基于正交试验胶粒混凝土抗渗性的研究

范灵芝

（杨凌职业技术学院水利工程分院， 陕西 杨凌 712100）

0 引言

混凝土中掺入胶粉制成的土木工程复合材料称为胶粒混凝土，胶粉主要通过物理作用改善混凝土的内部结构,不改变混凝土中各种材料的化学性能[1]。混凝土的渗透性对耐久性影响最大，是衡量混凝土耐久性的重要综合指标，渗透性是多孔性材料的基本性质之一，它反映了混凝土内部孔隙的大小、数量以及连通性等情况[2]。将废旧轮胎清洗干净，加工成粒径小于5mm的颗粒，按一定的比例等体积替代砂子配制成胶粒混凝土。本文对胶粒混凝土的进行抗渗性试验，初步探讨其影响机理。

1 试验

试验参数的确定：采用正交方案设计实验。根据工程经验，胶粒混凝土的水灰比、胶粒掺量、胶粒粒径将对其抗渗性产生较大影响[3]，

试验设计：本次试验采用三因素三水平的正交设计安排试验，选取水灰比(0.4、0.5、0.6）、胶粒掺量（0%、15%、30%）、胶粒粒径（0.6～1.18、1.18～2.36、2.36～4.75）3个因素。根据三因素三水平正交组合设计安排9组试验点用于测定胶粒混凝土的相对渗透性系数，每组3个试件，总共27个试件。

试验方法：试验按照《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）中有关测定混凝土相对渗透性试验的规定进行。

2 试验结果及分析

L9 ( 34) 正交试验结果及极差分析详见表3

表3 L9 ( 34)正交试验结及极差分析

K 1.264 0.5252 1.857 3 R 2.041 4.206 2.964

方差分析见表4

表4 方差分析表

方差分析表明：胶粒掺量为胶粒混凝土的显著因素，粒径对试验结果有一定的影响，水灰比对试验结果的影响不显著。

综合分析结果，可知：在其他因素近似不变的情况下，胶粒掺量为影响胶粒混凝土相对渗透性系数的主要因素，这是由于混凝土的内部结构被胶粒通过物理作用改善,并不改变混凝土中材料的化学性能，胶粒本身物理性质也不会发生变化，胶粒对混凝土的影响主要是由于胶粒与水泥浆体两者之间不能形成有效的粘合（相容性差）。

当掺量超过 15%后，混凝土的抗渗主要取决于胶粒的抗渗性能，因此其相对渗透性系数显著减小。胶粒粒径对胶粒混凝土相对渗透性系数有一定的影响，水灰比变化时，对相对渗透性系数的影响不显著。

再由表3中极差R 和K 值分析，最后得到最佳的试验条件是

即A0—水灰比的选择根据实际工程的条件选取三水平中的任一水平；

B3—胶粒掺量30%；

C1—粒径为0.6～1.18。

3 结论

（1）胶粒混凝土的坍落度随胶粒掺量的增加呈现下降的趋势受胶粒粒径，胶粒掺量和混凝土掺气量等因素的影响，但在一定的胶粒掺量范围内存在反复变化。

（2）掺入胶粒的混凝土含气量比基准混凝土大。混凝土的含气量随胶粒掺量的增加而显著增加，胶粒颗粒粒径越小，混凝土含气量增加的幅度越大。

（3）综合分析表明：掺入胶粒以后，混凝土抗渗性能有所增加。胶粒掺量是影响胶粒混凝土最重要因素。随着胶粒掺量的增加，相对渗透性系数降低，抗渗性能增大；相对渗透性系数随着胶粒粒径的增大其值也在增大，表明随着胶粒粒径的增大胶粒混凝土的抗渗性减小。

（4）水灰比为0.5，胶粒掺量为30%，胶粒粒径选用0.6～1.18mm，此时抗渗性较好，相对渗透性系数较好为3.707×10-7cm/h。