江蘇 汪興東 盧 剛 臧 林

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下工程如地鐵、隧道等[1]，因其方便、快捷等優(yōu)點，已成為提升城市功能、解決現(xiàn)代城市交通問題的重要手段，其工程質(zhì)量亦成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點。從上世紀(jì)三十年代起，一些大型工程，如涵管、隧道等，由于混凝土抗?jié)B抗裂性能較差而導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的破壞，甚至發(fā)生滲漏污染等重大事故，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，故以性能需求為導(dǎo)向的高性能混凝土（HPC）應(yīng)運而生[2]。

由于高性能混凝土（HPC）兼顧著結(jié)構(gòu)安全，工作性和耐久性[2]，這使得混凝土的配合比設(shè)計、施工等工作更為復(fù)雜化，其工程質(zhì)量更加難以控制。而工程的高優(yōu)質(zhì)量是一個企業(yè)的生存之本[3]，為了適應(yīng)日益激烈的競爭環(huán)境，高性能混凝土的質(zhì)量控制模式也應(yīng)一改傳統(tǒng)的管理思維模式。因此，本文提出將PDCA循環(huán)模式應(yīng)用在混凝土的配合比設(shè)計、實際工程施工和現(xiàn)場監(jiān)測階段，設(shè)計出一種高性能防裂混凝土，保證工程的安全可靠，為日后相近工程應(yīng)用提供科學(xué)的參考。

1 PDCA循環(huán)基本原理

PDCA 循環(huán)又叫戴明環(huán)，分別表示 Plan(計劃)、Do(執(zhí)行)、Check(檢查)、Action(處理)4個階段[4]，應(yīng)用到高性能混凝土中，是指從配合比設(shè)計到施工應(yīng)用、現(xiàn)場監(jiān)測階段的全過程控制，是工程質(zhì)量計劃的制訂和實施的全過程[5]。

本文的主要思路是將配合比設(shè)計、施工應(yīng)用和現(xiàn)場監(jiān)測看成一個大的PDCA循環(huán)，再將各個階段看成小的PDCA循環(huán)，形成循序漸進(jìn)不斷上升的循環(huán)流程鏈條。具體過程如表1所示。

表1 PDCA循環(huán)過程

2 PDCA循環(huán)實踐應(yīng)用

2.1 P階段（配合比設(shè)計階段）

2.1.1 P1階段

（1）明確設(shè)計要求：為了達(dá)到混凝土的抗裂防滲以及耐久性要求，防水混凝土設(shè)計值C35（抗?jié)B等級≥P8），坍落度160～180mm，56d電通量值≤1700C；混凝土膠凝材料必須摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦粉等礦物摻合料，摻量控制在30%-50%，堿含量≤3.0kg/m3，引入的水氯離子總量≤0.1%膠凝材料重，90d干縮率宜小于0.06%。

（2）分析配合比設(shè)計過程中可能出現(xiàn)的影響因素：原材品質(zhì)、用量、操作技能、實驗條件、養(yǎng)護(hù)條件等，其中最具代表性的為原材用量和外加劑種類。

（3）外加劑方案：

方案一：普通高效減水劑（目前攪拌站使用）；

方案二：聚羧酸高性能減水劑；

方案三：聚羧酸高性能減水劑+JK膨脹劑；

方案四：聚羧酸高性能減水劑+ST-Y膨脹劑。

（4）原材料選擇：設(shè)計配合比之前進(jìn)行各種原材性能測試，選用質(zhì)量合格的原材料；在夏季施工多選用摻合料代替部分水泥，減小混凝土內(nèi)部的絕熱溫升，預(yù)防早期裂縫。

2.1.2 D1階段

實驗室進(jìn)行不同減水劑，不同膨脹劑的不同摻量，以及單摻、復(fù)摻進(jìn)行對比試驗。在以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在水泥、砂石和各摻合料等不變的情況下，經(jīng)過三次試配，確定各類減水劑、膨脹劑的摻入比例，最后確定四種配比方案，具體如表2所示。

表2 四種混凝土配比方案

2.1.3 C1階段

對上述四種方案進(jìn)行性能測試，和易性、收縮率等試驗結(jié)果如表3所示，抗壓強(qiáng)度和干縮率如圖1和圖2所示。

表3 四種混凝土方案性能測試

圖1 混凝土的抗壓強(qiáng)度與齡期的關(guān)系

圖2 混凝土的干燥收縮與齡期的關(guān)系

2.1.4 A1階段

四個方案的混凝土28天強(qiáng)度均滿足C35混凝土強(qiáng)度等級要求，但方案一的混凝土坍落度損失較快，不滿足施工要求。從抗?jié)B試驗和電通量試驗可以看出，摻入膨脹劑后效果明顯，電通量大大減小。從早期收縮裂縫面積和56d干燥收縮值可以看出，方案三和方案四效果最佳，即聚羧酸減水劑和膨脹劑的使用，使混凝土早期塑性收縮裂縫和干燥收縮率的出現(xiàn)幾率最小。綜合分析，推薦聚羧酸和膨脹劑的復(fù)合使用作為常州巨凝混凝土公司的配合比方案，同時考慮利用在后期現(xiàn)場應(yīng)用中。

然而，使用膨脹劑以后混凝土的用水量增加，所以使用膨脹劑的混凝土需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，不然達(dá)不到預(yù)期的效果。

2.2 D階段（工程施工階段）

2.2.1 P2階段

（1）工程概況：該工程為河海路改造（晉陵路——東支河）工程，位于河海路與東經(jīng)120路交叉口，包括連接迪諾水鎮(zhèn)地下停車場的1-4號地下通道及預(yù)留的南北向過街人行通道箱身，工程設(shè)計壽命為50年。

（2）施工中可能出現(xiàn)的問題：明確施工困難部位，配合比控制不嚴(yán)格、早期收縮裂縫、振搗不到位或者養(yǎng)護(hù)不及時等，對此制定了相應(yīng)的管理措施。

2.2.2 D2階段

施工處于夏季高溫條件下，采取如下措施：明確施工人員的責(zé)任范圍，嚴(yán)格控制各部位、各階段的質(zhì)量；盡量在夜間澆筑，避開高溫階段，減弱氣候條件的影響；嚴(yán)格控制配合比，采用JK膨脹劑和聚羧酸高性能減水劑復(fù)摻，加入礦粉和粉煤灰等摻合料，以降低混凝土內(nèi)部溫度，減少裂縫；控制混凝土的入模溫度，使用冰袋或泵管降溫，在夏季施工將入模溫度控制在35℃以下；正確振搗，不漏振、過振，按梅花狀布置振搗點，振搗時間為5～15s；養(yǎng)護(hù)需要保溫保濕，施工完成后馬上覆蓋，拆模時間大于14d，拆模后及時回填土，對于墻體、頂板要及時噴養(yǎng)護(hù)劑，不可用冷水直接澆混凝土。

2.2.3 C2階段

對施工人員的技術(shù)把關(guān)，如資質(zhì)抽查等；檢查入模含氣量和混凝土入模溫度；檢查施工死角。

表4 混凝土入模前各項指標(biāo)測試

2.2.4 A2階段

從表4可以看出，入?；炷恋暮鸵仔院腿肽囟染_(dá)到設(shè)計要求。此外，采取以上措施后，混凝土未出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，施工過程中未出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。但是，在炎熱的夏天施工，混凝土內(nèi)部溫度很高，性能難以穩(wěn)定，需要時時監(jiān)測入模混凝土性能，特別加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

2.3 C階段（現(xiàn)場監(jiān)測階段）

2.3.1 P3階段

（1）現(xiàn)場測試：根據(jù)規(guī)程制定測溫方案、應(yīng)變測試方案和裂縫監(jiān)測方案；

（2）監(jiān)測中可能出現(xiàn)的問題：測點布置可能受到混凝土澆筑的影響，測點被破壞或埋置，模板拆除影響早期裂縫觀測等。

2.3.2 D3階段

以30m長河海路地下通道中間為監(jiān)測對象。從開始澆筑，檢測單位對混凝土澆筑實施了監(jiān)測?？紤]到基礎(chǔ)為長方體整板，延X、Y方向?qū)ΨQ，故溫度測點和應(yīng)變測點埋置1/4測區(qū)，底板埋置24個測點，頂板埋置6個測點，墻板埋置9個測點。測試時間由7月27日至8月31日，時間間隔為2h～24h。對底板、頂板和墻板，以及各銜接處進(jìn)行裂縫觀測，每隔4h觀測一次裂縫發(fā)展情況。

2.3.3 C3階段

本文以底板監(jiān)測數(shù)據(jù)為代表，具體結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 底板各部位混凝土溫度

圖4 底板各部位混凝土應(yīng)變

2.3.4 A3階段

從溫度監(jiān)測結(jié)果可以看到，混凝土內(nèi)部的溫度溫升較快，峰值超過70℃，主要由于夏季施工，外界氣溫最高時達(dá)到40.3℃，地面溫度超過60℃，導(dǎo)致內(nèi)部水化熱不易散發(fā)。但從溫度時程曲線來看，溫度以穩(wěn)定下降的趨勢呈現(xiàn)，可認(rèn)為溫度處于可控范圍。由于夏季晝夜溫差不大，混凝土內(nèi)表最大溫差值均小于28℃，符合夏季混凝土施工要求。

從混凝土應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果可以看出，在最初24h內(nèi)，水化熱升溫引起壓應(yīng)變，壓應(yīng)變達(dá)到最大值，然后，隨著混凝土溫度的降低，壓應(yīng)變開始減小，幾天后出現(xiàn)拉應(yīng)變?？傮w趨向于某一數(shù)值，靠近零值，表明溫度應(yīng)力有減小趨勢。

由于嚴(yán)格的裂縫控制技術(shù)方案，河海路隧道未發(fā)生早期開裂現(xiàn)象，說明摻入膨脹劑后由于膨脹作用，混凝土自身收縮減小，早期裂縫得到控制，滿足工程要求。

但是，需要注意的是，對于混凝土表面的溫度，由于受氣候環(huán)境影響非常大，因此要密切注意氣溫的變化，積極采取預(yù)防措施。

3 結(jié)論（分析處理階段）

通過PDCA在高性能防裂混凝土的設(shè)計、施工和監(jiān)測的應(yīng)用，總結(jié)如下：

（1）使用膨脹劑與聚羧酸減水劑復(fù)摻，減小了混凝土的干燥收縮率和水泥用量，提高了混凝土的流動性、抗水和氯離子的滲透能力；

（2）膨脹劑和聚羧酸減水劑的復(fù)摻，使混凝土工程的早期裂縫得到控制，保證了整個工程質(zhì)量，為今后其他相近工程提供科學(xué)的參考。

但是，不同工程具有不同的特性，如不同的環(huán)境條件、土質(zhì)情況、地方政策要求等。本次應(yīng)用的主要問題已經(jīng)解決，次要問題將上升為下一循環(huán)的主要問題，為下一個PDCA大循環(huán)提供資料和依據(jù)。因此，PDCA大循環(huán)在下一個工程中的應(yīng)用，需要與時俱進(jìn)、與地俱進(jìn)。

[1]韓選江.應(yīng)用在地下工程施工中的新技術(shù)[I]，《南京建筑工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）》，2002（3）：54-61.

[2]高溫林.淺議PDCA管理在混凝土設(shè)計施工中的應(yīng)用[J].科技資訊導(dǎo)報，2007,126.

[3]婁立紅.淺談公路工程質(zhì)量管理[J].黑龍江交通科技，2010（10），187-188.

[4]吳陵慶.質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)教程[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.

[5]吳桂英.PDCA管理在混凝土設(shè)計施工中的應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù)，2004（3）：85-86.