混凝土配比设计报告：正交法设计C60混凝土配合比的案例

混凝土配比设计报告：正交法设计C60混凝土配合比的案例由于在同一坐标值中不好表达，所以选择用趋势图表示。从正交试验设计后的方案结果中可以看出，试验条件均衡分散在水平的组合中因而具有代表性，比较容易出现好的条件，具备有均衡分散性，对于每列因素，有各个水平的结果之和，其它因素各个水平出现次数量是相同的，保证了在各个水平的效果中，最大限度的排除干扰，因而具有有效的可比性。画出趋势图，计算完极差后，对于定量性水平的因素，画出强度和坍落度的关系图，如图 1、图 2。1 设计原则因素分析混凝土配合比首先要满足设计的强度要求，而影响强度的因素很多，其中包括：（1）原材料因素的影响；（2）配合比的因素；（3）成型及养护条件的影响。因此，混凝土配合比设计受材料内因及环境外因的共同作用。其难点在于将其各方面因素协调好、控制好。另外，材料因素是可控因素，只要在选择上制定一个标准，严格执行，并且最大优选合格材料，可在一定范畴内选择。还有就是浇筑成型及养护条件，这些因

［摘 要］JGJ 55—2011 标准中提出≥C60 强度值的混凝土为高强混凝土，而在实际生产中，C60 段以上混凝土设计多采用预估水胶比，往往缺乏实际的可操作性，并且没有指出高强混凝土的设计过程中明确影响混凝土强度各种原因及因素。本文采用正交设计试验方法，通过正确选择影响因素，统计实验数据，从中找出关键条件，使高强混凝土的设计少走弯路，达到满足设计强度的要求，也满足工作性的要求，并在生产中通过掌握关键因素的各项指标，可更好的控制混凝土质量，使建筑物的安全耐久性得以保证。

［关键词］正交试验设计；影响因素；水平；混凝土配合比

0 前言

混凝土配合比是指水泥混凝土中胶凝材料、水、砂及骨料之间的比例关系，有时还应注明外加剂的使用量。混凝土配合比设计的基本要求是满足结构设计的强度等级要求，满足混凝土施工所需要的和易性，满足工程所在环境对混凝土耐久性的要求并达到符合经济性的原则。

1 设计原则因素分析

混凝土配合比首先要满足设计的强度要求，而影响强度的因素很多，其中包括：（1）原材料因素的影响；（2）配合比的因素；（3）成型及养护条件的影响。因此，混凝土配合比设计受材料内因及环境外因的共同作用。其难点在于将其各方面因素协调好、控制好。另外，材料因素是可控因素，只要在选择上制定一个标准，严格执行，并且最大优选合格材料，可在一定范畴内选择。还有就是浇筑成型及养护条件，这些因素在相关的标准中有明确的规定，只要认真完善并执行也可以形成同一个设计平台，将误差限定在一个较小的范围内。

由于影响因素为四个，每个因素有三个水平，因此选择L9(34)正交表，将进行 9 次试验，试验计划见表 2。

画出趋势图，计算完极差后，对于定量性水平的因素，画出强度和坍落度的关系图，如图 1、图 2。

由于在同一坐标值中不好表达，所以选择用趋势图表示。从正交试验设计后的方案结果中可以看出，试验条件均衡分散在水平的组合中因而具有代表性，比较容易出现好的条件，具备有均衡分散性，对于每列因素，有各个水平的结果之和，其它因素各个水平出现次数量是相同的，保证了在各个水平的效果中，最大限度的排除干扰，因而具有有效的可比性。

4 结果分析

极 差 R 的大小是用来衡量试验中相应作用的大小，极差大的因素说明它的三个水平对考核指标所造成的差别大，通常是重要因素。本设计中因素的主次顺序对强度为A>C>D>B，对坍落度来说顺序为 B>A>C>D。上述关系也可以从趋势图中反映出来，对强度 A，因素图形波动最大，是主要因素。C 因素图形波动较小，是次要因素，而其它两个因素的图形波动最小是第三和第四位的影响因素。经过计算可得出较好的强度组合为 A3B3C1D3。

最佳坍落度的确定：通过直线观察趋势图和计算的方法可以得出上述四种组合条件的因素主次作用，即 B>A>C>D， B 为主要因素，A 为次要因素，C 和 D 为较小的次要因素，较好的坍落度组合为：B2A3C1D2。

5 最佳配合比的确认

由上述的组合条件并考虑因素的主次作用，用综合平衡法选出最优的组合条件为A3B2C1D3，恰好是本次试验的第 8 号试验，结果也是 9 个试验中效果最好的。

6 结论

本文提出将正交试验设计方法，应用于 C60 混凝土配合比设计中，该方法较好地减少了试验工作中的工作量，并得到所需要的试验结论。本文将 C60 混凝土配合比设计中的因素归纳为：水胶比、砂率、掺合料用量和混凝土相对应的容重，并在此基础上，通过试验结果得出了水胶比和砂率在混凝土配合比设计中占有较为重要的位置，是配合比设计中应着重给予考虑的主要因素，而且通过设计试验看出，容重也同样在配合比设计中占有一席之地，它对混凝土的强度和坍落度的控制起到一定的影响，也应该在设计中加以完善。同时在本次正交混凝土配合比的试验过程中，也感受到影响混凝土配合比因素还有很多，需要从业者同仁们在今后的工作中，通过正交设计方法引用其它因素和水平，提高混凝土配合比设计的水平，适应我国绿色、生态化建设工程的需要。

（作者：李勇）