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三峡三期工程大坝混凝土生产质量控制.pdf
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1、第 3 6卷第 1期 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) V o 1 3 6 N o 1 2 0 1 5年 2月 J o u r n a l o f N o r t h C h i n a U n i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ) F e b 2 0 1 5 DOI : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 25 6 3 4 2 0
2、1 5 0 1 0 0 6 三峡 三期工程大坝 混凝 土生产质量控 制 王 博 ,郜 军艳 ,聂相 田 ( 1 河海大学, 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ; 2 华北水利水 电大学, 河南 郑州 4 5 0 0 4 5 ) 摘要 : 大坝混凝土质量 问题许多是在 混凝 土生产环节引起 的 混凝 土生产包括原材料 准备及拌 和两个方 面 , 任 何 一 方面降低质量要求都将导致混凝 土的强度等级及其他力学指标降低 , 容易造 成工程质 量缺陷 , 甚至引 发 工程事故 然而三峡三期工程质量优 良, 且创 造 了混凝土 大坝无 裂缝 的奇迹 从混 凝土原 材料质量 控制 和 混凝土拌和生产质
3、量控制两方 面总结了三峡三期工程大坝混凝土生产质 量控制 的方法 、 措施及技术 创新 在混凝土原材料质量控制方 面 , 阐述 了水泥和粉煤灰 、 外加剂 、 砂 石骨料的质量 控制 在混凝土 拌和生产 质 量控制方面 , 论 述了混凝土配合 比优化设计 , 称量 设备 的定期检 测 , 冷风机 冲霜 , 二次砸 石测 温 , 混 凝土 拌 和工艺 , 混凝土 的出机 口温度、 坍落度 、 含气量控制 , 骨料温度检测手段 的改进 , 混凝土生 产过程检测 系统 , 混凝土生产与输运车辆控制系统等 关键词 : 无 裂缝 大坝 ; 混凝土 生产 ; 质量控制 ; 原材料 ; 配合 比 中图分类号
4、 : T V 5 2 3 文献标识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 2 5 0 8 三峡 三期 工 程建 设 以一 流 的工 程 质 量 为 目标 , 逐步建立了一套完善的质量保证体系, 实行了全员、 全过程、 全方位、 分层次 的质量管理 , 工程质量优 良, 创 造 了混凝 土 大坝 无 裂 缝 的施 工奇 迹 在 三 峡工 程 一 、二期大坝混凝土施工实践的基础上 , 施工企业对 混 凝 土生 产全 过程 中 的每 一 个 环 节进 行 精 细 研 究 , 持续改进 , 总结和创造 了一套特有的大坝混凝土生 产 质 量控制
5、 方 法和措 施 , 经过 全 面应用 , 取 得 了令人 满 意 的效果 笔者结合工程实际 , 从混凝土原材料质量控制 及 混凝 土拌 和 生产质 量控 制两 方 面对 三峡 三期工 程 大 坝混凝 土 生产 质 量控 制方 法 、 措 施 及 技 术 创 新 进 行 总结 1 混凝土原材料质量控制 水 泥和 粉煤灰 、 外 加剂 、 砂 石骨 料等 各种 原材 料 的质 量直 接决 定着 大坝 混 凝 土 的施 工 质量 下 面 分 别从 这 3个方 面进 行介 绍 1 1水 泥 、 粉煤 灰质 量控 制 三 峡大 坝混凝 土采 用 初期 强度 高 、 初 凝期 长 、 发 热量低、 含碱
6、量低 、 塑性性能好 的特制大坝水泥 三峡 三期 工程 大 坝混 凝 土 中掺 用 I级 粉 煤灰 , 以更 好地 降低 混凝 土用 水 量 及 提 高 混凝 土 的 和易 性 , 从 而解 决 了 四级 配 混 凝 土 用 水 量 过 高 带 来 的不 利 影 响 , 改善 了胶 带输 送 机转 接及 下 料 时 容 易 出 现 的堵 料现 象 水 泥 、 粉煤 灰质 量控 制 的主要 措施 如下 1 1 1 优选 供 应厂 商 招标 前 组 织 专家 对 水 泥 、 粉 煤灰 厂 家 进 行实 地 考察 , 从原 材料 品质 、 成 品 质 量 状况 、 设 备 生产 供 应 能力、 生产
7、规模 、 试验条件、 管理水平等方面进行全 面分 析 , 在 判 断 电厂是 否具备 I级粉煤 灰条 件 时 , 还 要看机组大小、 燃煤与机组的匹配性、 锅炉的高度与 容积、 炉温、 电收尘 的级数及运行状况等 , 从而掌握 第 一手 资料 , 保证 招标 所 选厂 家 的合理 性 1 1 2选 择 多个 中标 人 三 峡 工程 水 泥 温 控标 准较 严 , 供 应 过 程 中不 免 收稿 日期 : 2 0 1 41 22 6 基金项 目: 中 国葛洲坝集 团三峡建设 工程有 限公司科研资助项 目( 2 0 1 3 K J O 1 ) 作者简介 : 王博 ( 1 9 8 7 一 ) , 男
8、 , 河南 南阳人 , 博 士研究 生 , 主要从事水利水 电工程建设与管理方面的研究 郜军艳 ( 1 9 8 8 一 ) , 女 , 河南新乡人 , 硕 士 , 主要从事工程项 目管理 方面的研究 聂相田( 1 9 6 2 一) , 男, 山西原平人 , 教授, 博导 , 博士, 主要从事工程项目管理方面的研究 2 6 华 北 水 利 水 电 大 学 学 报( 自 然 科 学 版 ) 2 0 1 5年 2月 出现个 别 厂某批 次 水 泥 敏感 性 指 标 不 达标 的现 象 , 此时需暂停该厂供应并启动后备厂顶替供应 此外 , 若 仅有 1家水泥 供 应 商 , 在 工 程建 设 突 现
9、局 部 高 峰 急需原材料时 , 其生产物流组织将承受巨大压力 , 甚 至有中断供应的风险 粉煤灰供应商实际月生产能 力有 时达 不到 承诺 的供应 能力 , 若 以供 应 商 承诺 的 供应 能力 来安排 生 产 计 划 , 可 能会 造 成 供 应 紧 张 的 严重局面 因此, 水泥至少选 2家供应商 , 粉煤灰 至少选 3家供应商为 中标单位 , 以保 障水泥及粉煤 灰 的正常 供应 例 如三峡 三期 工程水 泥 由葛洲 坝 厂 、 华新 厂 和石 门厂 3家供应 , 粉 煤灰 由 山东 邹县 电厂 、 湖北襄樊 电厂和武汉阳逻 电厂供应 1 1 3 强 化厂 家质 量意识 粉煤 灰 是
10、 火 力发 电的 副产 品 , 其 产 生 的经 济 效 益往 往不 被大 型 电厂 重 视 , 而 粉 煤 灰质 量 对 水 工 混 凝 土 的意义重 大 , 故厂 家要 强化产 品质 量意 识 , 将 粉 煤灰看作是本厂的正式产 品, 从 战略上重视粉煤灰 的质量 在三峡 期工程施工中, 业主设备物资部门 组 织科研 、 设 计单 位 的专 家 多次 到 中标 厂 家 与有 关 人 员座 谈 , 反复 详细 说 明粉 煤灰 在 三峡 工 程 混 凝 土 中 的重 要作 用 , 使 厂 家 认 识 到发 电 的全 过 程 就 是粉 煤 灰生 产 的全过 程 , 控制粉 煤 灰质量 责任 重大
11、 1 1 4 严 格 的质 量检 测 业 主 委托或 组 建质检 部 门对进 入施 工现 场前 的 水泥 、 粉煤 灰进 行严 格 的质量 检测 组织 专家 不定 期 赴 厂家检 查质 量控 制 系统 的 运行 情 况 , 帮 助 解 决 质 量控 制 中的难 题 定 期 组 织 现 场 试 验 中心 及 各 供 应 厂 家实验 室参 加 的水泥 、 粉煤 灰检 测对 比活动 , 统一 试 验方法 , 提 高检测 水 平 , 减 少质 量争议 例如 , 业 主 委 托 国 家 水 泥 质 量 检 测 监 督 中 心 ( 以下 简 称 “ 中 心 ” ) 对 水泥 质量进 行驻 厂检 测 1 )
12、 “ 中心 ” 驻 厂 检测 监 督 人 员 对 工 厂 出磨 和 出 厂 水泥 的敏 感 性 指 标 M g O, K 0, N a : 0 以及 S O 进 行 检 测 , 对 出厂 水泥 的每个 编 号样 品进行 检测 , 对 出 磨 水 泥按 每 日每 台磨 的 平 均样 进 行 检 测 当发 现 检 测 结果 波 动较 大 , “ 中心 ” 驻 厂人 员 会 同驻厂 监 理 一 起 向厂方 提 出 , 监督 厂方 查找 原 因 , 及 时采取 措施 进 行调 整改 进 , 保 证 出 厂水 泥 质 量 符 合 国 家标 准 和 三 峡工 程质 量 标 准 的要 求 2 0 0 5年
13、1 1 0月 期 间 , 检 测中热水泥总样 品数量 : 葛洲坝厂 2 9 1个 , 华新 厂 3 6 3个 , 石 门厂 4 0 4个 经 检测统 计 , 3个 厂 家 出厂 的 中热水 泥 的敏感 性指 标及 s 0 全部符 合 三峡工 程质 量 标准 的要 求 2 ) “ 中心 ” 驻厂 人员 协 同驻 场监 理 , 每 月对 3个 厂家 的 出厂水 泥分 别抽 取 14个 出 厂编 号 的样 品 ( 平 均样 或瞬 间样 ) , 寄送 “ 中心 ” 总部进 行 全 套性 能 和成 分 检验 2 0 0 5年 1 1 0月 期 间 , 抽 检 中 热 水 泥 样 品数量 : 葛洲 坝 厂
14、 1 7个 , 华新 厂 1 6个 , 石 门厂 2 5 个 , 检验 结果 全部 符合 国家标 准 G B 2 0 0 -2 0 0 3和三 峡 工程 质量标 准 的要求 3 ) 业 主 委 托 的 驻 厂 监 理 每 日对 生 产 工 艺 过 程 中各 质 量控 制 点 进 行 巡 视 检 查 , 掌 握 原 材 料 、 半 成 品、 成 品的质 量 当发现 生产 工艺 中存 在可 能影 响水 泥 质量 的 问题 时 , 及 时 与厂 方有关 人 员商讨 , 提 出意 见 和建 议 , 保 证生 产 中存 在 的 问题 及 时得 到解决 同 时 , 驻厂 监理 还 向厂 方 提 出提 高
15、中热 水 泥 质 量 和稳 定质量的有效工艺措施 如要求厂方稳定熟料成分 , 增 加熟 料和水 泥 的 库存 量 , 提 高水 化 热 和 强 度测 试 结果的准确性等 使厂方及时加强水泥工艺控制 , 并 找 出强 度 测 试 结 果 偏 高 和 水 化 热 测 试 结 果 偏 低 的原 因 1 1 5建 立质量 保 障系统 供 应 商必须 建立 完善 的水 泥或 粉煤 灰质 量保 障 系统 , 建 立能够 切 实 完成 水 泥 或 粉 煤灰 质 量 检 测 任 务 的实验 室 水泥 和 粉煤 灰 必 须 经 实 验室 质 检 合 格 后方 可 出厂 对许 多 电厂来说 , 从 未有 过如此
16、大 规模 地 生产 和销售 I 级 粉煤 灰 , 也 未 做 过 全 面 的质 量 控 制 , 有些 厂 家甚 至不 知如何 起步 因此 要 给予技 术 支 持 和指 导 , 安 排厂 家 的试 验人 员 到长 江 科 学 院 三峡 工 程粉 煤灰 质量 检 测 站 或业 主 试 验 中心接 受 培 训 , 业 主设 备 物资部 不定 期派 人到 厂家检 查 质量控 制情 况 并 帮助解 决生 产 和质量 检测 中遇 到 的问题 1 1 6 粉煤 灰调 度 时注意 粉煤 灰之 问 、 粉 煤灰 与 水 泥 之间 的适应 性 在混 凝 土 生产 过 程 中 , 一个 拌 和 系 统甚 至 一 座
17、 拌和楼很难避免同时使用 2 3个电厂的粉煤灰 由 于供 灰 电厂分 布地 域不 同 , 煤 质有 区别 , 虽 然按 同一 标 准控制 质量 , 但 粉 煤灰 的性 状 不 可 能完 全 达 到 一 致 为此 , 每一种粉煤灰和水泥搭配都要做混凝土配 合 比试 验 在 调配 粉煤 灰时 , 综合 考虑 上述 各种 因素 和 混凝 土配 合 比试 验 结 果 , 将 相 容 性 好 的水 泥 和粉 煤 灰调 配在 同一 拌和 系统 中粉 煤灰 和拌 和系统 的对 应 关 系一经 确定 , 就 不再变 更 , 以免拌 和楼 频繁 调 整 混 凝土 配合 比 1 1 7 制 定严 格 的技术 指标
18、 三峡工程所用的水泥和粉煤灰的技术指标均严 于国内外同类工程 水泥方面, 相关 国家标准要求熟 料碱含量( 质量分数 , 下同) 0 8 , 而三峡工程要 求 熟料 碱含 量 不 得 超 过 0 5 , 另 外 还 要 求 水 泥碱 含量不得超过0 6 为补偿 混凝土的收缩 , 特别规 第 3 6卷第 1期 王博 , 等 : 三峡三期工程大 坝t 昆 凝 土生产 质量控制 2 7 定 了 M g 0含量 的下 限 为 3 5 粉 煤灰 采用 I 级 灰 , 掺 量 一 般 为 2 0 4 0 , 尽 可 能 采 用 I级 优 质 灰 三峡 三期 工程 混 凝 土掺 用 粉 煤 灰 技术 要 求
19、 见 表 1 表 1 三峡 三期 工程 混凝 土掺 用粉煤灰技术要求 1 2外加 剂质 量控 制 外加剂现 已成为混凝土 中除水泥 、 砂石骨料 、 掺 和料 和水 以外 的第 5种 必 备 材 料组 分 目前 水 工 混 凝 土常用的外加剂有 : 引气剂、 缓凝剂 、 泵送剂 、 普通 减水剂、 高效减水剂 、 缓凝减水剂 、 缓凝高效减水剂 、 引气 减水 剂等 掺入 外 加剂 能够 提高混 凝 土质 量 、 调 整 混凝 土凝 结 时间 、 减少 水泥 用量 、 提 高混凝 土各 项 物 理 力 学 性 能 、 增 强 混 凝 土 对 环 境 的 适 应 能 力 等 相 对 于其 他 原
20、 材 料 而 言 , 外 加 剂 掺 量 虽 然 较 少 , 但 对混 凝 土质 量 影 响很 大 , 因此 , 需 对 外加 剂 质 量进行严格控制 1 2 1优选 外加 剂 品种 外加剂应根据工程设计和施工技术要求优选 , 并 根据 原材 料进 行 严 格 的 适应 性 试 验 论 证 确 定 三 峡 三期 工程 在选 用外 加剂 时 , 在对 近 3 O个外 加剂 生 产 厂家 的 3 0多个 品种 初选试 验 的基 础上 , 结合 三 期 工程 的原 材 料特性 , 对 初 选 产 品进 行 了全 面 的混 凝 土适 应 性 试 验 , 最 终 优选 出 了 J G 3 、 X 4 0
21、 4缓 凝 高 效 减水 剂及 J M I I 泵 送剂 等 1 2 2 严 控# t- J J n N 掺量 外 加 剂 掺 量 必 须 遵 照 有 关 规 定 和 试 验 结 果 确 定 , 切不 可随 意添加 , 添加过 量外 加剂 可 能引起 工 程 质量 事故 一 个大 中型 工程 掺 用 同类 外 加 剂 的 品 种 宜 为 1 2种 , 并 由专 门生产 厂家 供应 一 般情 况 下 , 在工 程施 工 中不 随便更 换外 加 剂 品种 1 2 3 做 好外 加剂 的贮 存 液体 外 加 剂 放 置 于 阴 凉 干 燥 处 , 防 止 日晒 、 污 染 、 受冻 或蒸 发 , 如
22、有 沉 淀 等 现 象 , 经 性 能 检 验 合 格 后方 可使 用 粉状 外加 剂在储 存 过程 中注意 防潮 , 若 有受潮结块等现象 , 经性能检验合格后 , 烘干碾碎并 通过 0 6 3 m m筛 后方 可使 用 拌 和 厂 外加 剂 调 配 点 堆存适量的外加剂 , 以满足混凝土生产强度需要为 准 外 加剂 按不 同品种及 不 同供 货单位 分 别存 放 , 标 识清楚 当对外加剂质量有怀疑时 , 必须进行试验鉴 定 , 严禁使用变质 的外加剂 1 2 4加强 外加 剂 的检验 检验供货单位提供的技术文件 : 产品合格证 、 产 品说明书 ( 标 明产 品主要成分 ) 、 出厂检验
23、报告、 质 量保证资料及掺外加剂混凝土性能检测报告等 外 加剂到场后立即取代表性样品进行检验 , 进货 与工 程试配一致时方可入库使用 1 3砂 石骨 料质 量控 制 三峡三期工 程大坝混凝土浇 筑总量 约 2 8 0万 1T I , 工 程规模 巨大且 持续 时 间长 , 为 了给 高 强 度 的混 凝 土施 工提 供优 质 的砂 石 骨 料 , 对 砂 石 骨 料 采取 了如 下 质量 控制 措施 1 3 1 反 复核 实人 工 骨料料 源 三 峡三期 工程 大 坝混凝 土施 工需 要 的砂石 骨料 数量 巨大 , 骨料 料 源选 择将 直 接 影 响 工 程 质量 和 工 程造 价 ,
24、为此需 要对 料 源进行 长期 的勘 测 、 试验研 究 及 比选分 析 , 寻找 技 术 、 经 济 指 标 优 越 的砂 石 料 源 试 验 研究 过程 中 , 要确 保 粗 粒 径 骨 料 强 度及 其 他 物 理力 学指标 满 足混 凝 土 设 计 要 求 , 严 格 控 制 软弱 颗 粒 以及 针 片 状 颗 粒 的含 量 及 无 定 型 二 氧 化 硅 比率 等 在 优选 料源 时要 综合 考虑 开采 的难 宜程 度 、 施 工 总体布置、 场内外交通运输条件、 工程实施条件及技 术 经济 指标 等 如下 岸溪 人工 砂石 料场 , 位 于三峡 右 岸 坝址 下游 1 2 k m处
25、 , 料 场储 量可满 足 三峡二 、 三 期 工程混凝土对人工砂石骨料 的需求 ; 岩石整体性能 好 、 磨蚀指数大且抗压强度高 ; 斑状花岗岩成砂性能 好 , 产 砂 率 达 8 0 8 5 ; 人 工 砂 云母 含 量 及 细 度 模 数 , 混凝 土热 学性 能 、 力 学性 能及 冻融 耐久 性试 验 结 果均 满足 三期 工程 的要 求 1 3 2料场 岩石 开挖 质量 控 制 由于采 石料 场普 遍覆 盖一 层 7 2 0 n l 厚 度不 一 的风化 壳 , 为避免 有 用料 源与 覆盖 土混 杂 , 料场应 自 上 而下 分层 开采 , 以弱 风 化 带 下 部 作 为无 用
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