（道路与铁道工程专业论文）掺矿物质超细粉配制C60高强混凝土试验研究.pdf

摘要 向大跨径、重载方向发展的工程结构有采用高强混凝土的趋势，而且研究现 代高强混凝土技术对于提高普通混凝土的工艺水平有重要指导意义，与国外相 比，我国工程中应用的混凝土强度等级普遍低下，因而推广应用高强混凝土也必 将促进国内混凝土技术总体水准的提高。 由于设计施工时，常常遵循就近选材原则，尽量选用本地产的原材料以降低 工程造价，因此研究掺加高效混凝土外加剂和矿物质超细粉( 磨细硅粉、磨细粉 煤灰和磨细沸石粉等) 高强混凝土具有重要的经济效益和现实意义。依据高强混 凝土的特点及要求，参考国内外现有研究成果，研究其配制途径。 在多掺矿物质超细粉混凝土试验中，由于是多因素影响问题，论文提出了相 应的正交试验设计方案，在不同水胶比情况下分别进行了单掺矿物质超细粉，双 掺矿物质超细粉及三掺矿物质超细粉混凝土配合比试验，然后对试验结果进行分 析，所得结论为多掺矿物质超细粉高强混凝土的使用提供了依据和参考。 关键词：高强混凝土外加剂矿物质超细粉水胶比正交设计 a b s t r a c t i o d e r i l h i g h s t r e n g t h c o n c r e t ei s a p p l i e d t o l o n g - s p a n ，h e a v y - l o a do f e n g i n e e r i n gs t 兀l c t u r e a i s o ， t h ei m p o r t a n c eo fm o d e r n h i 曲- s t r e n 殍h c o n c r e t e t e c h n i q u ei ne n h a i l c i n go r d i n a r yc o n c r e t es h o u l db ek n o w n n es t r e n g t hg f a d eo f c o n c r e t ea p p l i e di nc h i n ai sl o w e rt h a no t h e rd e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t oe x t e n du s eo f h i g h s t r e n 舀hc o n c r e t ew o u l di m p r o v ed o m e s t i cc o n c r e t et e c h n i q u e i no r d e rt or e d u c ee n g i n e e r i n gc o s t ，1 0 c a le n g i n e e r i n gm a t e r i a l s ( z e o l i t e ) a r e o f t e nu s e di nc o n s t m c t i o n t h e r e f o r c ，i ti s n e c e s s a f yt h a tt e s tb ed o n ef o rg o o d c o n c r e t ea d d i t i o na g e n ta n df i n em i n e m lp o w d e r ( m s i l i c a ，m i l ln y a s h ，m i l lz e o l i t e ， e t c ) a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i ca n dd e m a j l do fh i g l l - s t r e n 舀hc o n c r e t e ，c o m b i n i n g w i t hd o m e s t i ca n do v e r s e a sr e s e a r c hp m d u c t i o n ，m i xm e t h o di ss t u d i e db yt e s tr e s u l t i n t h i sa f t i c l e ，o n h o r h o m b i cd e s 远nt h e o r yi si n t r o d u c e d b a s e do nd i m r e n t w a t e 卜g l u er a t i o ，m i x i n gs i n 羽ef i n em i n e r a lp o w d e rc o n c r e t et e s t ，m i x i n gt w ok j n d so f f i n em i n e r a lp o w d e rc o n c r e t et e s ta n dm i x i n gt l l r e ek j n d so ff i n em i n e r a lp o w d e r c o n c r e t et e s ta r ed o n e t h e n ，t h er e s u l ti sa n a l y z e dw i t ho r t h o r h o m b i cd e s i g nt h e o r y i t b r i n 簪p r a c t i c a lm e a n j n g k e yw o r d s ：h i g h s t f e n 舀h c o n c r e t ea d 出t i o n a g e n t f i n em i n e r a lp o w d e r w a t e r _ g l u er a t i o o n h o r h o m b i cd e s i g n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导卜，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：参弘参三一锌_ 6 月卜日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：晷簪聿 导师签名： 铭见 i 另。睁6 月f 。日 例年乡月【胡 第一章概论 1 1 高强混凝土综述 混凝土材料是人类文明建设中不可缺少的物质基础。1 9 9 8 年全世界混凝土的 生产量约2 8 亿立方米，中国混凝土产量( 未计入港澳台的) 约占世界总产量的 4 5 ，约1 3 亿立方米。每要耗费约4 0 亿吨水泥，2 3 亿吨砂石。而每生产1 t 水泥又 要耗费1 1 0 t 石灰石，0 2 5 t 黏土，1 1 5 k g 煤和1 0 8 kw h 电，还有其它辅助原料。可 见混凝土工业不仅能源与资源消耗巨大，而且排出大量c 0 2 和n q ，污染环境。 当前，混凝土技术发展有两个重要方向：一是发展高强度、高性能混凝土， 也就是通常所说的h p c ；二是使普通混凝土高性能化，使其使用寿命由4 0 4 5 年延长至6 0 7 0 年。混凝土沿着这两个方向发展的物质基础则是多功能的高效减 水剂与矿物质超细粉。矿物质超细粉是指粒径 8 5 m p a 的混凝土的弹性模量表达式为： e 。= 9 5 0 0 ( ，c ) “3 ( 2 - 1 ) 2 、c a h a s q u i l l o 等人提出的适用于2 1 m p a ，c n h 4 + k + 1 n a + 1 l i + 1 碱土金属交换序 歹0 为b a + 2 s r + 2 c a + 2 m g + 2 。 ( 二) 吸附性能 沸石具有很大的比表面积( 5 0 0 1 0 0 0 米2 克) 因而能产生较大的扩散力，故 可用作出色的吸附剂。沸石晶格内部有很多大小均的孔穴和通道，孔穴之间通 过开口的通道彼此相连，并与外界沟通。孔穴和通道的体积占沸石晶体体积的 5 0 以上，其中存在许多脱附自由的沸石水。沸石水的多少，可随外界的温度和 湿度变化而变化。 沸石内部的孔穴和通道，在一定的物理化学条件下，具有精确而固定的直径 ( 约3 1 1 a ) ，各种不同的沸石，其直径也不同，小于这个直径的物质能被其吸 附，而大于这个直径的物质则被排除在外。这种现象被称为“分子筛”作用。但 并非所有的沸石都能起分子筛作用。有些沸石孔径太小，就没有筛分分子的作用。 沸石不仅具有吸附水的性能，而且还具有吸附氧化钙、s 0 2 、f 2 、氮、铵、甲醇 以及吸附放射性物质的性能，以浙江缙云丝光沸石为例，吸附氧化钙为 1 5 0 0 1 m g 鹰，吸铵量1 7 7 4 7 m m o l 1 0 0 9 ，s 0 2 1 2 0 m g 倌，氮吸附量( s t p ) 为 1 2 9 3 1 7 1 1m g 偿，甲醇5 5 4m g ，g c ， ( 三) 催化性能 由于沸石具有很大的吸附表面，可以容纳相当多数量的吸附物质，因而能促 使化学反应在其表面上进行，所以沸石又作为有效的催化剂和催化载体。另外沸 石有铝硅酸盐格架电荷，以及平衡离子的电荷，具有局部的高电场和格架上产生 酸性位置，因而可以用于加速碳离子型的反应。此外它还能以交换具有催化活性 的金属( 如p l 、p a 等) ，使其能得到最大程度的分散，保持高的活性同时又可减 少贵金属的用量。 ( 四) 热稳定性 沸石岩的热稳定性与沸石岩中所含阳离子的种类、沸石的硅铝比、沸石的内 部结构等因素有关。就热稳定性而言，一般丝光沸石优于斜发沸石和方沸石，钾 型或钠型沸石优于钙型或钾钙型斜发沸石，( 我国斜发沸石属于后者) ，高硅沸石 优于低硅沸石( 我国的沸石属于高硅沸石) 。国内沸石岩的热稳定性各地不一。 浙江省缙云县老虎头斜发沸石，连续加热6 5 0 1 2 小时后，原有结构大部保持， 但加热到8 0 0 时结构全被破坏。而河北省围场斜发沸石岩加热到3 5 0 4 5 0 ，沸 石晶体结构受到破坏，而河北赤城独石口斜发沸石岩加热到6 0 0 7 0 0 ( 保温2 小 时) ，沸石晶体结构才完全破坏。 ， ( 五) 耐酸性 沸石具有良好的耐酸性，如山东省斜发沸石和丝光沸石岩用不同浓度的盐酸 在1 0 0 。c 下处理2 小时，试验证明两者均有较强的耐酸性，其中斜发沸石在4 n 盐 酸中处理，丝光沸石在1 0 m o l l 盐酸中处理，晶体结构均未被破坏。 河南信阳上天梯斜发沸石岩，在4 m o l l 的盐酸中浸泡2 4 小时( 常温) 后，经 x 衍射仪检查，晶体结构未被破坏。 沸石还具有化学反应性、远红外辐射性、可逆脱水性等工艺性能。 2 2 7 拌和用水 拌和水数量应减到最低限度。在目前生产的4 2 5 6 2 5 级水泥条件下，为了节 约水泥和正确利用水泥，在绝大多数情况下配制高强混凝土，要求利用水胶比较 小的干硬性混凝土。一般的水胶比取0 2 8 o 3 5 左右。 一、普通拌和水 在拌制混凝土用的水中，不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。一 般来说，p h 4 的水即可使用。 二、磁化水 磁化水是使普通水流经磁场得以磁化，以此来提高其“强度”。在用磁化水拌 制混凝土时，水与水泥进行水解水化作用，就会使水分子比较容易地由水泥颗粒 的表面进入颗粒的内部，加深水泥的水化作用，从而提高混凝土的强度。 据前苏联有关资料介绍，利用磁化水拌和混凝土，可增加强度5 0 。我国现 有试验资料表明，在不减少水泥用量的情况下，混凝土强度可提高3 0 4 0 。这 些资料都清楚地指出，磁化水将开拓一条配制高强混凝土的新途径，而且是经济 有效的。这有待于进一步地深入试验研究。 2 2 8 小结 硅粉、粉煤灰、沸石粉及矿渣等( 粒径 1 叽m ) 称为超细粉，由于超细粉 的粒子水泥颗粒粒子，填充水泥颗粒间空隙，能使胶凝材料的密实度提高。胶 凝材料加水硬化后的密实度、强度也有提高。 在超细粉填充效应基础上，以一部分超细粉替代水泥，水泥空隙中的一部分 水分被超细粉挤出来，能使净浆流动度大，称之为超细粉的流化效应。如矿渣超 细粉、磷渣超细粉及部分粉煤灰超细粉，等量替代部分水泥后，在基准条件不变 情况下，水泥浆的流动性高于基准浆体。 但是，不是所有的超细粉都具有流化效应的，有的超细粉由于比表面积太细 或者超细粉本身具有多孔性能，虽然替代水泥后，能填充水泥空隙，排出水泥浆 体中部分水分，但由于超细粉本身吸水或润湿表面需要较多自由水，所以含矿物 质超细粉浆体的流动性并不增大；这种超细粉如天然沸石粉、硅粉等。 对于粉煤灰，由于煤种、燃烧情况及细度不同，对浆体流动性的影响也不同。 有的粉煤灰替代部分水泥后，浆体流动性增加；有的粉煤灰反而使浆体流动性降 低。 在高效减水剂与超细粉双掺情况下，对浆体流动性的效果更好。 第三章试验方法和试验用原材料 3 1 试验方法与设备 一、混凝土搅拌试验 根据所需配合比拌和混凝土，使用水泥混凝土搅拌机进行试验，见图3 1 。 图3 1 水泥混凝土搅拌机 二、坍落度试验 坍落度为表示混凝土拌和物稠 度的一种指标，本试验适用于坍落 度大于1 0 m m ，集料粒径不大于 4 0 m m 的混凝土。 使用的仪器设备有以下几种： 1 、坍落筒( 见图3 2 ) ；2 、捣棒；3 、 其他：小铲、木尺、小钢尺、镘刀 和钢平板等。 试验按下列步骤进行： 图3 2 坍落简和混凝土拌合物的坍落度 崔 1 、坍落度筒在装料时应保持固定的位置。 2 、把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高 度为简高的三分之左右。 3 、清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。 4 、提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，印为 该混凝土拌合物的坍落度值。 5 、观察坍落后的混凝土试体的黏聚性及保水性。 三、混凝土抗压强度试验 首先需制作混凝土试件，按照规范做成边长为1 5 0 m m 的e 方体标准试件，规 范规定集料的最大料径为4 0 m m ，而本次试验中一般认为d m a x 1 0 m m ，最大也 不应超过2 0 m m 。 混凝土抗压强度试件应同龄期者为一组，每组为3 个同条件制作和养护的混 凝土试块。 然后进行成型，见图3 3 。本试验中，坍落度 均不小于7 0 m m ，故用人工成型。拌和物分厚度大 致相等的两层装入试模，每层插捣次数见表3 1 。 表3 1人工成型插捣次数表 图3 3 试模成型 试件尺寸( m m )每层插捣次数 1 0 0 1 0 0 1 0 01 2 1 0 0 1 0 0 4 0 05 0 1 5 0 1 5 0 1 5 02 5 2 0 0 2 0 0 2 0 05 0 1 5 0 x1 5 0 3 0 07 5 1 5 0 1 5 0 5 5 01 0 0 本试验采用的是标准试件，尺寸为1 5 0 1 5 0 1 5 0 ，见图3 - 4 ，每层插捣次数 为2 5 次。 捣固时按螺旋方向从边缘到中心均匀地进行。 流动性小的混凝土，在插捣过程中，随时用镘刀 沿试模内壁插抹数次，以防试件产生麻面。试件抹面 与试模边缘高低差，不得超过o 5 m m 。 最后开始养护。 试件成型后，用湿布覆盖表面，在室温2 0 5 ， 相对湿度大于5 0 的情况下，静放1 2 昼夜，温度与湿 图3 4 混凝土试件 度通过标准养护室内的自动控制仪控制，见图3 5 。然 后拆模并作第一次外观检查、编号，对有缺陷的试件应除去，或加工补平。将完 好试件标准养护至试验时止，将试件放入水槽中养护，水温2 0 3 。试验中， 使用了混凝土恒温恒湿标准养护箱进行养生。至试验龄期时，自养护室取出试件， 并继续保持与构件相同干湿状态进行试验。 图3 5 养护室自动控制仪 试验步骤如下。 1 、取出试件，先检查其尺寸及形状，相对两面应平行，表面倾斜偏差不得 超过o 5 m m 。量出棱边长度，精确至1 m m 。试件受力截面积按其与压力机上下接 触面的平均值计算，压力机见图3 6 。 以成型时侧面为上下受压面，试件妥放在球座上，球座置于压力机中心，几 何对中( 指试件或球座偏离机台中心在5 m m 以内，下同) 强度等级小于c 3 0 的混 凝土取0 3 加5 m p a s 的加荷速度；强度等级不低于c 3 0 时取0 5 加8m p a s 的加荷 速度，本试验中采用后者范围内的加荷速度，约为o 7m p a s ，当试件接近破坏而 开始迅速变形时，则停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载。 试验结果计算如下。 1 、混凝土立方体试件抗压强度r 按下式计算： r = p ，a 式中：r 混凝土抗压强度( m p a ) ； p 一极限荷载( n ) ： a 受压面积( m m 2 ) 2 、以3 个试件测值的算术平均值为测定值。 如任一个测定值与中值的差值超过中值的1 5 时， 则取中值为测定值：如有两个测值与中值的差值 均超过上述规定时，则该组试验结果无效。 图3 6 液压式压力试验机3 、非标准试件的抗压强度应乘以尺寸换算系 数，见表3 2 。 表3 2抗压强度尺寸换算系数表 试件尺寸( m m )尺寸换算系数 1 0 0 1 0 0 1 0 00 9 5 1 5 0 1 5 0 1 5 01 0 0 2 0 0 2 0 0 2 0 0 1 0 5 结果计算精确至o 1 m p a 。 本次试验所用仪器与设备见表3 3 。 表3 3试验仪器与设备表 名称型号规格测量范围准确度制造单位检定、校准机构 液压式压力浙江省质量技术 试验机 1 队- 3 0 0 00 3 0 0 0 k n 1 级上海申克 监督检测研究院 水泥混凝土上虞市飞达矿浙江省质量技术 搅拌机 s j d 6 0 型 5 0 l 产试验机厂 监督检测研究院 无锡建筑材料 坍落度筒自检 仪器机械厂 山西大同建筑 振动台1 平方米自检 机械厂 杭州江南五金浙江省质量技术 钢直尺3 0 0 “0 m ao 3 0 0 m m 工具有限公司监督检测研究院 香港万威科技浙江省质量技术 温湿度计e t h g 9 1 20 5 0 有限公司监督检测研究院 混凝土试件苏州东华试验浙江省质量技术 标准养护室 b y g a1 仪器有限公司监督检测研究院 1 5 0 1 5 0浙江省质量技术 抗压试模北京工具厂 1 5 0 监督检测研究院 3 2 试验用原材料 3 21 水泥 选用强度等级为4 2 5 的海螺牌早强型普通硅酸盐水泥，实测2 8 天水泥胶砂 抗压强度为5 1 1 m p a ，初凝时间为1 3 0 m i n ，终凝时间为2 1 0 m i n ，水泥安定性合 格，a o 地。m = 4 2 。 3 2 2 减水剂 减水剂采用江苏省镇江华威混凝土外加剂有限公司生产的华威牌t h f 。混 凝土高效减水剂( 粉剂) ，经比对试验，该高效减水剂的掺量与混凝土的减水率 的关系见表3 4 和图3 7 。 减水剂掺量增加到1 5 时混凝拌和物工作性未出现明显的不良现象( 主要 是粘聚性和泌水性效差) ，减水剂掺量增加到2 1 时混凝拌和物工作性不良现 象，故减水剂掺量不得超过2 1 。 表3 4减水剂掺量与减水率关系表 i 减水剂掺量( ) 0 30 5 0 7o 91 11 3 1 5 1 71 92 1 l 减水率( ) 1 0 61 5 9 2 22 7 53 2 1 3 6 24 0 3 4 2 74 3 94 4 7 事 v 甜 * 蹙 4 5 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 ，r 厂 t 7 u 3u bu hlzi b1 8zl 减水剂掺位( ) 图3 7 减水剂掺量与减水率的关系 3 2 3 粗集料 试验用粗集料为浙江上虞产5 1 6 m m 的玄武岩碎石，石料单轴抗压强度为 1 9 3 m p a ，洛杉矶杉矶磨耗率1 1 1 ，针片状含量为2 3 ，含泥量为0 1 ，泥 块含量为o o ，压碎值为1 1 8 ，颗粒级配见表3 5 。 表3 5粗集料颗粒级配 筛孔尺寸( m m )2 55 01 0 o1 6 02 0 0 累计筛余百分率 碎石9 7 69 5 44 7 25 30 a ；( ) 规范要求9 5 一1 0 09 0 1 0 03 0 6 00 1 00 3 2 4 细集料 试验用细集料为浙江桐庐产人工砂，细度模数为2 8 2 ，含泥量为1 1 ，泥 块含量为o o ，颗粒级配见表3 6 。 表3 6细集料颗粒级配 筛孔尺寸( m m ) 1 052 51 2 50 6 30 3 1 50 1 6 累计筛余百分率细集料o 6 81 7 64 3 55 8 68 4 59 2 5 a i ( ) 规范要求01 0 一o2 5 加5 1 1 07 0 4 19 2 7 01 0 0 9 0 3 2 5 矿物质超细粉 一、硅粉 试验采用硅粉为进口9 4 0 u 埃肯硅粉，其烧失量为1 9 ，a 00 4 5 。= 0 3 ，松 装密度为0 3 6 k d m 3 ，硅粉化学成份见表3 7 。 表3 7硅粉化学成份 参数s i 0 2 f e 2 0 3a 1 2 0 3 c a o m g on 8 2 0 k 2 0c 分析值 9 5 9 0 1 0 2 0 9 o 3 o 0 2 0 6 1 2 规范值量9 3 0 兰1 0 三1 0 三1 2 兰0 5 三o 5 耋1 o 兰2 0 二、磨细粉煤灰 磨细粉煤灰为浙江萧山生产，烧失量3 4 ，活性指数k = 0 7 ，属i i 级粉煤 灰，比表面积4 5 0 0 c m 2 g ，磨细粉煤灰化学成份见表3 8 。 表3 8磨细粉煤灰化学成份 s i 0 2f e 2 0 3a 1 2 0 3 c a o m g o s 0 3 4 7 8 11 4 5 22 0 7 11 2 4 42 3 20 0 7 三、磨细沸石粉 磨细沸石粉为浙江缙云生产，沸石含量为8 4 6 ，烧失量7 6 ，比表面积 3 6 0 0 c m 2 g ，磨细沸石粉化学成份见表3 9 。 表3 9磨细沸石粉化学成份 s j o ， f e 2 0 32 0 3 c a o m g o n 8 2 0k 2 0 7 0 1 21 6 71 1 8 0 2 5 50 5 6 2 7 11 9 5 第四章高强混凝土的配合比设计 4 1 配合比设计方法 4 1 1 基本要求 一、强度要求 按照现有规范规定，混凝土的实际强度对设计强度的保证率应超过9 5 ，由 于高强混凝土多用在结构的关键部位，所以配合比设计时宜使混凝土的平均强度 有更高保证率。如无统计数据，可按实际强度的平均值达到设计要求的1 1 5 倍进 行配合比设计。 二、施工要求 根据结构物断面尺寸和形状，配筋的疏密以及施工方法和设备确定和控制坍 落度及坍落度损失、可泵性、初凝和终凝时间，早期强度等。 三、经济性要求 在满足强度的要求前提下，尽可能降低工程造价。 4 1 2 配合比设计方法 一、决定混凝土强度的主要因素 1 、集料具有坚强的抗压能力，与水泥胶结性能良好，因此要采用优质集料 和富水泥用量； 2 、胶结材料本身强度要高，硬化后形成的水泥密实坚强，胶空比大，因此 要采用高强度水泥，并强烈振捣密实； 3 、混凝土混合物的水胶比小，因此要采用干硬性混凝土，同时掺入减水剂 配合使用，使混凝土在极小的水胶比下能够浇灌密实。 二、设计依据及控制指标 主要设计依据为公路桥涵施工技术规范) ) ( j t j 0 4 1 - 2 0 0 0 ) 、普通混凝土配 合比设计规程( j g j 5 5 2 0 0 0 ) 、普通混凝土拌合物性能试验方法标准( g b 0 8 0 一2 0 0 2 ) 、普通混凝土力学性能试验方法标准) ( g b t 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) ，主要控 制指标为拌合物和易性，坍落度、强度等。 三、配合比设计步骤 1 、试配强度 ( 1 ) 混凝土强度为c 6 0 时： 五。1 1 输k ( 4 1 ) 式中：五。o 一水泥混凝土的试配强度，m p a ： 五。k 水泥混凝土的设计强度，m p a 。 即：c 6 0 混凝土的试配强度为6 9 m p a 。 ( 2 ) 混凝土强度为c 7 0 或以上时： 厶。1 1 ( 4 2 ) 即：c 7 0 混凝土的试配强度为7 8 4 m p a ；c 8 0 混凝土的试配强度为8 9 6 m p a 。 ( 3 ) 冯乃谦提出： 厶，。2 a 【( ，c 。i + 丁) + ( t 。仃) j ( 4 3 ) 式中：口未知因素系数，拌制因素稳定时取1 ，通常不大于1 1 ： 卜_ 温度修正系数，温度低强度发展慢时加入，气温高于2 0 时为0 ； t ，不合格率，通常为2 5 3 5 ； 盯强度标准差。 2 、确定水胶比 在常用水泥品种范围内，以及集料品质相同的情况下，决定混凝土强度的是 胶空比j 瓜和密实度。以胶空比讨论混凝土中水泥浆体的强度，可以直接地说明 内部结构的形成状态。但是，在配合比的设计实践中，应用水胶比w j 较为方便 实用，当混凝土强度 、 l厂 1、 0 2 50 3 003 56 9 61 0 1 “l2 9 618 9 62 4 3 4 3 7 4 0 图5 9 砼2 8 d 抗压强度趋势图 渤 呦 啪 啪 兰寻 啪 啪 因此次试验中设计了4 个因素3 个水平，故可用图5 9 表示混凝土2 8 d 抗压 强度趋势图，从图中可以看出，水胶比越大，抗压强度越小，故取a 。时抗压强 度最高；硅粉掺量取b l 时抗压强度最高：粉煤灰掺量取1 2 时抗压强度最高； 砂率取4 0 时抗压强度最高。综合起来，a l b l c l d 3 是可能的最好搭配组合。在 此基础上进行进行可能最好搭配组合的试验，试验结果得出2 8 d 强度为8 5 ，2 ，砂 率掺量增加了，则强度确实比a 1 b i c l d 。有所提高，此时的坍落度为1 9 0 ，说明 最佳强度时的流动性有所下降。另外还可以看出：a ，b ，c ，d 四个因素中，以 c 的纵坐标相差最大，其次是a 和d ，而b 的纵坐标相差最小，这说明因素的 主次顺序是c a d b ，这与前面的极差分析是一致的，从极差值分析，硅粉 与砂率掺量两项因素影响最小。 5 2 2 双掺硅粉和沸石粉混凝土 双掺硅粉和沸石粉混凝土配合比设计采用正交试验方案，以水胶比、硅粉掺 量、沸石粉掺量和砂率四个主要因素进行研究，每一因素取三个水平，因素水平 表见表5 9 ，正交试验结果见表5 1 0 ，混凝土抗压强度极差计算结果见表5 1 1 ， 坍落度极差计算结果见表5 1 2 。 表5 9因素水平表 b ( 3 ) 因素 硅粉掺量( b ) 沸石粉掺量( c ) 砂率( d ) 水胶比( a ) ( ) ( )( ) 水平 10 2 5883 4 20 3 01 11 13 9 30 3 5 1 41 44 4 表5 1 0正交试验结果( 水的用量为16 5k g m 3 ，减水剂掺量为1 5 ) 试验水胶比 硅粉掺量沸石粉掺量砂率 水泥混凝土抗压强度一m p a ) ( b ) ( c ) ( d ) 坍落度 编号 ( a ) ( m m ) 7 d1 4 d2 8 d6 0 d ( )( )( ) n 10 2 588 3 4 1 8 07 0 17 9 38 0 98 5 4 n 一20 2 51 l 1 1 3 9 1 8 07 3 57 9 9 8 5 29 0 9 n 30 2 51 41 4 4 4 1 7 57 5 98 0 88 8 89 8 9 n 4 0 3 081 1 4 4 2 3 07 0 1 8 2 18 2 1 8 7 _ 3 n 50 3 01 1 1 4 3 4 2 1 05 9 27 5 6 7 6 1 8 7 6 n 一60 3 0 1 48 3 9 2 2 06 3 28 0 98 3 18 6 2 n 70 3 58 1 4 3 9 2 1 05 8 35 8 96 2 0 7 1 1 n 80 3 51 1 8 4 4 2 3 05 7 46 5 57 4 68 1 2 n 90 3 51 41 1 3 4 1 7 06 4 17 2 67 4 57 8 2 表5 1 1混凝土抗压强度极差计算结果 】4 d 砼抗压强度6 0 d 砼抗压强度 7 d 砼抗压强度( m p a j2 8 d 砼抗压强度( m p a ) ( m p a )( m p a ) abcdab c dabcdabcd 1 7 3 2 6 6 2 6 3 6 6 4 58 0 07 3 4 7 5 2 7 5 8 8 5 07 5 07 9 57 7 29 1 7 8 1 38 4 - 38 3 7 2 6 4 2 6 3 46 9 1 26 5 0 7 9 5 7 3 7 7 8 2 7 3 2 8 0 47 8 68 0 67 6 88 7 08 6 6 8 5 5 8 2 7 3 5 9 96 7 76 4 5 6 7 86 5 77 8 1 7 1 87 6 17 0 48 2 17 5 68 1 87 6 88 7 8 8 5 98 9 1 极羞 1 3 34 35 63 31 4 34 76 42 91 4 67 15 05 01 4 96 51 66 4 表5 1 2 坍落度极差计算结果 坍落度( n u n ) ab cd 1 1 7 8 32 0 6 72 1 0 01 8 6 7 2 2 2 0 o2 0 6 71 9 3 32 0 3 3 3 2 0 3 31 8 8 31 9 8 32 1 1 7 极差4 1 71 8 41 1 72 5 0 根据表5 1 0 ，混凝土的7 d 抗压强度为n 一3 组最大，达到7 5 9 ；混凝土的1 4 d 抗压强度为n 一4 组最大，达到8 2 1 ；而后期强度中混凝土的2 8 d 抗压强度为n 3 组最大，达到8 8 8 ；混凝土的6 0 d 抗压强度为n 一3 组最大，值为9 8 9 。在评价混 凝土强度主要以2 8 d 强度为评价对象，此时n 一3 组值最大，即9 次试验的最好搭 配为a 1 8 3 c 3 d 3 ，此搭配的早期与后期强度基本上均为最高。 从表5 1 1 ，表5 1 2 中可知，极差从大到小排列即得到因素的主次顺序。影 响混凝土7 天强度的因素依次是a c b d ，影响混凝土1 4 天强度的因素依 次是a c b d ，影响混凝土2 8 天强度的因素依次是a b c 、d ( 并列) ， 影响混凝土6 0 天强度的因素依次是a c b d ，而影响混凝土坍落度的因素 依次是a d b c 。 02 50 3 0o 3 5 8 1 1 1 4 8 9 6 1 1 1 4 3 4 3 鲥4 “ 图5 1 0 砼2 8 d 抗压强度趋势图 因此次试验中设计了4 个因素3 个水平，故可用图5 1 0 表示混凝土2 8 d 抗 压强度趋势图，从图中可以看出，水胶比越大，抗压强度越小，故取a 。时抗压 强度最高：硅粉掺量取b 3 时抗压强度最高；沸石粉掺量取1 1 时抗压强度最高； 砂率取4 4 时抗压强度最高。综合起来，a l b 3 c 2 d 3 是可能的最好搭配组合。在 此基础上进行进行可能最好搭配组合的试验，试验结果得出2 8 d 强度为9 0 1 ，确 实比a 1 8 3 c 3 d 3 好，此时的坍落度为1 8 0 ，即沸石粉掺量下降3 个百分点则强度 得到提高，而流动性增加。另外还可以看出：a ，b ，c ，d 四个因素中，以a 的纵坐标相差最大，其次是b ，而c 和d 的纵坐标相差最小，这说明因素的主 次顺序是a b c 、d ( 并列) ，这与前面的极差分析是一致的，即沸石粉与砂 率掺量的影响最小。 5 2 3 双掺沸石粉和粉煤灰混凝土 双掺沸石粉、粉煤灰混凝土配合比设计采用正交试验方案，以水胶比、沸石 粉掺量和粉煤灰掺量三个主要因素进行研究，每一因素取三个水平，因素水平表 见表5 1 3 ，正交试验结果见表5 1 4 ，混凝土抗压强度和坍落度极差计算结果见 表5 1 5 ，坍落度极差计算结果见表5 1 6 。 表5 1 3因素水平表 b ( 3 4 ) 】 因素 沸石粉掺量( b )粉煤灰掺量( c )砂率( d ) 水胶比( a ) ( ) ( )( ) 放乎 l 0 2 5 6 1 2 3 4 20 3 0 1 0 1 8 3 7 啪 差吾 锄 呦 渤 啪 啪 表5 1 4正交试验结果( 水的