钢纤维混凝土配合比的正交试验设计.pdf

呀 可南 建材2 0 0 4 年3 期 钢纤维混凝土配合比的正交试验设计 王金业衰兴龙杨柳峰杨统连郑州鑫海混凝土有限公司 4 5 0 0 0 0 0 前言 普通水泥混凝土拉压比较低 限制了其桥面铺 装功能的发挥 由于钢纤维的微细配筋作用 改善 了 水泥混凝土的力学性能 使钢纤维混凝土的桥面 铺装层具有良 好的抗裂性 抗冲击疲劳性 韧性 延 性及耐磨性 延长了桥面的 使用年限 减少了维修工 作量 因而钢纤维混凝土日 益成为桥面铺装的重要 建筑材料 公路水泥混凝土路面施工技术规范 J T G F 3 0 一 2 0 0 3 规定 重要路面 桥面工程应采用正交试验法 进行钢纤维混凝土配合比 优选 作者从事郑州黄河 二桥特大桥混凝土的设计施工 现将桥面铺装钢纤 维混凝土配合比的正交试验设计过程整理成文 供 相关人员参考 商榷 1 试验原材料 1 水泥 河南绳池水泥厂 P 0 4 2 5 级水泥 性 能见表1 表1 试验用P 0 4 2 5 水泥主要性能指标 凝结时间 m i n抗压强度 MP a抗折强度 MP a 指标细度 结果3 6 标准稠 度 沸煮 安定性 合格 2 5 1 5 1 1 5 4 8 6 2 4 7 2 骨料 河砂 细度模数2 8 6 含泥量 1 2 0 0 石 灰岩碎石 5 2 0 m m连续级配 压碎值8 5 0 o 针片 状含量3 2 0 o 含泥量0 3 0 o 3 减水剂 郑州基磊F N 2 0 0 高效减水剂为棕 色液体 掺量1 8 3 0 4 水 地下饮用水 5 钢纤维 嘉兴市华盛钢纤维有限公司 H S 0 4 6 0 0 级 符合 Y B T 1 5 1 一1 9 9 9 长度3 0 m m 长 径比5 0 抗拉强度6 2 0 MP a 2 混凝土配合比设计及考核指标 该桥桥面铺装工程设计混凝土强度等级为 C F 5 0 弯拉强度 6 O MP a 用假定表观密度法进 表 2 行配合比设计 砂石料用量计算与普通混凝土基本 相同 砂 率的 选择 原则是 确定钢 纤维 体积 率P f 1 0 W C O 5 时 砂 率S p 3 0 o 砂 率按P f 增 减 0 1 或W C 增减0 1 而增减2 0 0 考虑到桥面铺 装用三辊轴机组施工 坍落度确定在 7 0 m m 9 0 m m 在确定了三因素 四水平后 通过减水剂的 掺量来调控混凝土拌合物流动性 由于钢纤维混凝 土抗折强度与其抗弯 抗剪 弯曲韧性等性能有明显 的相关性 限于条件 本试验仅考核硬化混凝土的 抗 压强度和抗折强度 正交设计的因素与水平见表 2 正交试验方案 与试验结果见表 3 极差计算见表 4 方差分析见 表 5 因素水平表 水平 A 钢 纤维 体 积 率pt YO B 水泥用量 k g m 3 C 水灰比 D 误差 J气1了 产 J In乙六j月任 了 了r 了 0 3 0 0 3 3 0 3 6 0 4 0 一UnUn 0 0 叹UOA孟 441从Jlb 勺0以 d 0 nU01 1 勺 丹04 万方数据 2 0 0 4 年2 期王金业等 钢纤维混凝土配合比的正交试验设计 7 表3 1 6 4 4 正交试验方案与试验结果 序号 钢纤维掺量 水泥用量 k g m 3水灰比误差 抗压强度 MP a抗折强度 MP a AD 7 d2 8 d几 勺 7 d 2 8 d2 8 d 7 3 2 0 5 7 4 5 7 4 0 6 7 3 6 7 3 7 8 0 7 9 8 7 1 0 7 3 4 7 7 5 7 3 0 8 2 6 7 9 7 7 6 5 8 0 0 8 2 2 8 4 1 7772 O 1 0 1 0 1 0 1 0 5 2 0 5 2 0 5 2 0 5 2 0 9 3 0 9 3 0 9 3 0 9 3 1 3 4 1 3 4 1 3 4 1 3 4 4 2 0 1 4 6 0 2 5 0 0 3 5 4 0 4 4 2 0 1 4 6 0 2 5 0 0 3 5 4 0 4 4 2 0 1 4 6 0 2 5 0 0 3 5 4 0 4 4 2 0 1 4 6 0 2 5 0 0 3 5 4 0 4 0 3 0 1 0 3 3 2 0 3 6 3 0 4 0 4 0 3 3 2 0 3 0 1 0 4 0 4 0 3 6 3 0 3 6 3 0 4 0 4 0 3 0 1 0 0 3 3 2 0 4 0 4 0 3 6 3 0 3 3 2 0 3 0 1 6 5 6 6 8 4 6 0 6 5 8 9 5 7 0 6 8 5 4 9 1 6 5 2 6 1 4 5 0 8 7 0 0 6 3 2 5 1 3 6 8 2 6 4 3 7 4 3 7 4 6 7 2 0 7 2 9 6 6 7 7 2 8 7 8 8 6 2 9 7 8 4 7 3 6 6 6 3 8 0 8 7 6 6 8 7 1 l 2 3 4 3 4 l 2 4 3 2 l 2 l 4 3 哎心扣勺 7891011121314巧16 表4 极差计算表 考核 指标 7 d 抗压强度 MP a2 8 d 抗压强度 MP a2 8 d 抗折强度 MP a K A B C D A B C D A B C D 1冬口 六洲Un石 3Q自0乙Q白 6 3l犯 9 1盖0甘左 1人OU八U d八乙空U 5 8 4 1 8 3 2 3 5 3 2 5 5 9 2 4 4 0 2 6 1 6 2 6 3 2 7 8 4 2 5 2 9 2 5 5 4 2 1 0 1 6 8 3 2 4 6 1 2 5 4 9 2 4 2 7 2 5 3 1 1 2 2 2 9 7 3 2 8 4 4 2 9 3 7 3 1 0 8 2 6 4 2 9 0 3 2 9 3 6 2 9 4 2 3 0 8 1 1 4 5 2 7 0 5 4 1 1 2 9 4 3 2 9 4 5 2 9 4 5 3 0 2 9 8 63 9 7 3 0 6 5 3 0 6 8 3 0 3 1 3 0 4 5 0 3 7 3 2 1 0 3 1 3 9 2 9 8 2 2 8 7 8 3 3 2 3 0 5 2 3 0 6 5 3 0 2 4 3 0 6 8 0 4 4 2d0甘暇Jn八 二 IJJ任二 9户Q 9户门乙 凡凡凡凡R 表5 方差分析结果 考核指标方差来源平方和自由度F临界值 A 钢纤维掺量 B 水泥用量 C 水灰比 D 空列 S r A 钢纤维掺量 B 水泥用量 C 水灰比 D 空列 均方 1 6 7 1 3 4 9 1 2 0 2 8 0 2 0 1 4 2 1 3 2 9 4 6 2 4 4 4 F 0 0 1 3 F 0 0 5 3 F 0 1 3 3 9 2 8 3 5 4 8 8 5 7d抗压强度 1 2 8 9 8 5 4 6 6 6 8 3 4 9 哎QJLL几 翻 0曰 b一X 0甘一勺11 口 冬n石 9347 2 4 5 1 8 2 5 F 0 0 1 3 F 0 0 5 3 F 0 1 3 3 2 9 4 6 3 9 2 8 3 5 4 1 3 4 54 4 8 28d抗压强度 S r 2 9 5 7 0 1 2 钢纤维掺量 水灰比 空歹 U B水泥用量 2 1 6 10 7 2 0 4 0 6 2 1 6 9 20 5 6 4 3 1 8 0 0 0 5 3 2 3 9 0 6 2 0 0 0 8 9 F 0 0 1 3 6 9 8 F 0 0 5 3 6 4 8 F 0 1 3 6 3 3 1 2 ACDSr 28d抗折强度 万方数据 何南建材 2 0 0 4 年 3 期 3 试验结果与分析 从表4 中 极差R和表5 中F 值可以看出 1 对钢纤维混凝土的7 d 抗压强度 因素影响顺 序为 水灰比C 水泥用量B 钢纤维掺量A 水 灰比 显著影响7 d 抗压强度 而钢纤维掺量和水泥用 量影响甚微 2 对钢纤维混凝土的2 8 d 抗压强度 因素影响 顺序为 水灰比C 钢纤维掺量 A 水泥用量 B o 水灰仍然显著影响抗压强度 钢纤维掺量虽影响不 大 但其影响程度超过水泥用量 3 对钢纤维混凝土的2 8 d 弯折强度 因素的影 响顺序为 钢纤维掺量A 一水灰比C 水泥用量B 钢纤维掺量和水灰比显著影响抗折强度 水泥用量 影响很小 4 从表4 可看出 各考核指标最优配合 比为7 d 抗压 A 4 B 4 C 2 8 d 抗压 A 4 B 4 C 1 2 8 d 抗折 A 4 B 2 C l 从钢纤维混凝土要求较高的弯拉韧性考 虑 水泥用量对2 8 d 抗压强度影响很小 综合最优配 合比 为A 4 B 2 C 1 对照第 1 4 号试验结果 配合比A 4 B 2 C 3 必然超 强太多 技术经济不合理 再对照第1 0 号试验结果 决定选取配合比A 3 场瓜 即钢纤维掺量0 9 肠 水 泥用量4 6 0 k g m 3 水灰比0 3 6 进行重复试验 2 8 d 抗压强度为6 9 O MP a 抗折强度 7 8 7 MP a 说明此 配合比是合理经济的 公路规范条文说明 实际工程中 多在设计规定 范围内 按工程投资承受能力确定钢纤维掺量体积 率 因此 本工程钢纤维桥面铺装所采用配合比及 试验结果如表6 0 表s 工程采用配合比及试验结果 钢纤维混凝土材料用量 k g m 3 W C易 水泥 P 0 4 2 5 中砂 5 一2 0 mm 碎石 钢纤维减水剂 坍落度 mm 7 d 抗压 强度 M田a 2 8 d 抗 压强度 N I P a 2 8 d 抗 折强度 MP a 0 3 6 4 5 4 5 0 8 1 0 9 8 9 8 0 1 1 0 8 0 5 8 7 7 1 0 8 3 8 4 结束语 1 水灰比 是影响钢纤维混凝土抗折强度的主要 因素 说明 基体混凝土强度的提高增加了对钢纤维 的粘结强度 能够更好地发挥钢纤维的强抗拉性能 2 在一定范围内 随 着钢纤维掺量 增加 混凝土的 韧 性提高 低期打 rt 凝土抗压强度的提高很小 说明 钢纤 4 o寸 浆体与骨 料的 粘结强度和骨料强度无影响 而界面 或 石子 破 坏 决定钢纤维字 鼠 疑 十的 抗 压强度 3 同其他混凝土一样 水泥用量对钢纤维混凝 土的抗压和抗折强度无太大影响 在满足耐久性要 求前提下 片面追求提高水泥用量以增加混凝土强 度 保险系数 的方法是不可取的 4 试验中发现同配合比 其他材料用量不变而减 水剂掺量加大时 混凝土拌合物表现出较大的流动 性 但其抗折强度大幅下降 北京限用P V C饮用水管材管件 据北京市建委消息 从 1 0月1日 起 北京地区饮用 水管材管件限用P V C材料 目 前 这种含有铅盐的塑 料给水管已经被世界许多国家禁用 P V C塑料水管 P V C门窗型材料 P V C吊顶材料因 其美观轻便近年来被越来越多地用于现代建筑和家庭 装修 然而这种美 观轻巧的材料却可能正在威胁着消费 者的健康 研究发现 P V C塑料中的铅主要来自 其中的热稳定 剂铅盐 含铅盐的P V C塑料给水管在使用过程中 铅 会从管道中 析出 从而直接造成饮用水的污染 陈建 海南建材价格大幅上涨 自 水泥 钢材等建筑原材