探析桥梁砼配合比的正交试验及优选过程
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[摘要]目前我国高速公路和城市高架立交桥保持着一个较快的发展速度，而大体积的钢筋砼结构在建设过程中得到了大面积的应用。桥梁的砼配合比不仅要保证桥梁质量，还要兼顾外观表面具有边角分明、平泽均匀的特点。本文也就此分析了为了实现这样的目标在桥梁施工过程中砼的配合比的选择过程和方法。
关键词：桥梁施工；砼配合比；正交试验
中图分类号： U445文献标识码：A文章编号：
前言
目前我国高速公路桥梁和城市高架立交桥梁主要以砼结构为主，大体积砼在桥梁的施工建设过程中应用的范围越来越广泛，频率越来越高。不过，桥梁砼表面也会产生缺陷，因此在桥梁的施工过程中应注重对砼原材料质量的监督和砼配合比的监控以及大体积砼设计的监督。 [1]本文将采用正交试验方法，在简单分析砼表面缺陷产生的原因的基础上，探究适用的砼配合比。
原材料的选择
水泥
在水泥的选择上，我们选择细度（80 μm）都为1.4%，标准稠度为27.6%的水泥。1号水泥和2号水泥抗压强度在3d和28d条件下分别为26MPa和47.8MPa，26.5MPa和47.1MPa，抗折强度在3d和28d条件下分别为5.7MPa和7.2MP，5.2MPa和6.9MPa。
粉煤灰
我们选择的粉煤灰的化学组成包括SiO2含量为50.4%，Al2O3含量为27.3%，SO3含量为1.7%。除此以外粉煤灰的烧矢量为4.8%，含水量是0.4%，需水量比是93%，细度则为10.5%。
骨料
我们选择连续级配碎石和水洗机制砂来作为正交试验的骨料。碎石的部分技术指标为针片状含量4.2%，压碎指标12.7%，松散堆积密度1480kg·m-3。在不同的筛孔尺寸下，碎石的标准累计筛余和实际累计筛余也会有所区别。水洗机制砂的部分技术指标为细度模数为3.6，压碎指标为11.8%，松散堆积密度1580 kg·m-3，石粉含量则为7.4%。
拌和用水
拌和用水也有一系列的技术指标规定。拌和用水pH值应大于4，不溶物应小于5000mg·L-1，可溶物应小于10000 mg·L-1，氯化物（以Cl-计）应小于3500，酸盐（S0i计）应小于2700 mg·L-1。
外加剂
在外加剂的选用上并没有太多的技术指标要求，一般来说外加剂的减水率在20%皆可。
在计算水泥的砼配合比上设计方法有许多种，正交试验法是其中之一。 [2]砼配合比中所涉及的正交试验是指一种适用于多水平多因素的试验研究，利用正交试验法能够经济、快速、高效地对多水平多因素的试验进行分析和研究。正交试验法基本原则是依据正交性从全面整体的试验中选择几个具有代表性的因素来进行研究试验，这些具有代表性的因素具备整齐可比和分散均匀的特点，最后通过正交表展开实验安排以及试验结果的分析。
(1)试验对象目标
我们可以通过正交试验来分析和探究水泥的种类、碎石和机制砂的选择、粉煤灰的掺量和外加剂的选用等多种因素是否会对大体积砼的抗压强度、抗劈裂和拉伸强度、砼的粘聚性、保水性和流动性以及大体积砼的凝结时间产生影响，在试验的结果基础上最后计算出合适施工现场条件的大体积砼的最优配合比。目前桥梁大体积砼施工主要采用泵送，砼的坍落度在170～210 mm范围之间，而砼的初凝时间一般需要控制在12小时和15小时之间。
(2)试验因素与水平
在做正交试验时，我们基本上选定了试验所用的外加剂和集料种类，在去除这两种因素之后，那么会对砼性能产生影响的主要因素剩下水泥的种类，粉煤灰的掺量、水胶比例和外加剂的使用量。为了保证大体积砼的总体耐久度，我们在粉煤灰或者火山灰等活性材料的掺量上做了严格的控制，使活性材料的总掺量控制在胶凝材料总量的50%以下。针对本文试验时所选用的水泥种类，我们将粉煤灰的掺量定在30%、35%、40%的比例，同时水胶比例选定在0.44和0.46左右，外加剂的掺量控制在0.8和0.9水平左右。在试验对象目标和试验因素被确定后，我们利用正交表完成正交试验。
(3)选择正交表安排试验
此处，我们所选用拟水平法，将35%粉煤灰量、0.46的水胶比和0.9的外加剂掺量重复，选用正交表L8（4个水平和2个水泥种类）来安排试验，并得出最后的试验结果。
表格1：正交表L8试验方案
表格2：试验结果
结合表格1和表格2我们得出结论，对于大掺量的粉煤灰砼，那么粉煤灰的总掺量会对砼的性能产生主要的影响，尤其是对砼的抗压强度和抗劈裂和拉伸强度的影响最明显；而水胶比例则会对砼的粘聚性、保水性和流动性及抗拉强度具有明显影响。除此以外，我们还发现不同的水泥种类也会影响砼的抗压强度和粘聚性、流动性及保水性。在凝结时间上，外加剂的总掺量将会有重要影响。
总结
通过正交试验法有利于我们对各因素给大体积砼性能形成的影响展开深入仔细的分析和对比，从而对砼配合比进行一个优选的过程。正交试验缩短了总体的试验周期，降低了试验的次数，同时也能够得出对比明显、准确的结论。
参考文献：
[1]邢世海，李国柱，孙祖元．超掺粉煤灰混凝土在大体积混凝土工程中的应用研究[J]．混凝土，2004(3)．
[2]李月英．磨细矿渣掺量对高性能路面砼性能的影响分析[J]．公路与汽运，2010(6)．