确定NaOH、水泥用量、砂率以及水灰比作为配合比的变化参数.docx

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1、因素水平因素NaOHIzKiJgL砂率水灰比试验号10%5%25%0.320%10%30%0.3530%15%35%0.440.5%5%30%0.450.5%10%35%0.360.5%15%25%0.3571%5%35%0.3581%10%25%0.491%15%30%0.3注：NaOH与水泥的水平数指NaOH与水泥用量占碱激发水泥总量的百分比根据前面几批预实验的试验结果，以强度和工作性作为主要考虑的因素，确定NaoH、水泥用量、砂率以及水灰比作为配合比的变化参数，并利用正交实验原理设计本次的实验配合比，变量的因素水平取值分布情况见表1,混凝土.配合比见表4。本次的正交实验表设计及实验结果分

2、析主要参照梁飞豹老师的应用统计方法。表1因素水平取值分布情况-lttllj:是什么东西的比值。、配合比设计参照轻骨料混凝土技术规程（JGJ51-2002）。计算过程如下所示:1、确定试配强度(1)式中EW：轻骨料混凝土的试配强度（MPa）:fcu轻骨料混凝土的立方体抗压强度标准值（即强度等级）（MPa）:轻骨料混凝土.强度标准差（MPa）,取值可参照表2。表2强度标准差（T（MPa）混凝土强度等级低于LC20LC20LC35高于LC354.05.06.0本次试配的混凝土.强度等级为LC30,将值带入公式（1）中可得,fcuo30+1.6455=38.225MPa因此试配强度取40MPa.2、选

3、择水泥用量轻骨料混凝土的水泥用量可按表3选用。表3轻骨料混凝上的水泥用坦（kgm3）混凝土试配强度（MPa）轻骨科密度等级7(X)80()9(X)I(XX)30-40420*500390-490380U8()37X7()40-50一430-530420-52041(卜51()50-60450-550440-540430-530通过试配，以湖北宜昌圆形陶粒为例，当试配强度为40MPa时，水泥用量选择480kgm3o本次计算过程以试验9为例进行计算，碱激发水泥各组分的质量比为矿渣：普通硅酸盐水泥:NaOH：Na2S04=75:15:l:10o因此可以算的矿渣、普通硅酸盐水泥、NaOH.Na2SO4

4、的用量分别是357kg、71kg、4.8kg、48kgo3、选择净用水量根据设计的水灰比进行计算，以试验9为例，水灰比为0.3时，净用水量为niMl=480X0.3=144Zg4、选择砂率根据设计的砂率进行计算，以试验9为例，砂率取30%。5、计算粗细骨料用量：K=IJ巴!+吆L+（X）0xs（2）.Iaa）J也=KX4（3）匕=LJJW+斗Ooo（4）1.PePhPJ.m0=VaPap式中Vv:每立方米混凝土的细骨料绝对体积（m3）；/%：每立方米混凝上的水泥用量，计算时以碱激发水泥每种材料分别计算（kg）；p,:水泥的相对密度，计算时以碱激发水泥每种材料分别计算（kgm,）,Na2SO4的

5、相对空度取2.680、NaOH的相对密度取2.100、矿渣的相对密度取2.920、水泥的相对密度取3.160；，人”:每立方米混凝上的净水用量（kg）；Pm.;水的密度；Spt砂率；匕：每立方米混凝土的轻粗骨料绝对体积（m3）；2：砂的相对密度，取2.61；Pip-细骨料的颗粒表观密度（kg）,取=2610kgm,:Pap-轻粗骨料的颗粒表观密度（kgm3）,取1478kgm30将数值带入式（2）、（3）、（4）、（5）中可得：PU工+些+工+V2.6802.1002.9203.160144、-l100030%=0.207W,=0.2072610=540版匕=I484.8356.2711445

6、40、SC八1!11110002.6802.1002.9203.16012.61)nu=0.484X1478=714Zg=0.484P因此，试验9的配合比为Na2SO4:NaOH:矿渣:水泥:陶粒:砂:水=48:4.8:356.2:71:714:540:144编号Na2SO4NaOH矿渣水泥陶粒砂水JZ480653621168I484082476645114424838448691522168348360726305991804482.4405.6246765111805482.4381.6486636301446482.4357.6727394351687484.8403.224638607

7、1688484.8379.2487244261809484.8356.271714540144其他组配合比均按上述方法计算。限4混凝土配合出YI批注|12:给出计算过程，如果不给出计算过程，计算有误，别人也无法核对。其中，JZ组为采用普通硅酸盐水泥、砂率30%、水灰比为0.35的对比组，以便更好地分析碱激发陶粒混凝土的性能与普通水泥陶粒混凝土的性能的区别，也能更好地评判破激发陶粒混凝土的性能。二、试验结果。坍落度实验结果及分析见表5。表5混凝土坍落度值及极差分析因素水平I因素I试验指标INaOH水泥砂率水灰比坍落度（mm）试验号10%5%25%033520%10%30%0.3513030%15

8、%35%0.419040.5%5%30%0.421550.5%10%35%0.34060.5%15%25%0.3522071%5%35%0.3522081%10%25%0.423591%15%30%03100K1K11=355K2=470K3=490K14=175K2K21=475K22=405Kn=445K24=570一K3KH=555K32=510K33=450Km=640极差R20010545465其中:Ktj表示第j列中水平i对应的实验结果之和，又称为第j列对应因素的水平i的主效应相对指标。Rj=maxKiJ-minKijb表示第j列的极差，即第j列对应因素主效应相对指标的极差。对广主

9、效应相对指标K其值越大说明该水平对实验结果的影响相对越大，通过该指标能够确定那个水平影响最大。RJ的大小表示该因素对试验结果影响的大小，其值越大说明该因素对试验结果的影响越大。将极差从大到小排序，就可以确定各因素对试验结果影响大小的主次关系，同时也说明可因素对于实验结果的重要程度。从实验结果看，各因素的极差大小排序情况为：水灰比NaOH水泥砂率，也就是说，对于碱激发水泥陶粒混凝土的坍落度来说,在我们所选择的水平范围内的影响程度从大到小的排序为：水灰比NaOH水泥砂率。再从每一个因素进行分析，对于NaoH而言，NaOH的掺量越大，混凝土的工作性越好，这个结论从我们之前的实验结果也可以看出，这主要

10、是由于碱组分对水泥浆体有塑化作用。而对于水泥掺量而言,主效应相对指标有比较大的波动，猜测是由于实验误差造成，主要的理由是，水泥成分中的粉末有水泥和矿渣，这两种粉末遇水形成浆体后，一部分浆体对骨料进行包裹，剩余的浆体填充骨料间隙，而这部分浆体对于混凝土的工作性有比较大的影响。在整个配合比系列中，碱激发水泥的总量都是不变的，因此浆体量是差不多的，水泥的水硬性在装模之前基木可以不用考虑，况且碱激发水泥中硅酸盐水泥的掺量并不大，所以对于坍落度的影响应该很小，这个猜测会在以后的试验中进行验证。再对砂率进行分析，可以看出在砂率比较低时，主效应相对指标值最大，也就是说砂率低时坍落度更大，这是因为砂的比表面积

11、比陶粒的比表面积大很多，也就意味着，相同质量的砂比相同质量的陶粒需要更多的浆体包夹表面，砂率越大，需要包裹砂的浆体量就越多，因此填充骨料间隙的浆体量越少，混凝土坍落度就越小。再对水灰比进行分析，从结果看出，水灰比越大，坍落度越大。可见水灰比不仅是混凝上强度的主要影响因素，对于混凝土的坍落度也有比较大的影响*抗压强度试验结果及分析表见表6、表7、表8。表6混凝土3d抗压强度及极差分析因素水平因素试验指标NaOH水泥砂率水灰比3d抗压强度（MPa）试验号10%5%25%0320.7820%10%30%().3513.9930%15%35%0.412.984().5%5%30%0.410.855()

12、.5%10%35%0.312.966().5%15%25%().359.1671%5%35%().359.6481%10%25%0.49.3891%15%30%036.48KlK,=47.74K2=4I.27Kn=39.32Ku=4().22一K2K2i=32.96K=36.33Kb=31.31K24=32.79K3K3l=25.51“28.62K33=35.59Kw=33.21极差R22.2312.648.007.43表7混凝土7d抗压强度及极差分析因素水平因素试验指标NaOH水泥砂率水灰比7d抗压强度（MPa）10%5%25%0.323.3320%10%30%0.3516.2730%15%

13、35%0.415.29试40.5%5%30%0.413.04验50.5%10%35%0.315.92号60.5%15%25%0.3510.8971%5%35%0.3511.4681%10%25%0.410.8591%15%30%0.37.65K1K11=54.89K2=47.83K3=45.06K4=46.90K2K2=39.86K22=43.04K23=36.96K24=38.62K3K31=29.96K52=33.83K3j=42.67KN=39.18极差R24.9314.008.108.28表8混凝土I4d抗压强度及极差分析因素水平因素试验指标NaOH水泥砂率水灰比7d抗压强度（MPa）

14、试I0%5%25%0.325.65验号20%10%30%().3518.3330%15%35%0.417.674().5%5%30%0.415.885().5%10%35%0316.776().5%15%25%().3512.5671%5%35%().3514.281%10%25%0.412.2191%15%30%0.39.83KlK=61.65K2=55.73K13=50.42Ku=52.25K2K2i=45.21K22=4731K23=44.()4K24=45.09一KlKji=36.24K32三=40.06K33=48.64Kg=45.76极差R25.4115.676.387.16从结果

15、可以看到，影响混凝土强度的最主要因素为NaOH掺量，而且随着NaoH掺量的增加，混凝土的强度随着逐渐降低。其次是水泥掺量，随着水泥掺量的增大，混凝土强度也随之降低。这两点都与预实验的结果相吻合。砂率与水灰比的影响程度差不多，同时，混凝土的强度随着砂率及水灰比的增大而降低。在混凝土的抗压强度分析中，般认为水灰比是影响混凝土强度的最主要因素，但是在本次正交试验中，水灰比的作用要次于NaOH和水泥的掺量，也就是说，在考虑水灰比的影响时，应该提前考虑水泥本身的强度。目前已有一组配合比的强度能与普通硅酸盐混凝土，因此下周计划在此基础上再次进行水泥的改进，配合比见表9。接下来就进行混;凝土宏观微观性能方面

16、的试验.表9第七批预实验配合比编号水泥Na2SO4矿渣砂水Al2448408522168A22472384522168A32496360522168A44848384522168A57248360522168编号水泥Na2SO4粉煤灰砂水Bl2448408522168B24848384522168B37248360522168编号水泥Na2SO4Al(OH)3矿渣砂水Cl24484.8408522168C224489.6408522168C3244814.4408522168对于季老师在上周周报告提出的疑问“豆合型碱激发水泥效合好吗？从力学性能和经济性考虑。目录中也没有体现“豆合”从目前的实验

17、结果来看，无论是工作性还是强度，悦合型碱激发水泥都要优于中性钠盐碱激发水泥|，这也是以后研窕的重点。至于为什么目:中没有体现“熨合”，主要是考虑到-批注1131：考虑在国家基金中体现论文的基础仍然是中性钠盐碱激发水泥，并由此优化得到电合型碱激发水泥。在论文中，中性钠盐碱激发水泥和复合型碱激发水泥都占有比较重要的地位，二者的相互对比能得到更加丰富的实验结论，因此在目录中并没有体现“复合”。而对于经济性，这里先稍微进行对比下，各种原材料的价格见表4,以下价格均为小批量购置的价格，批发价不详。材料普通硅酸盐水泥矿渣Na2SO4NaOH价格600元/吨150元/吨20元/公斤批注IA4:当时计算时考虑

18、到NaOH的质址和体枳相对 于薇激发水泥整体来说很少,按照100%的结果进行计 算，计算结果简化后也和这个比值接近，这样写还能使 得各组之间的对比性更明显.若严格按照100%来内， 则做激发水泥成分如表6所示。批注15:相加为101,不是IOO批注16:时比下其它文献，如果成本高4倍，根本 没有应用前景，为什么很多学者还在推广？是否计克有 误？按照碱激发水泥比例为Na2SO4:NaOH:普通硅酸盐水泥：矿渣=IO%:1%：10%：80*!曲行计第1而混凝土中需要碱激发水泥的价格组成为NazSOs960元，NaOH96元，矿渣57.6元，普通硅酸盐水泥28.8元，总价为1142.4元InP混凝土

19、中需要普通硅酸盐水泥的价格为288元。碱激发水泥的价格约为普通硅酸盐水泥价格的4倍，而触激发水泥价格中NazSOj和NaOH占了92.4%。这也是碱激发水泥价格昂贵的原因。询问了一家化学制品店，散装出售NazSO4和NaoH的价格约为I8(X)元/吨、3600元“虬不过不是化学分析纯，而是工业减，但是纯度也很高，杂质含量很少。按这样计算，It碱激发水泥的价格为1800X0.1+3600X0.01+600X0.1+150X0.8=396元。与普通硅酸盐水泥相比大约降低34%。可以看出来，碱激发水泥的价格大部分取决于碱激发剂。另外，关于同利实验中心管理制度，庄一舟老师提出意见“微觉对同学的压力和约

20、束太大。这样大家不愿去那里了|。将“向厂长签到”等条文改为“在登记本上登记进出时/批注|17|:征求同利公司的意见，如果影响他们生产,间。”梁老师和林老师并未提出意见。给他们印象不好.不能为他们产生效益.以后你们想去也去不了.表10碱激发水泥各成分比值编号Na2SO4NaOH矿渣水泥110%85%5%210%80%10%310%75%15%49.95%0.49%84.58%4.98%59.95%0.49%79.6%9.96%69.95%0.49%74.63%14.93%79.9%0.99%84.16%4.95%89.9%0.99%79.21%9.9%99.9%0.99%74.26%14.85%