正交设计在混凝土配合比优化中的应用

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1、第5期(第336期)吉林水利2010年5月[文章编号]1009—2846(2010)05—0058—03正交设计在混凝土配合比优化中的应用张劲松(中铁十三局集团有限六公司，吉林长春130031)[擒要]蛄合工程实倒，对正交设计在混凝土配合比优化中的应用作了较为详尽的阐述。类似问题有一定的参考作用。[关键词]正变设计}砼配合比；优化[中圉分类号]TV431[文献标识码]B35m，水位高程72．9—80．8m，高出设计洞底1工程概况板15—22m；出口段地下水埋深8—16m，水位高程77．5—79．0m，高出设计洞底板19．5—南水北

2、调中线总干渠西市隧洞段是南水北调21m。中线京石段应急供水工程的重要组成部分，该段工程起点干渠桩号180+927．860，终点干渠桩2混凝土设计要求及原材料概况号183+417．450，线路总长2489．59m。工程位于河北省保定市易县境内，属暖温带2．1混凝土设计要求大陆季风气候区，四季分明。多年平均气温根据设计和施工规范要求，通过掺加粉煤灰l2．1℃，极端最高气温，43℃，极端最低气温一改善混凝土和易性和抗渗性能，掺加高效减水剂23℃，最大风速18．0m／s。年均无霜冻期221d，解决降低水胶比、提高强度、改善混凝土和易性最大

3、冻土深度68cm，多年平均降雨量600mm。和抗渗性能，掺加引气剂提高混凝土抗渗性能。建筑物区地下水主要为基岩裂隙水。勘探期混凝土设计龄期28天的性能指标详见表1。问地下水位变幅较大，进口段地下水埋深15—表1西市隧洞混凝土设计指标2．2原材料情况DH9引气剂(膏状)。2．2．1胶凝材料膨胀剂：河北省混凝土外加剂厂生产的水泥；鹿泉东方鼎鑫水泥有限公司生产的鼎DH11膨胀剂(粉状)。鑫牌P·O32．5和P·O42．5水泥。速凝剂：石家庄市新星建筑防水材料厂生产粉煤灰：河北西柏坡电厂粉煤灰。的HF一4速凝剂(粉状)。2．2．2外加剂2

4、．2．3集料减水剂：河北省混凝土外加剂厂生产的细集料：中易水天然河砂，细度模数2．63。DH3G高效减水剂(黄色粉状)。粗集料：井儿峪料场人工碎石，主要粒径为引气剂。河北省混凝土外加剂厂生产的5—20mm和2O一40mm。[收稿日期]2O10一O3—22[作者简介]张动松(1970一)，本科，工程师，现从事铁路、公路、水利、地铁、房建等行业的试验捡潮工作．一58～吉林水利正交设计在混凝土配合比优化中的应用张劲松2010年5月3．2．2砂率的选择3混凝土配合比设计砂率主要受石子级配、砂的细度模数、水胶比等的影响。通过试验，喷射混凝土

5、的砂率为3．1确定二级配粗集料的掺配比例52一53，水下混凝土的砂率为4O一按《水工混凝土施工规范》规定的级配范429，6，垫层混凝土的砂率为389，6—39，一级围，初步估算两级配石子的掺配比例，根据最大配常态混凝土的砂率为37％一4O，二级配常振实密度确定最终掺配比例。不同比例的粗集料态混凝土的砂率为339／6—39。组合比试验结果见表2。3．2．3水胶比的选择表2两级配石子不同掺配比例振实密度试验结果在原材料选定的情况下，水胶比是决定混凝土强度和耐久性的主要因素。故选择水胶比既要满足强度的要求，又要满足耐久性的要求，同时，又

6、要节约水泥。3．2．4混凝土配制强度的计算水工混凝土配合比计算时，以骨料饱和面干状态为基准。有别于建工行标的以骨料干燥质量为基准。混凝土配制强度的计算见表2。根据以往设计经验和已确定的设计参数范3．2配合比设计围，对常态混凝土、喷射混凝土进行配制。3．2．1外加剂掺量的选择表2混凝土配制强度计算减水剂：DH3G高效减水剂的掺量为0．7。引气荆：DH9的掺量按混凝土含气量4一6控制，其中抗冻等级高的混凝土取较大值，抗冻等级低的混凝土取较小值。速凝剂：HF一4的掺量为3．0。初步试验选定混凝土配合比汇总于表3。表3初步选定混凝土配合比

7、汇总表方法对混凝土配合比进行优化。采用四因素三水4运用正交设计对混凝土配合比进行优化平九次试验的正交表来分析。因素和各因素所对应的水平见表4。在前期选定的配合比基础上，运用正交设计吉林水利正交设计在混凝土配合比优化中的应用张劲松2010年5月表4L934正交设计方案4．4DH9掺量一强度T1—32．4，T2=33．7，T3—31．9，R=1．8从极差值看，对于强度的影响，混凝土容重最显著，水胶比显著，DH9略有影响，砂率几乎不影响。从各因素的T值看，混凝土容重过大或过小，对混凝土强度都不利，取2410Kg／cm3较为合理；不同的水

8、胶比，在设计时，可根据经验适当调整；砂率可根据混凝土工作性作适当调整；DH9可根据不同的抗冻等级来调整。其它考核指标的计算分析同强度。通过正交设计试验和分析，前期选定的混凝计算分析：(以强度为例)土配合比容重略偏大、水胶比略偏小，因此对第4．1混凝