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二灰碎石最大干容重和最佳含水量的影响因素分析
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内容提示：石灰、粉煤灰、细料(粒径小于5mm的集料)是影响二灰碎石最大干容重和最佳含水量的重要因素，本文在做了大量试验的基础上通过正交试验方法分析了最大干容重、最佳含水量与影响因素之间的关系，确定出上述三因素之间的主要响影因素。
摘要：石灰、粉煤灰、细料(粒径小于5mm的集料)是影响二灰碎石最大干容重和最佳含水量的重要因素，本文在做了大量试验的基础上通过正交试验方法分析了最大干容重、最佳含水量与影响因素之间的关系，确定出上述三因素之间的主要响影因素。
关键词：二灰碎石 最大干容重 最佳含水量 影响因素
1 前言
击实试验是道路工程基层、底基层混合料试验中最基本的试验之一，通过击实试验确定不同组的强度特性、合、不同配比混合料的最大干容重和最佳含水量，进而对混合料变形特性、路用性能进行分析。
最大干容重直接影响工程施工质量控制、工程施工进度、工程造价。最佳含水量的多少直接影响二灰碎石中火山灰反应的进行程度，二灰碎石的强度力学特性、变形性能。混合料含水量越大，孔隙越多，将导致混合料整体强度下降，收缩增大。最大干容重、最佳含水量是基层工程质量的重要影响因素，本文一共做了9种配比，每一种配比做一组平行试验，每组有10个试件了最大干容重、最佳含水量与影响因素的关系，分析，用正交试验方法分析了不同含量的石灰、粉煤灰、细料对最大干容重和最佳含水量的影响程度、确定影响最大干容重、最佳含水量的主要因素，为材料组合和配合比的选择提供依据。
2 原材料性质
2.1 石灰
试验用的石灰是扬州产生石灰，有效CaO MgO含量为81.5%，未消解残渣含量9.7%。
2.2 粉煤灰
试验用的粉煤灰是扬州热电厂粉煤灰，其主要化学成分(%)颗粒组成分别列于表1、表2。
粉煤灰的主要化学成分(%) 表1
成 分 | SiO2 | Fe2O3 | AL2O3 | TiO2 | CaO | Mg0 | TsO3 | 灼 减 |
含量 | 55.94 | 9.49 | 21.19 | 0.74 | 3.75 | 0.89 | 0.53 | 6.42 |
粉煤灰的颗粒组成(%) 表2
粒径分布 | ＞2mm | 2mm～0.074mm | 0.074mm～0.002mm | ＜0.002mm |
含 量 | 4.9 | 68.4 | 26.6 | 0.1 |
从表1、表2可见，各种氧化物的总含量超过85%，属于典型的硅铝粉煤灰。粉煤灰中小于0.075mm的颗粒含量为26.7%，可见本研究所用的粉煤灰颗粒较粗。（参考《建筑中文网》）
2.3 粗集料、细集料
试验所用的集料是扬州产的石灰岩，它们分别俗称为2-4-6(cm)碎石、1-3(cm)碎石、米砂、石屑，它们的筛分结果如表3。
集料的筛分结果 表3
孔径(mm) 通过量% 集料名称 | 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 试验方法
把试验需要考察的结果称为指标，影响试验指标的因素称为因子，因子所处的状态称为水平。影响程度势必对于石灰、粉煤灰、细料三个因素，如果单独考察某一个因素的增加试验量。鉴于此，此项试验采用正交试验方法，即对于各种影响因素安排不同的水平，利用现成的正交表，直接安排试验计划，这样既可以考察各种因素对强度的影响，又大大减少了试验量，使试验在“质”和“量”上得到保证。
3.1 确定因子和水平
由于本试验只考察3个参数：石灰、粉煤灰、细料，对最大干容重和最佳含水量的影响，故而碎石的配合比因子有3个：石灰-A，粉煤灰-B，细料-C。参考现有的各种二灰和集料级配，结合具体情况，本试验拟定因子和水平如表4。
因子水平表 表4
因子 水平 | 石灰 | 粉煤灰 | 细料 |
1 | 3.5% | 8% | 18% |
2 | 5% | 11% | 23% |
3 | 6.5% | 15% | 28% |
3.2 选用正交表
根据因子水平选择正交表，选择的原则是试验的水平应等于正交表的水平，试验的因子个数应小于或等于正交表的列数。本试验属于三因子三水平试验，应选Lg(34)正交表
3.3 表头设计
将因子水平表中的各因素放在正交表适当的列上称为表头设计。由于本试验的因子间无交互作用，故表头设计如下，因素A，B，C分别置于Lg(34)的1、2、3列上，第4列上为空白列。表头设计如表5。
表头设计 表5
列 号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
因 子 | A | B | C | 空 |
3.4 试验方案
将试验因子和水平依次列入正交表中即构成试验方案。如表6。
试验方案 表6
因子 水平 试验号 | 石灰 | 粉煤灰 | 细料 |
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 试验结果及分析
本次试验严格按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ057-94所述方法，对9种配比混合料做重型击实试验，得到混合料的最大干容重Yd和最佳含水量Wo。有关试验方法请参考文献［1］
4.1 试验结果(见表7)
击实试验结果 表7
代号 | 混合料配比 | 碎石 | 5mm以下 | 最佳 | 最大干容重Yo |
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 试验结果分析方法
正交试验分析方法有二种：一是直观分析法，二是方差分析法，其中直观分析法比较简单易懂，只要对试验结果作少量计算，通过综合比较，便可得到最佳配比和因素影响程度，但直观分析不能估计试验过程及试验结果测定中必然存在误差的大小，也就是说不能区分某因素各水平所对应的试验结果间的差异究竟是由因素水平不同所引起的，还是试验误差所引起的。而方差分析法正好弥补这个不足，是将因素水平变化所引起的试验结果间的差异与误差波动所引起的试验结果间的差异区分开的一种数学方法。本文采用直观分析方法分析试验结果，并运用方差分析法进行验证，关于二种方法的详细介绍请参考文献［2］，正交试验分析方法计算结果见表8 。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/4107.htm
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