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粗集料粒径和级配对混凝土抗折强度的影响
文摘
2024-10-12 07:01
河南
混凝土是由水泥、砂子、石子用水拌和后经养护硬化的一种非均质材料,尽管在施工过程中混凝土拌合物被搅拌得比较均匀,但与金属材料相比,其均质性比较差。即使是由质量控制较好的一盘混凝土制成的试件,其抗压和抗折强度也是在一定范围内波动,表现出一定的离散性。当前我国各地区正在加快县乡公路的建设,由于投资力度的限制,各地区都根据本地区的实际情况在保证工程质量的情况下尽可能地降低工程造价,河南省平顶山地区采用当地丰富的卵石材料配制的水泥混凝土来铺筑路面,取得了良好的使用效果。由于卵石材料的粒径差异较大,并且受到现场施工条件的限制,造成卵石混凝土路面的抗折强度离散性非常大,从而给施工质量控制带来一定的难度。为了尽可能地降低离散性,通过卵石混凝土试验研究不同的因素对卵石混凝土抗折强度离散性的影响,从而为在路面施工中采取合理的技术措施、降低卵石混凝土抗折强度的离散性提供技术支持。
1材料与试验方法
1
.
1试验原材料
粗集料:主要采用平顶山汝河的卵石材料,卵石的最大粒径为31
.
5
mm
,卵石的级配良好。在试验中将把卵石材料筛分成5mm
~
20
mm
,51
mm
~
31
.
5
mm
,201
mm
~
31
.
5
mm
三个粒径和级配。
水泥:采用郑州金龙水泥厂生产的325号普通硅酸盐水泥。
砂子:为平顶山汝河河砂,细度模数为2
.
8。
其中砂石材料全部采用饱和面干状态制作试件。
1
.
2试验方法
强度试验按GB
/
T50081普通混凝土力学性能试验方法标准的规定进行,将150
mm
×150
mm
×550
mm
的标准试块在标准养护条件下养护28d后测其抗折强度。
1
.
3正交设计
采用正交设计的方法来安排各试验因素,考察水灰比、砂率、卵石最大粒径和级配三个因素对混凝土抗折强度离散性的影响。在试验中采用变异系数
C
v
来表征不同水平因素组合情况下的数据离散性,变异系数是标准差除以平均值的比值,它是衡量一组数据中各个试验值相对离散程度的一种特征数。然后通过级差分析、方差分析、多重比较分析各种因素对变异系数C
v
的影响。
正交设计因素水平如表1所示。
2试验结果及分析
试验数据统计见表2,正交试验结果见表3,详细的试验结果分析如下。
2
.
1级差分析
级差分析结果见表4。
从表4中可以看出,当水灰比从0
.
41变化到0
.
47时,卵石混凝土抗折强度变异系数的级差为0
.
036;当砂率从33%变化到27%时,此时的级差为0
.
003;当卵石最大粒径从20n'fD
.
的连续级配变化到20mm
~
31
.
5mm的间断级配时,变异系数的级差为0
.
080。由此可以看出,卵石最大粒径和级配对抗折强度的离散性影响最大,水灰比的影响其次,砂率的影响最小。
2
.
2三个水平因素的趋势图分析
各水平因素与变异系数趋势图见图1,从趋势图上可以看到,抗折强度的变异系数随着水灰比的增大而增大,随着砂率的增大而减少,随着最大粒径的减小和级配逐渐变好,变异系数逐渐减小。根据此结论,建议在配置混凝土时要选用较大的砂率、较小的最大粒径和级配良好的卵石材料,这样才能降低卵石混凝土抗折强度离散性,从而保证工程的质量。
2
.
3方差分析
方差分析见表5。通过级差分析和趋势图分析,可以得出各种水平因素对卵石混凝土抗折强度离散性的影响规律。为了定量地判断各种水平因素组合对卵石混凝土抗折强度离散性的影响,可以利用方差分析来实现。
在方差计算中给定a=10%,由表5中可以看出卵石的最大粒径和级配对抗折强度的离散性有显著的影响;砂率和水灰比对抗折强度的离散性没有显著的影响。这一分析结果与级差分析的结果一致。
3结语
根据试验结果分析和理论分析,可以得出以下结论:1)卵石混凝土路面的抗折强度随着最大粒径的减小而增大,选择合适的最大粒径既能保证路面质量又能降低强度的变异性。2)选用连续级配的卵石材料配置的混凝土其离散性小于间断级配配置的混凝土强度。3)在用卵石配制混凝土时宜采用较大的砂率,这样更有利用于降低混凝土抗折强度的离散性。
在县乡公路建设中,为了尽可能地保证工程质量,降低水泥混凝土路面抗折强度的离散性,在混凝土路面施工中必须严格控制原材料卵石的最大粒径和级配,从而提高工程的质量。
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzNjU1MTYwNw==&mid=2247519069&idx=4&sn=f17f011c64bf0d7f83e1aa63e04a9018
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