Y型聚丙烯纤维硅灰溷掺改善溷凝土性能.ppt

Y型聚丙烯纤维/硅灰混掺改善 混凝土性能 济南中坚建设检测试验有限公司 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531.5mm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% 1 2 3 4 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 ABC 硅灰取代 率(%) 砂率(%) 纤维用量 kg/m3 1 4370.5 2 8380.9 312391.2 4 16401.6 正交试验因素水平表 混凝土正交实验 试验 序号ABC28天抗压压强度（MPa） X1A1B1C161.34 X2A1B2C271.70 X3A1B3C367.40 X4A1B4C469.49 X5A2B1C271.82 X6A2B2C174.38 X7A2B3C471.94 X8A2B4C368.79 X9A3B1C370.31 X10A3B2C469.37 X11A3B3C164.02 X12A3B4C274.15 X13A4B1C466.93 X14A4B2C365.88 X15A4B3C263.90 X16A4B4C155.41 K1j269.93265.62255.15 优方案 A2B2C2 K2j286.93281.34281.57 K3j277.85267.25272.38 K4j252.12267.84277.73 P1j67.5166.3563.79 P2j72.1769.8469.84 P3j69.8466.3568.68 P4j62.8667.5169.84 Rj34.8015.7126.42 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/m3) 80小时抗 渗高度 (mm) 各龄期抗压强度 (MPa) 3d7d28d A2B2C28380.92043.1957.5575.96 A2B2C18380.53641.0052.2974.58 普通混凝土038010632.8744.3359.06 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，