高原冬季混凝土施工方法创新0226

厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新1注册号：XMAN-2012-002福建省2014年度QC小组活动成果发布会资料厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新2目录一、工程概况……………………………………………………………3二、小组概况……………………………………………………………3三、选题理由……………………………………………………………4四、确定目标……………………………………………………………4五、方案选择……………………………………………………………5六、对策计划……………………………………………………………6七、对策实施……………………………………………………………7八、效果检查……………………………………………………………14九、巩固措施……………………………………………………………14十、总结和今后打算……………………………………………………16十一、附录………………………………………………………………18厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新3一、工程概况号称“西藏三峡”的西藏旁多水利枢纽工程是是西藏和平解放以来投资规模最大的水利枢纽工程。该工程总投资达45.69亿元，是一座以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水的大型水利枢纽工程。工程坝址所处河床覆盖层深、两岸表层岩石破碎、地质结构复杂，其施工难度之大，技术要求之高，都堪称世界级，是国内水利专家公认的极具挑战性的一项水利枢纽工程。西藏旁多水利枢纽工程地处西藏自治区拉萨河流域中游，水库总库容12亿m3，电站装机容量160MW、灌溉面积65万亩，发电厂房共布置4台单机容量为40MW的水轮机组。为了实现业主提出的提前发电计划，厂房工程在2012～2013年度组织了冬季混凝土施工，共浇筑混凝土6718m3。西藏旁多水利枢纽工程位于拉萨河流域，属高原温带季风气候，空气稀薄，日照充足，昼夜温差大、年温差小。旁多坝址多年平均气温仅2℃，极端最高气温为27.4℃，极端最低气温为-29.3℃，多年平均相对湿度为47%，最大冻土深度为1.3m。拉萨河流域冰期为11月至次年3月中旬，冬期气温一般在-5℃～-20℃。二、QC小组概况小组概况表表1小组名称旁多水利枢纽工程QC小组课题名称高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新课题类型创新型成立时间2012.10.5注册号XMAN-2012-002活动时间2012.10.5-2013.8.1小组人数10人活动次数8次受QC教育时间32小时/人出勤率96%小组成员分工姓名性别职称职务学历组内分工组内职责车瑜俭男高工总经理本科顾问技术指导陈新泉男高工副总工本科组长统筹安排程建群男高工项目经理本科副组长选题理由何拥军男高工副经理专科组员制定对策陈日雄男工程师施工队长本科组员对策实施徐华宾男工程师施工员本科组员对策实施杨元勇男工程师施工员本科组员对策实施张添彬男工程师质检员专科组员效果检查杜丽娟女工程师质检员本科组员效果检查刘法东男班组长高中组员对策实施制表：杜丽娟时间：2012年10月5日厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新4三、选题理由制图人：陈新泉制图时间：2012年10月5日图1选题理由流程图四、设定目标1、设定课题目标QC小组通过分析，经与业主、监理、设计单位讨论研究，确定本次QC小组活动目标设定为混凝土强度保证率91%。2、目标可行性分析制图人：陈新泉制图时间：2012年10月6日图2目标可行性分析系统图业主赶工的要求水利工程施工具有典型的季节性，根据业主的赶工要求，必须进行冬季混凝土施工，否则，工期将拖延一年，造成不可估量的社会和经济损失高寒地区冬季混凝土施工风险大工程所在地气温低，昼夜温差大，没有完善的冬季施工方法，混凝土极易受到冻害，会产生降低混凝土强度、出现裂缝、钢筋锈蚀、降低耐久性等质量问题，严重影响质量和工期。缺乏类似工程施工经验工程所在地海拔在4000米以上，国内尚无类似的厂房冬季混凝土施工经验可供借鉴，必须对其他工程冬季混凝土施工方法加以创新选定课题高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新《水工混凝土施工规范》中混凝土质量合格要求：混凝土抗压强度强度保证率必须大于90%，规范的要求必须满足其他水利工程、交通工程在高原进行冬季混凝土施工，混凝土质量能够达到合格标准采用《建筑工程冬季施工规程》的成熟度法来推算混凝土强度：10℃的等效系数为0.58，新疆建科院通过326次的试验表明，每天连续保持10℃28天到达混凝土设计强度的等效时间为22小时，如果采用全天24小时保持10℃以上的环境温度，混凝土强度指标完全可能满足设计要求目标可行性分析厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新5五、提出方案并确定最佳方案1、方案的提出冬季混凝土施工的根本任务是防止低温造成混凝土冻害，而出现冻害的根本原因是水泥在低温环境下不能正常水化，qc小组的成员在正常冬季混凝土施工的基础上，结合工程所在地气温低、温差大、气压低、干燥的高原特性，运用“头脑风暴法”打破传统思维，相互启发，集思广益，创造性地提出了五种适合高原严寒地区特点的冬季混凝土施工方法，用亲和图进行归纳整理如下。制图人：陈新泉制图时间：2012年10月7日图3高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新亲和图2、施工方法介绍高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新重新设计配合比混凝土加热双快水泥代替普通水泥添加早强防冻剂改进综合蓄热法混凝土内部加热内置循环加热水管钢筋电极加热厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新6方案一双快水泥取代普通水泥法施工方案1、用高强型双快水泥取代原来的普通硅酸盐水泥；2、取消原来的引气剂；3、添加柠檬酸缓凝剂；4、初凝时间控制在40～45分钟。水灰比坍落度初凝时间0.54160±20mm40～45水泥（Kg/m3）砂（Kg/m3）碎石（Kg/m3）水（Kg/m3）粉煤灰（Kg/m3）缓凝剂（Kg/m3）33072610851756066优点1、双快水泥凝结硬化快，数分钟内开始硬化，2h强度20MPa以上；2、双快水泥抗蚀性能良好，在低温环境下强度稳定增长；3、调整配合比方法简便。缺点1、操作技术要求非常高，任一工序不衔接可能导致拌合物硬化而报废；2、双快水泥快速硬化时，内外温差大，容易导致出现混凝土裂缝；3、双快水泥价格高，一般是普通水泥的3～4倍。方案二添加早强防冻剂施工方案1、添加早强防冻剂；2、取消原来的引气剂；3、坍落度控制在160±20cm；4、水泥用量不少于300kg/m3。水灰比坍落度适应温度0.55160±20mm-5～-20℃水泥（Kg/m3）砂（Kg/m3）碎石（Kg/m3）水（Kg/m3）粉煤灰（Kg/m3）防冻剂（Kg/m3）32071811051765880优点1、混凝土能够在-5℃以下的低温正常水化；2、早强型防冻剂由防冻、早强、引气、减水等组分复合而成，和易性好；3、调整配合比方法简便。缺点1、混凝土表面会受到冻害，表面强度低，容易出现裂纹、钢筋锈蚀等缺陷；2、混凝土内液相中防冻剂浓度高，耐久性差；3、混凝土内部微裂缝、空隙较多，抗渗性下降。厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新7方案三改进综合蓄热法施工方案1、加热拌合水至60～80℃，骨料和水泥不加热；2、拌合料搅拌、运输过程中采取保温措施，减少热量散失；3、混凝土外部搭设暖棚，保证混凝土处于正温状态；4、在正温状态下养护至养护龄期。优点1、施工的全过程都处于正温状态，受环境影响小；2、混凝土强度稳定增长、不利因素少，质量有保证；3、在综合加热法与蓄热法优点的基础上加以改进，施工成功率高；4、就地取材或多数利用已有材料设备，材料设备准备容易。缺点1、混凝土生产的各个环节都需要采取措施，施工复杂；2、搭设暖棚并持续较热，成本较高。方案四内置循环加热水管混凝土内部加热法施工方案1、在钢筋安装的时候预埋循环水管；2、混凝土浇筑完后通热水循环流动；3、持续通热水至混凝土养护龄期。优点1、内置热水管施工成本较低；2、混凝土内部水保持合适的正温，在低温环境下强度稳定增长。缺点1、内置循环水管工艺复杂，操作麻烦；2、热水温度需要进行调节，控制较难；3、混凝土内外温差大，容易导致出现表面裂缝，降低混凝土质量；4、砼内部水不同部位受热不均匀，易出现微裂纹，降低混凝土的抗渗性。拌合水加热水泥碎石混凝土拌合保温混凝土运输保温混凝土浇筑暖棚蓄热混凝土养护暖棚蓄热厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新8方案五钢筋电极混凝土内部加热法施工方案1、混凝土内部的钢筋连接成连续网；2、在钢筋网的左右两端焊接电极引出；3、浇筑完混凝土后，用电源与两个电极连接，通上电源，利用钢筋网的电阻发热，加热混凝土。优点1、钢筋电极法施工成本较低；2、混凝土内部水保持合适的正温，在低温环境下强度稳定增长。缺点1、钢筋分布不均匀，各部位受热不一致，容易产生裂缝；2、所有的钢筋必须连接成网才能保证通电，钢筋量增加，操作复杂；2、混凝土内外温差大，容易导致出现表面裂缝，降低混凝土质量；3、钢筋体通电，出现安全风险较大。2、选定方案QC小组的成员结合各方案的优缺点，对方案的质量保证程度、技术可行性、经济型、时间性、安全性、难易性等多角度、多方位进行对比分析评价，详见下图。施工方案质量保证程度技术可行性经济型时间性安全性总分是否采用双快水泥代替普通水泥○○△□○10不予采用添加早强防冻剂□○□○○13不予采用改进综合蓄热法◇◇□○○18采用内置加热水管混凝土内部加热法□□○□○12不予采用钢筋电极混凝土内部加热法□□◇□△12可以采用注：◇5分○3分□2分△1分制图：陈新泉制图时间：2012年10月7日图4冬季混凝土施工方案比较矩阵图通过对五个方案的对比和分析，QC小组成员一致认为能够充分适应高原严寒气候、能够确保质量和进度的冬季混凝土施工方案为改进综合蓄热法。厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新93、方案的细化从改进综合蓄热法的流程图可以看出，热水供应、蓄热暖棚和设备外保温的方案还应该继续细化，QC小组成员再次通过头脑风暴法创造性地提出了多种解决方案。制图：陈新泉制图时间：2012年10月10日图5改进综合蓄热法系统图1）热水供应方案选择（1）热水供应方式综合对比热水供应方式综合对比表表2序号加热方案简图经济性安全性均匀性时间性连续性总结1控温电加热水池供水360元/根30KW技术成熟全部加热大功率、速度快可以连续供水经济耐用、供给稳定、性能可靠3高频感应加热铁管供水4500元/套10KW水电分离但辐射大局部受热加热速度慢不能连续供水成本较高、辐射较大、供水不稳定、热效率高PTC半导体加热器供水8000元/套8KW水电分离安全性高局部受热加热速度慢不能连续均匀供水成本较高、供水不稳定、安全性好制表：陈新泉制图时间：2012年10月12日经过综合比较分析，采用控温电加热水池供水方案为最佳方案。改进综合蓄热法设备外保温热水供应暖棚蓄热控温电加热水池供水PTC半导体加热器供水高频感应加热铁管供水气凝胶毡保温陶瓷纤维毯保温聚苯乙烯板泡沫板暖棚土工布+保温棉被+彩条布暖棚厦门安能建设有限公司高原严寒地区冬季混凝土施工方法创新102）设备外保温方案选择（1）样板试验QC小组组织采购了气凝胶毡和陶瓷纤维毯，分别裁剪拼装固定到混凝土罐车上，然后在罐车内装进16℃温度的温水，每隔二十分钟测一下水的温度，实测结果见表3。设备外保温试验记录表表3保温时间陶瓷纤维毯保温气凝胶毡保温20分钟15℃14℃40分钟15℃13℃60分钟14℃13℃80分钟13℃12℃100分钟13℃11℃制表：陈新泉制图时间：2012年10月15日通过试验得知：陶瓷纤维毯拼装比较容易，保温性能较好。（2）对比分析设备外保温方案对比分析表表4序号保温方案保温材料经济性/m2导热系数W/mK安全性可加工性时间性总结1气凝胶毡保温230元0.018软化点为500°C左右，保温300°C厚度6mm，裁剪便利，铁丝绑扎速度快性能好、成本高、速度快2陶瓷纤维毯25