高性能混凝土配合比设计的正交试验探讨

363000漳州职业技术学院建筑工程系福建漳州王英龙【摘要】本试验用正交试验方法探讨混凝土基本力学性能的影响规律，以确定最佳配合比，为今后设计高性能混凝土配合比提供基本依据。【关键词】高性能混凝土；配合比；优化；正交试验ORTHOGONALEXPERIMENTALRESEARCHONMIXDESIGNOFHIGHPERFORMANCECONCRETEWANGYINGLONGDEPARTMENTOFARCHITECTURALENGINEERING,ZHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY,FUJIANPROVINCE363000ABSTRACTTHISTESTMAKESUSEOFORTHOGONALEXPERIMENTALMETHODTOSTUDYTHEINFLUENCELAWOFMECHANICALPROPERTYOFCONCRETE,INORDERTODETERMINETHEBESTMIXPROPORTION,ANDFURTHERLYPROVIDETHEBASISFORTHEFUTUREDESIGNOFMIXPROPORTIONOFHIGHPERFORMANCECONCRETEKEYWORDSHIGHPERFORMANCECONCRETEMIXPROPORTIONOPTIMIZATIONORTHOGONALEXPERIMENT近几年来，我国高性能混凝土发展很快，已有许多高层建筑采用了C50、C60的混凝土。配制高性能混凝土的技术途径主要是通过掺人高效减水剂和超细矿物质活性掺合料2，降低水灰比，提高密实度，同时又具有较好的工作性以保证施工要求。由于各地的原材料不同，在工程实际中的配合比不能照搬。而应该用本地区的原材料进行试验以确定配合比。1、试验用原材料试验用水泥PO425普通硅酸盐水泥。细集料为细度模数为27的河砂，级配连续；粗集料最大粒径为20MM，连续级配；矿渣微粉粒径10M；硅粉粒径03M，SIO2含量85；减水剂为HSP聚羧酸盐系高效减水剂。2、实验配合比正交设计采用正交试验法找到混凝土各组分间的最佳匹配，构成混凝土的各种原材料对混凝土强度和拌合物的影响主要因素为A水灰比WC；B减水剂用量占水泥用量的比例；C硅粉掺量占水泥用量的比例；D矿渣微粉掺量占水泥用量的比例。每一个因素取三个水平，采用正交设计中的L934正交表。由于L934正交表所提供的4列，全部被因素排满，空列误差已无法体现，为了进行方差分析采用了重复取样，以重复取样误差为参注1误是将因子项均平方离差比误差项均平方离差小的各因子的离差平方和与误差离差平方和合并后所得。2F209,20259,F2,20349,F2,20585,F2,2225609509909,F2,22344,F2,22572,多少表示影响显著性的大095099小。由计算所得F值与查表所得F值相比确定。由分析可知，对于抗压强度，因素A水灰比和因素C硅粉掺量作用高度显著因素D矿渣微粉掺量影响显著，因素B减水剂用量影响不显著；对于劈拉强度，因素A水灰比和因素C硅粉掺量作用高度显著，因素B减水剂用量和因素D矿渣微粉掺量影响不显著；对于抗折强度，因素A水灰比影响显著，因素C硅粉掺量作用显著，因素B减水剂用量和因素D矿渣微粉掺量影响不显著。故最佳配合比中A因素必须取A1水平，C因素必须取C2水平因素D可根据工程实际需要适当变化因素B则可根据施工要求作相应变化。对于影响显著的因素A水灰比和因素C硅粉掺量，亦可从其对强度的影响趋势图1中看出其最佳水平。水灰比对抗压强度、劈拉强度和抗折强度的影响随着水灰比的增大强度下降，这主要是因为水灰比越大，混凝土中游离的水越多，混凝土中的空隙也随之增多。混凝土的密实度降低所致。因照系表1。3、试验结果和分析试验方案中，把抗压强度、抗拉强度、抗折强度作为考核指表1正交因素水平表因素水平ABCD10221651020241810153026201520表4方差分析方差名称SFS/FF显著性抗压强度A61080230541410B3114721557C28269214136526D13992269963230误40207182243误43322202166劈拉强度A0996204982263B0106200532413C103920522362D003720019误0395180022误0432200022抗折强度A19120953356折0122005801920094误560180311误590200268表3极差分析抗压强度/MPA劈拉强度/MPA抗折强度/MPAABCDABCDABCDK159595536537651374814624584491010979971010K255605293587056824444544774589569701000956K34812550250865512437447429455948936941948R1147243784545044015048009060016059020表2试验方案与结果序号方案抗压强度/MPA抗拉强度/MPA抗折强度/MPA1A1B1C1D1617353295528478506468103597510052A1B2C2D2660666556157478510526106510809963A1B3C3D354756439527046544543798110059304A2B1C2D360805726663448046548110359759755A2B2C3D14123468254303984244209907959606A2B3C1D26338557254564444304599969309457A3B1C3D245634400539043641442084610359308A3B2C1D34609507942964274494499399369699A3B3C2D1506151554752430449462960930990根据实验所得抗折强度与劈拉强度的数据。由图2可以看出。高性能混凝土抗折强度和劈拉强度之间存在线性关系。（1）式中高性能混凝土抗折强度MPA为高性能混凝土劈拉强度MPA；经过回归分析确定130、K378。将式1的计算值与试验值相比，其比值均值为1002，方差为000003，变异系数为000003；对符合程度较好。5、结论通过高性能混凝土的正交试验研究可以看出1水灰比对高性能混凝土抗压强度和劈拉强度影响显著，随着水灰比的降低，高性能混凝土的抗压强度和劈拉强度增高。2硅粉掺量对高性能混凝土劈拉强度影响显著，且存在一最佳掺量问题，最佳掺量应控制在510。3矿渣微粉掺量和减水剂用量对高性能混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度影响均不显著，其含量可根据工程实际需要作适当变动。4高性能混凝土的抗折强度和劈拉强度之间存在线性关系。电路图仍如上图2，根据电容元件的特点，电源突然变化时，电容的电压不能突变。直流接地发生前或给上操作电源前（接地状态下）电容C2的电压为110V，47T2线圈两端电压降为0V。C相二次线发生直流接地瞬间或给上操作电源瞬间（接地状态下），47T2线圈两端电压为110V，之后，进入C2电容放电过程，电容电压由110V逐步降为56V（56V为直流接地稳态情况下的实测数据），47T2继电器线圈电压也随同C2电容电压而变化，变化曲线如下图3。此情况下47T2继电器线圈电压经T1时间降至75V,最终降为56V。由于该继电器动作电压75V过小，与最终的56V非常接近，而电容放电形成的电压变化曲线在此阶段（75V时）曲率已很小（放电曲线开始阶段很陡，后期很平，最终为水平）接近水平，造成T1时间很长，此时实际T12S（此时T1值应与2S非常接近，并具有一定得离散性，所以造成不是每次拉合电源空开或直流接地发生瞬间乙断路器均能出口），造成此情况下非全相时间继电器动作，保护出口。4、结论综上所述，乙断路器跳闸原因为跳闸前乙断路器C相机构二次线发生直流负接地，而接地点位于断路器非全相保护时间继电器线圈前端（正电源侧），在此状态下合上直流电源时，由于直流系统所接电缆正、负极对地电容以及各套静态型继电保护装置抗干扰对地电容的影响，在非全相保护时间继电器线圈两侧形成渐变压降，而该继电器动作电压过低，造成该渐变电压降低至继电器动作电压的时间超过继电器设定动作时间定值（2S），时间继电器误动作，断路器非全相保护误出口跳闸。硅粉掺量的提高混凝土强度下降。硅粉粒径小，能够填充水泥空隙，使胶凝材料的密实度提高，但由于硅粉粒径细，表面积大，湿润其表面需要较多的自由水，再加上其本身吸水，故随着硅粉掺量的提高混凝土流动性反而变差，试件浇筑成型过程中缺陷随之增多，造成混凝土强度下降。其最佳掺量应控制在510。4、抗折强度与劈拉强度的关系5、防范措施非全相保护用时间继电器为静态电流型时间继电器，动作电压过小，其抗干扰能力明显不足，在直流系统出现接地情况下极易发生误动，不适合装设在就地布置的非全相保护启动跳闸的延时回路中。二次反措规定中，仅对直接作用于出口跳闸的出口继电器动作电压及功率给出了明确要求，对启动出口的时间继电器无相关要求。但通过此次事故表明，断路器非全相保护出口时间继电器动作电压及功率过低，在特殊情况下将严重威胁断路器安全运行，运行单位应将其更换为动作电压为直流额定电压5570，动作功率不低于5W的电压型时间继电器。参考文献1魏大千使用