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1、Y Y型聚丙烯纤维型聚丙烯纤维/ /硅灰硅灰混掺改善混掺改善混凝土性能混凝土性能济南中坚建设检测试验有限公司济南中坚建设检测试验有限公司济南中坚建设检测试验有限公司济南中坚建设检测试验有限公司QCQC小组概况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
2、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
3、含水率较大，表面水分大量蒸发，产生表面表层收缩，当混凝混凝土含水率较大，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。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
4、意图。展的示意图。Y Y型聚丙烯纤维阻裂型聚丙烯纤维阻裂& &硅灰作用机理分析硅灰作用机理分析 v 硅硅灰灰的的比比表表面面积积比比水水泥泥的的比比表表面面积积小小的的多多，细细小小的的硅硅灰灰颗颗粒粒可可以以填填充充相相对对较较大大的的水水泥泥颗颗粒粒间间的的孔孔隙隙，使使胶胶凝凝材材料料具具有有好好的的级级配配。同同时时，硅硅灰灰对对水水泥泥粒粒子子的的填填充充性性使使水水泥泥石石的的密密实实性性提提高高，降降低低了了填填充充水水泥泥粒粒子子间间空空隙隙的的用用水水量量，混混凝凝土土抗抗压压强强度度提提高高。掺掺加加硅硅灰灰后后混混凝凝土土中中的的微微孔孔孔孔径径变变小小，而而且且小小孔孔
5、所所占占总总孔孔隙隙的的体体积积比比例例较较大大。因因此此，硅硅灰灰的的掺掺入入使使水水泥泥浆浆与与骨骨料料界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。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、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碱类化学
6、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。和科研价值。小组活动规划小组活动规划计划计划执行执行检查检查总结总结分分析析现现状状，找找出主要质量问题出主要质量问题找找出出产产生生质质量量问题的各种因素问题的各种因素找找出出影影响响质质量量的主要因素的主要因素针针对对主主要要因因素素制定改进措施制定改进措施按计划措施执行按计划措施执行检检查查执执行行计计划划情情况况总总结结经经验验教教训训并并纳入标准纳入标准遗遗留留问问题题转转入入下下一次循环一次循环分析试验结果发现问题试验研究试验设计试验设计试验试验 准备准备分析分析原材料原材料砂石砂石外加剂外加剂纤维纤维硅灰硅
7、灰水泥水泥配合比配合比正交试验正交试验分析分析确定影响因素确定影响因素确定配比确定配比效果分析效果分析影响强度因素影响强度因素砂率砂率纤维掺量纤维掺量硅灰掺量硅灰掺量原材料原材料采用山东水泥厂产采用山东水泥厂产42.5#普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 砂选用天然河砂，含泥量砂选用天然河砂，含泥量0.5%石料为石料为531.5mm连续级配的碎石，含泥量连续级配的碎石，含泥量0.3% 本实验采用本实验采用Y型聚丙烯纤维型聚丙烯纤维采用省建科院的采用省建科院的FNC-3型高效泵送剂，掺量型高效泵送剂，掺量3% 1234硅灰：SiO2质量含量为85.0% 5确定正交试验因素、水平确定正交试验因素、水平
8、混凝土设计为C50，水灰比0.33，设计坍落度20020mm，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 AB BC C硅灰取代率(%)砂率(%)纤维用量kg/m314370.528380.9312391.2416401.6正交试验因素水平表混凝土正交实验混凝土正交实验 试验序号A AB BC C2828天抗压强度（天抗压强度（MPaMPa）X1A1B1C161.34X2A1B2C271.70X3A1B3C367.40X4A1B4
9、C469.49X5A2B1C271.82X6A2B2C174.38X7A2B3C471.94X8A2B4C368.79X9A3B1C370.31X10A3B2C469.37X11A3B3C164.02X12A3B4C274.15X13A4B1C466.93X14A4B2C365.88X15A4B3C263.90X16A4B4C155.41K1j269.93265.62255.15优方案A2B2C2K2j286.93281.34281.57K3j277.85267.25272.38K4j252.12267.84277.73P1j67.5166.3563.79P2j72.1772.1769.846
10、9.8469.8469.84P3j69.8466.3568.68P4j62.8667.5169.84Rj34.8015.7126.42混凝土正交实验结果分析1 1、Y Y型聚丙烯纤维硅灰对混凝土强度性能的影响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：由对混凝土强度影响顺序：由RjRj可以看到影响顺序为可以看到影响顺序为ACB,ACB,既既在试验中对于混凝土强度的影响是硅灰在试验中对于混凝土强度的影响是硅灰纤维纤维砂率。砂率。2 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、硅灰影响：由试验分析，硅灰对于强度的影响是成单峰状分
11、布，先增大后减小。适量加入可以有效提高混凝土强度。凝土强度。 3 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。、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 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、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
12、。渗和抗裂性能。5 5、配比分析：由强度影响顺序和正交试验分析可得配比、配比分析：由强度影响顺序和正交试验分析可得配比A2B2C2A2B2C2，进行试验强度比较，明显看出掺加硅灰，纤，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）维试验效果（见右上图）（1:1:普通混凝土普通混凝土 2 2：无纤维：无纤维 3 3：无硅灰：无硅灰 4:A2C2B24:A2C2B2） 重复性试验对比分析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
13、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/m3)80小时抗渗高度 (mm)各龄期抗压强度(MPa)3d7d28dA2B2C28380.92043.1957.5575.96A2B2C18380.53641.0052.2974.58普通混凝土038010632.8744.3359.06结论和意义结论和意义 v（1 1）硅灰的加入可以加速水泥的水化，吸收水泥水化早期产物）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)Ca(
14、OH)2 2，生成更多的，生成更多的C-S-HC-S-H凝胶，随着龄期的延长，使混凝土凝胶，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。用水量，降低水泥浆体的流动性，使得混凝土强度提高。 v（2 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）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率8%8%，纤维掺量，纤维掺量0.9Kg/m0.9Kg/m3 3 ，砂率，砂率38%38%。v（3 3）硅灰与聚丙烯纤维同掺，对混凝土的性能改善更为明显，）硅
15、灰与聚丙烯纤维同掺，对混凝土的性能改善更为明显，当纤维掺量为当纤维掺量为0.9Kg/m0.9Kg/m3 3，硅灰掺量为，硅灰掺量为8%8%时，混凝土时，混凝土28d28d抗压强度抗压强度比普通混凝土可提高比普通混凝土可提高28.61%28.61%。 当纤维掺量为当纤维掺量为0.9Kg/m0.9Kg/m3 3，硅灰掺，硅灰掺量为量为8%8%时可以大幅度提高混凝土的抗渗性能时可以大幅度提高混凝土的抗渗性能 。v（4 4）硅灰与聚丙烯纤维同掺，既提高了抗渗等级，又能在不损）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，失抗渗能力的情况下提高抗
16、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。益，有进一步推广的经济和技术价值。综合效益分析综合效益分析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、
17、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。
