混凝土配合比正交設(shè)計實驗

混凝土配合比正交設(shè)計實驗1概述某高速鐵路施工，工程中使用的混凝土大約在6000萬方，在施工中如果把工期定為2.5年，那么每年的混凝土總用量大約達到2400萬方，由此可見，對制造混凝土所需的原材料的需求是巨大的?！惰F路混凝土結(jié)構(gòu)物設(shè)計規(guī)范》不僅僅要求建設(shè)鐵路所需的混凝土方面的結(jié)構(gòu)物必須要以耐久性為出發(fā)點進行設(shè)計，同時還必須要滿足在使用的年限與耐久性方面的要求。所以，在這個前提要求下，建造該高鐵所需要的混凝土，它的混合比的設(shè)計就要滿足具有高性能方面的混凝土的需求。在具有高性能的混凝土配合比方面的設(shè)計，大家一直都沒有一個全部都認可的設(shè)計方式，沒有一個具有指導性的原則。但是材料和具有高性能的混凝土在性能方面的指標之間并不簡簡單單的只是純粹線性關(guān)系。由于很多因素的影響，混凝土的性能可以隨著材料的性能的不相同和摻量的變化而改變的規(guī)律很難被找到和應(yīng)用。運用正交表安排具有多種因素影響的實驗，不僅在理論上還已經(jīng)在應(yīng)用中被證明了是一個比較科學合理的方法。它的優(yōu)點顯而易見，就是從很多種不同的實驗所需的條件中，選擇出具有代表性的若干個實驗。而通過這些具體的實驗，就能夠得到相對較多的資料和信息。其次，再對從實驗中所得到的結(jié)果進行記錄和分析，最終使我們得到它們中間最好、最適合或者比較適合的實驗方法。地方性，大宗性和不確定性是建造鐵路工程所需原材料的三大特點，在混凝土的原材料供應(yīng)方面，有很多的商家，他們產(chǎn)品的質(zhì)量也各不相同，尤其是在地材的確定和使用方面上，會從頭到尾的出現(xiàn)在整個工程中。由于正交設(shè)計的實驗具有均衡的分散性和整齊的可比性，我們對用混凝土預(yù)制梁體和箱梁的配合比所涉及到的原材料，在其選擇確定上，要運用正交設(shè)計的相關(guān)試驗方式，以期望能夠從混凝土出機時的性能，耐久性和強度等的綜合指標進行考慮，最后可以比較快速的從各不相同的原始材料當中找到比較適合具有高性能混凝土所需要的外加劑，細、粗骨料，從而運用于施工的指導工作2正交設(shè)計的試驗方法2.1試驗原材料。水泥采用山東平陰“山水”水泥有限公司生產(chǎn)的P.042.5水泥，粉煤灰采用曲阜圣城熱電有限公司生產(chǎn)的曲阜I級粉煤灰，礦渣粉采用山東魯新建材有限公司生產(chǎn)的魯新$95礦渣粉，外加劑分別采用山西凱迪KDSP-1、江蘇博特PAC（I）的復(fù)合聚羧酸高效減水劑。上述產(chǎn)品的檢驗結(jié)果均滿足相關(guān)標準以及《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》（鐵科技[2004]120號）及《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》（科技基[2005]101號）的要求。從砂石供貨商中選擇三家合格細骨料產(chǎn)品，其性能指標均滿足相關(guān)標準以及《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》（鐵科技[2004]120號）及《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》（科技基[2005]101號）的要求。從砂石供貨商中選擇三家合格粗骨料產(chǎn)品，其性能指標均滿足相關(guān)標準以及《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》（鐵科技[2004]120號）及《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》（科技基[2005]101號）的要求。2.2影響因素選擇。采用標準的四因素三水平L9（34）正交表設(shè)計試驗方案，選擇外加劑、細骨料、粗骨料的不同水平，同時，實驗中還要考慮實驗的誤差。2.3試驗配合比，混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、護筋性、耐蝕性、抗凍性、耐磨性及抗堿-骨料反應(yīng)等混凝土耐久性指標應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、所處的環(huán)境類別及作用等級確定。根據(jù)設(shè)計要求，梁體高性能混凝土的56d強度設(shè)計指標為C50，混凝土抗凍性要求大于F200，混凝土的電通量要求小于1000C。根據(jù)前期高性能混凝土配合比的試驗結(jié)果，正交設(shè)計試時采用的配合比參數(shù)為水膠比0.32，粉煤灰摻量15%，礦粉摻量15%，混凝土出機落度160～200mm，含氣量2%～4%。3試驗結(jié)果分析3.1直觀分析。對多考核指標等水平的正交設(shè)計試驗的直觀分析，一般采用功效系數(shù)法。即對每個考核指標賦予一個功效系數(shù)，最好的考核指標的功效系數(shù)記為100，最差的記為0，其余考核指標的功效系數(shù)為該指標與最好指標的比值。n個考核指標的總功效系數(shù)就等于這n個指標功效系數(shù)乘積的n次方根。這樣不比較單個考核指標，只比較n個指標的總功效系數(shù)，就可以大大簡化分析過程。而且，對多個考核指標共同作用的結(jié)果進行分析，與實際情況更加吻合。對梁體配合比正交設(shè)計的結(jié)果就主要采用這種方法，輔以因素指標的直觀分析。3.2得出結(jié)論。在經(jīng)歷了多個試驗之后可以得出：高效的減水劑對混凝土出機時所具有的性能和強度方面的影響是相對而言最大的，這種結(jié)果也是比較科學合理的，粗骨料是對混凝土所具有的耐久性能影響相對較大的因素，這個結(jié)果表明了對于混凝土的電通量而言，花崗巖和石灰?guī)r的影響是不同的，混凝土所具有的耐久性能要相對弱一些的是由花崗巖所造成的碎石。在經(jīng)過正交設(shè)計的試驗之后，符合設(shè)計和操作要求的構(gòu)建梁體具有高性能的混凝土所需要的原料被我們從不相同的供貨中首先挑選了出來.就現(xiàn)在來說，在預(yù)制高效混凝土方面的箱梁的生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛運用了上述所提到的混凝土的混合比，并且已經(jīng)生產(chǎn)出了質(zhì)量上合格的產(chǎn)品。以后，正交設(shè)計的方法還將會在板式無砟的軌道所采用的混凝土中挑選出所要的配合比。參考文獻[1]CEC