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采用Design—Expert软件优化透水混凝土配合比设计.pdf
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1、轩 建巍 全 国 中 文 核 心 期 刊 采用 D e s i g n E x p e r t 软件优化 透水混凝土配合比设计 徐仁崇 , 刘君秀 , 曾冲盛 , 蔡振哲 ( 1 厦门市建筑科学研究 院集 团股份有 限公 司, 福建 厦 门3 6 1 0 0 4 ; 2 厦 门天润锦龙建材有 限公司 , 福建厦门3 6 1 0 0 9 ) 摘要 : 采用D e s i g n - E x p e r t 7 0 软件对透水混凝士配合比进行了方案设计和试验结果分析。 结果表明, 在成型方式相同的情况下, 水 泥用量、骨料级配和粒 径是影响透水混凝土 透水性和抗雎 强度 的主要因素,而水灰 比对
2、多孔透 水混凝土 的性 能影响较小 ;使用 D e s i g n E x p e r t 7 0 软件可以 有效的分析不同因素对透水混凝土性能的影响, 通过数据分析建立模型, 可以 得到透水混凝土的优化配合比。 关键词 : D e s i g n E x p e 7 0 ; 透水混凝土: 配合比; 优化 中图分类号 : T U 5 2 8 0 6 2 。 T P 3 9 1 7 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 0 ) 0 7 0 0 1 7 0 4 Opt i mal de s i g n o f p e rv i ous c o nc r
3、e t e pr o por t i o n us i n g De s i g n - Exp e r t s o f t wa r e XU R e n c h o n , L I U J u n x i u , Z E N G C h o n g s h e , C A I Z h e n z h e ( 1 X i a me n Ac a d e my o f B u i l d i n g R e s e a r c h G r o u p C o L t d , X i a me n 3 6 1 0 0 4 , F u j i a n , C h i n a : 2 X i a m
4、e n T i a n mn J i n l o n g B u i l d i n g Ma t e r i a l C o L t d , Xi a me n 3 6 1 0 0 9 , F u j i a n , C h i n a ) 随着混凝土生产技术不断进步,人们不仅利用混凝土的 结构性能, 也在逐渐追求其功能性、 生态性和智能性等。透水 混凝土是目 前国内外开发应用的生态功能混凝土的重要品种 之一, 与普通混凝土相比, 它具有连续孔隙及高透水性。透水 路面既能增大城市地面的透水、 透气性, 调节城市空气的温湿 度、 维持地下土壤的水位, 又可以吸收噪声, 对调节城市气候、 保持生
5、态平衡具有良好效果 j1 。目前国内还没有统一合理的 透水混凝土配合比设计方法, 一般情况下, 透水混凝土的主要 性能指标是透水系数和抗压强度,而影响透水混凝土性能的 因素较多, 且许多因素相互关联【 z - 引 。 本文采用D e s i g n E x p e 7 0 软件对透水混凝土的配合比进行优化设计, 同时分析各因 素对透水混凝土性能的影响。 D e s i g n E x p e r t 7 0 是由美国S t a r E a s e公司开发、 可以应 用于各类多因素试验设计和分析的试验设计软件系统,可以 对试验数据进行统计分析、 曲线拟合, 还可以建立数学模型, 预测试验结果,
6、进一步得到试验最优化配方。 透水混凝土的配 合比设计不同于以强度为目标的普通混凝土配合比设计, 因 此要得到满足设计需求的透水混凝土配合比需要进行大量的 基金项 目: 厦门市科技计划资助项 目( 3 5 0 2 Z 2 0 1 0 0 0 4 4 ) 收稿 日期 : 2 0 0 9 1 2 2 8 ; 修订 日期 : 2 0 1 0 0 2 2 3 作者简介 : 徐仁 崇, 男, 1 9 8 2年生 , 山东威海 人 , 助理工 程师 , 硕 士 , 主 要从事高性能混凝土的性能研究与应用工作 。 地址: 厦 门市湖滨南路 6 2号, 电话: 0 5 9 2 2 2 7 3 7 0 6 , E
7、 ma i l : z x 2 9 3 1 1 6 3 t o m。 探索试验。而采用 D e s i g n E x p e a 7 0 软件设计方法, 可以合 理的安排试验设计, 减少试验次数, 并可以根据试验结果分析 现有因素对测试结果的影响, 进而建立数学模型, 通过预测结 果, 得到现有试验条件下的最优化配合比方案。 1 试验 1 1 原材料 水泥: 4 2 5 级普通硅酸盐水泥, 福建三德水泥股份有限公 司产; 碎石: 采用粒径分别为5 1 0 m m 、 5 2 0 m m和 1 0 2 0 fi l m 的3 种花岗 岩碎石, 厦门海沧顺信建材厂产, 表观密度为2 6 5 0
8、k g m ,紧密堆积密度分别为1 4 5 0 、 1 5 3 0 和 1 5 2 0 k g m ;减水 剂: 福建科之杰新材料有限公司生产的P o i n t 一 4 0 0 S 聚羧酸缓 凝高效减水剂, 掺量为1 5 , 减水率为2 4 ; 水: 自来水。 1 2 试验方法 1 2 1 试 样 制备 工艺 透水混凝土采用以下的制备工艺:在卧式搅拌机中将 石子与5 0 的水预拌3 0 S , 然后倒入水泥, 继续搅拌6 0 S , 最 后加入剩下5 0 的水和减水剂,搅拌6 0 S ,整个搅拌过程共 1 5 0 S :将混凝土装入 1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0
9、 m m的试模, 在 振动台上振动6 8 s , 然后用q b 4 0 m m的铁棒“ 滚压” 成型面直 至平整,最后再振动2 3 s ;试模放入标准养护室养护2 d 后拆模, 试件继续在标准养护室养护至龄期。 1 2 2孔 隙率 的测 定 将试件在水中浸泡2 4 h 后,在水中测试试件的质量m , NE W BUI L Dl NG M ATE RI AL S 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐仁崇, 等: 采用 D e s i g n E x p e 软件优化透水混凝土配合比设计 然后将试件风干 2 4 h 后测其质量m , 根据公式( 1 ) 计算混
10、凝 土的孔隙率E , 为试件体积。 E : l 1 一 l 1 0 0 ( 1 ) 【 J 1 2 - 3 抗压 强度 的测试 透水混凝土的抗压强度按G B J 8 1 8 5 普通混凝土力学 性能试验方法 进行测试。 1 2 4透 水 系数 的测试 采用“ 固定水位高度法” 州 测试透水混凝土的透水系数。 先将被测试块4 个侧面用净浆密封, 使成型面作为测试表面, 测试透水仪中水位由1 8 0 m m降至0 时( h = 1 8 0 m m ) 所用时间 t , 透水系数v = h t 。 1 3 试验设计 影响透水混凝土强度及透水性能的主要因素有水泥用 量、 石子粒径及级配、 水灰比和成型
11、密实方法等5 1 。在前期探 索性试验基础上,本试验采用 D e s i g n E x p e r t 7 0软件中的 T a g u c h i 程序, 选择水泥用量、 石子级配和水灰比作为影响因 素进行正交试验, 表 1 为正交试验的因素和水平表。 表 1 试 验影响因素及水平 2 试验结果及分析 2 1 试验结果 根据试验设计的因素和水平,进行透水混凝土的配合比 设计,并测试透水混凝土的孔隙率、 2 8 d 抗压强度和透水系 数, 配合比 及试验结果见表2 。 表 2 试验配合比及试验结果 1 8 新型建筑材料 2 0 1 0 7 2 2 各因素对透水混凝土性能的影响 通过D e s
12、i g n E x p e rt 7 0软件分析各因素对透水混凝土 透水系数及2 8 d 抗压强度的影响, 结果见表3 。 表 3 试验结果方差分析 2 2 1 水 泥用量 的影响 从表3 可以看出, 水泥用量对透水混凝土透水系数和2 8 d 抗压强度的影响都最大,图l 为水泥用量对透水系数及2 8 d 抗压强度的影响趋势。 莹 憩 螺 器 水泥用量 ( k g 1113 ) ( a ) 水 用 量 ( k g ta 。 ) ( b ) 图 1 水泥用量对透水混凝土性能的影响 由图1 可以看出, 随着水泥用量的增加, 透水混凝土的透 水系数逐渐降低, 但2 8 d 抗压强度却逐渐提高。这是因为
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