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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) 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5 31 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 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200 20mm 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 C B 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A2B2C228天抗壓強(qiáng)度為75 96 80小時(shí)滲透高度為20mm A2B2C128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 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