導(dǎo)語：二灰碎石含水量影響管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：石灰、粉煤灰、細(xì)料(粒徑小于5mm的集料)是影響二灰碎石最大干容重和最佳含水量的重要因素，本文在做了大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)方法分析了最大干容重、最佳含水量與影響因素之間的關(guān)系，確定出上述三因素之間的主要響影因素。

關(guān)鍵詞：二灰碎石最大干容重最佳含水量影響因素

1前言

擊實(shí)試驗(yàn)是道路工程基層、底基層混合料試驗(yàn)中最基本的試驗(yàn)之一，通過擊實(shí)試驗(yàn)確定不同組的強(qiáng)度特性、合、不同配比混合料的最大干容重和最佳含水量，進(jìn)而對(duì)混合料變形特性、路用性能進(jìn)行分析。

最大干容重直接影響工程施工質(zhì)量控制、工程施工進(jìn)度、工程造價(jià)。最佳含水量的多少直接影響二灰碎石中火山灰反應(yīng)的進(jìn)行程度，二灰碎石的強(qiáng)度力學(xué)特性、變形性能。混合料含水量越大，孔隙越多，將導(dǎo)致混合料整體強(qiáng)度下降，收縮增大。最大干容重、最佳含水量是基層工程質(zhì)量的重要影響因素，本文一共做了9種配比，每一種配比做一組平行試驗(yàn)，每組有10個(gè)試件了最大干容重、最佳含水量與影響因素的關(guān)系，分析，用正交試驗(yàn)方法分析了不同含量的石灰、粉煤灰、細(xì)料對(duì)最大干容重和最佳含水量的影響程度、確定影響最大干容重、最佳含水量的主要因素，為材料組合和配合比的選擇提供依據(jù)。

2原材料性質(zhì)

2.1石灰

試驗(yàn)用的石灰是揚(yáng)州產(chǎn)生石灰，有效CaO+MgO含量為81.5%，未消解殘?jiān)?.7%。

2.2粉煤灰

試驗(yàn)用的粉煤灰是揚(yáng)州熱電廠粉煤灰，其主要化學(xué)成分(%)顆粒組成分別列于表1、表2。

粉煤灰的主要化學(xué)成分(%)表1

成分

SiO2

Fe2O3

AL2O3

TiO2

CaO

Mg0

TsO3

灼減

含量

55.94

9.49

21.19

0.74

3.75

0.89

0.53

6.42

粉煤灰的顆粒組成(%)表2

粒徑分布

＞2mm

2mm～0.074mm

0.074mm～0.002mm

＜0.002mm

含量

4.9

68.4

26.6

0.1

從表1、表2可見，各種氧化物的總含量超過85%，屬于典型的硅鋁粉煤灰。粉煤灰中小于0.075mm的顆粒含量為26.7%，可見本研究所用的粉煤灰顆粒較粗。

2.3粗集料、細(xì)集料

試驗(yàn)所用的集料是揚(yáng)州產(chǎn)的石灰?guī)r，它們分別俗稱為2-4-6(cm)碎石、1-3(cm)碎石、米砂、石屑，它們的篩分結(jié)果如表3。

集料的篩分結(jié)果表3

孔徑(mm)

通過量%

集料名稱

40

30

20

10

5

2

1

0.5

0.075

2-4-6碎石

100

69.9

9.1

1-3碎石

100

95.2

28.7

2.5

米砂

100

96.5

63.6

15.5

石屑

100

56.9

39.1

22

3.2

3試驗(yàn)方法

把試驗(yàn)需要考察的結(jié)果稱為指標(biāo)，影響試驗(yàn)指標(biāo)的因素稱為因子，因子所處的狀態(tài)稱為水平。影響程度勢(shì)必對(duì)于石灰、粉煤灰、細(xì)料三個(gè)因素，如果單獨(dú)考察某一個(gè)因素的增加試驗(yàn)量。鑒于此，此項(xiàng)試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)方法，即對(duì)于各種影響因素安排不同的水平，利用現(xiàn)成的正交表，直接安排試驗(yàn)計(jì)劃，這樣既可以考察各種因素對(duì)強(qiáng)度的影響，又大大減少了試驗(yàn)量，使試驗(yàn)在“質(zhì)”和“量”上得到保證。

3.1確定因子和水平

由于本試驗(yàn)只考察3個(gè)參數(shù)：石灰、粉煤灰、細(xì)料，對(duì)最大干容重和最佳含水量的影響，故而碎石的配合比因子有3個(gè)：石灰-A，粉煤灰-B，細(xì)料-C。參考現(xiàn)有的各種二灰和集料級(jí)配，結(jié)合具體情況，本試驗(yàn)擬定因子和水平如表4。

因子水平表表4

因子

水平

石灰

(A)

粉煤灰

(B)

細(xì)料

(C)

1

3.5%

8%

18%

2

5%

11%

23%

3

6.5%

15%

28%

3.2選用正交表

根據(jù)因子水平選擇正交表，選擇的原則是試驗(yàn)的水平應(yīng)等于正交表的水平，試驗(yàn)的因子個(gè)數(shù)應(yīng)小于或等于正交表的列數(shù)。本試驗(yàn)屬于三因子三水平試驗(yàn)，應(yīng)選Lg(34)正交表

3.3表頭設(shè)計(jì)

將因子水平表中的各因素放在正交表適當(dāng)?shù)牧猩戏Q為表頭設(shè)計(jì)。由于本試驗(yàn)的因子間無交互作用，故表頭設(shè)計(jì)如下，因素A，B，C分別置于Lg(34)的1、2、3列上，第4列上為空白列。表頭設(shè)計(jì)如表5。

表頭設(shè)計(jì)表5

列號(hào)

1

2

3

4

因子

A

B

C

空

3.4試驗(yàn)方案

將試驗(yàn)因子和水平依次列入正交表中即構(gòu)成試驗(yàn)方案。如表6。

試驗(yàn)方案表6

因子

水平

試驗(yàn)號(hào)

石灰

(A)

粉煤灰

(B)

細(xì)料

(C)

W1

1(3.5%)

1(8%)

1(18%)

W2

1(3.5%)

2(11%)

2(23%)

W3

1(3.5%)

3(15%)

3(28%)

W4

2(5%)

1(8%)

2(23%)

W5

2(5%)

2(11%)

3(28%)

W6

2(5%)

3(15%)

1(18%)

W7

3(6.5%)

1(8%)

3(28%)

W8

3(6.5%)

2(11%)

1(18%)

W9

3(6.5%)

3(15%)

2(23%)

4試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次試驗(yàn)嚴(yán)格按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTJ057-94所述方法，對(duì)9種配比混合料做重型擊實(shí)試驗(yàn)，得到混合料的最大干容重Yd和最佳含水量Wo。有關(guān)試驗(yàn)方法請(qǐng)參考文獻(xiàn)［1］

4.1試驗(yàn)結(jié)果(見表7)

擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表7

代號(hào)

混合料配比

(石灰:粉煤灰:細(xì)料)

碎石

的含

量

(%)

5mm以下

集料的

通過量(%)

最佳

含水量

Wo(%)

最大干容重Yo

(g/cm3)

W1

3.5:8:18

88.5

20.3

7.0

2.235

W2

3.5:11:23

85.5

27

8.1

2.147

W3

3.5:15:28

81.5

34

9.6

2.089

W4

5:8:23

87

26.4

7.8

2.204

W5

5:11:28

84

33

8.4

2.103

W6

5:15:18

80

22.5

9.2

2.096

W7

6.5:8:28

85.5

32.7

9.1

2.139

W8

6.5:11:18

82.5

21.7

9.0

2.099

W9

6.5:15:23

78.5

29

9.9

2.065

4.2試驗(yàn)結(jié)果分析方法

正交試驗(yàn)分析方法有二種：一是直觀分析法，二是方差分析法，其中直觀分析法比較簡(jiǎn)單易懂，只要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果作少量計(jì)算，通過綜合比較，便可得到最佳配比和因素影響程度，但直觀分析不能估計(jì)試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果測(cè)定中必然存在誤差的大小，也就是說不能區(qū)分某因素各水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果間的差異究竟是由因素水平不同所引起的，還是試驗(yàn)誤差所引起的。而方差分析法正好彌補(bǔ)這個(gè)不足，是將因素水平變化所引起的試驗(yàn)結(jié)果間的差異與誤差波動(dòng)所引起的試驗(yàn)結(jié)果間的差異區(qū)分開的一種數(shù)學(xué)方法。本文采用直觀分析方法分析試驗(yàn)結(jié)果，并運(yùn)用方差分析法進(jìn)行驗(yàn)證，關(guān)于二種方法的詳細(xì)介紹請(qǐng)參考文獻(xiàn)［2］，正交試驗(yàn)分析方法計(jì)算結(jié)果見表8。

正交試驗(yàn)分析方法計(jì)算結(jié)果表8

指標(biāo)

石灰A

粉煤灰B

細(xì)料C

3.5%

5%

6.5%

分析方法

8%

11%

15%

分析方法

18

23

28

分析方法

Ⅰ1

／3

Ⅱ1

／3

Ⅲ1

／3

R

Sa

Ⅰ2

／2

Ⅱ2

／3

Ⅲ2

／3

R

Sb

Ⅰ3

／3

Ⅱ3

／3

Ⅲ3

／3

R

Sc

Yo

2.1

57

2.1

34

2.1

01

0.0

56

0.0

05

2.1

93

2.1

16

2.0

83

0.1

09

0.0

19

2.1

43

2.1

39

2.1

10

0.0

33

0.0

02

Wo

8.2

33

8.4

67

9.3

33

1.1

2.0

16

7.9

67

8.5

9.5

67

1.6

3.9

82

8.4

8.6

9.0

33

0.6

33

0.6

29

基中R為直觀分析法中的極差，描述試驗(yàn)點(diǎn)分散幅度的量。R值越大，表明試驗(yàn)點(diǎn)分散幅度越大。其分散程度的極差也大，那么，該因素對(duì)指標(biāo)影響程度就大，對(duì)三個(gè)因素A，B，C中R值最大的因素為主要因素。結(jié)合正交表表6、表8。

Ij：為第“J”列“1”水平所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)之和；

IIj：為第“J”列“2”水平所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)之和；

IIIj：為第“J”列“3”水平所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)之和；

S：為因素變動(dòng)平方和，較大者為主要影響因素。

4.2.1最大干容重與因素的關(guān)系

通過繪制的最大干容重與因素關(guān)系圖圖1、圖2、圖3(Y軸為右側(cè)坐標(biāo)軸)，可以發(fā)現(xiàn)，隨著石灰、粉煤灰、細(xì)料的增加，最大干容重呈下降趨勢(shì)，但表現(xiàn)各異。最大干容重與石灰用量近似線性關(guān)系；隨著粉煤灰的用量的增加，最大干容重直線下降，且下降幅度較大；隨著細(xì)料的增加，最大干容重也呈下降趨勢(shì)，下降幅度并不大。尤其當(dāng)含量由18%增至23%時(shí)，下降幅度最小，每個(gè)百分含量為0.00008g/cm3，當(dāng)從23%至28%，下降為0.0058g/cm3，從下降幅度看，粉煤灰是影響最大干容重的主要因素。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是：首先，由于在整個(gè)混合料的組成中，石灰，粉煤灰的密度小于細(xì)料的密度，細(xì)料密度又小于碎石的密度，它們含量的增加勢(shì)必會(huì)造成混合料中其它組分的減少進(jìn)而影響最大干容重。石灰、粉煤灰二者的密度相差不大，混合料中粉煤灰與石灰所占的比例為2:1至3:1，粉煤灰在“量”上要大于石灰的。故粉煤灰對(duì)最大干容重的影響要大于石灰對(duì)最大干容重的影響，從圖中也可以發(fā)現(xiàn)，圖2的曲線要比圖1中的曲線下降趨勢(shì)明顯。對(duì)于細(xì)料由于它的密度大于石灰、粉煤灰而小于碎石，故細(xì)料含量的變化對(duì)最大干容重有影響但不如石灰、粉煤灰含量變化的影響大。對(duì)于整個(gè)混合料來說，5mm以上的碎石形成骨架，而石灰、粉煤灰起“填充”作用，當(dāng)細(xì)料含量由18%至23%時(shí)，曲線近似水平，說明此時(shí)細(xì)料也用于填充，而當(dāng)細(xì)料含量由23%至28%時(shí)，曲線變化明顯，說明混合料的骨架作用被破壞，混合料中5mm以上顆粒被5mm以下顆粒代替，進(jìn)而影響混合料的最大干容重。由此可見粉煤灰是影響最大干容重的主要因素。通過級(jí)差計(jì)算(見表8)因素B的級(jí)差0.109，而因素A的R值為0.056，C的R值為0.033，三個(gè)因素對(duì)最大干容重影響程度大小依次為粉煤灰大于石灰，石灰又大于細(xì)料。其中粉煤灰為主要影響因素。同時(shí)，方差分析方法也證明了粉煤灰是影響最大干容重的主要因素。

4.2.2最佳含水量與因素的關(guān)系

通過繪制含水量與因素關(guān)系圖，可以發(fā)現(xiàn)，隨著石灰用量的增加，含水量在3.5%～5%的范圍內(nèi)變化較小，在5%～6.5%范圍內(nèi)變化較大，含水量與粉煤灰用量近似線性關(guān)系；當(dāng)細(xì)料由18%增至23%時(shí)，含水量基本未變，由23%增至28%時(shí)，含水量增加幅度稍大，為什么會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象呢?從混合料的組成來看，石灰、粉煤灰的顆粒組成較細(xì)，比表面積較大，容易吸收水分，故從圖中可以看到圖1、圖2中曲線的斜率要比圖3中的大。粉煤灰是親水性材料，持水率較高，極易吸收把持水分，工地上粉煤灰含水量可達(dá)30%以上，從文獻(xiàn)［3、4］中粉煤灰的擊實(shí)試驗(yàn)可以看出，含水量與干容重的關(guān)系曲線比較平緩，說明適宜壓實(shí)所需的含水量范圍幅度大。隨著石灰、粉煤灰，細(xì)料用量每增加一個(gè)百分含量，含水量變化的幅度分別為0.367，0.228，0.063。根據(jù)這3個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)石灰的比表面積要比粉煤灰的大，從這個(gè)角度來說，石灰是影響混合料含水量的主要因素，然而從二灰碎石混合料整體角度來說，粉煤灰是影響混合料含水量的主要因素，因?yàn)槭业谋缺砻娣e雖然比粉煤灰的大，但二者相差并不明顯，在混合料中粉煤灰所占的比例要遠(yuǎn)大于石灰，二者的比例通常為1:2或1:3。，由于石灰，粉煤灰的比表面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)料的比表面積，所以細(xì)料含量的微小變化對(duì)含水量的影響并不如石灰、粉煤灰明顯。當(dāng)細(xì)料的含量由18%增至23%時(shí)，對(duì)含水量基本沒什么影響，說明此范圍內(nèi)混合料所含水量基本被石灰粉煤灰所消耗，當(dāng)細(xì)料由23%增至28%時(shí)，含水量增加幅度很大，細(xì)料成為“多余的細(xì)料”，勢(shì)必要吸收水分。通過級(jí)差計(jì)算(見表8)，因子A的R值為1.1，因子B的R值為1.6，因子C的R值為0.633。三因子對(duì)最佳含水量的影響程度大小依次為粉煤灰大于石灰，石灰又大于細(xì)料，即粉煤灰為主要影響因素，同時(shí)方差分析也證明了粉煤灰是影響最佳含水的主要因素。

5結(jié)論

通過上述分析可以得出以下結(jié)論：

(1)從指標(biāo)(最大干容重、最佳含水量)與影響因素(石灰、粉煤灰、細(xì)料)的關(guān)系圖1、圖2、圖3來看，隨著影響因素含量的增加，最大干容重減小，最佳含水量增大，兩個(gè)指標(biāo)變化幅度隨因素而異。

(2)從二灰碎石混合料整體角度來看，粉煤灰是二灰碎石最大干容重、最佳含水量的主要影響因素；從相同的因素含量變化來看，石灰是二灰碎石最大干容重、最佳含水量的主要影響因素。

(3)從二灰碎石混合料整體角度來看，石灰、粉煤灰細(xì)料對(duì)最大干容重、最佳含水量的影響程度依次為粉煤灰最大、石灰次之，細(xì)料最小。

(4)從對(duì)最大干容重、最佳含水量的影響因素分析、實(shí)際混合料的拌和、擊實(shí)試驗(yàn)來看，三因素適宜的范圍：石灰為4%～5.5%、粉煤灰為9%～13%、細(xì)料為20%～25%。

(5)很多研究表明二灰碎石混合料含水量越大，則混合料孔隙越多，將導(dǎo)致混合料整體強(qiáng)度下降，收縮增大，使二灰碎石半剛性基層裂縫增多，而混合料中的石灰、粉煤灰是影響二灰碎石混合料最佳含水量的重要因素，故在施工中應(yīng)嚴(yán)格把握好石灰、粉煤灰的用量，控制混合料的最佳含水量。