如何提高公路路面水泥混凝土的抗折强度.doc
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如何提高公路路面水泥混凝土的抗折强度
2009-10-22
广州市花都公路管理局 养护工程科
摘 要：
本文对影响水泥混凝土路面抗折强度的因素进行了试验分析及错误分析，并提出了在确保水灰比砂率的前提下，适当减小粗骨料的最大粒径和保证一定的连续级配，可以提高其抗折强度。
关键词：
水泥混凝土，抗折强度，试验分析
水泥混凝土抗折强度是水泥混凝土路面质量的主要指标，这项指标的好坏，直接影响到路面的使用耐久性，因此施工单位都比较重视。
而要保证水泥混凝土抗折强度达到路面设计要求，首先应了解影响抗折强度大小的因素，然后进行合理的材料配合比组成设计。
对一些县乡公路的水泥混凝土路面抗折试件进行强度试验，发现有些施工单位对水泥混凝土路面用砂石材料的规格和质量不大讲究，只一味地强调增加水泥用量，结果提高抗折强度甚微，有的仍达不到设计要求，造成了材料浪费和质量不合格。
所以有必要对影响水泥混凝土抗折强度的因素进行试验分析，以提高水泥混凝土路面的施工管理水平。
1 试验方案
试验拟定影响混凝土抗折强度的因素有水灰比、砂率、粗骨料的不同最大粒径与级配。
根据施工实际选择了3个水平，影响混凝土抗折强度的因素与水平见表1。
表1 影响混凝土抗折强度的因素与水平
水平
水平
水灰比
砂率／％
粗骨料最大粒径／nan
1
0．45
35
5--20（连续级配）
2
0．50
32
5～40（连续级配）
3
0．55
29
20-40（单粒级）
水泥：
采用42．5（R）普通硅酸盐水泥。
砂：
粗砂、细度模数（Mx）3.34，级配符合I区要求。
石：
（粗骨料）采用半寸子（38mm），四六子（13mm~19mm），瓜子片（8mm~13mm）等3档材料分别掺配成符合5mm~20mm连续级配、5mm~40mm连续级配和20mm~40mm单粒级要求的级配范围。
砂石材料全部采用饱和面干状态制作试件。
2试验结果分析
本试验按L9（34）正交表，一共制做9组15cm×l5cm×55cm抗折试件。
考核指标为28d龄期抗折强度和断头抗压强 度（抗折强度试验后，立即将断头切齐成15cm~15cmxl5chi立 方体试件，测定抗压强度）。
制作试件时还测定了水泥混凝土混 合料的坍落度。
2．1 极差（直观）分析
1）影响?
昆凝土抗折强度的主要因素首先是粗骨料最大粒径 和级配，其次是水灰比，再次是砂率，最优组合是A1B／C‘；
2）影响混凝土抗折强度的主要因素是水灰比，其次是粗骨料 最大粒径和级配，再次是砂率，最优组合是AlBlCl。
2．2 3个水平因素趋势图分析
不同水平因素与抗折强度关系见图1。
不同水平因素与抗压强度关系见图2。
从图1和图2可知：
抗折抗压强度随着水灰比的增加而减小，这个结果符合水灰比理论和客观实际。
砂率过大和过小均不利于抗折强度，表明混凝土抗折强度有一个最佳含砂率问题，在抗压试件中砂率略小则有利于强度的提高，因此在配合比设计时应合理选择。
粗骨料的最大粒径与级配对抗折抗压强度均有明显影响，试验结果说明最大粒料较小的连续级配的粗骨料对强度有利。
2．3 方差和多重比较的检验分析
为区别试验过程中由于试验条件改变和试验误差引起的数据值波动，检验极差（直观）分析因素是否显著以及影响因素中哪些水平之间差异是显著的，采用T法进行多重比较检验分析。
表2误差分析
指标
RL
Se
S
Fe
Cr／％
抗折强度／MPa
0.29
0.0077
0.0878
2
2.37
抗压强度／MPa
4.6
1.938
1.392
2
4.45
1） 试验误差的估计。
本例中L=1，m=3，r=3，查d（m，L）表并经公式（m，L）/（ri）1/2计算，结果见表2。
2）因素A，B和C显著性的检验。
本例中m=3，rA=rB=rC=3查q表并根据公式qi=Ri/计算，结果见表3。
表3 各因素显著性检验结果
指标
因素
qi
临界值
gO.01
gO.05
g0.10
抗折强度／MPa
A
7.96
19.0
8.33
5.73
B
5.07
C
26.99**
抗压强度／MPa
A
9.47*
19.0
8.33
5.73
B
4.61
C
8.80*
由表3可知：
粗骨料最大粒径和级配对抗折强度有特别显著的影响（以**号表示）；
水灰比和粗骨料最大粒径及级配与抗压强度有显著的影响（以*号表示）。
3）指标显著性差异的检验。
现用T法按L9（34）试验及极差试验结果进行分析检验，判别尺度为：
结果见表4。
表4检验结果说明：
抗折强度指标中C因素中水平1，3和2，3有显著差异，最优选择应是5mmv20111iTI连续级配或51nln--40n皿连续级配。
抗压强度指标A，C，因素水平1，3，也有显著差别。
表4 显著性差异的检验
指 标
dT
Se
因素
d12
d13
d23
抗折强度／MPa
0.422
0.0077
A
0.11
0.4
0.29
B
0.07
0.19
0.26
C
0.41
1.37*
0.96*
抗压强度／MPa
6.70
1.938
A
2.9
7.6*
4.7
B
1.0
3.7
2.7
C
4.0
7.1*
3.1
通过以上方差和多重比较检验分析，结果与极差（直观）分析相同，试验误差较小。
3 结语
通过本试验分析可知：
在保证水灰比的前提下，适当减小粗骨料最大粒径（符合连续级配要求），选择最佳砂率，可以提高水泥混凝土的抗折强度。
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