基于正交試驗(yàn)高強(qiáng)混凝土的配和比分析

楊方 申波 吳洪梅

摘 要：文章利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選配合比設(shè)計(jì)參數(shù)并配制出了C75混凝土。在不考慮膠凝材料用量的情況下考慮三個(gè)因素，每個(gè)因素考慮三個(gè)水平，以28d強(qiáng)度作為觀測(cè)值進(jìn)行極差分析和方差分析，優(yōu)選最佳配合比設(shè)計(jì)參數(shù)，分析了影響高強(qiáng)混凝土配比的因素。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土;正交試驗(yàn)設(shè)計(jì);抗壓強(qiáng)度;方差分析

在進(jìn)行高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，由于配合比參數(shù)受原材的影響較大，只能采用規(guī)范指導(dǎo)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，在經(jīng)驗(yàn)不足且原材料差異較大的情況下，需花費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行試配，因此需要有科學(xué)的方法來(lái)選擇配合比參數(shù)。正交實(shí)驗(yàn)是一種多因素下多水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，其不僅能減少試驗(yàn)次數(shù)，而且可全面分析各因素的主次，提高了試驗(yàn)的效率[1]。

本文采用選用L9（34）正交表考慮三因素三水平，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法找出最優(yōu)的配合比參數(shù)，配制出了80MPa以上的高強(qiáng)混凝土，并分析了各因素的影響程度。

1 三因素方差分析的原理

2 原材料及方法

海螺牌PO·42.5水泥;Ⅰ級(jí)粉煤灰;微硅粉;S95級(jí)礦渣微粉;機(jī)制水洗山砂;人工復(fù)配的5mm～31.5mm碎石;減水率大于28%的羧酸高性能減水劑?？紤]水灰比、砂率、礦物摻和料摻量三個(gè)因素，每個(gè)因素考慮三個(gè)水平，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，根據(jù)GB/T50081-2002進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)正交表及抗壓強(qiáng)度結(jié)果見表1。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

以抗壓強(qiáng)度作為觀測(cè)值進(jìn)行極差分析和方差分析，分析結(jié)果見表2、表3。

由表2及圖1可知，影響因素的主次順序?yàn)樯奥?礦物摻和料組合摻量>水灰比，最佳的配合比方案為A1B2C2，由極差分析結(jié)果知，首要影響因素是砂率，其對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響最為顯著，其次是礦物摻和料摻量，再者是水灰比。由表3中極差分析可知檢驗(yàn)的靈敏度較低，臨界值F0.25（2，2）=3.0，F(xiàn)0.1（2，2）=9.0均比F值大，所以方差分析得出三個(gè)因素對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響均不顯著，但可看出砂率的影響程度最大，其次是礦物摻和料的組合摻量，再者是水灰比，因此直觀分析與方差分析的結(jié)果均一致。

骨料具有骨架支撐的作用，砂率過(guò)大使粗骨料間填有較多的砂漿，減小了粗骨料的骨架作用，同時(shí)砂漿的強(qiáng)度在一定程度上要比粗骨料的強(qiáng)度小，水泥砂漿過(guò)多會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)砂率過(guò)小時(shí)，粗骨料之間會(huì)出現(xiàn)孔隙或空洞，過(guò)少的水泥砂漿與骨料的棱角使界面粘結(jié)變差，降低了混凝土的強(qiáng)度。

礦物摻和料摻量影響程度其次，其具有火山灰效應(yīng)，且顆粒粒徑與形態(tài)能提高混凝土的流動(dòng)性和致密性。粉煤灰的顆粒呈圓球狀，混凝土中含有一定量的粉煤灰能夠較為顯著地改善混凝土的流動(dòng)性能。礦粉在提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)能迅速提高混凝土的早期強(qiáng)度，但摻量過(guò)多容易引起泌水。硅粉具有較大的比表面積和火山灰活性，其不僅可以填充混凝土水泥水化產(chǎn)物內(nèi)部的孔隙，從而改善混凝土的工作性能和提高混凝土的強(qiáng)度，但摻量過(guò)多易引起混凝土的收縮開裂。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：貴州省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目（黔教合KY字[2015] 364號(hào)）