Y型聚丙烯纖維硅灰溷摻改善溷凝土性能

1、Y型聚丙烯纖維/硅灰混摻改善混凝土性能濟南中堅建設檢測試驗有限公司濟南中堅建設檢測試驗有限公司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；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

2、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，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

3、土表面拉應力超過了混凝土早期的抗拉強度，即產生塑性收縮裂縫。土表面拉應力超過了混凝土早期的抗拉強度，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絡，可承受因基材收縮而引起的內應力，減少了早期的干縮的三維網絡，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。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，細小的硅

4、灰顆?？梢蕴畛涔杌业谋缺砻娣e比水泥的比表面積小的多，細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

5、善，并使孔結構細化而使制品比較致密，抗壓強度提高。面過渡區(qū)得到改善，并使孔結構細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、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。和科研價值。小組活動規(guī)劃計劃計劃執(zhí)行執(zhí)行檢查檢查總結

6、總結分析現(xiàn)狀，找分析現(xiàn)狀，找出主要質量問題出主要質量問題找出產生質量找出產生質量問題的各種因素問題的各種因素找出影響質量找出影響質量的主要因素的主要因素針對主要因素針對主要因素制定改進措施制定改進措施按計劃措施執(zhí)行按計劃措施執(zhí)行檢查執(zhí)行計劃情檢查執(zhí)行計劃情況況總結經驗教訓并總結經驗教訓并納入標準納入標準遺留問題轉入下遺留問題轉入下一次循環(huán)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試驗 準備準備分析分析原材料原材料砂石砂石外加劑外加劑纖維纖維硅灰硅灰水泥水泥配合比配合比正交試驗正交試驗分析分析確定影響因素確定影響因素確定配比確定配比效果分析效果分析影響強度因素影響強度因素砂率砂率纖維摻量纖

7、維摻量硅灰摻量硅灰摻量原材料采用山東水泥廠產采用山東水泥廠產42.5#普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥 砂選用天然河砂，含泥量砂選用天然河砂，含泥量0.5%石料為石料為531.5mm連續(xù)級配的碎石，含泥量連續(xù)級配的碎石，含泥量0.3% 本實驗采用本實驗采用Y型聚丙烯纖維型聚丙烯纖維采用省建科院的采用省建科院的FNC-3型高效泵送劑，摻量型高效泵送劑，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20020mm，用水量為170kg/m3 ，假定混凝土容重為2380kg/m3。經分析強度影響因素主要有硅灰、纖維和砂率，確定

8、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 AB BC C硅灰取代率(%)砂率(%)纖維用量kg/m314370.528380.9312391.2416401.6正交試驗因素水平表混凝土正交實驗 試驗序號A AB BC C2828天抗壓強度（天抗壓強度（MPaMPa）X1A1B1C161.34X2A1B2C271.70X3A1B3C367.40X4A1B4C469.49X5A2B1C271.82X6A2B2C174.38X7A2B3C471.94X8A2B4C368.79X9A3B1C370.31X10A3B2C469.37X11A3B3

9、C164.02X12A3B4C274.15X13A4B1C466.93X14A4B2C365.88X15A4B3C263.90X16A4B4C155.41K1j269.93265.62255.15優(yōu)方案A2B2C2K2j286.93281.34281.57K3j277.85267.25272.38K4j252.12267.84277.73P1j67.5166.3563.79P2j72.1772.1769.8469.8469.8469.84P3j69.8466.3568.68P4j62.8667.5169.84Rj34.8015.7126.42混凝土正交實驗結果分析1 1、Y Y型聚丙烯纖維硅灰

10、對混凝土強度性能的影響對混凝土強度影響順序：由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RjRj可以看到影響順序為可以看到影響順序為ACB,ACB,既既在試驗中對于混凝土強度的影響是硅灰在試驗中對于混凝土強度的影響是硅灰纖維纖維砂率。砂率。2 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、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。混凝土強度。 3 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。、砂率影響：砂率影響較小，呈波動狀分布，可以從

11、正交試驗表中找到最佳砂率。 4 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落，、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?jié)B和抗裂性能。抗?jié)B和抗裂性能。5 5、配比分析：由強度影響順序和正交試驗分析可得配比、配比分析：由強度影響順序和正交試驗分析可得配比A2B2C2A2B2C2，進行試驗強度比較，明顯看出摻加硅灰，進行試

12、驗強度比較，明顯看出摻加硅灰，纖維試驗效果（見右上圖）纖維試驗效果（見右上圖）（1:1:普通混凝土普通混凝土 2 2：無纖維：無纖維 3 3：無硅灰：無硅灰 4:A2C2B24:A2C2B2） 重復性試驗對比分析v 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空白試樣進行抗壓強度試驗和抗?jié)B性能試驗 ，對比得出數據列于下表：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

13、/m3)80小時抗?jié)B高度 (mm)各齡期抗壓強度(MPa)3d7d28dA2B2C28380.92043.1957.5575.96A2B2C18380.53641.0052.2974.58普通混凝土038010632.8744.3359.06結論和意義 v （1 1）硅灰的加入可以加速水泥的水化，吸收水泥水化早期產）硅灰的加入可以加速水泥的水化，吸收水泥水化早期產物物Ca(OH)Ca(OH)2 2，生成更多的，生成更多的C-S-HC-S-H凝膠，隨著齡期的延長，使混凝凝膠，隨著齡期的延長，使混凝土密實性提高；同時，硅灰的加入可降低填充水泥粒子間空隙土密實性提高；同時，硅灰的加入可降低填充水泥粒

14、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。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 2）經過正交試驗得出摻入硅灰和纖維的最佳摻量為硅灰?。┙涍^正交試驗得出摻入硅灰和纖維的最佳摻量為硅灰取代率代率8%8%，纖維摻量，纖維摻量0.9Kg/m0.9Kg/m3 3 ，砂率，砂率38%38%。v （3 3）硅灰與聚丙烯纖維同摻，對混凝土的性能改善更為明顯，）硅灰與聚丙烯纖維同摻，對混凝土的性能改善更為明顯，當纖維摻量為當纖維摻量為0.9Kg/m0.9Kg/m3 3，硅灰摻量為，硅灰摻量為8%8%時，混凝土時，混凝土28d28d抗壓強度抗壓強度比普通混凝土可提高比普

15、通混凝土可提高28.61%28.61%。 當纖維摻量為當纖維摻量為0.9Kg/m0.9Kg/m3 3，硅灰摻，硅灰摻量為量為8%8%時可以大幅度提高混凝土的抗?jié)B性能時可以大幅度提高混凝土的抗?jié)B性能 。v （4 4）硅灰與聚丙烯纖維同摻，既提高了抗?jié)B等級，又能在不）硅灰與聚丙烯纖維同摻，既提高了抗?jié)B等級，又能在不損失抗?jié)B能力的情況下提高抗壓強度，在技術上有了明顯提高，損失抗?jié)B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。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?jié)B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