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1、Y型聚丙烯纖維/硅灰混摻改善混凝土性能,濟(jì)南中堅(jiān)建設(shè)檢測(cè)試驗(yàn)有限公司,QC小組概況,選題,高強(qiáng)混凝土有許多缺陷，例如：抗拉、抗彎強(qiáng)度低；干燥收縮性大；易發(fā)生龜裂；對(duì)酸、堿類(lèi)化學(xué)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(chǎn)生表面表層收縮，當(dāng)混凝土表面拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土早期的抗拉強(qiáng)度，即產(chǎn)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(luò)，可承受因基材收縮而引起的內(nèi)應(yīng)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(kuò)展的示意圖。,Y型聚丙烯纖維阻裂&硅灰作用機(jī)理分析,硅灰的比表面積比水泥的比表面積小的多，細(xì)小
2、的硅灰顆?？梢蕴畛湎鄬?duì)較大的水泥顆粒間的孔隙，使膠凝材料具有好的級(jí)配。同時(shí)，硅灰對(duì)水泥粒子的填充性使水泥石的密實(shí)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(qiáng)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(guò)渡區(qū)得到改善，并使孔結(jié)構(gòu)細(xì)化而使制品比較致密，抗壓強(qiáng)度提高。,通過(guò)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(yàn)尋求最佳摻量。既能有效改善混凝土抗拉、抗彎強(qiáng)度低；干燥收縮性大；易發(fā)生龜裂；對(duì)酸、堿類(lèi)化學(xué)藥品的抗侵蝕性差等問(wèn)題又能提高抗壓強(qiáng)度，同時(shí)又具有一定經(jīng)濟(jì)效益和科研價(jià)值。,小組活動(dòng)規(guī)劃,計(jì)劃,執(zhí)行,檢查,總結(jié)
3、,分析現(xiàn)狀，找出主要質(zhì)量問(wèn)題 找出產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的各種因素 找出影響質(zhì)量的主要因素 針對(duì)主要因素制定改進(jìn)措施,按計(jì)劃措施執(zhí)行,檢查執(zhí)行計(jì)劃情況,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并納入標(biāo)準(zhǔn) 遺留問(wèn)題轉(zhuǎn)入下一次循環(huán),分析試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,試驗(yàn)研究,試驗(yàn)設(shè)計(jì),試驗(yàn),準(zhǔn)備,分析,原材料 砂石 外加劑 纖維 硅灰 水泥,配合比 正交試驗(yàn),分析 確定影響因素 確定配比 效果分析,影響強(qiáng)度因素 砂率 纖維摻量 硅灰摻量,原材料,采用山東水泥廠產(chǎn)42.5#普通硅酸鹽水泥,砂選用天然河砂，含泥量0.5% 石料為531.5mm連續(xù)級(jí)配的碎石，含泥量0.3%,本實(shí)驗(yàn)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%,1
4、,2,3,4,硅灰：SiO2質(zhì)量含量為85.0%,5,確定正交試驗(yàn)因素、水平,混凝土設(shè)計(jì)為C50，水灰比0.33，設(shè)計(jì)坍落度20020mm，用水量為170kg/m3 ，假定混凝土容重為2380kg/m3。經(jīng)分析強(qiáng)度影響因素主要有硅灰、纖維和砂率，確定進(jìn)行4水平試驗(yàn)，摻加量如下表，各配比中的用水量進(jìn)行了微量的調(diào)整，以保持坍落度滿足設(shè)計(jì)要求。,正交試驗(yàn)因素水平表,混凝土正交實(shí)驗(yàn),混凝土正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,1、Y型聚丙烯纖維硅灰對(duì)混凝土強(qiáng)度性能的影響對(duì)混凝土強(qiáng)度影響順序：由Rj可以看到影響順序?yàn)锳CB,既在試驗(yàn)中對(duì)于混凝土強(qiáng)度的影響是硅灰纖維砂率。 2、硅灰影響：由試驗(yàn)分析，硅灰對(duì)于強(qiáng)度的影響是成單峰
5、狀分布，先增大后減小。適量加入可以有效提高混凝土強(qiáng)度。 3、砂率影響：砂率影響較小，呈波動(dòng)狀分布，可以從正交試驗(yàn)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(guò)渡區(qū)，使混凝土強(qiáng)度沒(méi)有明顯下落，抑制了骨料沉降，和砂漿的離析傾向，密實(shí)性進(jìn)一步提高，在基本不影響強(qiáng)度的情況下提高了混凝土的抗?jié)B和抗裂性能。 5、配比分析：由強(qiáng)度影響順序和正交試驗(yàn)分析可得配比A2B2C2，進(jìn)行試驗(yàn)強(qiáng)度比較，明顯看出摻加硅灰，纖維試驗(yàn)效果（見(jiàn)右上圖） （1:普通混凝土 2：無(wú)纖維 3：無(wú)硅灰 4:A2C2B2）,重復(fù)性試驗(yàn)對(duì)比分析,按照分析出的最佳配比拌制混凝土與正交表中效果最好的配比以及
6、空白試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和抗?jié)B性能試驗(yàn) ，對(duì)比得出數(shù)據(jù)列于下表：其中A2B2C2 28天抗壓強(qiáng)度為75.96，80小時(shí)滲透高度為20mm ； A2B2C1 28天抗壓強(qiáng)度為74.58，80小時(shí)滲透高度為36mm ；普通混凝土28天抗壓強(qiáng)度為59.06，80小時(shí)滲透高度為106mm 。,結(jié)論和意義,（1）硅灰的加入可以加速水泥的水化，吸收水泥水化早期產(chǎn)物Ca(OH)2，生成更多的C-S-H凝膠，隨著齡期的延長(zhǎng)，使混凝土密實(shí)性提高；同時(shí)，硅灰的加入可降低填充水泥粒子間空隙的用水量，降低水泥漿體的流動(dòng)性，使得混凝土強(qiáng)度提高。 （2）經(jīng)過(guò)正交試驗(yàn)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
7、.9Kg/m3 ，砂率38%。 （3）硅灰與聚丙烯纖維同摻，對(duì)混凝土的性能改善更為明顯，當(dāng)纖維摻量為0.9Kg/m3，硅灰摻量為8%時(shí)，混凝土28d抗壓強(qiáng)度比普通混凝土可提高28.61%。 當(dāng)纖維摻量為0.9Kg/m3，硅灰摻量為8%時(shí)可以大幅度提高混凝土的抗?jié)B性能 。 （4）硅灰與聚丙烯纖維同摻，既提高了抗?jié)B等級(jí)，又能在不損失抗?jié)B能力的情況下提高抗壓強(qiáng)度，在技術(shù)上有了明顯提高，同時(shí)加入硅灰在同等強(qiáng)度下能大量節(jié)約水泥，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，有進(jìn)一步推廣的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)價(jià)值。,綜合效益分析,社會(huì)效益： 1、混凝土中摻加煉硅鐵合金和工業(yè)硅時(shí)產(chǎn)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
8、用較少，硅灰和纖維混摻技術(shù)在目前應(yīng)用較少，技術(shù)上有一定突破。 經(jīng)濟(jì)效益： 1、提高了混凝土整體質(zhì)量，混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性能同時(shí)得到提高，減少質(zhì)量缺陷，節(jié)約了此類(lèi)修復(fù)費(fèi)用。 2、混凝土性能提高，適用于高層建筑物、海港碼頭、水庫(kù)大壩、水利涵閘、鐵路橋梁、地鐵、隧道、機(jī)場(chǎng)跑道、砼路面以及煤礦巷道錨噴加固等，有理由工程開(kāi)展，創(chuàng)造價(jià)值 。,今后打算,本次試驗(yàn)主要在于通過(guò)混摻Y(jié)型聚丙烯纖維和硅灰達(dá)到同時(shí)提高混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性能的要求，在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題需要今后解決： 1、加入硅灰后對(duì)混凝土的流動(dòng)性能影響較大，塌落度損失較大，有待改進(jìn)。 2、纖維加入過(guò)程中隨著摻量的增加容易出現(xiàn)抱團(tuán)現(xiàn)象，影響抗?jié)B性能和混凝土成型以及其他性能。 3、本次試驗(yàn)混凝土強(qiáng)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(qiáng)混凝土，為公司將來(lái)應(yīng)用高強(qiáng)混凝土提高技術(shù)支持。 今后我們會(huì)根據(jù)上述情況，有針對(duì)性的進(jìn)行試驗(yàn)研究，爭(zhēng)取做出更好的成果，盡快地應(yīng)用的工程建設(shè)中。,謝謝,
Y型聚丙烯纖維硅灰混摻改善混凝土性能
