QC小组活动成果报告书

1、QC小组活动成果报告书课题名称：提高耐久性混凝土配合比质量 长吉项目部二00八年 第一部分小组概况简介及选题理 应公司科技质量部要求，本QC小组于20XX年5月成立，7月正式注册。注册登记号TQ08-14，课题名称为：提高耐久性混凝土配合比质量，课题编号：KT08-10。小组成员共6名，分别是：组长：陈亿；畐q组长：赵建超；组员：李垚、陶洪英、马志华、谢粉。在长吉城际铁路的施工中,大量的混凝土都有耐久性要求，面对这一实际情况，我们试验室几名成员自愿组织起来， 就这一问题开展 QC活动。第二部分现状调查1、混凝土耐久性，主要是指混凝土在各种环境等级作用下的耐久性。环境对混凝土结构材料的作用因素，

2、主要是温度和湿度及其变化，以及环境中的水、气、盐、酸等介质，环境作用所造成的材料劣化则表现为钢筋的锈蚀和混凝土 的腐蚀与损伤。空气中的 C02从混凝土表面扩散到混凝土内部，与混凝土内呈碱性的水泥水化产物Ca(0H)2起反应，生成中性的CaC03降低混凝土的碱度，使钝化膜不能继续维 持而破坏，并在水份和氧的参与下持续锈蚀。氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置并积累到一定浓度后，也能使钝化膜 破坏。混凝土内的钢筋碳化锈蚀和氯盐锈蚀都是电化学腐蚀 过程，都必须有水份和氧的参与。氯盐不仅能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋锈蚀，而且能和混凝土中的Ca(OH)2发生离子互换反应生成易溶的或疏松无胶凝性(如Mg(0

3、H)2)的产物，破坏混凝土材料的微结构。在有冰冻情况下，盐冻能使混凝土表面起皮剥落。除冰盐不但能对钢筋造成严 重锈蚀，而且对表层混凝土有很大破坏作用。水、土中的硫 酸盐、镁盐、酸等化学介质的作用。硫酸盐能与混凝土中的 水化产物Ca(0H)2和水化铝酸钙发生化学作用生成石膏和钙 钒石，造成体积膨胀使混凝土开裂剥落；在干湿交替的条件F，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏；酸 能溶解混凝土中的 Ca(OH)2等水化产物，破坏混凝土的内部结构和密实性；空气中的二氧化硫及氮氧化物等空气污染物 与水结合形成酸雨，对混凝土也有很大侵蚀作用。混凝土

4、内的饱和孔隙水受冻膨胀产生压力，反复冻融可使混凝土表层开裂、浆体剥落、骨料裸露甚至崩落。上述都是外部环境对混凝土质量的影响，而耐久性混凝土就是为了提高混凝土在 这些特殊环境下的质量和使用寿命。2、正因为有了耐久性要求，所以对混凝土的配合比设计也有了相应的调整以适应要求。一般情况下，耐久性混凝土配合比的设计依据以下几点:混凝土强度等级 混凝土环境作用等级混凝土耐久性原材料品质指标和检验批次控制要求混凝土施工工艺及施工技术要求其中，设计参数包括：基本规定、最大水胶比和最小胶凝材料用量、混凝土含气量、混凝土电通量q、混凝土的抗冻性、抗渗性、抗裂性、泌水性、混凝土中的碱含量以及氯离子含量等。第三部分分

5、析原因及目标确定影响混凝土耐久性能的因素有:混凝土长期处在各种环境介质中,往往会造成不同程度的损害，甚至完全破坏。造成损害和破坏的原因有外部环境 引起的，也有混凝土内部的缺陷及组成材料的特性引起的。前者如气候的作用，极端温度的出现，磨蚀，天然或工业液体或气体的侵蚀等。后者如碱一骨料反应，混凝土的渗透性，原材料材料质量与热性能不同引起的热应力等。1、混凝土的胶凝材料用量、水胶比设计已经有一套完整的理论和步骤， 进行混凝土配合比设计计算时，所用骨料均以干燥状态骨料为基准，所用细骨料均以过10 圆孔筛的细骨料为基准。混凝土配合比设计计算步骤和方法可参照行业标准普通混凝土配合比设计规程执行。有耐久性设

6、计要求的混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应符合表1表3规定。表1钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量最小胶最大 凝材料水胶比用量280 300 320320 340 360 300 320 340 360 300 320 340 360 300 320 340表2素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量最小胶最大 凝材料水胶比 用量 设计使用年限级别二最小胶最大凝材料水胶比用量 % %260 260 280 300 探 探 280 300% % 260 280 300 三 最小胶最大 凝材料水胶比 用量% 260260 260 300% % 260 300% 260 2

7、60 300设计使用年限级别最小胶最大 凝材料水胶比 用量260 280300 300 320340 280 300 320 340 280 300320 340 280300 320最小胶最大凝材料水胶比用量 260 260 300 300 320 340 260 300 320 340 260 300 320 340 260 300 3203环境类别 环境作 用等级T1 T2 T3 L1 L2 L3 H1 H2 H3H4 D1 D2 D3 D4 M1 M2 M3 碳化环境 氯盐环境 化学 侵蚀 环境冻融破坏环境磨蚀环境环境类别环境作用等级T1、T2、280 T3 L1、L2、氯盐环境 28

8、0 L3 H1 300 H2 探探化学侵蚀环境H3探探H4探探D1 300 冻融D2 探探破坏环境D3探探D4探探M1 280 磨蚀环境M2 300 M3注：“”表示不宜采用素混凝土结构。碳化环境表3硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求环境作用等级 H1水泥品种 普通硅酸盐水泥中抗硫酸盐硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥中抗硫酸盐硅酸盐水H2泥高抗硫酸盐硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 H3、H4中抗硫酸盐硅酸盐水泥高抗硫酸盐硅酸盐水泥水泥熟必料中的粉煤灰或磨细矿最小胶凝材料用C3A含量渣粉的掺量量W 8 5 8 5 3 6 5 20 2530 25 20 300 300 330 300 300 360 360

9、 360选用多功能复合外加剂。3、混凝土含气量有耐久性设计要求的混凝土的含气量应符合表4的规定。表4混凝土含气量要求环境条件含气量无抗冻要求混凝土有抗冻要求混凝土 D1 D2、D3 D4 4、混凝土电通量 q有耐久性设计要求的混凝土的电通量应符合表5表7的规定。表5混凝土的电通量设计使用年限级别 56d电通量 C50 20XX 1500 1000 2500 20XX 1500注：本表是对所有有耐久性要求的混凝土的基本要求。当混 凝土处于氯盐环境、化学侵蚀环境或冻融破坏环境时，混凝 土的耐久性指标还应满足表 6、表7的规定。表6氯盐环境下混凝土的电通量设计使用年限级别环境作用等级56d电通量L1

10、 1000 L2、L3 800L1 1500 L2、L3 1000表7化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别环境作用等级56d电通量H1、H2 1200 H3 H4 1000 二、三 H1、H2 1500 H3 H4 F300 二 D1、D2、D3 D4 F250D1、D2、D3D4 F200 6、混凝土中的碱含量有耐久性设计要求的混凝土中的碱含量应符合设计要求。设计无具体要求的，当骨料的碱一硅酸反应砂浆棒膨胀率在 % %时，混凝土中的碱含量应符合表9的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在0% %时，除了混凝土的碱含量应符合表9的规定外，应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和 料和外加剂，并

11、经试验证明抑制有效。表9混凝土最大碱含量 设计使用年限级别 干燥环境环境条件潮湿环境含碱环境注: 带号项目混凝土必须换用非碱活性骨料。 混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可 溶性碱计算。粉煤灰的可溶性碱含量取粉煤灰总碱含量的1/6，矿渣粉的可溶性碱含量取矿渣粉总碱含量的1/2，硅灰的可溶性碱含量取硅灰总碱含量的1/2。 干燥环境是指不直接和水接触、空气平均相对湿度长期不大于76%的环境；潮湿环境是指与水直接接触、干湿 交替变化的环境、水下或与潮湿土壤接触以及空气平均相对 湿度长期大于 75%的环境；含碱环境是指直接与海水、含碱工业废水

12、、钾盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱 环境交替变化时，均按含碱环境对待。 处于含碱环境中的设计年限为60年、30年的混凝土工程，在限制混凝土碱含量的同时， 应对混凝土表面作防水、 防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。我们的目标就是计算和调整这些影响混凝土耐久性能的参数，使之达到施工要求。第四部分确定主要影响因素根据以往的施工经验，我们认为胶凝材料用量、水胶比是最重要的因素，对配合比质量的影响最大，因此，我们小 组把耐久性混凝土的胶凝材料用量、水胶比设计认定为主 因。第五部分制定对策1、按施工技术要求，设计 C30水下桩、C30扩大基础、C35台身、C45墩身混凝土的理论配合比。2、进

13、行试配和调整。3、制作抗冻融循环性能土能、抗渗性能、耐腐蚀、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗压强度、弹性模量、抗冻性、耐磨性、电通量试件。第六部分对策实施、配合比的理论计算。以C45为例。我单位现在所施工的饮马河特大桥墩身混凝土，设计年限为100年，环境作用等级为 D3,设计强度等级为C45。混凝土施工采用集中搅拌站搅拌、搅拌运输车运输和混凝土泵车泵送浇筑，根据现场施工工艺我们确定坍落度范围为140 mm180 mm,混凝土所使用的原材料为:1、吉林亚泰水泥;2、九台市二道沟半拉山碎石场碎石，碎石采用510 mm、1020 m、16三级配掺配，掺配比例为：G小15: G中50: G大35,其级配、空

14、隙率、含泥量和泥块含量等均符合铁路混凝土工程施工质量验收补充标准规定;3、九台市松花江更新砂场中砂，其级配、含泥量和泥块含量等均符合铁路混凝土工程施工质量验收补充标准 规定;长春二热电厂I级粉煤灰，掺量为胶凝材料总用量的30%; 5、山东华伟生产的NOF-AS系列聚羧酸高性能减水剂，掺量按胶凝材料质量的 %计。1、设计计算步骤20XX年7月5日，小组成员依据上述条件进行了计算。确定试配强度feu， 0 =确定水胶比W0/J = a a Y e - fee , g/= xx +根据规范客运专线高性能混凝土暂行技术条件及设计要求。并参考表1化学环境D3允许最大水胶比为，但因考虑到为了提高混凝土的抗

15、冻性及氯离子渗透性等耐久性指标 以取水胶比故确定水胶比值取。.选定用水量根据相关规范及标准，配合比设计时水胶比小于的混凝土用水量应该通过试验确定。经过试验后我们确定用水量取213 kg/m3，因检测外加剂的减水率为30%所以得出单方混凝土实际用水量为:213 X =149 kg/m3.计算胶凝材料用量 J = W0 + W0/J=149- =438计算出胶凝材料用量 J=438，根据规范客运专线高性能混凝土暂行技术条件及设计要求，环境类别处于冻融破坏环境、环境作用等级为D3的混凝土配合比最小胶凝材料用量为340 kg/m3。该胶凝材料用量符合要求，故确定胶凝材料用量为438 kg/m3。.确定

16、粉煤灰用量F=X 438 =131根据规范客运专线高性能混凝土暂行技术条件及设计要求，处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%但为了降低混凝土的电通量，从而提高混凝土的耐久性，所以我们确定取粉煤灰掺量为胶凝材料用量的30%。.计算水泥用量C= J - F=438 - 131 =307.砂率SP。根据查阅相关规范及通过试验，混凝土砂率在40%寸能满足拌合物性能要求，有很好的和易性和流动性，故选定砂率SP为40%。.计算砂用量S 混凝土假定容重mCP取2370kg/m3。因混凝土处于D3冻融环境，规范客运专线高性能混凝土暂行技术条件及设计要求，混凝土的含气量为，根据多次试验得知，C45混凝

17、土含气量在大于 5时容重为2370 kg/m3左右，故确定假定混凝土重量为 2370kg/m3。：S= - SP=X =713.计算石子总用量 G小石子用量 G小、中石子用量G中、大石子用量G大G= G小+G中+G大G=mCR W0- J WJJHGUt S =2370- 149-438-X 438X- 713 =1069 其中 G小=G = X 1069=160其中 =X 1069 =535 其中 G大=G G小一G 中=1069 - 160-535 =374.计算外加剂用量 WJJ外加剂中的含水量 WJJHSI和混凝土实际加水量 W外加剂用量WJJ:WJJ =X 438 =外加剂中含水量

18、WJJHSLWJJHSL =WJ4 - WJJHGUL=X 438 X =混凝土实际加水量 WW =W WJJHSL=149 =146 (11).计算初步理论配合比初步理论配合比为:水泥小石中石：大石：粉煤灰外加剂：水=C/C:S/C : G 小 /C : G 中 /C : G 大 /C :F/C : WJJ/C : W/C =307/307: 713/307 : 160/307535/307: 374/307131/307: /307:146/3072、试配调整。7月6日，进行了试配，考虑制成系数，其值取。每盘混凝土的搅拌量为15LO当时坍落度170 ,混凝土和易性良好，并测出含气量为，所以

19、我们对此配合比不作调整。3、按配合比拌制了试配用料，制作了抗冻融循环性能、抗渗性能、耐腐蚀、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗压强度、 弹性模量、耐磨性、电通量试件，并按相关标准规定的方法 成型。第七部分检查效果1、混凝土抗压试件成型后，正温条件下，1-11-4配合比试件预养24h , 2-12-4试件预养12h,然后转入冰箱，模拟现场混凝土养护温度养护7d，再转入标准条件下养护 28d，同时制作另一组试件在标准条件下养护28d，以作强度对比分析。2、抗冻融循环性能、抗渗性能、耐腐蚀、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗压强度、弹性模量、耐磨性、电通量试件，经正温预养后，在负温下养护7天，再标养28天，进行相关

20、的性能试验。3、配比试验结果及分析根据设计文件要求达到 7项耐久性指标，饮马河特大桥基础桩C30水下、C30扩大基础、C35台身、C45墩身配合比设计结果如表10所示。混凝土配合比的物理力学性能试验结果列于表10,按前期配合比配制的混凝土的抗冻融循环法试验结果如表11所示；后期按8项耐久性指标要久配制的混凝土的耐久性试验 结果如表12所示。表1012结果分析可知：混凝土耐久性主要取决于水胶比、单方胶凝材料用量和混凝土拌合物的含气量。要提高混 凝土的抗冻融性能，必须控制最大水胶比、最小胶凝材料用量和混凝土拌合物的含气量。按同一配比同一混凝土拌合站每100立方混凝土制作组混凝土耐久性检查试件的抽检

21、频率，20XX年8月1日前，抽取9组，20XX年8月30日前抽取19组混凝土试件做综合耐久性试件。抽样试验结果表明：混凝土抗冻融循环次数均不小 于300次，抗渗等级大于 S20,氯离子渗透值小于 1000G抗蚀系数大于，砂浆的磨耗率小于/m2，混凝土砂浆中的钢筋未发现锈蚀，混凝土表面非受力裂缝平均宽度小于，骨料砂浆棒膨胀率小于% 8项耐久性指标均达到设计要求，混凝土耐久性评定合格。表10混凝土配合比物理力学性能试验结果编号强度等级 配合比 外加剂 胶凝材料用量掺量% 1-1 1-2 1-31-4 2-1 2-2 2-3 2-4 C45 C35 C30水下 C30 C45 C35 C30卜“ 卜

22、、 了、II / J 、 II I I I I I I I NOF-ASNOF-ASNOF-ASNOF-ASNOF-ASNOF-ASNOF-ASNOF-AS水胶比砂率坍落度含气量% C : F: S: G: W型号Kg/m3% mm早期预养温度C 抗压强度/MPa R-7 +289 438 0 . 9 403 0 . 9 392 0 . 9 390 0 . 9 438 0 . 99 392 0 . 9 390 40 41 42 41 40 41 42 41 170 175200 170 170 175 200 170-2 -2 -2 -2 -10 -10 -10 -10表11混凝土配合比抗冻融

23、循环性能试验结果编号1-1 1-2/%试件质量损失率/%表12混凝土配合比耐久性能试验结果编号抗冻融循环300次相对弹性模量2-1 2-22-32-42-12-22-31-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 混凝土等级 C45 C35 C30 水下 C30C45 C35 C30 水下 C30 配合比 C : F: S: G: W 1: 1:1:1:1:1:1:1: 型号 NOF-AS NOF-ASNOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS外加剂 掺 量% 0. 9 0 . 9 0 . 9 0 . 9 0 . 9 0 . 9 0 . 9 0 . 9 冻融循环抗压强度损失率次数 300 300 300 300 300 300