基于模糊正交试验的纤维混凝土纤维参数优选

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1、74科技研究城市道桥与防洪2011年2月第2期基于模糊正交试验的纤维混凝土纤维参数优选康宏伟，窦辉(1．甘肃省交通厅工程处，甘肃兰州730000；2．兰州交通大学，甘肃兰州730070)摘要：该文以钢纤维体积率、长径比、外形和聚丙烯纤维体积率为因子，安排正交试验研究了混杂纤维各因素对高性能混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响，并利用模糊数学理论对正交试验结果进行了分析，得到了混杂纤维混凝土的较优配比。结果表明：纤维各物理参数对纤维高性能混凝土综合性能的影响程度从大到小依次为：钢纤维外形、聚丙烯体积率、钢纤维体积率、钢纤维长径比；基准混凝土中加入长径比为7O、体积

2、率为1．5％的端钩形钢纤维和体积率为0．055％的聚丙烯纤维混杂时，对高性能混凝土增强和增韧效果最优。f关键词：混凝土；混杂纤维；模糊正交试验；参数优化中图分类号：TU502文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)02—0074—04水泥，石子采用连续级配的石灰石，粒径l0～20mm。0前言粉煤灰为兰州二热生产的I级粉煤灰，其性能见目前高强度混凝土普遍存在收缩变形大、抗表1。沙子细度模数2．70，含泥量1％。减水剂采用裂能力低、脆性大的明显不足的确定。如何有效地萘系高效减水剂FDN，减水率不小于10％。钢纤维解决混凝土的抗裂问题，已成为各国工程界

3、十分为武汉新途工程纤维制造有限公司生产的6种钢关注的热点课题。目前国际上基本一致的认识是纤维，具体性能见表2。聚丙烯为美国杜拉牌聚丙高性能纤维混凝土是提高混凝土抗裂性和韧性、烯纤维，其基本性能见表3。改善混凝土性能的有效方法之一⋯。国内外大量表1I级粉煤灰的技术指标研究表日月【]：钢纤维对阻止硬化混凝土裂缝扩展具有良好效果，可以提高混凝土的抗拉强度和韧性，但其价格较高。聚丙烯等合成纤维在解决混凝土早期塑性开裂、减少混凝土干燥收缩变形方面具有十分独特的作用，而且造价低廉，但对混凝土纤维类型外形长径比抗拉强度增强效果不明显。将高弹模的钢纤维和低弹模的聚丙烯纤维混杂

4、应用于高性能混凝土，充分发挥“正混杂效应”，是混凝土领域的新的研究热点。王正友[6】，刘胜兵等通过正交试验研究了混杂纤维混凝土各组分对混凝土性能的强度、工作性、耐久性和韧性影响。但是由于混凝土原材料的复杂性、成型及试验过程和不确定性，纤维混凝土配合比设计优化问题本质上是模糊的，传统的优化模型则具有不符合生产实际的缺点，应该采用模糊的方法进行处理f81。1原材料1．2配合比按文献高性能混凝土配合比设计的要求及为比较混杂纤维对HPC的增强效果，共设计《纤维混凝土结构技术规程》中有关配合比设计的了9组混杂纤维混凝土和1组普通高性能混凝土。规定，试验采用高性能混凝土的

5、基体强度为由于纤维掺量低，对HPC原有组分体积变化影响HPC50。不明显，故现场配置纤维增强HPC时，除纤维外水泥用祁连山水泥厂生产的42．5级普通硅酸盐其它组分均和基体HPC50相同，纤维掺量变化时仅适当调整减水剂FDN的用量，以控制坍落度在收稿日期：2010—09～25作者简介：康宏伟(1973一)，男，甘肃镇原人，高级工程师，从180mm左右。根据高性能混凝土配合比设计的要事高速公路建设与管理工作。求及《纤维混凝土结构技术规程》中有关配合比设2011年2月第2期城市道桥与防洪科技研究75计的规定，参考文献7确定的基准混凝土配合比见表4。～R=表4基准混凝

6、土配合比(单位：kg／m。)水泥砂子集料水粉煤灰减水剂水胶比3907478561571324．40．32．3确定权重分配集A权重分配集A是指标集U上的模糊子集，该集1．3正交试验设计可体现各指标的重要程度。由于混凝土抗压强度利用“正交试验法”可以达到以少量试验取代是混凝土性能评价的非常重要的一个指标，因此全面试验，节省人力、物力的目的。为全面考察混将其权重定位0．3。而混杂纤维用于高性能混凝土杂纤维各因素对高性能混凝土抗压强度和劈裂抗主要是为了提高劈拉强度，改善其韧性，因此，混拉强度的影响，找出混杂纤维混凝土的较优配比，凝土劈裂强度的权重也同等重要其值取为0．

7、3，则出于经济和性能的考虑，根据正交试验法，采用了纤维混凝土韧性指标拉压比的权重取为0．4。故确正交表安排试验。考虑了4种因素：(1)钢纤维外形：考虑波纹形、端钩形和50％波纹形+50％端钩定权重分配集为：A={O．3／Y，0．3／Y，0．4／Y}，简记形3个水平；(2)钢纤维长径比：考虑30、50、7O3个为A={0．3，0．3，0．4}。水平；(3)钢纤维体积率：考虑0．5％、1％、1．5％2．4模糊综合评价值的计算3个水平；(4)聚丙烯体积率：考虑0．055％、0．11在评价集上引入一个模糊子集，称为评价％、0．165％3个水平。正交试验方案及试验结果见

8、表5。集合。它的模糊评价B：{6，6，