。,、加料顺序的控制,混凝土生产时，先加入粗细集料、水泥、掺合料、水搅拌一定时间后，再加入外加剂，以充分发挥外加剂的作用。,搅拌时间的控制,、混凝土搅拌时间的控制,以达到生产优质高性能混凝土的目的，海工混凝土拌合时间也要比普通混凝土的拌和时间稍长一些，这是因为海工耐久混凝土比较脆弱，波动性较大。,、混凝土关键温度控制,控制混凝土的入模温度，不宜超过 28，不应大于 30；,混凝土与接触物表面的温差不大于 15；,大体积混凝土入模后 30 分钟的最大温升应小于 30；,混凝土的初始温度及出机温度应控制在 5 28 之间。,实施 3：针对混凝土振捣质量问题的要因,加强混凝土振捣作业质量，避免由于振捣问题造成的混凝土裂缝。,混凝土灌注入模下料要均匀，注意与振捣相配合。,操作插入式振动器时应快插慢拔，振动棒移动距离应不超过振动棒作用半径的 1.5 倍（约 40cm），每点振动时间约 20s 30s，振动时振动棒上下略为抽动，振动棒插入深度以进入前次灌注的混凝土面层下 50 100mm 为宜。,实施 4：针对混凝土收浆抹面和养护不够的要因,收浆抹平：桥面混凝土必须执行两次以上的收浆抹平工艺，以防表面裂缝和不平整。,及时养护：控制裂缝产生的另一个措施就是良好的养护,等待凝固的时间正是混凝土对塑性收缩裂缝最敏感的时间。因此，需要及时养护。,尽量减少暴露：对于海工耐久混凝土，施工时应尽量减少混凝土暴露的工作面和暴露时间，浇注完后应立即抹平进入养护程序。,我们养护采取的一般措施有：,1)初凝前对混凝土面喷雾；,2)建挡风设施；,3)在抹面操作过程中，对还未来得及抹面的混凝土用塑料薄膜覆盖；,4)使用养护剂；,5)进行二次抹面,6）选择养护材料：选择保水性能好的粗麻布织物,工程织物（如土工 布），液体膜形成剂或者棉织垫层材料，对此许多技术规范有相关的规定，杭州湾跨海大桥 70m箱梁预制采用的是比较好的土工布与养护剂相结合的措施。,7）控制好养护开始时间：在浇注完毕后立即进行覆盖保温,对于所有暴露的没有模板覆盖的表面包括箱内底板顶面，在不影响混凝土表面质量的情况下应尽早覆盖养护材料。对箱梁混凝土顶板，在浇注完并收浆抹平之后，立即覆盖养护毯或麻布织物，并在搭接处有足够的重叠，以形成有效的防干燥密封空间，然后立即浇水保湿（冬天除外），并在整个 7 天养护期内保持湿润状态。在混凝土没有初凝之前，桥面应铺设木板等保护材料，以防止损坏混凝土表面。洒水养护宜用自动喷水系统或喷雾器，保湿养护应不间断，不得形成干湿循环，同时应根据气温情况，掌握适当的时间间隔，在养护期内保持表面潮湿，如气温低于 5 时应覆盖保温，不得浇水养护，养护工作至少应持续到预应力张拉完为止。,8）侧翼模及内模拆模后养护以喷洒养护剂为主，也可立即采用不间断的浇水养护。,实施 5：针对混凝土早期预应力实施不及时的要因,采用低强早期张拉的工艺：为防止箱梁混凝土早期出现裂缝，理论上来说初张是越早越好，但考虑到混凝土早期强度和弹性模量的不足，锚下应力过大容易造成锚下混凝土局部开裂。我们控制初张拉时混凝土的强度不小于 25Mp，弹模不小于 18.8GPa，初张拉控制力按箱梁腹板设计索力的 30%控制。,另外，由于内模、锯齿块和变截面段混凝土收缩产生约束作用，为了保证初张拉的有效应力，因此初张拉必须在内模快速拆除之后方可进行。,D,A,P,C,完成第一个循环,九、实施效果,序号,裂缝种类,裂缝部位,数量,1,收缩裂缝,桥面裂缝,15,3,温度裂缝,腹板（通风孔处）,1,1、经过对策实施后,在2005 年 2月份，对采取措施后生产的片箱梁进行裂缝检查,其检查情况见下表:,针对结果进行原因分析,原因分析一,机,人,料,法,环,桥面收缩裂缝,操作不熟练,熟练工人少,责任心强,质量意识淡漠,塑料搓板,搓浆效果差,塌落度较大,富余浆体多,抹面时间不恰当,收搓力度不够,海边风大失水快,桥面宽阔,技术交底不清,原因分析二,没有准备堵孔材料,料,人,责任不心强,经验不足,堵孔不及时,技术交底不清,箱内外温差大形成风洞效应,法,环,通风孔裂缝,、要因确认,序号,末端原因,确认情况,要因确认,质量意识淡漠责任心不强,质量宣传，质量教育不够,是,操作不熟练技术交底不清,培训时间不够，技术交底不到位,是,塑料搓板搓浆效果差,没有准备木搓板,否,抹面时间不恰当收搓力度不够,表面浮浆存在,是,海边风大失水快,边覆盖边出现裂纹,是,箱内外温差大形成风洞效应,通风处出现裂纹,是,塌落度较大富余浆体多,有富余浮浆的表面而出现裂纹,否,、对策及措施,序号,要因,目标,对策及措施,负责人,完成日期,质量意识淡漠责任心不强,提高质量意识曾强责任感,建立健全质量管理制度实行经济挂钩措施,赵剑发,.,操作不熟练技术交底不清,操作人员应明确质量目标,编写详细的交底材料，层层交底,徐怀安,熊守富,.,抹面时间不恰当收搓力度不够,表面搓毛,加大搓抹力度实行次收浆,杨文树,.,海边风大失水快,及时覆盖,针对不同气温利用收浆平台覆盖,杜国庆,何之道,.,通风孔形成风洞,及时堵孔,拔出通风孔模板后用棉纱或者海绵堵孔,程长江,.,实施措施：针对质量意识淡泊责任心不强,制定质量管理制度，交全体人员学习。,与协力队签定合同时，明确质量目标，明确赏罚金额。,赏罚落实到人,实施措施：针对操作不熟练技术交底不清,编写详细实用技术交底材料,层层交底，相互观摩学习,实施措施：针对搓浆效果差,实行二次收浆,搓抹后不得有富余浆体,实施措施：针对覆盖保温保湿,利用收浆平台及时覆盖，,覆盖后喷水保湿，防止失水,实施措施：针对通风孔处的的裂缝,拔出通风孔模板后用棉纱或者海绵堵孔，防止窜风,十、活动效果,第二次PDCA循环后年月初随机抽取两片箱梁检查裂缝见下表：,序号,裂缝种类,裂缝部位,数量,1,收缩裂缝,桥面,3,温度裂缝,4 月底成果检查裂缝分析图表,、2005 年 6 月，由业主代表、监理代表、项目部总工、质检员、技术员对已预制的 70 米箱梁进行全面检查，混凝土施工质量检查结果表明：混凝土外观色泽一致、内在密实、没有发现砼裂缝，得到业主及监理的一致好评。,、2005 年 9 月，设计单位、省质监站、监理单位等有关人员对已完成的 70 米箱梁的施工质量给予了充分的肯定，为公司赢得了多方的赞誉。,、通过本次 QC 小组活动，我们 QC 小组全体成员的质量意识和个人能力都有了很大提高，切实掌握了运用 QC 活动解决问题的方法，增强了解决问题的信心和团队精神。,70 米箱梁外观质量图片,十一、巩固措施：,1 活动成果措施标准化：,(1)对混凝土裂缝控制首先要分清原因，即主要是湿度、温度变化应力作用和施工操作等因素；,(2)对各种裂缝要有针对性的控制方法：,A,收缩裂缝控制：主要在于施工过程中对混凝土搅拌，灌注，收浆抹面,保湿养护控制；,B 温度裂缝控制：对大体积混凝土应采取表面保温及合理的降温措施，使内外温差控制在 15 以内；,(3)对裂缝控制要从材料、施工、使用及环境条件、结构及外力影响等方面综合考虑，全方位控制。,(4)根据成果编制科技论文，拟在集团公司及以上刊物上发表，进行技术交流与推广。,十二、今后努力方向,本次 QC 活动，取得了很好的效果，为今后桥梁施工如何控制混凝土裂缝，提高混凝土内在质量方面（特别是大体积混凝土）提供了可靠的技术依据和真实的第一手资料。我们只要管理到位，措施得当，技术指导及控制落到实处，其工程质量就可以得到有效控制。,我们将继续努力，积极准备下一个课题“箱梁结构尺寸的控制”，以便充分发挥QC小组的技术优势和团队优势。,发表完毕,谢谢大家,