使用正交试验法设计高性能混凝土配合比

ｌ
⑨
４ ０
７ ． ５
４８ ８ ．
盯珂 Ｊ 厦ｕ 洛 术 ， 佰 刊 财 叨 蚀 ，讥土 布 厦 况 网 怀 最 。 芎 蚀 珊
ｌ
表 方分表 ４ 差析
５ ０ ４ ５ ２ ８
羞 一 叫 一 一～ 叫 ～ 一
计 施 要 。 钢 维 积 取 ．时抗 强 、 及 工 求 当 纤 体 率 ０ ，压 度弯 ５ ％ 拉
ｌ 优４Ａ３强因１及， Ｉ 方３４５值值指综标 Ｋｌ７２来降．时坍 差０２７度素％合要 ３ 说，足工求 ２５８ 最低标保落 案 ３ 均成影证的 Ｃ 通对，分度 １ 高率即方合 Ｂ ，也设要指 １ 钢本响析角 过３可工。 。基，，标 为取计求 纤个的程度 各、同指的 从节施量 低本足质 维０各较 体满 面理 积资 得 但金 出 约 满
２ ３ 一 般 为 ５ ２ ｍ。经 筛 分 、 算 ， 配 比 例 为 ４７ ～ ． ／； ～０ｍ 计 掺 ．５ ９５ ：
９ ～ ９ － ５ ：５ 其 中针 片状 含 量 ３８ ５ ％、 泥量 ０５ ． １ ． ４ ％ ５ ％。 ５ ０ ． ％～ ＿ 含 ４ ． ％
～
Ｏ６ 压碎 值 ９５ ｌ ％。 ．％、 ．％一 １
对 表 ３得 出的 试 验 结 果 进 行 统 计 分 析 计 算 （ 见 表 ４ 。 详 ） 从 中可 以得 出钢纤维 体 积率 、 砂率 及水 灰 比对钢 纤维 混凝 土 的 和易 性 、 压 强 度 和弯 拉 强 度 指 标 的 影 响 程度 及 各 因 素 的最 抗 佳 组 合 ， 最 终 选 择 施 工 配 合 比 提供 依 据 。 为
砂 率 。 即 Ｃ Ａ Ｂ 。水 灰 比是 影 响 钢 纤 维 混 凝 土 和 易 性 最 ３ Ｉ１
ｌ 试验号 坍落度
ｌ
ｌ
ｌ
表验 ３结 试果
： ｍｍ）
２ｄ ８强度（Ｐ） Ｍａ
抗 弯 强 度
抗 压 强 度
大。
， 昆 俐玎 怔工州。 熳一俐玎 匪 伏午止 弓 蚀 ］ 侈八
（ ａ ２ ＭＰ） ８ｄ
ｌ
弯 拉 强 度
３ ０ ５ ５
２ ５
７ － ３ ７ ． １
８ ． ６
５５ ７ ． ４ ５ ． ８
５１ ８ ．
但 压 度 低 综 考 抗土 度坍 度 坝 杯水 抗 强 最 。 合 虑 Ｊ 、洛 曲 指 ， 强 灰 最 远 ０３ 比 后 取 ．。 ４
２ 灯＝ 瑁 影 都 最 盯 半 ０ ） 翠 坝 怀阴 喇 小是 大 。 耿４ ％
苎 苎， 苎 兰 三
①
②
③
４ ５
５ ０
７ ０
６ ． ９
６１ ．
５ ． ９
５． ７ １
４ ． ６ ０
４． ３１
４ 佣 疋 最 住 四 苜 匕 Ｃ
采用综合平衡法 分析钢纤维混凝土各组成 材料用量对
混凝土各项指标的影响． 可以找出最佳 配合 比。
点是 低 水 胶 比 ， 用 优 质 原 材 料 ， 水 泥 、 、 料 外 ， 须 选 除 水 集 必
设 计试 验 的影 响 因素 ， 个 因素 各 制 定 ３个 水 平 ， 见 表 １ 每 详 。
表 １ 正 交 试 验 设 计 的 因 素 与水 平 表 因 素 Ａ 钢 纤 维 体 积 ｆ
ｐ ｆ ％
Ｂ砂率 Ｓ ％ （
列 号 用 量
Ｃ（ 水灰 比）
列 号 用 量
列 号
用 量
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
１ １ １ ２ ２ ２ ３ ３ ３
０５ ． ０５ ． ０５ ． １ ． ０ １ ． Ｏ １ ． Ｏ １ ． ５ １ ． ５ １ ． ５
２使 用正 交 试 验 法设 计 配 合 比
影 响 钢 纤 维 混凝 土 性 能 的 因素 较 多 。 如混 凝 土 的 水 灰 比 、 泥 用量 、 集料的最大粒 径 、 率 、 纤维 的长径 比、 水 粗 砂 钢 外 观 尺 寸及 表 面 形状 、 积 率 以及 混 凝 土搅 拌 工 艺 和 浇 筑 方 体 法 等 。桥 面 铺 装 层 钢 纤 维 混 凝 土 配 合 比设 计 应 满 足 设 计 要 求的抗压强度 、 弯拉 强 度 和施 工 要 求 的均 匀 性 、 易 性 。根 和
使用 正 交改 验 ． 去设 计 高 性 能 混 凝 土 配 合 Ｊ ｃ ； 巴
魏 大 千
河南省公路工程局集团有限公司（５ ｏ ｏ ４ ｏｏ ）
高 性 能混 凝 土 是 以耐 久 性 作 为 设 计 的 主 要 指 标 ， 对 不 针 同用 途 要 求 ， 证 混 凝 土 的 适用 性 和强 度 ， 达 到 高 耐久 性 、 保 并 高工 作 性 、 高体 积 稳 定 性 和 经 济性 。高 性 能 混凝 土配 制 的特
６ ０ 长径 比 ４ ．， 拉 强 度 ≥６ ０ＭＰ 。 ｏ， ８５ 抗 ０ ａ
６ 外 加 剂 ：Ｎ 一 ） Ｕ Ｆ ３型 高 效 减 水 剂 ， 水 率 ｌ ％～ ５ ， 减 ８ ２ ％ 推
按 照 规 范标 准 检 验 混合 料 的 和 易性 、 落 度 制 作试 件 ， 坍 静
置 ２ 拆 模 进 行 标 准养 护（ 度 ２ ＿ ４ｈ后 温 ０ ２℃ ， 度 ≥９ ％） ＋ 湿 ０ 。养
需 作 ９次 试 验 ， 多 可 观 察 ４个 因素 ， 最 每个 因素 均 为 ３水平 。
冲击 及 抗 疲 劳 性 能 ． 幅 度 提 高 混 凝 土 的 韧 性 ． 变 混 凝 土 大 改 脆性 易裂的破坏形 态 ． 荷载 、 融等疲劳 因素作用下 ， 在 冻 因 其 阻 裂 能 力 的提 高 ． 明显 延 长 了其 使 用 寿命 。
荐 掺量 １ ％。
护 龄 期 为 ７ｄ和 ２ 。 采 用 Ｓ Ｅ ３ ０型 数 显 式 抗 折 试 验 ８ｄ Ｙ～ ０
机 、 Ｅ ３ ０ ０数 字 液 压 式 压 力 试 验 机 对 试 块 进 行 弯 拉 及 Ｙ ～ ２０ 抗 压 破 型试 验 ， 采集 试 验 数 据 。 验 结 果 见 表 ３ 试 。
ｍｉ ｎ。
３ 细集 料 ： 用 河 南 信 阳 天然 河 砂 ， 度 模 数 ２７ 中砂 ） 选 细 ．，
Ⅱ 区 级 配 。 泥 量 １０ ２６ 。 含 ．％～ ．％
４水： ） 当地 人 畜 饮 用水 。
５ 钢纤 维： 用压 痕 型 钢 纤 维 ． 格 尺 寸 为 Ｒ ０ ０ ２３ — ） 选 规 Ｓ ３ ６ ／０
表 ２ ９３） Ｌ （４ 正交试验设计表
试验号
Ａ 钢 纤 纠 体 率 ｆ ｌ
正 交 试 验 设 计 （ｒ ｏｏａ ｅｐ ｒ ｅ ｔ ｄｓ ｎ是 研 究 多 Ｏｔ ｇｎｌ ｘ ｅｉ ｎａ ｅｉ ） ｈ ｍ ］ ｇ
因素 多水 平 的 一 种 试 验 设 计 方 法 。 一 种 高 效 率 、 速 、 是 快 经 济 的 试 验设 计 方 法 ． 交 试 验 设计 在很 多领 域 的研 究 中 已经 正 得 到 广 泛 应 用 。 在 ２Ｏ ０ ９年 的 施 工 中 ， 用 正 交 试 验 法 设 计 运
钢 纤 维 混凝 土施 工 配 合 比 ， 桥 面铺 装 采 用 的钢 纤 维 混 凝 土 使 材 料达 到设 计 文 件 规 定 的控 制 标 准 ： 拉 强 度 ５ ａ抗 压 弯 ． ＭＰ ， ５
强 度 Ｉ４ ａ ＞ ０ ＭＰ
１原 材 料
１ 水 泥： 用 “ 力牌 ” ． ２ ） 选 同 ＰＯ ４ ． 通 硅 酸 盐水 泥 。 ５普 ２ 粗 集 料 ： 照 规 定 粗 集 料 粒 径 不 宜 大 于 钢 纤 维 长 度 的 ） 按
３试 验 结 果 及 分 析
试验采用 ６ ０型 单 卧 轴 强 制 式 混 凝 土 拌 合 机 。 格 按 照 严
设 计 配 合 比计 算 、 确 称 量 。先 将 碎 石 、 纤 维 掺拌 均 匀 ， 精 钢 再 加 入 砂 、 泥 干 拌 ｌ ｉ ， 后 加 入 规 定 的水 和外 加 剂 湿拌 ２ 水 ｎ最 ｍ
ｌ ２ ３ ｌ ２ ３ １ ２ ３
４ ０ ４ ５ ５ ０ ４ ０ ４ ５ ５ ０ ４ ０ ４ ５ ５ ０
１ ２ ３ ２ ３ １ ３ １ ２
００ ． ４ ０３ ． ４ ０５ ． ４ ０４ ．３ ０４ ．５ ０４ ． ０ ０４ ． ５ ０４ ． ０ ０４ ． ３
ｌ Ｋ １ ５ ７ 配１方 即 比３ 材钢，体 ２ ４ ９ ５ 积．结 程 、条 ４状掺 １ ５ ２ ６ 合％案 水施、 ３纤 人 ９ ． １ 率 验 。灰工率 、维 保 ． ６ ． 比 合 设 ０砂 料 况看 ７ １ ５ ９ ０ Ｏ 工 计．及 的 本 １ ｌ ５ 试 。 ４ ％ 件
ｌ Ｋ １ １ １ 抗纤率好弯的响 ２５ｌ ８ 因最拉维，值设 ３２ ２ ６ 压５是混拉最 １Ｏ ３ ５ 素维强，项均 ０ ５ ０ ３体钢凝强大 ５ 强，度居指． 。时弯钢积Ｏ ）积纤土度影 取弯最中标足 度 度强３取， 钢落拉纤率时 １ 和度体１ ． 当 满 大 维％ ％ 坍
ｌ 落 Ｋ 坍 度 １
④
５ ０
６ ． ６
５． ３ ４
１水灰比对抗压强度和坍落度影响是最大的影响因素 。 ） 取
｝
⑤
５ ５
６ ． ２
４５ ５ ．
００ 抗 强 最 ，坍 度 ， ． 时 落 最大 ． 时 压 度 好但 落 最ｌ ４ 坍 度 ， ４ 氐 取０５
ｌ ｌ
ｌ
⑥ ⑦
⑧
料 。乱 向分 布 的钢 纤 维 能 有 效 地 阻 碍 混 凝 土 内部 微 裂 缝 的 扩 展 及 宏 观 裂 缝 的 形 成 。 著 改 善 混凝 土 的 抗 拉 、 弯 、 显 抗 抗 水 平
ｌ
２
３
１ ． Ｏ
１５ ．
４ ５
５０
０４ ．３
０．５ ４
根 据 表 １选 择 Ｌ （４正 交 试 验 设 计 表 （ 表 ２ ， 表示 ， ９３ ） 见 ）即
Ｋ３
Ｋ１
１ ６０ ５ ．
４ ． ９８
５３２ ．
１ ２７ ５．
５ ． ３２
５１０ ．
１ ７７ ３ ．
５． ８７
５０５ ．
证 质 量 ， 于 施 工 和 经 济 合 理 的 腺 则 ， 过 复 验 ， 后 确 定 使 经 最
俐 针 维 混璇 土砸 Ｊ配 合 比 （ 见 表 ） ＿ 评 。
率 曲％
０． ５
Ｂ砂率 ｓ Ｃ 水灰比） （ ％ （
４０ ０．０ ４
掺加 足够 数 量 的磨 细 矿 物 掺 合 料 和 高 性 能 外 加 剂 ，钢 纤 维 混 凝 土是 其 中 的典 型 代 表 。钢 纤 维 混 凝 土 是 在 普 通 混 凝 土 中 掺 人 乱 向 分 布 的 短 钢 纤 维 形 成 的 一 种 新 型 多 相 复 合 材
ｚ 干雄 混 臌 土 弛 上 曰ｃ 比 苜
ｌ 抗压强度
Ｋ２
表 ３
Ｋ３
５ ． ２０
５ ． ０９
４ ． ５９
材 料
水 泥
砂
碎 石
水
钢 纤 维
ｌ
优案 ３ Ｃ３ １ 方 － １１ ２ 方 ４ ２ ． 差 Ａ － ２ ８ Ｂ
Ｋ ３
Ｋ１
单用 ４ ７ ０ ７ ８ 外剂ｋ １ ３ ｌ ６ 位量ｇ ０ １ １ 加（） ７ ２ ６ ％ ： ） ４
据 表 ４的 计 算 结 果 ． 和 易 性 分 析 ， 钢 纤 维 混 凝 土坍 从 对
据 工 程 的 要求 和 材料 现状 ， 过 初 步 分 析 计 算 ， 选 择 钢 纤 经 拟
维体 积 率 Ｄ、 纤维 混 凝 土 砂率 及 水 灰 比三 项 内容 作 为 正 交 ｆ钢
落 度 影 响 的大 小 依 次 为 水 灰 比 、 纤 维 的体 积掺 率 、 凝 土 钢 混