研制高強(qiáng)高性能混凝土

研制高強(qiáng)高性能混凝土

推動(dòng)混凝土技術(shù)開展三興檢測中心試驗(yàn)室QC小組一、概況：采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰、超細(xì)礦渣、硅粉等礦物摻和料，以常規(guī)工藝配制的C50～C80級(jí)混凝土，稱為高強(qiáng)高性能混凝土。高強(qiáng)高性能混凝土包含兩個(gè)方面：①新拌混凝土要求高工作性；②硬化混凝土要求高強(qiáng)度的同時(shí)還要求具有高耐久性。另外，高強(qiáng)高性能混凝土的含義還應(yīng)包括節(jié)約資源、不破壞環(huán)境、符合可持續(xù)開展的原那么。1、定義2、影響因素

影響混凝土高強(qiáng)高性能的最主要因素有兩個(gè)方面：一是混凝土中硬化水泥漿體的孔隙率、孔分布和孔特征；二是混凝土硬化水泥漿體與集料的界面。要想提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，必須降低混凝土中水泥石的孔隙率，改善孔分布。為改善混凝土中硬化水泥漿體與集料界面的結(jié)合情況，應(yīng)設(shè)法減少在集料—漿體界面上主要由Ca(OH)2晶體定向排列組成的過渡帶的厚度，從而增強(qiáng)界面物理連接或化學(xué)連接的強(qiáng)度。3、小組概況姓名性別年齡職務(wù)小組活動(dòng)情況繆育男41副總工

小組正規(guī)活動(dòng)次數(shù)30次，成員出勤率100%，正規(guī)活動(dòng)累計(jì)時(shí)間200余小時(shí)。非正規(guī)活動(dòng)經(jīng)常開展。張曉紅女38副總工單玉芹女38/王麗娜女36/趙元萍女36/朱健莉女42/二、選題理由：理由Ⅰ：混凝土技術(shù)的開展促進(jìn)了現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和工業(yè)及科技的進(jìn)步，沒有混凝土的開展就沒有經(jīng)濟(jì)和科技的開展，也沒有人類文明的進(jìn)步。理由Ⅱ：高強(qiáng)高性能混凝土在工程中的應(yīng)用，很大程度上減少了混凝土結(jié)構(gòu)和尺寸，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)的自重乃至整個(gè)建筑物的自重，使高層建筑、大跨度建筑構(gòu)件的建造可以提高到一個(gè)新的水平。理由Ⅲ：高強(qiáng)高性能的含義包括了節(jié)約資源、不破壞環(huán)境、符合可持續(xù)開展的原那么。隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展和建筑科技的進(jìn)步，高強(qiáng)高性能混凝土在建筑工程中應(yīng)用的比例將會(huì)逐年加大。試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)更加重視高強(qiáng)高性能混凝土的研究和應(yīng)用，使高強(qiáng)高性能混凝土的技術(shù)獲得更快的開展。三、目標(biāo)：1、確定目標(biāo)值目標(biāo)確保研制的高強(qiáng)高性能混凝土在工程上應(yīng)用率達(dá)100%2、目標(biāo)分析國投新集口孜東礦工程部在年初詢問我們?cè)囼?yàn)室是否能配制C50～C80五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的高強(qiáng)混凝土。當(dāng)時(shí)，試驗(yàn)室一方面面臨著搬遷，環(huán)境和設(shè)備條件都有限；二方面從未接觸過C50以上混凝土配合比的設(shè)計(jì)及試配，所有技術(shù)人員及試驗(yàn)員確實(shí)有點(diǎn)兒害怕。但是對(duì)新技術(shù)的開發(fā)及研制是試驗(yàn)室的技術(shù)突破以及近二十萬的試驗(yàn)費(fèi)用鼓勵(lì)著我們。試驗(yàn)室立即成立攻關(guān)型QC小組，開始高強(qiáng)高性能混凝土的研制工作。研制后的配合比可以全部用以國投新集口孜東礦工程。所以，我們制定了確保研制的高強(qiáng)高性能混凝土在工程上使用率達(dá)100%的目標(biāo)值。四、現(xiàn)狀調(diào)查：隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展和建筑科技的進(jìn)步，高強(qiáng)高性能混凝土在建筑工程中應(yīng)用的比例將會(huì)逐年加大。我們QC小組針對(duì)研制高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)途徑和措施展開了調(diào)查和討論。根據(jù)調(diào)查和討論結(jié)果，我們用頭腦風(fēng)暴法歸納如下：研制高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)途徑和措施高強(qiáng)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)水泥摻合料集料外加劑選用42.5級(jí)以上水泥選用水化熱低的水泥水泥用量不宜過大選用活性超細(xì)粉選用硅灰SiO2≥85%選用磨細(xì)礦渣選用磨細(xì)粉煤灰砂細(xì)度模數(shù)砂含泥量不≥1.0%石針片狀含量不≥1.0%石針片狀含量不≥1.0%選用高效減水劑與所用水泥適應(yīng)性好減水率≥20%-25%坍落度經(jīng)時(shí)損失小影響混凝土高強(qiáng)高性能的主要因素研制高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)途徑和措施稱料高強(qiáng)高性能混凝土的試配攪拌成型水泥精確至0.1kg集料精確至0.5kg外加劑精確至0.5g活性超細(xì)粉精確至0.5g攪拌用水精確至10ml砂水泥超細(xì)粉外加劑先干拌加碎石干拌30秒加一半水拌和水全部加完攪拌時(shí)間≥180秒測定坍落度送入養(yǎng)護(hù)間標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)振動(dòng)臺(tái)振實(shí)１至２小時(shí)后抹平１天后編號(hào)拆模五、原因分析：根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查情況，我們分析了混凝土高強(qiáng)高性能的影響因素，繪制了因果圖。混凝土高強(qiáng)高性能的影響因素人員方法材料環(huán)境儀器技術(shù)不熟練觀念陳舊有畏難情緒設(shè)計(jì)存在誤區(qū)局限于普通砼加料順序有誤無資料借鑒無國標(biāo)行標(biāo)試模尺寸偏差稱量器具未校準(zhǔn)水泥強(qiáng)度等級(jí)低外加劑減水率小摻合料性能差操作室條件差面臨搬遷養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到六、要因確認(rèn)：QC小組根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查和原因分析的結(jié)果，請(qǐng)教了省內(nèi)外混凝土專家，依據(jù)原材料的特性并根據(jù)專家及技術(shù)人員的意見〔共收集整理了150條意見〕整理歸納了影響因素排列圖。專家及技術(shù)人員意見頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表影響因素頻數(shù)累計(jì)頻數(shù)累計(jì)比率(%)水泥強(qiáng)度等級(jí)低434328.7外加劑減水率小367952.7摻合料性能差3211174.0養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到2513690.7設(shè)計(jì)存在誤區(qū)714395.3人員技術(shù)不熟練514898.7稱量器具未校準(zhǔn)21501001008060402030609012015028.7%52.7%74.0%90.7%95.3%100%98.7%水泥強(qiáng)度等級(jí)低外加劑減水率小摻合料性能差養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到設(shè)計(jì)存在誤區(qū)人員技術(shù)不熟練稱量器具未校準(zhǔn)

根據(jù)因果分析圖及排列圖QC小組進(jìn)行了要因確認(rèn)。確認(rèn)了水泥強(qiáng)度等級(jí)低、外加劑減水率小、摻合料性能差、養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到四個(gè)影響因素為主要原因。請(qǐng)見下表：序號(hào)影響因素理由確認(rèn)1人員技術(shù)不熟練請(qǐng)教有關(guān)混凝土專家，加強(qiáng)培訓(xùn)。容易做。非要因2觀念陳舊轉(zhuǎn)變觀念。容易做。非要因3有畏難情緒世上無難事只要肯登攀。加強(qiáng)學(xué)習(xí)，容易做。非要因4方法無資料借鑒由技術(shù)人員編制方案，摸索中找途徑。容易做非要因5設(shè)計(jì)存在誤區(qū)根據(jù)高強(qiáng)高性能混凝土的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。容易做非要因6加料順序有誤尋求最佳加料順序。容易做非要因7儀器稱量器具未校準(zhǔn)使用前進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。容易做非要因8試模尺寸偏差購置新的試模。容易做非要因9材料水泥強(qiáng)度等級(jí)低必須使用42.5級(jí)以上水泥，是配制重要原則。要因10摻合料性能差選擇超細(xì)粉作為摻合料，是配制必備條件。要因11外加劑減水率小選擇高效減水劑，是配制的關(guān)鍵因素。要因12環(huán)境操作室條件差改善操作室條件，容易做非要因13養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到養(yǎng)護(hù)溫度20±2℃、濕度95%以上是重要指標(biāo)。要因要因確認(rèn)表七、制定對(duì)策：1、對(duì)策表序號(hào)要因現(xiàn)狀目標(biāo)措施執(zhí)行人1水泥強(qiáng)度等級(jí)低委托單位最初希望使用P.O42.5水泥，因?yàn)?2.5及以上等級(jí)水泥難以購買。保證C60級(jí)及以上等級(jí)混凝土使用52.5級(jí)水泥。把配制原則及關(guān)鍵跟委托單位講清楚，一定要購買52.5級(jí)水泥。單玉芹朱健莉2摻合料性能差市場上的摻合料良莠不齊，魚目混珠。保證使用質(zhì)量合格的摻合料。每批產(chǎn)品檢驗(yàn)，達(dá)到指標(biāo)后使用。張曉紅趙元萍3外加劑減水率小減水劑性能不穩(wěn)定保證使用高效減水劑每批產(chǎn)品檢驗(yàn)，達(dá)到指標(biāo)后使用。單玉芹王麗娜4養(yǎng)護(hù)室溫濕度達(dá)不到檢測中心需要搬遷，養(yǎng)護(hù)室拆除。確?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)條件。搬遷期間到條件好的單位養(yǎng)護(hù)。繆育張曉紅對(duì)策表八、實(shí)施：1、實(shí)施一：編制流程圖準(zhǔn)備工作①設(shè)計(jì)流程圖審核委托編制設(shè)計(jì)方案原材料復(fù)試是否可以進(jìn)行試拌組織實(shí)施混凝土試拌找出原因是否②試拌流程圖準(zhǔn)備工作確定試拌用量是否可以入模成型校核設(shè)計(jì)配合比稱量原材料調(diào)試攪拌機(jī)攪拌測定坍落度入模成型是找出原因否③試壓流程圖準(zhǔn)備工作取出到齡期試件擦拭試件調(diào)試試驗(yàn)機(jī)核定試驗(yàn)機(jī)量稱確定速率試壓、記錄設(shè)計(jì)流程確定配合比是否到達(dá)試配強(qiáng)度是找出原因否2、實(shí)施二：使用優(yōu)質(zhì)材料控制水灰比

水灰比是決定混凝土強(qiáng)度上下的主要因素。因此控制水灰比是混凝土配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。而控制水灰比的關(guān)鍵是所使用的原材料的性能，一必須使用52.5級(jí)以上等級(jí)的水泥；二是必須使用減水率大的高效減水劑；三是必須使用性能好的摻合料。以下是我們對(duì)C75混凝土的水灰比的控制，使用的水泥是P.Ⅱ52.5；NF高效減水劑；摻合料使用的是硅灰和礦粉。試拌了120組數(shù)據(jù)，水泥實(shí)測強(qiáng)度在52.5～62.5MPa，所以水灰比應(yīng)嚴(yán)格控制在0.29～0.34。為了計(jì)算方便，表中將水灰比乘以100。數(shù)據(jù)與X-R圖計(jì)算表序號(hào)試拌日期水灰比記錄∑XX平均值R123412007-4-12931323412631.5522007-4-73034293212531.2532007-4-163332343012932.2442007-4-273132343012731.8452007-5-53329323012431.0462007-5-93032342912531.2572007-5-173331323413032.5382007-5-263234333012932.2492007-6-13032342912531.25102007-6-72932343112631.55112007-6-173032312912230.53122007-6-303334323113032.53132007-7-53231343012731.84142007-7-92930343112431.05數(shù)據(jù)與X-R圖計(jì)算表續(xù)表序號(hào)試拌日期水灰比記錄∑XX平均值R1234152007-7-153331323413032.53162007-7-273033293212431.04172007-8-53332342912832.05182007-8-113132293012230.53192007-8-173329323012431.04202007-8-263032332912431.04212007-8-313331323413032.53222007-9-53234333012932.24232007-9-113032342912531.25242007-9-172932343112631.55252007-9-232931333412731.85262007-9-303031323412731.84272007-10-73332343113032.53282007-10-163032313412731.84292007-10-233032312912230.53302007-10-273334323113032.53∑948.4121均值31.614.03X-R控制圖極差R控制圖UCLR=D4﹒R均值=2.282×4.03=9.20CLR=R均值=4.03LCLR=D3﹒R均值=0×4.03=01510152025309.204.030X-R控制圖X均值控制圖UCLX均值=X總均值+A2﹒R均值=31.61+0.729×4.03=34.55CLX均值=X總均值=31.61LCLX均值=X總均值-A2﹒R均值=31.61-0.729×4.03=28.6715101520253034.5531.6128.673、實(shí)施三：確保養(yǎng)護(hù)室溫濕度

為了保證混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度在20±2℃、養(yǎng)護(hù)濕度在95%以上，在試驗(yàn)室搬遷期間，將混凝土試件全部送到商品混凝土公司標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并且每天于早中晚三個(gè)時(shí)間段派專人對(duì)養(yǎng)護(hù)室的溫濕度進(jìn)行記錄，直至我們的養(yǎng)護(hù)室正常使用。養(yǎng)護(hù)室在使用前，增加了一臺(tái)加濕噴霧器，更新了設(shè)施，并通過了設(shè)施評(píng)審。下表是我們每半個(gè)月統(tǒng)計(jì)的溫濕度記錄匯總表。溫濕度記錄匯總表序號(hào)1234567891011121314月份四月份五月份六月份七月份八月份九月份十月份上半月下半月上半月下半月上半月下半月上半月下半月上半月下半月上半月下半月上半月下半月溫度℃21.319.820.921.621.820.321.619.918.919.619.820.320.920.6濕度%96.399.895.796.395.296.396.597.596.898.795.896.897.296.8記錄人王麗娜朱健莉王麗娜朱健莉王麗娜朱健莉王麗娜朱健莉朱健莉王麗娜朱健莉王麗娜朱健莉朱健莉質(zhì)量監(jiān)督單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅單玉芹張曉紅4、實(shí)施四：強(qiáng)度檢驗(yàn)

根據(jù)試拌結(jié)果，在滿足設(shè)計(jì)坍落度要求的前提下，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試件成型。每組分別成型10h、1d、3d、7d、28d齡期抗壓強(qiáng)度試件。下表收集的是120組滿足試配強(qiáng)度的28d抗壓強(qiáng)度值。84.986.989.080.782.175.780.981.982.988.689.279.982.578.284.375.786.081.787.278.087.984.288.686.182.784.279.778.781.586.878.185.288.785.684.081.779.780.090.784.790.581.885.983.684.990.290.583.583.682.185.987.782.985.788.888.583.786.375.984.991.579.887.582.178.885.776.986.190.785.984.093.083.982.081.784.686.983.785.982.977.784.988.582.785.781.682.981.982.786.688.590.785.990.886.691.091.787.577.387.781.892.986.590.693.385.387.980.987.992.885.682.687.982.591.082.687.977.286.293.1MPa頻數(shù)分布表組號(hào)組界組中值2468101214161820222426f175.7～77.976.87275.9～80.179.010380.1～82.381.216482.3～84.583.422584.5～86.785.626686.7～88.987.820788.9～91.190.012891.1～93.392.27計(jì)算表最大值：Xmax=93.3MPa；最小值：Xmin=75.7MPaR=Xmax-Xmin=93.3-75.7=17.6MPa分8組：h=17.6/8=2.2繪制直方圖CECS104規(guī)定C70～C80混凝土試配強(qiáng)度不低于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1.12倍；GBJ107規(guī)定混凝土的強(qiáng)度按非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定時(shí)，最小值不低于0.95倍的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。由直方圖可以看出，強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。75.777.980.182.384.586.788.991.193.3頻數(shù)5101520253084.0MPa隨著時(shí)代的開