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        基于正交試驗(yàn)礦物纖維混凝土性能的研究

        2017-11-30 10:21:31李化東

        李化東

        摘 要:作為一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料,礦物纖維以其良好的穩(wěn)定性、電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等優(yōu)勢(shì)性能,廣泛應(yīng)用于水泥混凝土領(lǐng)域。較鋼纖維、聚丙烯等纖維更具高性價(jià)比,將其摻入混凝土可顯著提高混凝土抗彎拉強(qiáng)度和抗裂性能。采用正交試驗(yàn)方法,分析水灰比、纖維摻加量、纖維長(zhǎng)度、纖維直徑等因素對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響。

        關(guān)鍵詞:礦物纖維混凝土;正交試驗(yàn);抗壓強(qiáng)度;抗彎拉強(qiáng)度

        中圖分類號(hào):U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        0.引言

        近年來(lái),綠色、環(huán)保的建筑材料受到各行各業(yè)的青睞。礦物纖維以其良好的穩(wěn)定性、電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等優(yōu)勢(shì)性能,廣泛應(yīng)用于水泥混凝土工程領(lǐng)域中。傳統(tǒng)混凝土存在著抗彎拉強(qiáng)度低、容易開(kāi)裂等缺點(diǎn),現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)已對(duì)混凝土的抗彎拉強(qiáng)度提出了更高的要求。在普通混凝土中摻入礦物纖維即可提高其力學(xué)強(qiáng)度,又可良好地改善其耐磨和脆性性能。因而,對(duì)于纖維混凝土的研究已經(jīng)成為目前水泥混凝土領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

        1.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)因子設(shè)計(jì)的分式原理,采用由組合理論推導(dǎo)的正交表來(lái)安排設(shè)計(jì)試驗(yàn),它的優(yōu)點(diǎn)是能在眾多試驗(yàn)方案中優(yōu)選出代表性強(qiáng)的少數(shù)試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn),并通過(guò)結(jié)果分析推斷出最優(yōu)方案。

        1.1原材料試驗(yàn)

        水泥采用長(zhǎng)春亞泰普通硅酸鹽水泥P·O42.5,其細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格;粗集料采用5~25連續(xù)級(jí)配石灰?guī)r,各項(xiàng)指標(biāo)合格;細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)為3.1的天然河砂;礦物纖維選用南方某礦物纖維有限公司產(chǎn)品,主要性能見(jiàn)表1;減水劑采用聚羧酸型高效減水劑,摻量為1%。

        1.2試驗(yàn)因素和方案選擇

        影響水泥混凝土的抗壓、抗彎拉等強(qiáng)度性能的因素眾多,利用正交試驗(yàn),通過(guò)多因素多水平共同作用組合下的礦物纖維水泥混凝土力學(xué)性能分析,確定各因素對(duì)混凝土性能的影響情況。本文采用四因素三水平的正交試驗(yàn)方案,對(duì)礦物纖維混凝土度性能影響程度進(jìn)行分析。

        混凝土目標(biāo)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)選擇C40,制備標(biāo)準(zhǔn)尺寸(150mm×150mm×550mm)小梁抗彎拉強(qiáng)度試件,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)28d后,對(duì)試件先進(jìn)行抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn),再繼續(xù)對(duì)折斷后混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。選擇水灰比、纖維摻量、水泥用量、砂率4個(gè)影響因素,每個(gè)因素對(duì)應(yīng)3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),各影響因素設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

        吉林省教育廳十三五科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目( 吉教科合字 [2016] 第537號(hào)) 資助。

        測(cè)定所得礦物纖維混凝土28天齡期時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果,見(jiàn)表3。

        2.正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

        通過(guò)對(duì)表3、表4中3個(gè)水平四因素綜合作用下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和數(shù)值分析,對(duì)于礦物纖維水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度的性能影響程度可從上述試驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論:

        (1)在水灰比、纖維摻量、水泥用量、砂率4個(gè)影響因素中,礦物纖維摻量對(duì)混凝土抗彎拉強(qiáng)度的影響最大,隨著纖維摻量的增加其影響呈現(xiàn)出先增后減的態(tài)勢(shì);水灰比對(duì)礦物纖維混凝土的抗彎拉強(qiáng)度的影響也較大,水灰比的越大,抗彎拉強(qiáng)度降低越多。水泥用量和砂率對(duì)于礦物纖維混凝土抗彎拉強(qiáng)度都會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響,但影響程度不是十分明顯。

        4個(gè)影響因素對(duì)于礦物纖維混凝土抗彎拉強(qiáng)度的影響程度順序?yàn)椋豪w維摻量>水灰比>砂率>水泥用量。

        (2)在水灰比、纖維摻量、水泥用量、砂率4個(gè)影響因素中,水灰比和纖維摻量都會(huì)對(duì)礦物纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生比較大的影響,將兩者進(jìn)行比較,水灰比的影響程度更加明顯。當(dāng)水灰比不繼增大時(shí),礦物纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)遞減的態(tài)勢(shì)。隨著礦物纖維摻量的增加,混凝土的抗壓強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)先增后減的態(tài)勢(shì)。水泥用量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響要大于砂率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響程度。

        4個(gè)影響因素對(duì)于礦物纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的影響程度順序?yàn)椋核冶?纖維摻量>水泥用量>砂率。

        結(jié)語(yǔ)

        本文采用正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì),在影響礦物纖維混凝土性能的多種因素中,分析水灰比、纖維摻量、水泥用量和砂率4個(gè)影響因素對(duì)礦物纖維混凝土性能的影響,通過(guò)對(duì)所得試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論:

        (1)對(duì)于礦物纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的影響程度順序?yàn)椋豪w維摻量>水灰比>砂率>水泥用量。

        (2)對(duì)于礦物纖維混凝土抗彎拉強(qiáng)度的影響程度順序?yàn)椋核冶?纖維摻量>水泥用量>砂率。

        參考文獻(xiàn)

        [1]龔文惠,雷紅軍,寧虎.正交試驗(yàn)法在土工試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ),2006,20(5):78-80.

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        [3]趙玉肖.玄武巖纖維水泥混凝土路面施工工藝及質(zhì)量控制[J].中外公路,2013,33(2):72-74.

        [4]羅坤,陳錦.基于正交試驗(yàn)玄武巖纖維混凝土性能指標(biāo)影響因素研究[J].湖南交通科技,2016,42(4):41-43,85.endprint

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