山东东方路桥建设总公司 山东临沂 276005
摘要：正交试验法是数学的搭配和正交可比性的原则，得到最小试验次数的一种非常有效的方法。本文采用正交试验法，在预应力混凝土空心板理论的设计中，得到了合理的桥梁比例。
关键词：正交试验；水泥混凝土配合比；应用；研究；
1前言
对于桥梁现场搅拌站，水泥混凝土配合比设计是其主要工作内容，做混凝土配合比设计原则是：在保证混凝土强度、耐久性、配合比设计和施工的和易性符合要求的前提下尽可能的降低水泥用量，降低项目成本，避免资源浪费。影响混凝土强度的因素有水泥用量、水灰比和砂率。根据传统的测试方法，在三个因子中分别选取3个不同的参数（称为level），需要进行27（33）个测试来得出结论，这既费时又费力。而实验数据是无组织的，难以进行系统的分析。正交试验方法，通过合理安排因素和水平，只在实验中进行代表性的部分，极大地提高了工作效率，并能对一系列检测结果进行科学分析。
水泥混凝土配比设计的基本原理是满足四项要求的抗弯强度、耐久性能、经济性能和工作性能。混凝土坍落度，如果太小，不容易振动密实，努力铺平道路，甚至出现窝坑峰值；另一方面，对于混凝土，必须有最小的坍落度和最大的坍落度要求。混凝土配合比设计，通常用于新种类的水泥和掺合料，水泥用量、水灰比、砂率、粒径大小、粗集料粒度分析和选型问题等。由于不同配比的影响，如何设计和分析测试结果，是测试人员在短时间内测试并得出一个全面、正确结论的一个重要任务。
2试验目的与考核指标
本实验的主要目的是找出最佳配合比。水泥、水灰比、砂率等三种因素对混凝土强度的影响明显，希望通过试验找出分级范围内的规范要求，满足混凝土强度的影响。
3决定因素和水平
考虑了水泥用量、水灰比和石子综合分级的选择，并对各因素进行了选择。沙子的比例固定在32%。从2~3.5cm、1~3cm、1~2cm、0.5~1cm4种类型的石子中选择了第三组石子。根据四种石子的分级，设计了不同比例的三种不同的合成等级，编号为1#、2#和3#。它的在中间，1#的上限值接近标准范围，整体情况比较粗；2#水平匹配标准范围的中值；3#的水平接近标准范围的下限。
4试验方案及结果分析
根据所选定的因素和因素水平，选用L9（34）正交方案进行配比试验，试验结果见表1。
表1正交试验结果
结果表明：水泥掺量、水灰比、品位分布等三个因素的主要顺序。水泥用量对混凝土强度的影响最大，随着水泥用量的增加，混凝土的抗折、抗压强度增大。其次，水灰比，混凝土抗折和抗压强度指数随着水灰比的增大而减小。混凝土的强度也受石子的影响，其抗压强度随石子的粗糙度增大而增大。
从表1、4、5、7、8、9个试验因子水平组合可使用，综合分析等气候条件的运输和建设，组合水平如下：水泥用量360公斤，水灰比为0.43，石子为3#。混凝土的用量为每立方米混凝土是水泥360公斤，603公斤，320公斤2~3.5厘米，1~3厘米385公斤，256公斤1~2厘米，0.5~1厘米的321公斤，155公斤的水。相应比例为水泥：沙砾=1：1.675。
5配合比的应用
混凝土配合比的比例是由砂子和石子在干燥状态下计算出的材料比例，并根据场地砂和石子的含水量，将试验室配合比转化为工地施工配合比。在生产过程中，可以随时观察物料，并及时调整物料的分级或水分。从整个施工过程和质量检测结果来看，该匹配设计是成功的。项目建设进展顺利，道路强度自检率达到100%，督查合格率为100%。
5.1混凝土的选材
还应注意选择材料：
1）合理选择水泥标签。水泥标号较低，所制备的混凝土混凝土可以满足所有技术要求，但由于水泥用量较大，会影响其耐久性。此外，水泥标号太低，但选择范围太窄，正交试验的意义就消失了。
2）根据不同的工程结构选择材料。从以上分析可以看出，水泥混凝土具有以下易忽略的特点：当石子稍厚时，其抗压强度较高；当石子较薄时，抗折强度较低。根据该特点，在选择桥梁涵洞的石材时，作为抗压强度的主要质量控制指标，该范围的上限应与粗石材料相近。在路面结构的选择上，如果要满足主要的质量控制指标，那么所选择的石料范围的下限应接近于细石。
5.2混凝土配比设计
1）采用正交设计法确定混凝土配比的比例，选择不综合的因素，选择影响小、经验数据可靠的因素，选择经验数据。还应在合理范围内确定因素的水平，否则将增加不必要的工作。
2）根据工程结构和施工现场配套条件（如运输设备）合理确定用水量。虽然一些工程结构需要相对较小的坍落度，但大多数大多数情况下需要大量运输车集体劳作才能完成。因此，在确定滑坡和增加水泥砂浆用量时，必须考虑所有因素。
5.3现场施工
当匹配比例应用于现场施工时，必须完成以下工作：1）在搅拌设备称重时要准确，并能随时掌握施工现场并且大概计算骨料的含水量。2）在夏季或冬季施工中，由于水分容易蒸发，必须根据运输车辆和距离，适当提高水灰比，保持混凝土的工作能力，确保施工顺利进行。
6结论
1）通过正交分析，可以快速分析不同因素对测试结果的影响，可以更准确地找到影响测试结果的主要因素。
2）影响混凝土强度的因素是水泥、水灰比、砂率、水泥用量对混凝土强度的影响，混凝土的抗弯和抗压强度随着水泥用量的增加而增加。其次是水灰比，随着水灰比的增大，混凝土抗折和抗压强度指数降低。
采用正交设计作为一种混合设计工作，我们是初学者，最初的应用，只做直观的分析，即使它完全满足工作的需要。同时缩短了试验周期，减少了试验次数，得到了系统的结论。严格而细致的测试，为了使每一个数据都趋向于“真实值”，减少偶然误差，通过正交表设计确定合理混合比例的前提，或将给出错误的判断，设置不合理的混凝土配合比。
参考文献：
[1]杨林，张秉夏.TG-2型土壤固化剂水泥石灰土的强度和稳定性试验[J].公路交通科技，2013，30（09）：27-32.[2017-09-05].
[2]潘怀兵，熊鑫，熊锐.基于正交试验的水泥—乳化沥青混合料配合比设计[J].水电能源科学，2011，29（07）：80-83+196.[2017-09-05].
[3]齐宾，马雪英，张召伟，苏立栋.一种新型保坍型聚羧酸系减水剂在预拌混凝土中的应用[J].混凝土世界，2016，（09）：80-83.[2017-09-05].
[4]丁虎，郝建忠，龚汉甫，杨大伟，张辉，丁庆军.大跨径钢管拱主弦管混凝土在益阳南县茅草街大桥的配制及应用情况[J].混凝土，2006，（10）：52-57+60.[2017-09-05].
[5]杨绿峰，周明，陈正，文涛.基于强度和抗氯盐耐久性指标的混凝土配合比设计及试验研究[J].土木工程学报，2016，49（12）：65-74.[2017-09-05].DOI：10.15951/j.tmgcxb.2016.12.008
论文作者:王丽丽,阎明亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/8
标签：混凝土论文; 水灰比论文; 水泥论文; 正交论文; 用量论文; 强度论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2017年第36期论文;