2022年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：提高耐久性混凝土协作比质量长吉项目部 二 OO八年十二月第一部分 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：提高耐久性混凝土协作比质量,课题编号：KT08-10；小组成员共6名,分别是：组长：陈亿；副组长：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,面对这一实际情形, 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；其次部分 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

2、混凝土结构材料的作用因素,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就表现为钢筋的锈蚀和混凝土的腐蚀与损耗；空气中的CO2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 CaOH2 起反应,生成中性的 CaCO3,降低混凝土的碱度,使钝化膜不能连续维持而破坏,并在水份和氧的参加下连续锈蚀；氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置并积存到肯定浓度后,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,都必需有水份和氧的参加；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 CaOH2 发生离子互换反应生成易溶

3、的或疏松无胶凝性 如 MgOH2 的产物,破坏混凝土材料的微结构；在有冰冻情形下,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 CaOH2 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 下,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,仍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 CaOH2 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

4、混凝土也有很大腐蚀作用；混凝土内 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、骨料暴露甚至崩落；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 这些特别环境下的质量和使用寿命；2、正由于有了耐久性要求,所以对混凝土的协作比设 计也有了相应的调整以适应要求；一般情形下,耐久性混凝土协作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设计参数原材料品质指标和检验批次掌握要求 及施工技术要求混凝土施工工艺其中,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 抗渗性、抗q、混凝土的抗冻性、裂性、泌

5、水性、混凝土中的碱含量以及氯离子含量等；第三部分 分析缘由及目标确定 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；造成损害和破坏的缘由有外部环境引起的 , 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 , 极端温度的显现 , 磨蚀 , 自然或工业液体或气体的腐蚀等；后者如碱骨料反应 , 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,进行混凝土协作比设计运算时,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

6、凝土协作比设计运算步骤和方法可参照行业标准一般混凝土协作比设计规程执行；有耐久性设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一 最小胶最大凝材料水胶比用量 280 300 320 320 340 360 300 320 340 360 300 320 340 360 300 320 340 表 2 素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量一 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260 260 280 300 280 300 260 280 300 三 最小

7、胶最大 凝材料水胶比 用量260 260 260 300 260 300 260 260 300 设计使用年限级别 二 最小胶最大 凝材料水胶比 用量 260 280 300 300 320 340 280 300 320 340 280 300 320 340 280 300 320 三 最小胶最大凝材料水胶比用量 260 260 300 300 320 340 260 300 320 340 260 300 320 340 260 300 320 3 环境类别 环境作 用等级 T1 T2 T3 L1 L2 L3 H1 H2 H3 H4 D1 D2 D3 D4 M1 M2 M3 碳化环境 氯

8、盐环境 化学 腐蚀环境 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 280 L3 H1 300 H2 化学 腐蚀环境 H3 H4 D1 300 冻融 D2 破坏环境 D3 D4 M1 280 磨蚀环境M2 300 M3 注：“ ” 表示不宜采纳素混凝土结构；碳化环境表 3 硫酸盐腐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 一般硅酸盐水泥 中抗硫酸盐硅酸盐水泥 一般硅酸盐水泥 中抗硫酸盐硅酸盐水 H2 泥 高抗硫酸盐硅酸盐水泥 一般硅酸盐水泥 H3 、H4 中抗硫酸盐硅酸盐水泥 高抗硫酸盐硅酸盐水泥 水泥熟料中的粉煤灰或磨细

9、矿最小胶凝材料用 C3A含量 渣粉的掺量 量 8 5 8 5 3 6 5 3 20 25 20 30 25 20 300 300 330 300 300 360 360 360 2、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C30 C30C45 C50 一 20XX 1500 1000 二、三2500 20XX

10、 1500 注：本表是对全部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、化学腐蚀环境或冻融破坏环境时,混凝土的耐久性指标仍应满意表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 电通量一 L1 1000 L2、L3 800 二、三 L1 1500 L2 、L3 1000 表 7 化学腐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电通量一 H1、H2 1200 H3、H4 1000 二、三 H1、H2 1500 H3、H4 1000 5 、混凝土的抗冻性有耐久性设计要求的冻融破坏环境下的混凝土结构,混凝土的抗冻性应符合表 8

11、的规定；表 8 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性设计使用年限级别环境作用等级抗冻等级一 D1 、D2、D3、D4 F300 二 D1、D2、D3、D4 F250 三 D1、D2、D3、D4 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；设计无详细要求的,当骨料的碱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%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三干燥环境环境条件潮湿环境含碱环境一二注： 带 号项目

12、混凝土必需换用非碱活性骨料； 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 溶性碱运算；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、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

13、于含碱环境中的设计年限为 工程,在限制混凝土碱含量的同时,60 年、30 年的混凝土 应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理,否就应换用非碱活性骨料；我们的目标就是运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 确定主要影响因素依据以往的施工体会,我们认为胶凝材料用量、水胶比是最重要的因素,对协作比质量的影响最大,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 制定计策1、按施工技术要求,设计C30 水下桩、 C30 扩大基础、C35台身、 C45 墩身混凝土的理论协作比；2、进行试配和调整；3、制作抗冻融循环性能、抗渗性能、耐腐蚀、抗氯离 子渗透

14、性、抗裂性、抗压强度、弹性模量、抗冻性、耐磨性、电通量试件；第六部分计策实施一、协作比的理论运算；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；混凝土施工采纳集中搅拌站搅拌、搅拌运输车运 输和混凝土泵车泵送浇 筑,依据现场施工工艺我们确定坍落度范畴为 140 180 ,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, 碎石采纳 510 、1020 、 16三级配掺配 , 掺配比例为： G 小 15：G 中50：G大 35,其级配、间隙率、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

15、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；4、长春二热电厂级粉煤灰,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、设计运算步骤20XX年 7 月 5 日,小组成员依据上述条件进行了运算；确定试配强度fcu ,0 = = 确定水胶比W0/J = a cfce ,g/ = = 依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答应最大水胶比为 , 但因考虑到为了提高混凝土的抗冻性及氯离子渗透性等耐久性指标 , 所以取水

16、胶比故确定水胶比值取；. 选定用水量依据相关规范及标准, 协作比设计时水胶比小于的混凝土用水量应当通过试验确定；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 凝土实际用水量为：213 =149 kg/m3 30%,所以得出单方混. 运算胶凝材料用量 J = W0 W0/J =149 =438 运算出胶凝材料用量J=438,依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 的混凝土协作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 ；. 确定粉煤灰用量 F= =

17、 438 =131 依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%；. 运算水泥用量 C= J F =438131 =307 . 砂率 SP；依据查阅相关规范及通过试验,混凝土砂率在 40%时能满意拌合物性能要求,有很好的和易性和流淌性,应选定砂率 SP为 40%；. 运算砂用量 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,依据多次试验得知,

18、C45 混凝土含气量在大于 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 = =713 . 运算石子总用量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=mCPW0J WJJHGULS =2370149438 438 713 =1069 其中 G小= G = 1069 =160 其中 G中= G = 1069 =535 其中 G大=GG小 G中=1069160535 =374 . 运算外加剂用量WJJ、外加剂中的含水量WJJHSL和混凝土实际加水量W 外加剂用量WJJ：WJJ = = 438 = 外加剂中含水量

19、WJJHSL：WJJHSL =WJJWJJHGUL = 438 = 混凝土实际加水量 W：W =W0WJJHSL =149 =146 . 运算初步理论协作比初步理论协作比为：水泥： 砂： 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 ： 160/307 ：535/307 ： 374/307 ： 131/307 ： /307 ： 146/307 = 1 ： ：2、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15L；当时坍落度170

20、,混凝土和易性良好,并测出含气量为 不作调整；, 所以我们对此协作比3、按协作比拌制了试配用料,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 检查成效1、混凝土抗压试件成型后,正温条件下,1-11-4 协作比试件预养 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 分析；28d,以作强度对比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,

21、经正温预养后,在负温下养护7 天,再标养28 天,进行相关的性能试验；3、配比试验结果及分析依据设计文件要求达到 基础桩7 项耐久性指标,饮马河特大桥C30 水下、 C30扩大基础、 C35台身、 C45 墩身协作比设计结果如表 10 所示；混凝土协作比的物理力学性能试验结果列于表 10,按前期协作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,必需掌握最大水胶比、最小胶凝材料用量和混凝土拌合

22、物的含气量；按同一配比同一混凝土拌合站每 组混凝土 耐久性检查试件的抽检频率,100 立方混凝土制作一20XX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；抽样试验结果说明：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1000C,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觉锈蚀,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 混凝土协作比物理力学性能试验结果 编号 强度等级 协作比 外加剂 胶凝材料用量 掺

23、量 % 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 C45 C35 C30水下 C30 C45 C35 C30水下 C30 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-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 抗压强度 /MPa R-7 +28 R28 09 438 0 9 403 0 9 392 0 9 390 0 9 438 0 9 403 0 9 392 0 9 390 40 41 42 41

24、 40 41 42 41 170 175 200 170 170 175 200 170 -2 -2 -2 -2 -10 -10 -10 -10 表 11 混凝土协作比抗冻融循环性能试验结果 编号 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 混凝土等级 C45 C35 C30水下 C30 C45 C35 C30 水下 C30 协作比 C：F：S：G：W 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 型号 NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS NOF-AS 外加剂 掺量% 09 0 9 0 9 0 9 0 9 0 9 0 9 0 9 冻融循环次数 300 300 300 300 300 300 300 300 抗压强度缺失率/% 试件质量缺失率 /% 表 12 混凝土协作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 2-2 2-3 2-4 2-1 2-2 2-3 2-4