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1、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Orthogonal Experimental Research on Mix Design ofHigh Performance ConcreteWang YinglongDepartment of Architectural Engineering, ZhangzhouInstitute of Technology, Fujian Province 363000A b
2、 s t r a c t : T h i s t e s t m a ke s u s e o f o r t h o g o n a l ex p er i me nt a l met hod to s t udy t he i n f lue nc e l aw of mechanical property of concrete, in order to determine t he b e s t m i x prop or t ion, a nd f u r t herly prov ide t he basis for the future desig n of mix propo
3、rtion of high performance concrete.K e y wo r d s : h i g h p e r f o r m a nc e c o nc r e t e ; m i x proportion; optimization; orthogonal experiment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
4、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： P O42.5普通硅酸盐水泥。细集料为细度 模数为2 .7的河 砂，级配 连 续；粗集 料最 大 粒 径 为2 0 m m，连 续 级配；矿渣微粉 粒径 10m；硅粉 粒径 0.3m，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
5、L9(34)正交表。由 于L9(34)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。2.F (20.9,20)=2 .59, F(2 , 20)=3.49, F(2 , 20)=5.85, F (2 ,22)=2 .56 0.9 50.9 90.9,F (2,22)=3.44, F (2,22)=5.72,多少表示影响显著性的大0.950.99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
6、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
7、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ABCD10.221.651020.241.8101530.262.01520表4方差分析方差名称SfS/fF显著性抗 压 强 度A610.802305.414.10B31.147215.57C282.692141.36.526D139.92269.963.230误402.071822.43误433.222021.66劈 拉 强 度A0.99620.49822.63B0.10620.0532.413
8、C1.03920.5223.62D0.03720.019误0.395180.022误0.432200.022抗 折 强 度A1.9120.9533.56折0.1220.058强1.5820.7922.96度0.1920.094误5.60180.311误5.90200.268表3极差分析抗压强度/MPa劈拉强度/MPa抗折强度/MPaABCDABCDABCDK159.5955.3653.7651.374.814.624.584.4910.109.799.710.10K255.6052.9358.7056.824.444.544.774.589.569.7010.009.56K348.1255.0
9、250.8655.124.374.474.294.559.489.369.419.48R11.472.437.845.450.440.150.480.090.600.160.590.20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/MPa1A1B1C1D161.7353.2955.284.785.064.6810.359.7510.052A1B2C2D266.0666.5561.574.785.105.2610.6510.809.963A1B3C3D354.7564.3952.704.654.454.379.8110.059.304A2B1C2D360.8057.2666
10、.344.804.654.8110.359.759.755A2B2C3D141.2346.8254.303.984.244.209.907.959.606A2B3C1D263.3855.7254.564.444.304.599.969.309.457A3B1C3D245.6344.0053.904.364.144.208.4610.359.308A3B2C1D346.0950.7942.964.274.494.499.399.369.699A3B3C2D150.6151.5547.524.304.494.629.609.309.90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
11、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：=1 30、k=3 78。将式(1)的计 算值与试验值相比，其比值均值为1 002，方差为0 00003，变异系 数为0 00003；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5-10。(3)矿渣微
12、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5.6V（5.6V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
13、，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7.5V,最终 降为5.6 V。由于该继电器动作电压7.5V过小，与最终的5.6 V非 常接近，而电容放电形成的电压变化曲线在此阶段（7.5V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
14、 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
15、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55%70%，动 作功率不低于5W的电压型时间继电器。参考文献1 魏大千使用正交试验法设计高性能混凝土配合比 J河南建材.2010,32 王声成高性能混凝土配合比设计及其性能试验研究J建材与装饰.2009,11file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt涵盖各行业最丰富完备的资料文献，最前瞻权威的行业动态，是专业人士的不二选择。file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58
高性能混凝土配合比设计的正交试验探讨
