新型复合材料增强剂正交试验研究

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1、新型复合材料增强剂正交试验研宄柯旭崔凯张晓玲杨华山祝豪华龙一飞贵州师范大学摘要：随着建筑材料和建筑施工技术的发展，对建筑材料的性能要求越来越高。其中建筑材料的高强度和高工作性己经有了较成熟的研宄，混凝土耐久性研宄中一个最棘手的问题是，如何控制和防止有害裂缝的产生。目前提高混凝土强度常用的方法是掺入硅粉，但是在硅粉的运用过程中也出现很多问题。硅粉混凝土早期收缩量大易于开裂、施工困难；同时随着近年来硅粉的大量应用，硅粉有供不应求的趋势，价格越来越高，增加了工程应用成木。大量的研究和应用实践表明:掺加膨胀剂，形成补偿收缩，是抑制早期收缩裂缝最方便最经济、最有效的措施[3]。粉煤灰作为混凝土摻和料

2、被广泛运用于混凝土生产，但是其早期强度低，无法，所以高强混凝土中的掺量一般较小。本文以正交试验的方法主要研宂配置参数膨胀剂、MP、过0.045mm筛粉煤灰3个因素对水泥基材料强度的影响。关键词：正交试验;配合比;微观结构;作者简介：柯旭(1993年生)，男，汉族，贵州瓮安人，本科在读。作者简介：杨华山(1976年生)，男，汉族，甘肃武威人，武汉大学博士，主要从事建筑材料方面的研究。基金：2016年贵州省大学生创新创业训练计划，项B编号：(201610663005)1试验1.1试验材料(1)水泥:试验所用水泥为西南P•042.5普通硅酸盐水泥。水泥各项物理检测检测结果如表1所示，水泥主要化学

3、成分如表2所示。下载原表表2P*042.5水泥的化学成分（质量分数/%）⑵MP:MP是自主配制的一种新型混合材料。利用扫描电镜对干燥后的MP的形貌放大到1000倍和2000倍进行丫观察，可以看到大部分都是表面光滑的小球。并对MP进行激光粒度分析，可以看到MP的平均粒径为1.805um，尺寸在0.811um-5.834um以内范围以内的MP占总量的90%,尺寸在0.811um以下的MP占总量的10%。⑶膨胀剂:试验用膨胀剂为贵州某公司提供，对其进行X射线衍射分析，可以看出膨胀剂的主要矿物组分是石膏和碳酸钙。（4）粉煤灰:粉煤灰是由贵阳某建材有限公司提供的II级灰。将其过45um筛得到小于45

4、™的粉体（以下简称粉煤灰（筛））。为了分析粉煤灰（筛）粒度和粒度分布对其进行激光粒度分析。可以看出，粉煤灰（筛）的平均粒径为12.731um,尺寸在2.285um-34.648um范围内的颗粒占总量的90%,尺寸在2.285um以下的颗粒占总量的10%。为丫分析粉煤灰（筛）对水化反应的影响，又对其X射线衍射分析。可以看出粉煤灰（筛）的矿物组分主要是石膏、石英、莫来石。1.2试验方法探究新型混凝土耐磨剂的配合比，初选MP,膨胀剂，粉煤灰（筛）3个主要因素,每个因素选取3个水平，因素水平表如表3所示。为了简单又准确的确定耐磨剂配合比采用正交试验，通过分析各因素对胶砂3d及28d抗压强度（试件尺

5、寸为40mmX40mmX160mm）的影响以及影响规律，进而确定最佳配合。表3因素水平表下载原表2结果与分析2.1试验结果正交试验试验结果如表4所示。2.2结果分析（1）对正交试验结果进行极差分析和方差分析，其结果分别如表5、表6所示。表53d极差分析结果下载原表表63d方差分析结果下载原表（2）由表6可以得出，对于胶凝材料28d抗压强度，各影响因素顺序为:膨胀剂掺量一粉煤灰（筛）掺量一微珠掺量，对于28d抗压强度膨胀剂掺量的影响相对其他两个因素更为显著，微珠和粉煤灰（筛）的掺量对胶凝材料强度的影响不大。（3）由各影响因素不同水平对试验指标的影响趋势可知，配制混凝土增强剂时，最佳配合比为A

6、3B2C3,即膨胀剂掺量为6%，微珠掺量为5%，粉煤灰（筛）掺量为8%[5-7]。3结论试验结果表明:在水化初期，膨胀剂掺量对水泥基材料的强度影响起较大作用，其次是粉煤灰（筛）掺量的影响;而随着水化反应进行程度的不断加深，MP和粉煤灰（筛）掺量逐渐取代膨胀剂的掺量;通过对试验结果的分析，可以确定强度达到50MPa的新型复合材料增强剂的具体配合比，即膨胀剂掺量为6%，MP掺量为5%，粉煤灰（筛）掺量为8%。参考文献[1]韩素芳.混凝土工程病害与修补加固[M].北京:海洋出版社，1996.[2]黄国兴，陈改新.水工混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1998.[3]刘崇

7、熙，汪在芹.坝工混凝土耐久寿命的现状和问题[J].长江科学院院报，2000,17（1）:17-20.[1]杨春光，王正屮，田江永，等.抗冲磨混凝土的研宄应用和发展[M].屮国农村水利水电，2006（6）:97-99.[2]杨坪，彭振斌.硅粉在混凝土中的应用探讨[J].混凝土，2002(1):11-14.[3]李趋，关贵珍，丁贵东.白石水库泄洪排砂底孔硅粉混凝土的设计与实验研究[J].水利水电技术，1998,29(9):4