混凝土配合比正交设计实验

混凝土配合比正交设计实验1概述某高速铁路施工，工程中使用的混凝土大约在6000万方，在施工中如果把工期定为2.5年，那么每年的混凝土总用量大约达到2400万方，由此可见，对制造混凝土所需的原材料的需求是巨大的。《铁路混凝土结构物设计规范》不仅仅要求建设铁路所需的混凝土方面的结构物必须要以耐久性为出发点进行设计，同时还必须要满足在使用的年限与耐久性方面的要求。所以，在这个前提要求下，建造该高铁所需要的混凝土，它的混合比的设计就要满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设计，大家一直都没有一个全部都认可的设计方式，没有一个具有指导性的原则。但是材料和具有高性能的混凝土在性能方面的指标之间并不简简单单的只是纯粹线性关系。由于很多因素的影响，混凝土的性能可以随着材料的性能的不相同和掺量的变化而改变的规律很难被找到和应用。运用正交表安排具有多種因素影响的实验，不仅在理论上还已经在应用中被证明了是一个比较科学合理的方法。它的优点显而易见，就是从很多种不同的实验所需的条件中，选择出具有代表性的若干个实验。而通过这些具体的实验，就能够得到相对较多的资料和信息。其次，再对从实验中所得到的结果进行记录和分析，最终使我们得到它们中间最好、最适合或者比较适合的实验方法。地方性，大宗性和不确定性是建造铁路工程所需原材料的三大特点，在混凝土的原材料供应方面，有很多的商家，他们产品的质量也各不相同，尤其是在地材的确定和使用方面上，会从头到尾的出现在整个工程中。由于正交设计的实验具有均衡的分散性和整齐的可比性，我们对用混凝土预制梁体和箱梁的配合比所涉及到的原材料，在其选择确定上，要运用正交设计的相关试验方式，以期望能够从混凝土出机时的性能，耐久性和强度等的综合指标进行考虑，最后可以比较快速的从各不相同的原始材料当中找到比较适合具有高性能混凝土所需要的外加剂，细、粗骨料，从而运用于施工的指导工作2正交设计的试验方法2.1试验原材料。水泥采用山东平阴“山水”水泥有限公司生产的P.042.5水泥，粉煤灰采用曲阜圣城热电有限公司生产的曲阜I级粉煤灰，矿渣粉采用山东鲁新建材有限公司生产的鲁新$95矿渣粉，外加剂分别采用山西凯迪KDSP-1、江苏博特PAC（I）的复合聚羧酸高效减水剂。上述产品的检验结果均满足相关标准以及《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》（铁科技[2004]120号）及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（科技基[2005]101号）的要求。从砂石供货商中选择三家合格细骨料产品，其性能指标均满足相关标准以及《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》（铁科技[2004]120号）及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（科技基[2005]101号）的要求。从砂石供货商中选择三家合格粗骨料产品，其性能指标均满足相关标准以及《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》（铁科技[2004]120号）及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（科技基[2005]101号）的要求。2.2影响因素选择。采用标准的四因素三水平L9（34）正交表设计试验方案，选择外加剂、细骨料、粗骨料的不同水平，同时，实验中还要考虑实验的误差。2.3试验配合比，混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱-骨料反应等混凝土耐久性指标应根据结构的设计使用年限、所处的环境类别及作用等级确定。根据设计要求，梁体高性能混凝土的56d强度设计指标为C50，混凝土抗冻性要求大于F200，混凝土的电通量要求小于1000C。根据前期高性能混凝土配合比的试验结果，正交设计试时采用的配合比参数为水胶比0.32，粉煤灰掺量15%，矿粉掺量15%，混凝土出机落度160～200mm，含气量2%～4%。3试验结果分析3.1直观分析。对多考核指标等水平的正交设计试验的直观分析，一般采用功效系数法。即对每个考核指标赋予一个功效系数，最好的考核指标的功效系数记为100，最差的记为0，其余考核指标的功效系数为该指标与最好指标的比值。n个考核指标的总功效系数就等于这n个指标功效系数乘积的n次方根。这样不比较单个考核指标，只比较n个指标的总功效系数，就可以大大简化分析过程。而且，对多个考核指标共同作用的结果进行分析，与实际情况更加吻合。对梁体配合比正交设计的结果就主要采用这种方法，辅以因素指标的直观分析。3.2得出结论。在经历了多个试验之后可以得出：高效的减水剂对混凝土出机时所具有的性能和强度方面的影响是相对而言最大的，这种结果也是比较科学合理的，粗骨料是对混凝土所具有的耐久性能影响相对较大的因素，这个结果表明了对于混凝土的电通量而言，花岗岩和石灰岩的影响是不同的，混凝土所具有的耐久性能要相对弱一些的是由花岗岩所造成的碎石。在经过正交设计的试验之后，符合设计和操作要求的构建梁体具有高性能的混凝土所需要的原料被我们从不相同的供货中首先挑选了出来.就现在来说，在预制高效混凝土方面的箱梁的生产中已经广泛运用了上述所提到的混凝土的混合比，并且已经生产出了质量上合格的产品。以后，正交设计的方法还将会在板式无砟的轨道所采用的混凝土中挑选出所要的配合比。参考文献[1]CEC