混凝土六西格玛质量改进研究

混凝土抗压强度稳定性六西格玛质量改进研究摘要随着我国经济的快速发展，大规模的建设发展迅速，工业建筑、民用建筑、交通土建、水利水电工程等发展快且持续时间长，混凝土为主要材料。混凝土工程的主导地位不断增强，发挥着越来越重要的作用。本文按照六西格玛的DMAIC步骤对混凝土进行实际改善，分析了六西格玛的应用现状及趋势，对其改善模型进行分析并与其他质量管理进行比较，发现其特点及优势所在。在分析六西格玛的DMAIC步骤的基础上构建了混凝土-DMAICF改善模型，并建立了改善流程。运用MINITAB软件，针对混凝土抗压强度问题，定量地分析了当前混凝土试块的问题，将其进行改善。根据构建的混凝土改善模型及流程对安徽X建筑股份有限公司Y项目部的混凝土进行改进，并取得了良好的效益。关键词：六西格玛；DMAICF；MINITAB；混凝土；抗压强度ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofoureconomy,

theconstructionanddevelopmentof

large-scalerapiddevelopment,

industrialbuildings,

civilconstruction,transportationandcivil,

waterconservancyandhydropowerengineering

fast

andlastedforalongtime,

concreteasmainmaterial.

Thedominantposition

ofconcreteincreases,

playsamoreandmoreimportantrole.Thispaper

is

theimprovement

ofconcrete

inaccordancewithDMAIC

stepsof

SixSigma,

analyzestheapplication

statusandtrendsof

SixSigma,

carriesontheanalysistoits

improved

model

andcomparedwith

otherqualitymanagement,

findoutthefeatures

andadvantages.Basedonthe

analysisof

DMAIC

procedure

of

SixSigma

toconstruct

the

concrete-DMAICF

improved

model,

andtheestablishmentof

processimprovement.

UsingtheMINITABsoftware,

tosolvetheproblemof

thecompressivestrengthofconcrete,

thequantitative

analysisofthecurrent

problemsof

concrete

testblock,

will

improveit.

Accordingtothe

concrete

toimprovethe

modelandprocess

ofAnhuiXconstruction

LimitedbyShareLtdYProjectDepartmentof

concrete

wasimproved,

andachievedgoodresults.Keywords:

SixSigma;

DMAICF;MINITAB;concrete;compressivestrength目录第一章绪论 11.1研究背景 11.2研究的目的和意义 21.3国内外研究概况回顾 21.3.1国外六西格玛应用概况及趋势 21.3.2国内六西格玛应用情况及趋势 31.4六西格玛的定义和方法 51.5本文的研究思路及主要研究方法 61.5.1研究思路 61.5.2主要研究方法 71.5.3本文主要创新点 8第二章混凝土一DMIACF模型构建 92.1混凝土简介 92.1.1混凝土的分类 92.1.2混凝土的性能 102.2构建混凝土一DMAICF 102.2.1D一定义阶段 102.2.2M一测量阶段 112.2.3A一分析阶段 112.2.4I一优化阶段 122.2.5C一控制阶段 132.2.6F一财务分析阶段 142.3整合混凝土一DMICAF改善模型 14第三章抗压强度稳定性改进的定义及测量 163.1项目公司及试块 163.1.1项目确定公司简介 163.1.2混凝土抗压强度试块 163.2定义阶段 183.2.1问题的描述 183.2.2识别顾客需求 183.2.3确定改善目标 193.3测量阶段 193.3.1混凝土生产流程SIPOC图 193.3.2抗压强度数据收集 203.4过程能力分析 213.4.1受控状态分析 213.4.2过程性能分析 23第四章影响因素分析及改进 264.1分析阶段 264.1.1确定影响质量特性的因素 264.1.2影响因素在过程中的特异性 274.2改进阶段 304.2.1析因设计分析简介 304.2.2确定关键影响因素 314.2.3提出改善强度方案 33第五章质量结果分析及控制 345.1改进后过程分析 345.1.1受控状态分析 345.1.2过程能力分析 365.2控制阶段 365.2.1规范混凝土生产流程 365.2.2配合比设计管理 375.2.3材料的管理 385.2.4试块制作及养护控制 385.3经济效益分析 39参考文献： 40第一章绪论1.1研究背景随着我国经济的快速发展，大规模的建设正处于一个迅速发展时期，工业建筑、民用建筑、交通土建、水利水电工程等都将在一个相当长的时期内有较大的发展规模。虽然在这些土木水利工程项目中新工艺、新结构、新技术、新材料不断涌现，但是在这些建设工程中混凝土依然为主要材料。混凝土工程的主导地位不断增强，发挥着越来越重要的作用。建筑土木工程的迅猛速发展也促进了混凝土技术的不断进步。虽然混凝土质量关系到整个工程质量优劣，但混凝土强度等性能不准确引发的建筑质量问题却屡见不鲜。在实际工程应用中，由于装备水平、技术力量和施工管理水平等因素制约，混凝土强度等性能往往存在一些问题并由此引发技术争议。例如混凝土强度，在多种强度指标中，由于混凝土是脆性材料，抗拉强度远低于抗压强度，在结构物中它主要是用于承受压力，且现行结构设计规范主要是以抗压强度为基础，因而在工程实践中抗压强度是最重要指标[1]，由其引发的事故已经出现很多。1999年3月投资4.2亿多元的宁波跨海大桥，尚未合拢，桥梁出现便断裂；2001年10月31口沈阳远大铝业有限公司电梯厂办公楼工程在连续浇注顶层梁板混凝土过程中，突然发生屋顶梁板整体坍塌；2002年5月6口，湖南永州市江永县城南一个加油站工地，在浇注雨棚混凝土过程中发生坍塌，造成7人死亡，2人重伤；海南东线高速公路十字路出口至东山湖野生动植物园的旅游专线2004年4月28口通车11天出现破损；投资760多万元的江苏省徐州市济众桥改建工程，原定于2004年6月28口举行剪彩仪式，却在27口坍塌，这些恶性事故的频繁连续发生及酿成的恶果，无不令人震惊。这些事故的发生虽然有着许多的原因，但混凝土抗压强度却是其中最重要的原因之一。据相关部门统计，2007年上半年上海地区混凝土抗压强度现场检验不合格的前10名生产企业，共有576组混凝土抗压强度检测不合格，其中排名第1位的上海某混凝土有限公司，有91组混凝土抗压强度不合格。另一家混凝土有限公司提供给某学校的混凝土，因质量问题造成严重质量事故，因此对混凝土抗压强度进行质量控制及改善显得十分重要。本研究项目公司安徽X建筑股份有限公司Y项目也出现了混凝土质量问题，主要是抗压强度过分分散，甚至出现不合格情况。这些问题延迟了工程进度，给工程成本带了巨大的损失。经过质监部门抗压强度检验，发现少数不合格情况，其它许多试块检验出的结果是抗压强度值比标准值大太多，这样有可能造成工程材料的浪费，增加了不必要的工程成本。这就要求我们对混凝土的质量进行控制，以减小损失。六西格玛最早作为一种突破性的质量控制工具于上世纪八十年代末在摩托罗拉公司成型并付诸实践。发展至今，它已是企业获得和保持在经营上的成功并将其经营业绩最大化的综合管理体系和发展战略。六西格玛以系统观为基础、以顾客为关注焦点、以数据为决策依据、以过程优化为核心的管理理念已经在世界范围内丰富和改善着传统的管理方法，正被越来越多的人所关注。将六西格玛用于混凝土质量控制及改善可有效控制混凝土相关性能使其达到标准要求并减少材料的浪费。1.2研究的目的和意义基于上述的研究背景可以看出对混凝土质量进行控制及改善有着极大的必要性和重要性。而将六西格玛方法应用于混凝土质量控制不仅具有理论意义也具有极大现实价值。（1）将六西格玛应用于抗压强度等混凝土性能改善及控制，可以挖掘出一种较新的对混凝土性能控制及改善的方法。本文的研究有效丰富了混凝土质量控制的方法。（2）许多混凝土工程的混凝土强度达不到国家相关标准的要求，这使得在验收过程中出现不合格的现象。如混凝土的强度主要有抗压强度、抗折强度、抗拉强度和抗剪强度。其中抗压强度值最大，也是最主要的强度指标。强度在有关标准中皆有明确要求，标准包括《混凝土强度检验评定标准》（JGJ/55-96）,《普通混凝土配合比设计技术规定》（GBT107-87）,《混凝土质量控制标准》（GB50164-92），《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）。通过六西格玛方法在抗压强度中的应用，使抗压强度达到国家相关标准要求。（3）虽然有许多混凝土工程验收合格，但优良率较低。所以通过混凝土抗压强度等性能的控制提高优良率，有效提高工程质量，减少事故的发生，缩短工期，提高经济效益并提高建筑相关企业的竞争力。1.3国内外研究概况回顾1.3.1国外六西格玛应用概况及趋势根据质量管理所依据的手段和方式，质量管理发展分为四个阶段[2]：第一阶段：传统质量管理阶段。从开始出现质量管理一直到19世纪末资本主义的工厂逐步取代分散经营的家庭手工业作坊为止。第二阶段：质量检验管理阶段。是从20世纪初开始到20世纪30年代为止，是质量管理发展的初级阶段。以美国泰勒的科学管理理论和体哈特的统计过程控制理论为主要代表。第三阶段：统计质量管理阶段。是从20世纪40年代开始到50年代为止。在这个阶段中，道奇和罗明提出了统计抽样检验方法，并且美国贝尔电话公司和美国军方成功应用了质量控制技术。第四阶段：全面质量管理阶段。在全面质量管理阶段的基础上六西格玛作为进一步的质量管理技术而出现。它是提高顾客满意程度的同时降低经营成本和周期的过程革新方法，它是通过提高组织核心过程的运行质量，进而提升企业赢利能力的管理方式，也是在新经济环境下企业获得竞争力和持续发展能力的经营策略。六西格玛理论是当今先进的质量理论，已成为新的质量标准。现在六西格玛的系统和方法因其良好的经济性和可操作性，己广为各大公司接受和采用。简单地说，它是一个统计测量基准。它告诉我们目前自己的产品、服务和工序的真实水准如何，使我们与其他类似或不同的产品、服务和工序进行比较，通过比较，我们可以知道自己处于什么位置。最重要的一点是，我们可以知道自己的努力方向和如何才能达到此目的。换句话说，可以帮助我们建立目标和测试客户满意度的标尺。在国外各大企业许多行业得以广泛应用。在欧洲ABB电力系统事业部六西格玛被用于光导纤维的改进；在韩国LG公司被用于微波炉生产过程的改进；瑞典爱立信公司，描述了数字电话误印电路板清理过程的改进[3]。这些公司通过六西格玛质量改善得到以下了好处，完美的质量给企业带来巨大的收益，优良的产品设计和工艺可以使公司产品具有更大的附加值，更快的上市速度可以帮助企业更多盈利和扩大市场份额，更高的运作效率，可以降低企业的运营成本，更周到的服务可以使顾客更满意，增强用户的忠诚度，从而保持和扩大市场份额。对于六西格玛在质量管理中的应用也不断的在发生变化。首先是越来越重视在质量管理当中创建持久的六西格玛文化。上世纪八十年代，六西格玛之父BillSmith提出这个理念，是基于他精心打造的那些统计量和公式能给摩托罗拉公司的产品的质量带来飞跃。这之后，出现了各种关于应用的理论和实践，而大多数只涉及如何应用六西格玛技术的内容，诸如：如何收集数据、如何测量等等。其次是越来越关注质量管理中的过程优化和改进。六西格玛的原则之一就是以过程为导向。越来越注重综合考虑项目当中的各个测度指标。为项目建立的一组六西格玛测度指标，往往涉及项目的多个关键领域，如财务、顾客、流程和组织学习等等。国外学者和企业通过不断的研究、实践，开发出很多新的工具。1.3.2国内六西格玛应用情况及趋势六西格玛管理法在我国只是处于初步认识阶段。我国企业大概在上世纪九十年代末开始认识六西格玛，风靡一时的一部《韦尔奇自传》让更多的人知道了六西格玛这种质量管理方法。自机械工业出版社于2001年1月出版了《六西格玛管理法一追求卓越的阶梯》获得市场青睐后，《六西格玛的力量》更是为其加大了对六西格玛的认识，但是这些书籍基本上是翻译出版国外的原著或是编著六西格玛培训的教材，没有对六西格玛管理法进行更深入的研究。虽然在许多国内的工业大企业得到应用，但是其他企业应用较少。如宝钢、春兰、海南航空、澳柯玛、中远集团、上海烟草等都在实施六西格玛管理方法。在上海朱兰质量研究院的咨询帮助下，上海汽发公司、中兴通讯、上海卷烟厂、上海国际机场股份有限公司等一批项目荣获全国优秀六西格玛项目。宝钢截至2004年底，共实施六西格玛项目165个，取得财务收益7亿多元。而其他企业真正在项目质量管理中推广和实施六西格玛的较少，应用程度也不是太深。据相关统计，在美国公司前150强中，有120家都在使用六西格玛进行质量管理，并且其中绝大部分是应用在实际项目中。六西格玛在我国企业中应用的状况与其自身有着很大的关系。拿中国企业的总体规模来说小于全球企业规模的平均水平，财力有限并且赢利能力普遍较弱。中国大多数企业缺乏战略规划，也就是缺乏一种定义关键业务目标和实现目标所需要行动的全面过程，这个可能会困扰中国企业，尤其是在中国的经济增长速度出现放慢的情况下。全球企业平均使用13种企业管理工具，其他亚洲国家的企业平均使用16种，而中国企业平均仅使用7.5种。我国大多数企业统计技术应用薄弱，解决问题往往凭经验，不习惯用数据进行交流，问题靠“一把手”拍板，成本管理和资金管理随机性大，质量管理标准低，制度规范流于形式。我国大多数企业仍然采用直线职能制的结构组织形式，层次多，机制僵化，信息传递不及时；我国企业管理信息化不是太高，除了财务管理、库存管理应用信息网络技术比例较大以外，在经营决策、采购、研发、营销及电子商务方面应用的比例都未超过20%。我国企业的许多主导产品技术含量低，产品质量低，品牌的知名度不高。随着经济全球化的加速，世界企业由数量时代进入了质量时代。加入WTO，我国企业融入全球市场的程度逐渐加深，国内市场国际化，国内竞争国际化。中国企业与国际接轨，成为“世界级的生产基地”，提高质量成为了我们塑造国际竞争力的巨大需求。产业的国际竞争力决定着国家之间的国际竞争力，企业的国际竞争力决定着产业的国际竞争力。六西格玛管理吸纳客户满意理论、供应链管理、财务管理等现代管理理论和方法，在提高顾客满意程度的同时降低企业经营成本和周期的过程革新方法，通过提高核心业务能力而提高企业盈利的管理方式，是在新经济环境下企业获得竞争力和持续发展能力的经营策略。六西格玛管理，以其严谨的方法和实施步骤以及面向最终客户建立营运体系的管理思想，对于中国企业建立卓越的管理体系，获取并保持在国际市场上竞争优势，提供了一种非常有效的管理思想和实践方法，是快速有效提高产品质量的先进科学的管理模式，是企业获得生存和发展取得成功的管理战略[4]。从这些应用的行业可以看出，我国服务业、制造业等行业相继在许多项目中应用了六西格玛管理，而六西格玛在建筑行业被应用的很少，但通过对六西格玛在其他行业应用的学习，已经开始关注在建筑行业相关项目中的应用，且开始被认同和实施。李蒙应用六西格玛原理建立量化的建筑工程质量管理体系。於永和应用六西格玛原理建立了工程项目过程管理的DMAIC模型。而在具体的建筑工程项目中应用的却很少。对于六西格玛在混凝土抗压强度等性能中应用，查阅相关文献几乎找不到相关内容。在实际的项目中，通过向房地产、施工企业等相关人员询问，也是很少被人了解和使用。1.4六西格玛的定义和方法六西格玛中的西格玛（希腊字母）是统计学上的用语。对连续可计量的质量特性值，用。度量质量特性总体上对目标值的偏离程度，称为标准值。标准差越小，数据波动越小，离散程度越低，一致性越高，西格玛水平越高。基于统计学上的正态分布，可以把西格玛水平同缺陷率联系起来，形成同缺陷率相对应的关系。六西格玛其实是一种统计概念，也就是以不良率来衡量某个流程的状况。表2-1各西格玛情况下的不良率统计企业运作能力不良率（PPM）±6σ3.4±5σ233±4σ6210±3σ66800±2σ308000±1σ690000实施六西格玛可以从如下六个步骤来执行:一是定义问题并确定目标；二是建立整体项目团队，一起也负责人带队，主要执行者身体力行；三是找到主要潜在影响因素；四是探询根本原因并提出改进措施；五是实施改进措施并长期化控制；六是展示并庆祝改进的成果。为了达到6σ，现在普遍采用的一种简单的流程模式使得每个环节循环改进，即DMAIC模型。1.定义（Define）定义阶段要确定问题和目标，重点关注主要问题有哪些?针这些问题进行改善，要在什么时间取得怎样的结果?2.量测（Measure）量测阶段主要对现有的数据进行整理，借助关键数据缩小问题的范围，找出关键因子，明确问题核心。3.分析（Analyze）分析阶段主要利用各种方法对数据进行进一步分析，确定关键因子并确认现象与本质之间的因果关系。4.改进（Improve）改进阶段主要是制定几个改进方案，从中挑选出最理想的改进方案并进行实施。可以在此阶段对原有流程进行局部的修复或者设计新流程。5.控制（Control根据改进方案中预先确定的控制目标，在改进过程中，及时解决出现的各种问题，使改进过程不至于偏离预先确定的轨道而发生较大的失误。表2-2各阶段目标及工具推荐阶段活动目标推荐工具D/界定项目选定

定义关键质量特性

项目活动计划流程组成图

流程绘制图

行动计划表M/量测数据搜集计划建立

先水准掌握输入、流程、输出指标

鱼骨图

关系矩阵A/分析关键因素选定

原因阐述柏拉图分析

因果图

5个为什么

失效模式及影响分析I/改进最佳方案选定

实行及验证甘特图

试验设计

回归分析C/控制标准化

监控

成果共享及传播流程控制图

控制图1.5本文的研究思路及主要研究方法1.5.1研究思路本文旨在研究国内外相关的前沿理论和成功经验的基础上，结合具体建筑行业及混凝土的特点，以混凝土性能特性（抗压强度等）为主要研究对象。通过研究混凝土性能控制的现状，并运用六西格玛进行分析找出其所存在的问题，并针对这些问题寻求解决的办法。其研究内容主要包括以下几个部分：第1章绪论：包含选题背景及意义、国内外应用及研究现状、研究的目的等以确认研究的方向和主题。第2章混凝土—DMAICF模型构建：本章在DMAIC模型的基础上加入财务分析F,并整合为最终的混凝土—DMAICF模型。第3章抗压强度稳定性改进的定义及测量：确定需要改进的对象或过程，决定项目需要什么资源。定义缺陷、收集有关产品或过程现状的（底线）数据，确定改进的目标。第4章影响因素分析及改进：分析在测量阶段收集的数据以及数据显示的结果，以确定一组按重要程度排列的影响质量的变量，并提出改进方案。第5章质量结果分析及控制：对所实施的方案进行分析，确认该方案能够满足或超过项目质量改进目标。根据改善方案及质量的结果，将满足项目要求的过程实体程序化、标准化和文件化，使之正常运作。对实施方案所产生的结果进行财务效益分析。本文将研究思路及对应的研究目的进行整理汇集成本文的框架（见图1-1）。第三章混凝土一POE模型构建结论第三章混凝土一POE模型构建结论第六章质量结果分析及控制第五章影响因素分析及改进第四章抗压强度稳定性改进的定义及测量第一章绪论了解六西格玛重要概念、思想及改善步骤DMAICF有效解决混凝土抗压强度质量问题对改善结果进仃总结并提出相关六西格玛建议六西格玛准备-P六西格玛结果评价-E六西格玛实施优化-O1.5.2主要研究方法（1）相关文献资料的系统分析法。就是通过多种渠道对已有文献进行检索并展开分析的一种研究方法。文献检索是本研究的前提和基础。在写作该论文的过程中，主要通过江苏科技大学图书馆和江苏省镇江市图书馆的馆藏书刊资料以及网络资源（校内图书馆网络数据库的中文科技期刊全文数据库、万方数据资源系统、Compendex,SpingerLink,EBSCOhost,Google学术搜索引擎和百度搜索引擎)，查阅了大量有关六西格玛应用等国内外论文及专著。此外，中国优秀硕博士论文数据库中的优秀论文给我提供了可供参考的规范的论文写作方法。（2）定性与定量分析相结合的方法。六西格玛以系统观为基础、以顾客为关焦点、以数据为决策依据、以过程优化为核心的管理理念，要求本论文在研究过程中必须既重视“软”技术的相关研究，也重视“硬”技术的相关研究，通过定量分析来保证定性分析的有效性。（3）实地项目调查及数据收集。本文在写作中实地去了安徽X建筑股份有限公司Y项目部，并询问了该项目的相关情况。通过询问施工技术员、资料员、现场施工人员，了解到该现场混凝土使用情况。并得到了该项目部项目经理及施工技术员对本论文研究的支持。1.5.3本文主要创新点在六西格玛-DMAIC模型的基础上，将财务效益分析F作为改善模型的最后一阶段，则为DMAICF改善步骤。第二章混凝土一DMIACF模型构建六西格玛是典型的定量决策系统，和传统的方法相比，它更强调数据的作用，强调运用统计手段和各种技术去发现过程问题的本质规律。一旦过程的所有变量得到揭示和量化，比较和改善就成了顺利成章的事。在对过程的理解上，六西格玛系统达到了常规方法无法达到的高度。基于对过程本质的深刻理解，六西格玛用DMAIC模式来对过程进行改进。下面本章在第二章介绍的基础上构建混凝土一DMAICF改善模型。2.1混凝土简介混凝土，简写为“砼”，英文名concrete，是指由无机胶凝材料和水或有机胶凝材料的胶状物与集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥做胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。它广泛应用于土木工程。2.1.1混凝土的分类混凝土发展史上最重要的里程碑是约瑟夫.阿斯顿丁发明了波特兰水泥，从此，水泥逐渐替代了火山灰、石灰用于制造混凝土。直到1875年，威廉.拉赛尔斯采用改良后的钢筋强化的混凝土技术获得专利，混凝土才真正的成为了重要的现代建筑材料。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。混凝土的种类按胶凝材料分有：无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分有：重混凝土，容重2600-5500公斤/立方米甚至更大；普通混凝土，容重2400公斤/立方米左右；轻混凝土，容重为500-1900公斤/立方米的轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素（即无筋）混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。2.1.2混凝土的性能和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。强度：混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度（以边长为15Omm的立方体为标准试件，在标准养护条件下养护28天，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度）划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25等[5]。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/8-1/13。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。变形：混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。耐久性：在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。2.2构建混凝土一DMAICF在DMAIC基础上引入财务分析F，构建混凝土-DMAICF模型。2.2.1D一定义阶段该阶段主要是混凝土质量问题的定义见下图2-1混凝土定义阶段-D图。砼-D砼-D描述改进性能和易性变形耐久性强度图2-1混凝土准备阶段-D图见图2-1砼-D阶段，该阶段首先是要对现实混凝土中所遇到的质量问题进行陈述，如抗压强度、和易性等不合格。其目的是，清楚地确定混凝土质量问题并进行量化，识别潜在的衡量标尺和衡量资源，识别负面影响、当前混凝土状况及其与顾客的关系。其要素构成为：对正在处理的混凝土性能问题进行专门陈述；描述性陈述概括问题事件的地点和发生的方式；最初的“问题范围”陈述。接下来是要确认顾客。所谓顾客是建筑物的制造者、接收者、监督者、使用者，可以分为外部和内部。之后从顾客的角度来确定混凝土CTQ（关键质量特性），并可操作性定义即准确描述CTQ。砼-M过程能力性能测试指标DPMOCp过程能力控制图2.2.2砼-M过程能力性能测试指标DPMOCp过程能力控制图图2-2混凝土测量阶段-M图在砼-M阶段里，主要是建立一致性的测量混凝土质量特性的标准，此测量标准一方面可用来了解目前的状况好或坏的程度如何[6]？例如，现在是多少DPMO；另一方面则可当做未来改进时的参考基准，例如，改善了多少DPMO？在此阶段，需透过大量数据的收集，测量整个混凝土生产过程，测量该过程以决定目前质量状况，找出可能影响质量的重要生产流程，不断的与关键质量特性做对比测定其发生的可能原因。六西格玛所强调的是DPMO（DefectsPerMillionOpportunities），开发相关过程资料的收集计划，测量目前的情况和客户需求之间的差距，找出关键质量特性，且测量以数据为基准。2.2.3A一分析影响因素砼-SIPOC重要影响因素砼数据分析砼-A图2-3影响因素砼-SIPOC重要影响因素砼数据分析砼-A砼-A阶段里要对在砼-M阶段里收集的数据进行整理和分析，在此基础上找出CTQ的影响因素，然后提出并验证影响因素与CTQ之间的因果关系。在因果关系明确之后，确定影响CTQ的关键因素，这些因素将成为改进阶段关注的重点。这一阶段的主要任务是把握要改进的问题，并找出改进的切入点。分析阶段要做好三项工作：整理并分析数据、提出并检验因果关系、确定关键影响因素。（1）收集、整理并分析数据收集数据是为分析数据做准备的，收集数据的质量直接影响分析结果的准确性。所以在收集数据过程中应注意以下问题：制定好数据收集计划；对收集到的数据进行审核，以确保收集过程遵循规定的程序，没有偏误；可以应用实时的数据系统，记录并保存测量到的数据，也可应用数据收集单、数据检验单等形式收集数据；对测量阶段收集到的数据要利用一定的工具进行处理，以便更清晰、直观地反映出数据的变化趋势。常用的工具有坐标图、直方图等，应用这些工具可以在收集数据的基础上把数据更形象化的表示出来，为进一步分析和寻找波动源打下基础。（2）提出并验证因果关系掌握了质量特性的状态之后，要对其有所改进，首先要了解哪些因素会造成其波动，即哪些因素是这一特性的波动源，建立因素和结果之间的因果关系，然后通过一些统计工具去验证这种因果关系。提出因果关系。首先通过头脑风暴法可得出多个影响因素，然后通过因果图从操作者、机器、材料、方法和环境等五大类对影响因素进行整理。此外，也可应用关联图形式整理这些影响因素。验证因果关系。通过因果图和关联图找出因果关系之后，要确定是否找到了真正的原因，还需要通过各种检验才能得到证明。（3）确定关键因素找出影响因素和特性结果之间的因果关系后，还要确定哪些因素是关键的，也就是说要集中力量改进那些能够产生明显效果的因素。确定关键因素可以根据因果关系的检验结果来进行，把因果关系密切的变量作为关键的因素。资源和交流进行策划，对一些复杂的方案起着至关重要的作用；其次，过程改进的前景是不可预测的，建立在试验的基础上，一切结果才显得真是可信；最后，多思考一些不利的方面，尽可能的寻找替代方案，考虑问题尽可能的周到，以保证成功的解决问题。DMAIC模式中，各阶段衔接紧密，环环相扣。后一个阶段的输入即为前一个阶段的输出。因此，分析阶段的输入即为测量阶段的输出[7]。2.2.4I一优化阶段全析因分析关键因素改善方案砼-I效应图砼-SIPOC图2-4全析因分析关键因素改善方案砼-I效应图砼-SIPOC在砼-I阶段里，在这一阶段主要的任务是首先确定混凝土影响因素关键输入变量，然后寻找混凝土关键质量特性与关键过程特性之间的关系，通过改变输入变量而实现提高输出变量的目标，同时对结果进行优化。所以这一阶段有三项工作：提出改进意见；选择改进方案；实施改进策略。（1）提出改进意见在改进阶段，需要发挥每位可能参与人员的创造性思维来更好的解决实际问题包括项目经理、施工员、资料员、各班组等，头脑风暴法是一种最常见的激发创造性思维来解决问题的方法。将头脑风暴法形成的观点经过分析、归纳和总结形成一些方案，然后分析选出最可行的方案。（2）选择改进方案头脑风暴法所形成的各种方案混凝土生产方案是由各种建议混合合成的初步想法，精心处理后，才能形成具有一定回报价值的计划方案。对方案赛选并不是一个简单的活动，因为不完整不系统的方案只是对问题的简单修补，会造成巨大的浪费所以必须认真的对待，希望对考虑中的各种建议由一个全局的概念和把握，一旦选择了某种实施方案，就要形成完整的文件。（3）实施改进策略经过赛选形成的混凝土生产计划方案，最后进入方案的实施阶段。此时我们可能会比较关注实施的结果，看效果是否明显。其实，为保证最后的成功，在实施改进措施的过程中也得预防。2.2.5C一控制阶段该阶段对所实施的混凝土方案进行分析，确认该方案能够满足或超过项目质量改进目标。根据改善方案及质量的结果，将满足项目要求的过程实体程序化、标准化和文件化，使之正常运作。砼-改善方案过程分析过程标准化砼-生产受控砼-C图2-5砼-改善方案过程分析过程标准化砼-生产受控砼-C在混凝土C阶段主要对关键因素进行长期控制并采取措施以维持前几个阶段所取得的改进结果见图2-5。定期检测可能影响数据的变量和因素、制定计划时所未曾料到的事情。在此阶段，要应用适当的质量原则和技术方法，关注改进对象数据，对关键变量进行控制，制定工程控制计划，修订标准操作程序和作业指导书，建立测量体系，监控工作程序，并制定一些突发事件的应对措施。2.2.6F一财务分析阶段推广不推广成本费用R-C工期、材料、试验砼-F图2-6推广不推广成本费用R-C工期、材料、试验砼-F在F阶段，最终的从工期、材料节省等多方面对混凝土改善进行效益评价，可以直观的看出改善的水平以及经济效益。2.3整合混凝土一DMICAF改善模型根据以上各个阶段的混凝土DMAICF模型分析，整合如下混凝土POE改善模型见图2-7。砼-改善方案砼-改善方案过程分析过程标准化砼-生产受控砼-C撤销成本费用R-C砼-F推广不推广工期、材料、试验砼数据分析影响因素砼-SIPOC全析因分析关键因素重要影响因素砼-A砼-I效应图砼-M砼-D描述改进性能性能改进目标过程能力性能测试指标和易性变形耐久性DPMOCp过程能力控制图SIPOC数据强度图2-7混凝土DMICAF改善模型第三章抗压强度稳定性改进的定义及测量本章主要是确定混凝土需要改进的对象和过程，定义缺陷，收集有关抗压强度数据，确定改进的目标。以下首先介绍项目公司混凝土抗压强度试块的相关特性，以便确定了解和确定改进的对象和过程。3.1项目公司及试块3.1.1项目确定公司简介安徽X建筑股份有限公司始建于1983年，为安徽省首家民营建筑股份制企业，企业资质系房屋建筑工程施工总承包一级。集团公司于2000年一次性通过IS09002国际质量体系。注册资本5150万元，拥有各种机械设备2300台，总功率18000千瓦，在职职工4000多人，各类专业技术人员350人，其中具有中高级以上职称86人。安徽X建筑股份有限公司在20多年的发展过程中，始终坚持“以质量求生存，以信誉求发展”，不断学习创新施工工艺，逐渐形成以“优、快、精”的施工风格著称于安徽建筑业。公司先后承接了一大批国家和省、市级优良工程项目。代表性项目有：建设部住宅试点小区35万平方米的琥珀山庄、杏花公园住宅小区、安居苑小区；解放军电子工程学院、蚌埠坦克学院等综合楼；淮河路综合楼松荫阁；界首市人民医院病房大楼；蚌埠市二马路市场；15万平方米的凤凰城。家家景园。近十年来我们共创建国家、省市优良工程400多项，曾荣获全国集体建筑企业全面质量管理优秀奖——金屋奖；曾荣获建筑业最高质量奖——鲁班奖；多次荣获安徽省工程质量最高奖一一黄山杯；合肥市工程质量最高奖——琥珀杯，连续多年被评为省、市“重合同守信用企业”、“全国先进集体建筑企业”、“安全文明施工先进单位”、“安徽省民营50强企业”。3.1.2混凝土抗压强度试块为了对混凝土质量进行科学、准确和公正的评定，就必须在各个阶段制作混凝土试块来进行试压，以便获得相应的数据。也就是说，混凝土试块强度值是评定混凝土质量的一个重要指标。根据规范要求，最终评定混凝土质量的依据是28天标准养护试块的试验数据。我国建筑行业，在强化验收，加强质量控制的同时，又新增了对混凝土结构实体进行混凝土强度验收的项目。而混凝土结构实体的混凝土强度验收又是以同条件养护的试块强度为依据的。标准的试块为150mm的立方体试件，还有其他非标准的有100mm，200mm的立方体试件[8]。在安徽X建筑股份有限公司Y项目部的混凝土试块是用强度42.5的普通硅酸盐水泥所生产的C30混凝土，并按照标准方法制作的150mm的立方体试件见图3-1。图3-1试块制作模具及试块3.2定义阶段3.2.1问题的描述混凝土广泛用于各种工程建设项目，是用量最大的建筑结构材料。混凝土由于自身的特殊性能在工业建筑、民用建筑、交通土建、水利水电工程等土木工程领域发挥着及其重要的作用。混凝土质量的好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响[9]。因此必须对混凝土的质量有足够的重视。混凝土强度是硬化混凝土最重要的性质，混凝土的其他性能与强度均有密切关系，混凝土的强度也是配合比设计、施工控制和质量检验评定的主要技术指标，其主要有抗压强度、抗折强度、抗拉强度和抗剪强度。而抗压强度比其他强度指标大得多，所以抗压强度是混凝土最重要的技术指标。目前安徽X建筑股份有限公司Y项目部的现状是项目的单位工程、分部工程、分项工程和检验批等验收前，制作混凝土试块报相关质量监督部门进行抗压强度测试及分析。返回的结果是C30试块抗压强度的平均值比较大，却仍然有部分试块达不到检测要求，需要经过建筑实体的钻芯取样检测。这种状况影响了项目的整体质量，同时也影响了整个工程的进度。既给公司增加了项目成本费用，也影响了企业的可信度。同时，混凝土的评定级别为一般，未能达到优良。加强混凝土生产各阶段控制，确保混凝土强度满足设计需要的前提下，控制其质量经济性对企业的发展非常必要。3.2.2识别顾客需求对于以上描述可知现在我们要满足三个方面的顾客需求：建设单位、施工单位、质量监督部门。建设单位：建设单位是质量控制贯穿建设全过程的管理者和组织者，对质量负有决策、监督、帮助、验收的责任。项目最后还是由建设单位接收，所以项目的质量好坏直接影响到建设单位的经济利益。施工单位：施工单位对工程项目负有制造责任。要通过实行施工项目管理和建立施工项目质量保证体系确保每个分项、分部工程和单位工程质量达到标准和合同要求，按竣工标准要求交工。达不到标准的要进行返修，确保安全和使用功能。公司目前的状况由前一小节可知道主要是混凝土抗压强度稳定性方面的问题。如果检验达不到合格，通过现场钻芯取样检测还是达不到国家相关标准，则必须返工或返修；即使达到国家标准，但稳定性较差会给公司带来巨大的经济损失。质量监督部门：质量监督部门代表政府对工程项目的质量负监督和评定等级责任。主要评定标准为《混凝土强度检验评定标准》GBJ1O7-87。有以下相关评定标准：（1）合格评定条件是根据下述原则确定的：规定合格质量水平的总体均值fcu，k>fcu，k+1.645σ。式中m——同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值（N/mm2）；fcu，k一混凝土立方体抗压强度标准值（N/mm2）；σ—验收批混凝土立方体抗压强度的标准差（N/mm2）；当fcu，k=C30，C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa，亦即混凝土立方体抗压强度>30MPa的保证率要求95%以上。为了从质量安全和混凝土经济性两方面考虑，C30通过检测后得到的抗压强度范围应该大于3OMpa，而对于大于或等于C30的混凝土，从混凝土的经济性可以规定C30混凝土试块抗压强度范围取（30Mpa，40.13Mpa）比较合理。3OMpa是C30的抗压强度标准值，40.13Mpa是C30强度标准差取值3.0N/mm2时配置强度的1.15倍。（2）经过质检部门的检测以后根据评定标准给混凝土生产质量水平评级如表4-1。表3-1混凝土生产质量水平生产质量水平优良一般差混凝土强度等级低于C20不低于C20低于C20不低于C20低于C20不低于C20混凝土强度标准差σ≤3.0≤3.5≤4.0≤5.0>4.0>5.03.2.3确定改善目标在问题的描述中可知混凝土抗压强度稳定性是必须改进的，使其在可控制的范围之内。所以改善目标如下：（1）改善混凝土抗压强度稳定性，消除不合格现象。（2）使混凝土抗压强度达到国家相关标准要求，评定级别达到优良，降低标准差减少成本投入。本项目是改进C30混凝土的稳定性，为了达到优良，混凝土抗压强度标准差小于等于3.5σ。这两条要求实际上是尽量降低混凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。3.3测量阶段3.3.1混凝土生产流程SIPOC图混凝土是由胶凝材料、骨料和水（有些品种的混凝土中可不加水），按适当的比例拌和而成的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。本项目部目前的混凝土SIPOC流程图如图3-2所示。通过对混凝土SIPOC流程图分析我们可以知道，操作员工、搅拌器材、各种材料、生产方法、生产环境是影响混凝土质量的主要流程影响因素。原材料：水泥、沙子、石头等原材料：水泥、沙子、石头等材料供应商SupplierInputProcess施工部门及试块制作OutputClient混凝土搅拌流程混凝土图3-2混凝土SIPOC图3.3.2抗压强度数据收集在安徽X建筑股份有限公司Y项目部资料处收集到连续两个月内的混凝土试块抗压强度数据见表3-2。可以发现收集到得数据很分散，平均值和极差的变动幅度都比较大，甚至有的低于混凝土抗压强度标准值，这就需要我们进一步对抗压强度数据值进行分析。表3-2混凝土抗压强度数据试块编号试块抗压强度Mpa平均值X极差R138.83734.636.804.2239.739.835.338.274.5328.128.229.228.501.1440.540.835.638.975.2543.74135.640.108.1640.740.33538.675.7741.738.635.538.606.2840.538.634.137.736.4939.8363637.273.8104240.236.139.435.91140.439.53337.637.41242.840.334.339.138.51340.439.835.938.704.51439.937.433.536.936.4154239.333.938.408.1164037.533.537.006.51739.83934.937.904.91842.541.534.339.438.2193940.835.838.5352043.541.838.941.404.62139.9403538.3052241.943.540.742.032.82338.335.331.735.106.62441.443.536.240.377.3254244.63741.207.62642.839.536.739.676.12739.83934.637.805.22839.739.735.438.274.32943.8443641.2783042.54035.339.277.23140.237.534.337.335.93240.53733.737.076.83339.4373135.808.43440.138.234.237.505.93541.94336.840.576.23640.54033.838.106.7样本均值38.315.983.4过程能力分析3.4.1受控状态分析由表可知，36组数据的总平均值x=38.31，平均极差R=5.98。由于样本容量n=3，可知参数A2=1.023，D4=2.575，D3=0。所以-的控制图设计如下：对于图：CL==38.31UCL=LCL=运用MINITAB软件对数据进行分析得-的控制图，如下图3-3。图3-3-的控制图平均值X的单值控制图检验结果检验1。1个点，距离中心线超过3.00个标准差。检验出下列点不合格：3。极差R的单值控制图检验结果检验1。1个点，距离中心线超过3.00个标准差。检验出下列点不合格：3。从检验结果来看，过程处于失控状态。按照强度范围在（30，40.13）之间，运用MINITAB软件进行判定工序质量是否合格，如图4-4。图3-4平均值X的Xbar控制图平均值X的Xbar控制图检验结果检验1。1个点，距离中心线超过3.00个标准差。检验出下列点不合格：3检验7。15个点在中心线1个标准差以内（中心线的上方和下方）检验出下列点不合格：18，19。可以看出许多点己经超过规范上限。也就是说C30混凝土抗压强度按照所给出的规范限严重不合格。从以上受控状态我们可以看出C30混凝土抗压强度的稳定性非常的差，这就要求我们针对现有的状态进行改进，提高C30混凝土抗压强度稳定性。3.4.2过程性能分析根据数据对混凝土强度进行过程能力分析，见（图3-5）过程能力分析图。图3-5过程能力分析我们用百万次缺陷率（DPMO）以及能力指数分别作为尺度来测量关键质量特性的性能或能力。在本论文中关键质量特性为C30混凝土抗压强度。（1）百万次缺陷率DPMO（即：每百万次采样数的缺陷率）是指100万个机会里面，出现缺陷的机会是多少。由图知百万次缺陷率总和为：21004.61dpmo。这是一个巨大的不良性能，存在着巨大的改进潜力。（2）过程能力指数过程能力指数也称工序能力指数，是指工序在一定时间里，处于控制状态（稳定状态）下的实际加工能力。它是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力。CP>1.33。当CP>1.33时表明工序能力充分，这时就需要控制工序的稳定性，以保持工序能力不发生显著变化。如果认为工序能力过大时，应对标准要求和工艺条件加以分析，一方面可以降低要求，以避免设备精度的浪费，另一方面也可以考虑修订标准，提高产品质量水平。1.0≤CP≤1.33。当工序能力处于1.0到1.33之间时，表明工序能力满足要求，但不充分。当CP值很接近1时，则有产生超差的危险，应采取措施加强对工序的控制。CP<1.0。当工序能力小于1时，表明工序能力不足，不能满足标准的需要，应采取改进措施，改变工艺条件，修订标准或严格进行全数检查等。由图知CP=0.84<1.0。表明工序能力不足。第四章影响因素分析及改进4.1分析阶段4.1.1确定影响质量特性的因素了解混凝土过程能力现况与改善的目标后，应立即寻找出影响混凝土过程的变异因素，在此阶段我们利用特性要因图来分析。特性要因分析图又称Ishikawa图，是日本人KaoruIshikawa博士所提出的方法，因其结果非常类似一幅鱼骨，所以也称之为鱼刺图（FishboneDiagram）。因果分析图是以结果作为特性，以原因作为因素，在它们之间用箭头联系表示因果关系。因果分析图是一种充分发动员工动脑筋，查原因，集思广益的好办法，也特别适合于工作小组中实行质量的民主管理。当出现了某种质量问题，未搞清楚原因时，可针对问题发动大家寻找可能的原因，使每个人都畅所欲言，把所有可能的原因都列出来。经过现场调查以及与相关技术人员进行讨论得出以下可能因素见表4-1：表4-1影响抗压强度的不良因素causebranchSub-branch人1、不听指挥

2、基本素质差

3、不按制度办事

4、用人不当

5、有情绪1、互相交底通气不够，管理制度无力，不重视

3、责任心差，未交底

5、福利差，分工不当机1、搅拌机不良

2、计量器不准

3、运输工具不良1、拌不匀，搅拌时间料1、沙石级配不当

2、沙石含泥量大，杂质多

3、水泥不准确使用

4、外加剂的使用3、水泥强度，水泥用量法1、配比不当

2、养护不好

3、搅拌不匀

4、振捣不实

5、试块制作不当1、计量有误，砂率不当，水灰比控制不严

2、养护时间不够环1、气温太低

2、场地太窄经由上表可知C30抗压强度稳定性不良的影响原因；而本研究将抗压强度稳定性不良的影响原因以特性要因图的方式画出，让影响抗压强度稳定性不良的原因能更清楚的表达出来如下图4-1所示：机机法环沙石含杂质多水泥不准确使用场地太窄料人强度影响因素不按制度办事用人不当不听指挥基础素质太差沙石级配不当外加剂的使用水泥强度水泥用量搅拌机不良运输不良配比不良试块制作不当搅拌不匀振捣不实气温太低拌不匀搅拌时间砂率不当水灰比控制不严计量有误图4-1抗压强度不良因素分析根据所做成的要因分析图经过与技术人员及现场作业人员的讨论，最终以重要性的不同给予评分，针对本具体项目选出重要因素分列如下（其它为非重要影响因素）：（l）配合比设计不当（主要是水灰比）（2）水泥使用不当（3）沙石含杂质量大（4）骨料级配不当（5）试块制作及养护不当4.1.2影响因素在过程中的特异性要进一步分析各影响因素在混凝土抗压强度中的重要性，及以后生产改进中的参数设置，就必须对各个影响因素在过程中的特异性及作用进行分析。下面就针对上一节经过评分而得出的影响因素进行分析。（l）配合比设计所谓配合比就是指在满足设计要求的强度、抗裂性、耐久性和施工和易性要求的条件下，经济合理的选出混凝土单位体积中各种组成材料的用量，常用的表示方法有两种：一种是以每立方米混凝土中各项材料的质量表示；另外一种是以各项材料相互之间的质量比来表示[10]。混凝土配合比是决定强度的重要因素之一。配合比影响混凝土的因素很多，主要表现在以下方面：一、水灰比过大，混凝土坍落度过大。混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道，减少了混凝土抵抗荷载的有效截面，而且可能在孔隙周围引起应力集中。因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度也愈高。但是，如果水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降；二、材料计量不准确。目前，我国相应的施工规范及标准中对混凝土各种原材料的投料误差都有明确的规定。如果实际投料误差超出允许的范围，就会造成混凝土的强度不足；三、外加剂使用不当和掺量不准，造成外加剂没达到预期的目的，反而使混凝土强度不足；四、碱—骨料反应。当混凝土总含碱量较高时，又使用含有碳酸盐或氧化物成分的粗骨料，可能产生碱—骨料反应，即碱性氧化物水解后形成的氢氧化钠和氢氧化钾，它们与活性骨料起化学反应生成吸水膨胀的凝胶体，造成混凝土开裂和强度下降。（2）水泥水泥是影响混凝土强度、耐久性及经济性的重要因素。首先，应合理选用水泥品种和强度等级。配制混凝土用的水泥品种，应根据工程性质与特点、工程所处环境及施工条件，结合水泥的特性，合理选用。如对于厚大体积的混凝土，为了避免由于温度应力引起水泥石的开裂，采用水化热低的矿渣水泥、火山灰水泥等，不宜选用硅酸盐水泥。水泥强度等级的选择，应当与混凝土的设计强度等级相适宜。原则上是配置高强度等级的混凝土选用高强度等级水泥，低强度等级的混凝土选用低强度等级水泥[11]。若用低强度等级水泥配制高强度等级混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多，这不经济，而且使混凝土收缩和水化热增大；若用高强度等级水泥配置低强度等级混凝土，从强度考虑，少量水泥就满足要求，但为满足混凝土和易性和耐久性，就需要额外增大水泥用量，造成水泥浪费。其次，水泥的实际活性对混凝土的强度和耐久性也有很大的影响。由于水泥生产厂家的技术装备和质量管理水平不一，造成部分水泥出厂质量较差，这些水泥一旦用到混凝土结构构件中，必然造成混凝土强度等级不足。另一方面由于水泥在施工现场保管条件差或储存时间过长，致使水泥受潮，造成水泥结块，活性降低，从而影响混凝土强度。再则是水泥的安定性不合格，对普通混凝土强度和耐久性的影响。由于水泥熟料中含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁及熟料中掺入石膏过多，导致水泥在遇水硬化后继续产生体积膨胀，破坏混凝土己经形成的结构，导致混凝土开裂，同时也降低了混凝土的强度。（3）沙石含杂质量配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。而砂中常含有一些有害杂质，如云母、粘土、淤泥、粉砂等，粘附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，降低混凝土强度；同时还增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性和抗渗性。一些有机杂质、硫化物及硫酸盐，它们都对水泥有腐蚀作用。特别是配制高强度混凝土时更应严格些。当用较高标号水泥配制低强度混凝土时，由于水灰比（水与水泥的质量比）大，水泥用量少，拌合物的和易性不好。（4）骨料级配骨料对混凝土强度和耐久性的影响主要有以下几个方面：第一、石子强度低于混凝土的强度，当混凝土受压时，石子首先被压碎，导致混凝土的实际强度降低。特别是使用风化或软质岩石破碎加工成的碎石拌制的混凝土易发生此类问题；第二、骨料体积稳定性差，尤其是由页岩、带有膨胀松土的石灰岩等制成的骨料，在干湿交替或冻融循环作用下，常表现为体积稳定性差，发生变形，破坏混凝土己经形成的内部结构，导致混凝土强度降低，严重时会使混凝土构件受到破坏；第三、骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等影响骨料与水泥石之间的粘结性能，进而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙而且具有吸收水泥浆的孔隙特征，所以与水泥石的粘结能力强；卵石表面光滑且少棱角，与水泥石的粘结能力较差，但和易性较好。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土强度约高10%左右；第四、骨料中腐烂动植物等有机物杂质含量过高时，对水泥水化不利，延缓混凝土的硬化，影响混凝土强度的增长；第五、骨料中的松土、粉尘含量过高，会造成混凝土强度下降。因为这些很细小的微粒包裹在骨料表面，影响骨料与水泥浆的粘结，同时加大骨料表面积，增加用水量，而且颗粒体积不稳定，干缩湿胀，对混凝土内部结构有一定破坏作用；第六、骨料中硫化物与硫酸盐的存在会腐蚀混凝土，引起钢筋锈蚀，降低混凝土强度和耐久性；第七、细骨料中云母含量过高，由于云母表面光滑，与水泥浆的粘结性能极差，而且极易沿节理裂开，对混凝土的物理、力学性能均有不利的影响。（5）试块制作及养护采用不同的方法制作试块，则检验出来的强度会差别很大。主要有标准方法和非标准方法，而非标准方法制作的试块根据尺寸又有许多种。养护条件（温度、湿度）是通过对水泥水化过程所产生的影响而起作用的[12]。混凝土的硬化，原因在于水泥的水化作用。养护温度高可以增大初期水化速度，混凝土初期强度也高。在养护温度较低的情况下，由于水化速度缓慢，具有充分的扩散时间，从而使水化物在水泥石中均匀的分布，有利于后期强度的发展。当温度降至零度以下时，由于混凝土中的水分大部分结冰，水泥颗粒不能和冰发生化学反应混凝土强度停止发展。周围环境的湿度对水泥的水化作用能否正常进行有显著影响：湿度适中，水泥水化能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化，降低混凝土的强度。4.2改进阶段4.2.1析因设计分析简介实验设计（DesignofExperiments，缩写为DOE）是研究如何制定适当实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法。实验设计应遵循三个原则：随机化，局部控制和重复。随机化的目的是实验结果尽量避免受到主客观系统因素的影响而呈现偏倚性；局部控制是化分区组，使区组内部尽可能条件一致；重复是为了降低随机误差的影响，目的仍在于避免可控的系统性因素的影响。实验设计大致可以分为四种类型：析因设计、区组设计、回归设计和均匀设计，其中析因设计是一种多因素的交叉分组设计。它不仅可检验每个因素各水平间的差异，而且可检验各因素间的交互作用。两个或多个因素如存在交互作用，表示各因素不是各自独立的，而是一个因素的水平有改变时，另一个或几个因素的效应也相应有所改变；反之，如不存在交互作用，表示各因素具有独立性，一个因素的水平有所改变时不影响其他因素的效应。析因设计特点：同时观察多个因素的效应，提高了实验效率；能够分析各因素间的交互作用；容许一个因素在其他各因素的几个水平上来估计其效应，所得结论在实验条件的范围内是有效的。析因设计要求每个因素的不同水平都要进行组合，因此对剖析因素与效应之间的关系比较透彻，当因素数目和水平数都不太大，且效应与因素之间的关系比较复杂时，常常被推荐使用。但是当研究因素较多，且每个因素的水平数也较多时，析因设计要求的试验可能太多，以至到了无法承受的地步。具有全面性和均衡性。析因设计可以提供三方面的重要信息：各因素不同水平的效应大小；各因素间的交互作用；通过比较各种组合，找出最佳组合。4.2.2确定关键影响因素根据分析阶段所提出的几个影响因素：水灰比、水泥、砂石含杂质量、骨料级配、制作及养护。由于因子水平不同而组合在一起的混凝土试验将对抗压强度数据值产生影响，因此，根据测量数据及技术人员的建议，可以将析因分析的因子水平设定如下表4-2。表4-2因子水平设定抗压强度可控因素因素因素水平A水灰比A1：小A2：适中B水泥B1：32.5B2：42.5C沙石中杂质C1：未清洗C2：清洗D骨料级配D1：碎石D2：卵石E试块制作及养护E1：标准E2：未按标准依据上表可进行全析因设计分析，制作C30混凝土试块，每一组实验做混凝土试块三块，测量抗压强度数据，并计算其抗压强度均值，实验整理如下表5-3。表4-3析因正交表试验号水灰比水泥沙石中杂质骨料级配试块制作及养护强度1适中42.5未清洗卵石未按标准372适中32.5清洗卵石未按标准35.83小42.5清洗碎石未按标准404适中42.5清洗碎石未按标准38.45适中32.5清洗碎石标准376适中32.5清洗卵石标准37.697小32.5未清洗卵石未按标准388小42.5未清洗卵石标准419小42.5未清洗卵石未按标准4010适中42.5清洗卵石未按标准3811小42.5未清洗碎石标准4212适中42.5未清洗卵石标准4013小32.5未清洗碎石标准38.814小42.5清洗卵石标准42.815小42.5清洗卵石未按标准41试验号水灰比水泥沙石中杂质骨料级配试块制作及养护强度17小32.5清洗碎石标准37.318适中32.5未清洗碎石标