大摻量粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究

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1、大摻量粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究摘要：采用正交試驗(yàn)方法對大摻量粉煤灰混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)研究，在此基礎(chǔ)上提出大摻量粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，并，討論了水泥品種，水膠比，膠凝材料用量和粉煤灰摻量對其28d強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，正交試驗(yàn)方法可以應(yīng)用到大摻量粉煤灰配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)中；在4個(gè)因素中，粉煤灰摻量對混凝土強(qiáng)度的影響最大。關(guān)鍵詞：粉煤灰混凝土、配合比設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)混凝土是世界上最主要的建筑材料。但是，混凝土中的重要組成之一水泥的生產(chǎn)不僅消耗大量能源和資源，同時(shí)還釋放大量有害氣體。所以尋求一種可以替代水泥的材料是混凝土工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路

2、，粉煤灰是一種可以經(jīng)濟(jì)有效地替代水泥的膠凝材料。1大摻量粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)1.1大摻量粉煤灰混凝土主要特點(diǎn)(1)更多地節(jié)約水泥和處理電廠廢棄物，可節(jié)能、節(jié)約資源和改善溫室效應(yīng)。(2)降低混凝土材料成本。(3)降低混凝土水化熱。(4)提高混凝土抗?jié)B性、抗氯離子滲透和化學(xué)腐蝕及堿集料反應(yīng)的能力。(5)早期強(qiáng)度相對較低。(6)抗鹽凍剝蝕性能差。1.2大摻量粉煤灰混凝土的配制措施采取的技術(shù)路線：硅酸鹽水泥+粉煤灰+高效減水劑，采用常規(guī)混凝土攪拌和成型方法。(1)選擇高標(biāo)號硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥中以熟料為主，除石膏外摻人其他

3、混合料較少和沒有，則其性能穩(wěn)定，不會(huì)由于水泥的因素引起混凝土性能的波動(dòng)。另外，水泥強(qiáng)度越高，有利于提高水泥石的強(qiáng)度，最終達(dá)到提高混凝土強(qiáng)度的目的。(2)選擇水膠比。低水膠比是高性能混凝土的配置特點(diǎn)之一，而高強(qiáng)混凝土更是要求低水膠比。水膠比的變化對大摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度是非常敏感的，為達(dá)到混凝土的低滲透性以保證其耐久性，無論設(shè)計(jì)強(qiáng)度是多少，配置高性能混凝土的水膠比一般都不能大于0．40，以保證混凝土的密實(shí)。粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度低，特別是粉煤灰的摻量較大時(shí)，混凝土水膠比的選擇都較高，難以避免粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度降低。(3)提高膠凝材料的總用量。混凝土

4、必須要有足夠的漿體溶度和數(shù)量，得到良好的工作性能，才能保證混凝土的耐久性。而當(dāng)膠凝材料總用量一定時(shí)，降低水膠比實(shí)際上就是降低了混凝土的用水量，會(huì)使混凝土流動(dòng)性受到較大影響，為保證混凝土拌和物具有足夠的流動(dòng)性，在低水膠比條件下，需要適當(dāng)提高膠凝材料用量，以此來保證混凝土的用水量。(4)8粗集料采用分級級配以及選擇較小的最大粒徑，粗集料的最大粒徑小于普通混凝土使用的粗集料，因?yàn)樽畲罅捷^小，則集料與水泥漿的界面應(yīng)力差也較小，應(yīng)力差可能會(huì)引起微裂縫；另外，較小的集料顆粒強(qiáng)度比大顆粒強(qiáng)度高，因?yàn)閹r石破碎時(shí)消除了控制強(qiáng)度的最大裂縫。為了減小粗集料的空隙率，粗集

5、料的級配采用分級級配。(5)細(xì)集料盡量選擇偏大一些的細(xì)度摸數(shù)。(6)對粉煤灰進(jìn)行改性處理。盡管粉煤灰是一種火山灰活性混合料，但粉煤灰的活性在礦物摻合料中是屬于偏低的一類，又因原狀粉煤灰的質(zhì)量、顆粒的不均勻性也會(huì)降低粉煤灰的各種性能，如果對原狀粉煤灰不進(jìn)行改性以及活性激發(fā)的處理，那么粉煤灰所賦予混凝土的優(yōu)越性則不能表現(xiàn)出來。對粉煤灰進(jìn)行細(xì)磨可以改善粉煤灰的性能，細(xì)磨時(shí)間為2h；另外，在眾多激發(fā)粉煤灰活性的方法中，采用硫酸鹽激發(fā)劑效果最好，所以要把粉煤灰和激發(fā)劑一起細(xì)磨。1.3大摻量粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟1.31按經(jīng)濟(jì)條件確定灰膠比K式中：B：所用粉

6、煤灰的膠凝系數(shù)；F：單位粉煤灰用量；C：單位水泥用量；K：灰膠比。1.32確定單位用水量W式中：T：坍落度j：綜合減水因子1.33確定水膠比1.34確定單位水泥用量C和單位粉煤灰用量F81.35確定砂率SP和集灰比N3.16確定單位用砂量S和單位用石量G大摻量粉煤灰混凝土，由于具有早期水化活性較低，水化熱較小，放熱速率緩慢，經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，例如高層建筑物底板、橋梁承臺、水庫大壩等。這類混凝土的配合比設(shè)計(jì)一直沒有普遍認(rèn)可的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或方法，研究人員只是通過各自的試驗(yàn)研究得出一些探索性的經(jīng)驗(yàn)成果并且多采用平行試驗(yàn)的方法，

7、試驗(yàn)任務(wù)相當(dāng)繁瑣，這變相地限制了這類混凝土的推廣應(yīng)用。正交試驗(yàn)法¨具有“均衡分散性”和“綜合可比性”的特點(diǎn)，是研究和處理多因素試驗(yàn)的一種科學(xué)方法，按該方法進(jìn)行混8凝土配合比試驗(yàn)，其結(jié)果能客觀地反映制配規(guī)律，較方便地進(jìn)行配合比優(yōu)化；利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，還能避免盲目性的試驗(yàn)，大幅減少試驗(yàn)次數(shù)、縮短研制時(shí)間。目前國內(nèi)外研究人員在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中已逐漸運(yùn)用正交設(shè)計(jì)的方法J。本文利用正交設(shè)計(jì)方法，以混凝土抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)，對大摻量粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交分析，從而得到最優(yōu)試驗(yàn)方案。2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1原材料與試驗(yàn)方法原材料包括：冀東P

8、．032．5、P．042．5、P．$32．5水泥；粗骨料為5mm一25mill薊縣碎石，細(xì)骨料為遷安河砂和薊