Y型聚丙烯纖維硅灰溷摻改善溷凝土性能

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1、Y型 聚 丙 烯 纖 維 /硅 灰 混 摻 改 善混 凝 土 性 能 QC小 組 概 況小 組 名 稱 濟 南 中 堅 建 設 檢 測 試 驗 有 限 公 司 QC小 組小 組 成 立 日 期 1994年 8月 注 冊 編 號小 組 主 要 成員 姓 名 職 稱 學 歷 年 齡陳 洪 銀 工 程 師 大 專 48薛 超 真 工 程 師 本 科 35馬 林 助 理 工 程 師 本 科 29趙 彥 鵬 助 理 工 程 師 本 科 25小 組 活 動 目 標 Y型 聚 丙 烯 纖 維 /硅 灰 混 摻 改 善 混 凝 土 性 能 小 組 活 動 制 度 1.為 切 實 搞 好 本 次 課 題 ， 對

2、 所 有 參 與 操 作 的 人 員 進 行 培 訓 ， 技術 交 底 ， 做 到 人 人 心 中 有 數(shù) ； 2.建 立 各 種 測 試 記 錄 ， 專 人 值 班 ；3.每 次 拌 和 前 應 進 行 試 拌 一 次 ， 減 少 誤 差 ； 4.采 用 常 規(guī) 工 藝 成型 ， 24小 時 之 后 脫 模 送 標 準 養(yǎng) 護 室 進 行 養(yǎng) 護 。平 均 受 教 育 時 間 60小 時歷 年 活 動 成 果 1994年 取 得 公 司 QC成 果 二 等 獎 ， 1997年 取 得 公 司 QC成 果 二 等 獎 ，1998年 在 八 局 QC成 果 發(fā) 布 會 上 取 得 三 等 獎 ，

3、 2000年 取 得 公 司 QC成 果 一 等 獎 ,2002年 取 得 公 司 QC成 果 三 等 獎 ， 2003年 取 得 公 司 QC成 果 一 等 獎 ， 2006參 加 活 動 。 選 題v 高 強 混 凝 土 有 許 多 缺 陷 ， 例 如 ： 抗 拉 、 抗 彎 強 度 低 ； 干 燥 收 縮 性大 ； 易 發(fā) 生 龜 裂 ； 對 酸 、 堿 類 化 學 藥 品 的 抗 侵 蝕 性 差 等 。 剛 剛 澆 注 的混 凝 土 含 水 率 較 大 ， 表 面 水 分 大 量 蒸 發(fā) ， 產 生 表 面 表 層 收 縮 ， 當 混 凝土 表 面 拉 應 力 超 過 了 混 凝 土

4、早 期 的 抗 拉 強 度 ， 即 產 生 塑 性 收 縮 裂 縫 。若 在 混 凝 土 中 摻 加 適 量 的 聚 丙 烯 纖 維 ， 則 能 在 混 凝 土 中 形 成 均 勻 分 布的 三 維 網(wǎng) 絡 ， 可 承 受 因 基 材 收 縮 而 引 起 的 內 應 力 ， 減 少 了 早 期 的 干 縮裂 縫 和 塑 性 收 縮 裂 縫 ， 因 此 起 到 了 阻 裂 作 用 ， 下 圖 為 纖 維 阻 止 裂 縫 擴展 的 示 意 圖 。 Y型 聚 丙 烯 纖 維 阻 裂 &硅 灰 作 用 機 理 分 析 v 硅 灰 的 比 表 面 積 比 水 泥 的 比 表 面 積 小 的 多 ， 細

5、小 的 硅 灰 顆 粒 可 以 填 充相 對 較 大 的 水 泥 顆 粒 間 的 孔 隙 ， 使 膠 凝 材 料 具 有 好 的 級 配 。 同 時 ， 硅 灰 對水 泥 粒 子 的 填 充 性 使 水 泥 石 的 密 實 性 提 高 ， 降 低 了 填 充 水 泥 粒 子 間 空 隙 的用 水 量 ， 混 凝 土 抗 壓 強 度 提 高 。 摻 加 硅 灰 后 混 凝 土 中 的 微 孔 孔 徑 變 小 ， 而且 小 孔 所 占 總 孔 隙 的 體 積 比 例 較 大 。 因 此 ， 硅 灰 的 摻 入 使 水 泥 漿 與 骨 料 界面 過 渡 區(qū) 得 到 改 善 ， 并 使 孔 結 構 細

6、 化 而 使 制 品 比 較 致 密 ， 抗 壓 強 度 提 高 。 v通 過 以 上 分 析 我 們 決 定 采 用 硅 灰 和 纖 維 混 摻 的 方 法 ， 利 用 正 交 試 驗 尋 求 最 佳 摻量 。 既 能 有 效 改 善 混 凝 土 抗 拉 、 抗 彎 強 度 低 ； 干 燥 收 縮 性 大 ； 易 發(fā) 生 龜 裂 ； 對 酸 、堿 類 化 學 藥 品 的 抗 侵 蝕 性 差 等 問 題 又 能 提 高 抗 壓 強 度 ， 同 時 又 具 有 一 定 經 濟 效 益和 科 研 價 值 。 小 組 活 動 規(guī) 劃計 劃 執(zhí) 行 檢 查 總 結 分 析 現(xiàn) 狀 ， 找出 主 要 質

7、 量 問 題找 出 產 生 質 量問 題 的 各 種 因 素找 出 影 響 質 量的 主 要 因 素針 對 主 要 因 素制 定 改 進 措 施 按 計 劃 措 施 執(zhí) 行 檢 查 執(zhí) 行 計 劃 情況 總 結 經 驗 教 訓 并納 入 標 準遺 留 問 題 轉 入 下一 次 循 環(huán) 分 析 試 驗 結 果發(fā) 現(xiàn) 問 題 試 驗 研 究 試 驗 設 計試 驗 準 備 分 析 原 材 料砂 石外 加 劑纖 維硅 灰水 泥 配 合 比正 交 試 驗分 析 確 定 影 響 因 素確 定 配 比效 果 分 析 影 響 強 度 因 素砂 率纖 維 摻 量硅 灰 摻 量 原 材 料采 用 山 東 水 泥

8、廠 產 42.5#普 通 硅 酸 鹽 水 泥 砂 選 用 天 然 河 砂 ， 含 泥 量 0.5%石 料 為 5 31.5mm連 續(xù) 級 配 的 碎 石 ， 含 泥 量 0.3% 本 實 驗 采 用 Y型 聚 丙 烯 纖 維 采 用 省 建 科 院 的 FNC-3型 高 效 泵 送 劑 ， 摻 量 3% 1234 硅 灰 ： SiO2質 量 含 量 為 85.0% 5 確 定 正 交 試 驗 因 素 、 水 平 混 凝 土 設 計 為 C50， 水 灰 比 0.33， 設 計 坍 落 度 200 20mm， 用 水 量為 170kg/m3 ， 假 定 混 凝 土 容 重 為 2380kg/m3

9、。 經 分 析 強 度 影 響 因 素 主 要有 硅 灰 、 纖 維 和 砂 率 ， 確 定 進 行 4水 平 試 驗 ， 摻 加 量 如 下 表 ， 各 配 比 中的 用 水 量 進 行 了 微 量 的 調 整 ， 以 保 持 坍 落 度 滿 足 設 計 要 求 。 水 平 A B C硅 灰 取 代 率 (%) 砂 率 (%) 纖 維 用 量kg/m 31 4 37 0.52 8 38 0.93 12 39 1.24 16 40 1.6正 交 試 驗 因 素 水 平 表 混 凝 土 正 交 實 驗 試 驗 序 號 A B C 28天 抗 壓 強 度 （ MPa）X1 A1 B1 C1 61.

10、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 優(yōu) 方 案A2B2C

11、2K2j 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 實 驗 結 果 分 析 1、 Y型 聚 丙 烯 纖 維 硅 灰 對 混 凝 土 強 度 性 能 的 影 響 對 混 凝 土 強 度 影 響 順 序 ： 由 Rj可 以 看 到 影 響 順 序 為 ACB,既在 試 驗 中

12、對 于 混 凝 土 強 度 的 影 響 是 硅 灰 纖 維 砂 率 。2、 硅 灰 影 響 ： 由 試 驗 分 析 ， 硅 灰 對 于 強 度 的 影 響 是 成 單 峰 狀 分 布 ， 先 增 大 后 減 小 。 適 量 加 入 可 以 有 效 提 高混 凝 土 強 度 。 3、 砂 率 影 響 ： 砂 率 影 響 較 小 ， 呈 波 動 狀 分 布 ， 可 以 從 正 交 試 驗 表 中 找 到 最 佳 砂 率 。 4、 纖 維 影 響 ： 隨 著 纖 維 的 摻 入 ， 與 硅 灰 作 用 形 成 致 密 的 水 泥 到 纖 維 過 渡 區(qū) ， 使 混 凝 土 強 度 沒 有 明 顯 下

13、 落 ，抑 制 了 骨 料 沉 降 ， 和 砂 漿 的 離 析 傾 向 ， 密 實 性 進 一 步 提 高 ， 在 基 本 不 影 響 強 度 的 情 況 下 提 高 了 混 凝 土 的抗 滲 和 抗 裂 性 能 。5、 配 比 分 析 ： 由 強 度 影 響 順 序 和 正 交 試 驗 分 析 可 得 配 比 A2B2C2， 進 行 試 驗 強 度 比 較 ， 明 顯 看 出 摻 加 硅 灰 ，纖 維 試 驗 效 果 （ 見 右 上 圖 ）（ 1:普 通 混 凝 土 2： 無 纖 維 3： 無 硅 灰 4:A2C2B2） 重 復 性 試 驗 對 比 分 析v按 照 分 析 出 的 最 佳 配

14、 比 拌 制 混 凝 土 與 正 交 表 中 效 果 最 好 的配 比 以 及 空 白 試 樣 進 行 抗 壓 強 度 試 驗 和 抗 滲 性 能 試 驗 ， 對比 得 出 數(shù) 據(jù) 列 于 下 表 ： 其 中 A2B2C2 28天 抗 壓 強 度 為 75.96，80小 時 滲 透 高 度 為 20mm ； A2B2C1 28天 抗 壓 強 度 為 74.58，80小 時 滲 透 高 度 為 36mm ； 普 通 混 凝 土 28天 抗 壓 強 度 為59.06， 80小 時 滲 透 高 度 為 106mm 。項 目 硅 灰 (%) 砂 率(%) 聚 丙 烯纖 維(kg/m 3) 80小 時

15、抗?jié)B 高 度 (mm) 各 齡 期 抗 壓 強 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 結 論 和 意 義 v （ 1） 硅 灰 的 加 入 可 以 加 速 水 泥 的 水 化 ， 吸 收 水 泥 水 化 早 期 產物 Ca(OH)2， 生 成 更 多 的 C-S-H凝 膠 ， 隨 著 齡 期 的 延 長 ， 使 混 凝土 密 實 性 提 高 ； 同 時 ， 硅 灰 的 加 入 可 降

16、 低 填 充 水 泥 粒 子 間 空 隙的 用 水 量 ， 降 低 水 泥 漿 體 的 流 動 性 ， 使 得 混 凝 土 強 度 提 高 。 v （ 2） 經 過 正 交 試 驗 得 出 摻 入 硅 灰 和 纖 維 的 最 佳 摻 量 為 硅 灰 取代 率 8%， 纖 維 摻 量 0.9Kg/m3 ， 砂 率 38%。v （ 3） 硅 灰 與 聚 丙 烯 纖 維 同 摻 ， 對 混 凝 土 的 性 能 改 善 更 為 明 顯 ，當 纖 維 摻 量 為 0.9Kg/m3， 硅 灰 摻 量 為 8%時 ， 混 凝 土 28d抗 壓 強 度比 普 通 混 凝 土 可 提 高 28.61%。 當 纖

17、 維 摻 量 為 0.9Kg/m3， 硅 灰 摻量 為 8%時 可 以 大 幅 度 提 高 混 凝 土 的 抗 滲 性 能 。v （ 4） 硅 灰 與 聚 丙 烯 纖 維 同 摻 ， 既 提 高 了 抗 滲 等 級 ， 又 能 在 不損 失 抗 滲 能 力 的 情 況 下 提 高 抗 壓 強 度 ， 在 技 術 上 有 了 明 顯 提 高 ，同 時 加 入 硅 灰 在 同 等 強 度 下 能 大 量 節(jié) 約 水 泥 ， 有 明 顯 的 經 濟 效益 ， 有 進 一 步 推 廣 的 經 濟 和 技 術 價 值 。 綜 合 效 益 分 析v社 會 效 益 ： 1、 混 凝 土 中 摻 加 煉 硅

18、鐵 合 金 和 工 業(yè) 硅 時 產 生 的 廢 料硅 灰 ， 有 利 于 環(huán) 保 和 三 廢 利 用 。 2、 目 前 硅 灰 在 混 凝 土 中 的 利 用 較 少 ， 硅 灰 和 纖 維 混摻 技 術 在 目 前 應 用 較 少 ， 技 術 上 有 一 定 突 破 。v經 濟 效 益 ： 1、 提 高 了 混 凝 土 整 體 質 量 ， 混 凝 土 強 度 和 抗 滲 性 能同 時 得 到 提 高 ， 減 少 質 量 缺 陷 ， 節(jié) 約 了 此 類 修 復 費 用 。 2、 混 凝 土 性 能 提 高 ， 適 用 于 高 層 建 筑 物 、 海 港 碼 頭 、水 庫 大 壩 、 水 利 涵

19、 閘 、 鐵 路 橋 梁 、 地 鐵 、 隧 道 、 機 場 跑 道 、砼 路 面 以 及 煤 礦 巷 道 錨 噴 加 固 等 ， 有 理 由 工 程 開 展 ， 創(chuàng) 造價 值 。 今 后 打 算 本 次 試 驗 主 要 在 于 通 過 混 摻 Y型 聚 丙 烯 纖 維 和 硅 灰 達 到 同 時 提 高 混凝 土 強 度 和 抗 滲 性 能 的 要 求 ， 在 試 驗 過 程 中 出 現(xiàn) 了 一 些 問 題 需 要 今 后解 決 ： 1、 加 入 硅 灰 后 對 混 凝 土 的 流 動 性 能 影 響 較 大 ， 塌 落 度 損 失 較 大 ， 有待 改 進 。 2、 纖 維 加 入 過 程 中 隨 著 摻 量 的 增 加 容 易 出 現(xiàn) 抱 團 現(xiàn) 象 ， 影 響 抗 滲 性能 和 混 凝 土 成 型 以 及 其 他 性 能 。 3、 本 次 試 驗 混 凝 土 強 度 已 接 近 C70水 平 ， 我 們 今 后 將 使 用 高 規(guī) 格 硅 灰和 水 泥 ， 研 發(fā) C70， C80等 更 高 強 混 凝 土 ， 為 公 司 將 來 應 用 高 強 混 凝 土提 高 技 術 支 持 。 今 后 我 們 會 根 據(jù) 上 述 情 況 ， 有 針 對 性 的 進 行 試 驗 研 究 ， 爭 取 做 出更 好 的 成 果 ， 盡 快 地 應 用 的 工 程 建 設 中 。