Y型聚丙烯纤维硅灰溷掺改善溷凝土性能

Y型 聚 丙 烯 纤 维 /硅 灰 混 掺 改 善混 凝 土 性 能 QC小 组 概 况小 组 名 称 济 南 中 坚 建 设 检 测 试 验 有 限 公 司 QC小 组小 组 成 立 日 期 1994年 8月 注 册 编 号小 组 主 要 成员 姓 名 职 称 学 历 年 龄陈 洪 银 工 程 师 大 专 48薛 超 真 工 程 师 本 科 35马 林 助 理 工 程 师 本 科 29赵 彦 鹏 助 理 工 程 师 本 科 25小 组 活 动 目 标 Y型 聚 丙 烯 纤 维 /硅 灰 混 掺 改 善 混 凝 土 性 能 小 组 活 动 制 度 1.为 切 实 搞 好 本 次 课 题 ， 对 所 有 参 与 操 作 的 人 员 进 行 培 训 ， 技术 交 底 ， 做 到 人 人 心 中 有 数 ； 2.建 立 各 种 测 试 记 录 ， 专 人 值 班 ；3.每 次 拌 和 前 应 进 行 试 拌 一 次 ， 减 少 误 差 ； 4.采 用 常 规 工 艺 成型 ， 24小 时 之 后 脱 模 送 标 准 养 护 室 进 行 养 护 。平 均 受 教 育 时 间 60小 时历 年 活 动 成 果 1994年 取 得 公 司 QC成 果 二 等 奖 ， 1997年 取 得 公 司 QC成 果 二 等 奖 ，1998年 在 八 局 QC成 果 发 布 会 上 取 得 三 等 奖 ， 2000年 取 得 公 司 QC成 果 一 等 奖 ,2002年 取 得 公 司 QC成 果 三 等 奖 ， 2003年 取 得 公 司 QC成 果 一 等 奖 ， 2006参 加 活 动 。 选 题v 高 强 混 凝 土 有 许 多 缺 陷 ， 例 如 ： 抗 拉 、 抗 弯 强 度 低 ； 干 燥 收 缩 性大 ； 易 发 生 龟 裂 ； 对 酸 、 碱 类 化 学 药 品 的 抗 侵 蚀 性 差 等 。 刚 刚 浇 注 的混 凝 土 含 水 率 较 大 ， 表 面 水 分 大 量 蒸 发 ， 产 生 表 面 表 层 收 缩 ， 当 混 凝土 表 面 拉 应 力 超 过 了 混 凝 土 早 期 的 抗 拉 强 度 ， 即 产 生 塑 性 收 缩 裂 缝 。若 在 混 凝 土 中 掺 加 适 量 的 聚 丙 烯 纤 维 ， 则 能 在 混 凝 土 中 形 成 均 匀 分 布的 三 维 网 络 ， 可 承 受 因 基 材 收 缩 而 引 起 的 内 应 力 ， 减 少 了 早 期 的 干 缩裂 缝 和 塑 性 收 缩 裂 缝 ， 因 此 起 到 了 阻 裂 作 用 ， 下 图 为 纤 维 阻 止 裂 缝 扩展 的 示 意 图 。 Y型 聚 丙 烯 纤 维 阻 裂 &硅 灰 作 用 机 理 分 析 v 硅 灰 的 比 表 面 积 比 水 泥 的 比 表 面 积 小 的 多 ， 细 小 的 硅 灰 颗 粒 可 以 填 充相 对 较 大 的 水 泥 颗 粒 间 的 孔 隙 ， 使 胶 凝 材 料 具 有 好 的 级 配 。 同 时 ， 硅 灰 对水 泥 粒 子 的 填 充 性 使 水 泥 石 的 密 实 性 提 高 ， 降 低 了 填 充 水 泥 粒 子 间 空 隙 的用 水 量 ， 混 凝 土 抗 压 强 度 提 高 。 掺 加 硅 灰 后 混 凝 土 中 的 微 孔 孔 径 变 小 ， 而且 小 孔 所 占 总 孔 隙 的 体 积 比 例 较 大 。 因 此 ， 硅 灰 的 掺 入 使 水 泥 浆 与 骨 料 界面 过 渡 区 得 到 改 善 ， 并 使 孔 结 构 细 化 而 使 制 品 比 较 致 密 ， 抗 压 强 度 提 高 。 v通 过 以 上 分 析 我 们 决 定 采 用 硅 灰 和 纤 维 混 掺 的 方 法 ， 利 用 正 交 试 验 寻 求 最 佳 掺量 。 既 能 有 效 改 善 混 凝 土 抗 拉 、 抗 弯 强 度 低 ； 干 燥 收 缩 性 大 ； 易 发 生 龟 裂 ； 对 酸 、碱 类 化 学 药 品 的 抗 侵 蚀 性 差 等 问 题 又 能 提 高 抗 压 强 度 ， 同 时 又 具 有 一 定 经 济 效 益和 科 研 价 值 。 小 组 活 动 规 划计 划 执 行 检 查 总 结 分 析 现 状 ， 找出 主 要 质 量 问 题找 出 产 生 质 量问 题 的 各 种 因 素找 出 影 响 质 量的 主 要 因 素针 对 主 要 因 素制 定 改 进 措 施 按 计 划 措 施 执 行 检 查 执 行 计 划 情况 总 结 经 验 教 训 并纳 入 标 准遗 留 问 题 转 入 下一 次 循 环 分 析 试 验 结 果发 现 问 题 试 验 研 究 试 验 设 计试 验 准 备 分 析 原 材 料砂 石外 加 剂纤 维硅 灰水 泥 配 合 比正 交 试 验分 析 确 定 影 响 因 素确 定 配 比效 果 分 析 影 响 强 度 因 素砂 率纤 维 掺 量硅 灰 掺 量 原 材 料采 用 山 东 水 泥 厂 产 42.5#普 通 硅 酸 盐 水 泥 砂 选 用 天 然 河 砂 ， 含 泥 量 0.5%石 料 为 5 31.5mm连 续 级 配 的 碎 石 ， 含 泥 量 0.3% 本 实 验 采 用 Y型 聚 丙 烯 纤 维 采 用 省 建 科 院 的 FNC-3型 高 效 泵 送 剂 ， 掺 量 3% 1234 硅 灰 ： SiO2质 量 含 量 为 85.0% 5 确 定 正 交 试 验 因 素 、 水 平 混 凝 土 设 计 为 C50， 水 灰 比 0.33， 设 计 坍 落 度 200 20mm， 用 水 量为 170kg/m3 ， 假 定 混 凝 土 容 重 为 2380kg/m3。 经 分 析 强 度 影 响 因 素 主 要有 硅 灰 、 纤 维 和 砂 率 ， 确 定 进 行 4水 平 试 验 ， 掺 加 量 如 下 表 ， 各 配 比 中的 用 水 量 进 行 了 微 量 的 调 整 ， 以 保 持 坍 落 度 满 足 设 计 要 求 。 水 平 A B C硅 灰 取 代 率 (%) 砂 率 (%) 纤 维 用 量kg/m 31 4 37 0.52 8 38 0.93 12 39 1.24 16 40 1.6正 交 试 验 因 素 水 平 表 混 凝 土 正 交 实 验 试 验 序 号 A B C 28天 抗 压 强 度 （ MPa）X1 A1 B1 C1 61.34X2 A1 B2 C2 71.70X3 A1 B3 C3 67.40X4 A1 B4 C4 69.49X5 A2 B1 C2 71.82X6 A2 B2 C1 74.38X7 A2 B3 C4 71.94X8 A2 B4 C3 68.79X9 A3 B1 C3 70.31X10 A3 B2 C4 69.37X11 A3 B3 C1 64.02 X12 A3 B4 C2 74.15X13 A4 B1 C4 66.93X14 A4 B2 C3 65.88X15 A4 B3 C2 63.90X16 A4 B4 C1 55.41K1j 269.93 265.62 255.15 优 方 案A2B2C2K2j 286.93 281.34 281.57K3j 277.85 267.25 272.38K4j 252.12 267.84 277.73P1j 67.51 66.35 63.79P2j 72.17 69.84 69.84P3j 69.84 66.35 68.68P4j 62.86 67.51 69.84 Rj 34.80 15.71 26.42 混 凝 土 正 交 实 验 结 果 分 析 1、 Y型 聚 丙 烯 纤 维 硅 灰 对 混 凝 土 强 度 性 能 的 影 响 对 混 凝 土 强 度 影 响 顺 序 ： 由 Rj可 以 看 到 影 响 顺 序 为 ACB,既在 试 验 中 对 于 混 凝 土 强 度 的 影 响 是 硅 灰 纤 维 砂 率 。2、 硅 灰 影 响 ： 由 试 验 分 析 ， 硅 灰 对 于 强 度 的 影 响 是 成 单 峰 状 分 布 ， 先 增 大 后 减 小 。 适 量 加 入 可 以 有 效 提 高混 凝 土 强 度 。 3、 砂 率 影 响 ： 砂 率 影 响 较 小 ， 呈 波 动 状 分 布 ， 可 以 从 正 交 试 验 表 中 找 到 最 佳 砂 率 。 4、 纤 维 影 响 ： 随 着 纤 维 的 掺 入 ， 与 硅 灰 作 用 形 成 致 密 的 水 泥 到 纤 维 过 渡 区 ， 使 混 凝 土 强 度 没 有 明 显 下 落 ，抑 制 了 骨 料 沉 降 ， 和 砂 浆 的 离 析 倾 向 ， 密 实 性 进 一 步 提 高 ， 在 基 本 不 影 响 强 度 的 情 况 下 提 高 了 混 凝 土 的抗 渗 和 抗 裂 性 能 。5、 配 比 分 析 ： 由 强 度 影 响 顺 序 和 正 交 试 验 分 析 可 得 配 比 A2B2C2， 进 行 试 验 强 度 比 较 ， 明 显 看 出 掺 加 硅 灰 ，纤 维 试 验 效 果 （ 见 右 上 图 ）（ 1:普 通 混 凝 土 2： 无 纤 维 3： 无 硅 灰 4:A2C2B2） 重 复 性 试 验 对 比 分 析v按 照 分 析 出 的 最 佳 配 比 拌 制 混 凝 土 与 正 交 表 中 效 果 最 好 的配 比 以 及 空 白 试 样 进 行 抗 压 强 度 试 验 和 抗 渗 性 能 试 验 ， 对比 得 出 数 据 列 于 下 表 ： 其 中 A2B2C2 28天 抗 压 强 度 为 75.96，80小 时 渗 透 高 度 为 20mm ； A2B2C1 28天 抗 压 强 度 为 74.58，80小 时 渗 透 高 度 为 36mm ； 普 通 混 凝 土 28天 抗 压 强 度 为59.06， 80小 时 渗 透 高 度 为 106mm 。项 目 硅 灰 (%) 砂 率(%) 聚 丙 烯纤 维(kg/m 3) 80小 时 抗渗 高 度 (mm) 各 龄 期 抗 压 强 度(MPa)3d 7d 28dA2B2C2 8 38 0.9 20 43.19 57.55 75.96A2B2C1 8 38 0.5 36 41.00 52.29 74.58普 通 混 凝 土 0 38 0 106 32.87 44.33 59.06 结 论 和 意 义 v （ 1） 硅 灰 的 加 入 可 以 加 速 水 泥 的 水 化 ， 吸 收 水 泥 水 化 早 期 产物 Ca(OH)2， 生 成 更 多 的 C-S-H凝 胶 ， 随 着 龄 期 的 延 长 ， 使 混 凝土 密 实 性 提 高 ； 同 时 ， 硅 灰 的 加 入 可 降 低 填 充 水 泥 粒 子 间 空 隙的 用 水 量 ， 降 低 水 泥 浆 体 的 流 动 性 ， 使 得 混 凝 土 强 度 提 高 。 v （ 2） 经 过 正 交 试 验 得 出 掺 入 硅 灰 和 纤 维 的 最 佳 掺 量 为 硅 灰 取代 率 8%， 纤 维 掺 量 0.9Kg/m3 ， 砂 率 38%。v （ 3） 硅 灰 与 聚 丙 烯 纤 维 同 掺 ， 对 混 凝 土 的 性 能 改 善 更 为 明 显 ，当 纤 维 掺 量 为 0.9Kg/m3， 硅 灰 掺 量 为 8%时 ， 混 凝 土 28d抗 压 强 度比 普 通 混 凝 土 可 提 高 28.61%。 当 纤 维 掺 量 为 0.9Kg/m3， 硅 灰 掺量 为 8%时 可 以 大 幅 度 提 高 混 凝 土 的 抗 渗 性 能 。v （ 4） 硅 灰 与 聚 丙 烯 纤 维 同 掺 ， 既 提 高 了 抗 渗 等 级 ， 又 能 在 不损 失 抗 渗 能 力 的 情 况 下 提 高 抗 压 强 度 ， 在 技 术 上 有 了 明 显 提 高 ，同 时 加 入 硅 灰 在 同 等 强 度 下 能 大 量 节 约 水 泥 ， 有 明 显 的 经 济 效益 ， 有 进 一 步 推 广 的 经 济 和 技 术 价 值 。 综 合 效 益 分 析v社 会 效 益 ： 1、 混 凝 土 中 掺 加 炼 硅 铁 合 金 和 工 业 硅 时 产 生 的 废 料硅 灰 ， 有 利 于 环 保 和 三 废 利 用 。 2、 目 前 硅 灰 在 混 凝 土 中 的 利 用 较 少 ， 硅 灰 和 纤 维 混掺 技 术 在 目 前 应 用 较 少 ， 技 术 上 有 一 定 突 破 。v经 济 效 益 ： 1、 提 高 了 混 凝 土 整 体 质 量 ， 混 凝 土 强 度 和 抗 渗 性 能同 时 得 到 提 高 ， 减 少 质 量 缺 陷 ， 节 约 了 此 类 修 复 费 用 。 2、 混 凝 土 性 能 提 高 ， 适 用 于 高 层 建 筑 物 、 海 港 码 头 、水 库 大 坝 、 水 利 涵 闸 、 铁 路 桥 梁 、 地 铁 、 隧 道 、 机 场 跑 道 、砼 路 面 以 及 煤 矿 巷 道 锚 喷 加 固 等 ， 有 理 由 工 程 开 展 ， 创 造价 值 。 今 后 打 算 本 次 试 验 主 要 在 于 通 过 混 掺 Y型 聚 丙 烯 纤 维 和 硅 灰 达 到 同 时 提 高 混凝 土 强 度 和 抗 渗 性 能 的 要 求 ， 在 试 验 过 程 中 出 现 了 一 些 问 题 需 要 今 后解 决 ： 1、 加 入 硅 灰 后 对 混 凝 土 的 流 动 性 能 影 响 较 大 ， 塌 落 度 损 失 较 大 ， 有待 改 进 。 2、 纤 维 加 入 过 程 中 随 着 掺 量 的 增 加 容 易 出 现 抱 团 现 象 ， 影 响 抗 渗 性能 和 混 凝 土 成 型 以 及 其 他 性 能 。 3、 本 次 试 验 混 凝 土 强 度 已 接 近 C70水 平 ， 我 们 今 后 将 使 用 高 规 格 硅 灰和 水 泥 ， 研 发 C70， C80等 更 高 强 混 凝 土 ， 为 公 司 将 来 应 用 高 强 混 凝 土提 高 技 术 支 持 。 今 后 我 们 会 根 据 上 述 情 况 ， 有 针 对 性 的 进 行 试 验 研 究 ， 争 取 做 出更 好 的 成 果 ， 尽 快 地 应 用 的 工 程 建 设 中 。