基于正交试验的水稳碎石基层强度影响因素分析

2013-02-01 06:59:16任文宏岳永和甘肃路桥建设集团有限公司甘肃兰州730030

中国建材科技 2013年5期

任文宏岳永和曹贵刘涛(甘肃路桥建设集团有限公司，甘肃兰州730030)

1 引言

水泥稳定碎石基层因具有一定的板体性、强度高、扩散应力强、抗变形性能好等特性，在我国的高等级公路路面基层施工中被大量的使用，因此在水泥稳定碎石基层的施工中我国积累了大量的丰富的经验。但是，现场施工中仍然存在一些影响基层质量的问题。在实际基层的施工过程中，水泥稳定碎石基层施工存在的较强变异性不仅会消弱了基层结构强度，加剧基层的早期破坏，且基层裂缝的产生会形成沥青面层反射裂缝的出现，裂缝的出新在行驶车辆的作用下会出现水损害、唧浆等病害现象，加剧沥青路面的破坏，降低了沥青路面使用寿命。而我国学者对于沥青面层的施工变异性研究较多，对于水稳基层研究不足。因此，本文采用正交试验的极差分析方法对施工变异影响因素的主次关系开展研究，对于施工单位在现场施工中根据实际情况进行变异因素主次控制有着一定的指导作用，对于工程质量的提高有着十分重要的意义。

表1 各档料筛分结果

2 原材料选择及配合比的设计

试验所用水泥为P.O32.5级水泥，经检测各项性能均合格[1]。所用石料为四档，分别为19-31.5mm，9.5-19mm，4.75-9.5mm，石屑，经试验检测各项性能均合格[2]，筛分结果如表1所示：

本研究所用的配合比按骨架密实型设计，并要保证有足够的强度稳定性、较小的收缩变形和良好的施工性能，在一定条件下，限制细粉料的用量。

结合表1中集料的筛分结果以及本文采用的正交试验，通过控制4.75mm筛孔通过率为25%、30%、35%(集料变异)，利用Excel的规划求解法求得集料的配合比(如表2)以及级配曲线 (如图1)：

表2 集料的配合比

在此基础上，根据振动成型实试验确定混合料的最大干密度、最佳含水量，并结合试件的体积算出成型试件所需质量。

图1 级配曲线

3 正交试验设计

正交试验设计(Orthaganal Design)是于二十世纪50年代初期，由日本质量管理专家田口玄一博士在多因素试验设计方法的基础上，进一步研究开发出来的一种试验设计技术。正交试验设计法使用一种规范化的表格(正交表)进行式验设计，能在全部试验方案中均匀地挑选出代表性强的少数试验方案。通过对挑选出的少数试验方案的试验结果进行统计分析，可以选出较优的方案，且可以得出各个因素对考察指标影响的主次关系。

工程质量的检验往往是通过对某些指定指标的评估来判定工程质量的优劣，然而在水泥稳定碎石的施工过程中则需要通过调控某些参数来实现合格的工程质量。但在实际的生产中有很多因素影响这些指标，这些因素的水平数也有很多，每个因素水平对指标的影响也不尽相同。在试验研究的过程中需要对影响因素作出筛选，确定哪些是有用因素，哪些是可以忽略的因素。各因素通常是在某一范围内变化，在这个范围内选取具有代表性的点进行试验，这样就可以确定影响因素在整个范围内变化时对控制指标的影响。通过施工现场的调研统计分析，在本文的试验中，选取含水量、水泥剂量、级配(4.75mm筛孔通过率)作为主要影响基层施工质量的三个因素，每个因素设有三个水平。参照现场的调研，含水量和水泥剂量的水平选取设计值、统计分布上下限区间特殊值，级配的水平选取4.75mm筛孔通过率的中值、上下限分布区间特殊值。因素水平选择结果如表3所示。

本试验选用L9正交表—4因素3水平，其中一因素选择空列，具体各因素之间的安排如表4，设计的正交表如表5。