正交试验法优化管桩离心工艺

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1、正交试验法优化管j l 眭离J 吼工艺何建明浙江广天构件股份有限公司摘要：离心成形对于制造预应力混凝土管桩是一个十分重要的工序，国内外不少著作、论文对管桩离心成形的理论研究较多，但要获得最佳的离心制度，关键是根据生产实际条件通过试验确定本文通过正交试验法探索管桩最佳离心工艺实践，为优化管桩离心工艺提供一种方法和经验。关键询：管桩离心工艺正交试验法优化1 试验目的通过正交试验法，确定使管桩混凝土达到最佳密实度的优化静凸工艺。2 试验方法2 1 确定评价指标众所周知，混凝土离心成型工艺既有利又有弊。在大于2 0 9 的离心加速度作用下，通过离心工艺成型的混凝土密实度远比普通插入式振动棒等振捣成型的

2、混凝土密实度大，但离心工艺因混凝土组成原材料的颗粒质量不同，离心力不同，离心力大的粗骨料往外挤i 离心力小的粉料则分布在内层，造成混凝土分层，且离心加速度越大，时间越长，分层越厉害。所以本试验确定评价混凝土密实度好坏的指标从两方面综合考虑：混凝土分层情况：本指标没有量的概念，故采用多名技术人员对管桩芯样通过观察计分( 分层越不明显，分值越高，满分1 0 分) ，最后将计分结果平均作为分层情况量的评价。混凝土抗压强度：通过对芯样按照钻心法检测混凝土强度的有关要求进行试验得出混凝土的抗压强度。2 2 试验方法因钻芯检测试验方法会降低成品管桩质量，不宜采取大批量的试验，所以本试验采取正交试验法。确定

3、试验因素和试验条件影响管桩混凝土分层及混凝土抗压强度的因素很多，但关键因素有混凝土级配、混凝土原材料、混凝土坍落度、拌和至离心时间、慢速离心时间、中速离心时间、高速离心时间、高速离心速度、蒸汽养护等，因本试验所考察的是离心工艺对试验评价指标的影响，所以本试验确定四项离心工艺中的参数及二项其它关键参数作为试验因素，各项试验因素确认二个试验条件进行对比，如下表：6 9 表I试验因素和试验条件序号考核试验因素试验条件1试验条件21混凝土坍落度( 嗍)2 0 ( 1 0 3 0 )6 0 ( 5 0 7 0 )2拌和至离心时问( m i n )6 04 03慢速离心时间( r a i n )234中速

4、离心时间( m i n )235高速离心时间( r a i n )686高速离心速度( r p m )1 2 0 01 1 0 0其他影响因素如混凝土级配、混凝土原材料、管桩规格型号( 本试验管桩规格为P C 6 0 010 0 ) 、离心机、管模、蒸汽养护、取芯位置等则力求试验条件统一，以达到理想试验结果。另外，因管桩张拉端混凝土在张拉后会形成空隙，离心成型后混凝土的密实度与j 张拉端存在差异，所以， 在芯样钻取时，张拉端与非张拉端分别取样进行评定比较。组合试验因素和试验条件按照正交表L 8 ( 2 7 ) 对表( 1 ) 中试验因素和试验条件进行组合，得出八种组合试验条件，分八次进行试验。

5、如下表：表2试验正交表L 8 ( 2 7 )l23456试验 混凝土坍落度拌和至离心时慢速离心时间中速离心时间高速离心时间高速离心速度因素 ( r a m )间( m i n )( r a i n )( m i n )( m i n )( R p m )ll ( 2 0 )l ( 6 0 )l ( 2 )2 ( 3 )2 ( 8 )l ( 1 2 0 0 )22 ( 6 0 )l ( 6 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )l ( 6 )l ( 1 2 0 0 )3I ( 2 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 ) 试验42 ( 6 0 )2

6、 ( 4 0 )l ( 2 )2 ( 3 )l ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )编5I ( 2 0 )l ( 6 0 )2 ( 3 )l ( 2 )l ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )号 62 ( 6 0 )I ( 6 0 )l ( 2 )I ( 2 )2 ( 8 )2 ( 1 l o o )7I ( 2 0 )2 ( 4 0 )I ( 2 )l ( 2 )l ( 6 )l ( 1 2 0 0 )82 ( 6 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )l ( 2 )2 ( 8 )l ( 1 2 0 0 )3 试验结果3 1 混凝土分层情况试验结果- 7 0 -对八组芯样由七位技术人员进行评

7、分，评分结果汇总后取平均值如下表：表3混凝土分层情况评分结果试验编号非张拉端张拉端偏差平均值备注l6 5 07 1 4- 0 6 46 8 227 4 36 6 40 7 97 0 437 8 66 9 3O 9 37 3 948 5 7 5 4 33 1 4、 7 o o偏差较大56 8 68 2 91 4 37 5 767 9 38- 0 0 77 9 376 8 69 0 0- 2 1 47 9 3偏差较大84 8 65 2 90 4 35 ，0 73 2 芯样抗压强度试验结果如下表：表4芯样抗压强度试验结果试验编号7 非张拉端张拉端偏差平均值备注l9 9 18 7 11 29 3 1偏

8、差较大27 7 67 2 74 97 5 1 538 27 8 13 98 0 0 547 4 47 1 92 57 3 1 558 7 98 3 84 18 5 8 567 0 27 6 9- 6 77 3 5 578 7 68 4 13 58 5 8 587 36 9 53 57 1 2 53 3 正交试验结果将混凝土分层情况试验结果及芯样抗压强度试验结果分别填入正交试验表格，其结果如下：非张拉端密实度正交试验表( 表5 )张拉端密实度正交试验表( 表6 )张拉端与非张拉端综合密实度正交试验表( 表7 )4 试验结果分析4 1 对张拉端与非张拉端试验结果对比分析，可得出以下结论从表3 可知

9、，混凝土分层情况张拉端与非张拉端无规律性。从表4 则可明显看出除6 号试验外，其它均为非张拉端混凝士抗压强度大于张拉端，说明，非张拉端混凝土的密实性比张拉端好。- 7 1 表5试验计划l23456压力密实度试验因素混凝土拌和至慢速离中速离高速离高速离试验评分坍落度离心时间心时间心时间心时间心速度结果结果( m m )( m i n )( r a i n )( r a i n )( m i n )( r p m )lI ( 2 0 )l ( 6 0 )l ( 2 )2 ( 3 )2 ( 8 )l ( 1 2 0 0 )9 9 16 522 ( 6 0 )l ( 6 0 )2 ( 3 )2 ( 3

10、 )l ( 6 )l ( 1 2 0 0 )7 7 67 4 33l ( 2 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 )8 27 8 6试验42 ( 6 0 )2 ( 4 0 )l ( 2 )2 ( 3 )l ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )7 4 A8 5 7编号51 ( 2 0 )I ( 6 0 )2 ( 3 )l ( 2 )l ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )8 7 96 8 662 ( 6 0 )l ( 6 0 )l ( 2 )1 ( 2 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 )7 0 27 9 37l ( 2 0 )2 (

11、4 0 )l ( 2 )l ( 2 )l ( 6 )l ( 1 2 0 0 )8 7 66 8 682 ( 6 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )l ( 2 )2 ( 8 )l ( 1 2 0 0 )7 34 8 6l3 5 6 63 3 4 83 3 1 33 1 8 73 2 7 53 3 7 3 抗压合计强度22 9 5 23 1 73 2 0 53 3 3 13 2 4 33 1 4 56 5 1 8极差6 1 41 7 81 0 81 4 43 22 2 8l2 8 0 82 8 7 22 9 8 62 6 5 l2 9 7 22 5 6 5 分层合计情况22 8 7 92 8

12、1 52 7 0 13o 3 62 7 1 53 1 2 25 6 8 7极差m 7 l0 5 72 8 53 8 52 5 7- 5 5 7表6试验计划l23456压力密实度试验因素混凝土拌和至慢速离中速离高速离高速离试验评分坍落度离心时间心时间心时间心时间心速度结果结果( m m )( r a i n )( m m )( m i n )( m i n )( r p m )1l ( 2 0 )l ( 6 0 )1 ( 2 )2 ( 3 )2 ( 8 )l ( 1 2 0 0 )8 7 17 1 422 ( 6 0 )I ( 6 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )l ( 6 )I ( 1 2

13、0 0 )7 2 76 6 43I ( 2 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 )7 8 16 9 3试验42 ( 6 0 )2 ( 4 0 )l ( 2 )2 ( 3 )1 ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )7 1 95 4 3编号5l ( 2 0 )1 ( 6 0 )2 ( 3 )l ( 2 )1 ( 6 )2 ( 1 l o o )8 3 88 2 962 ( 6 0 )l ( 6 0 )1 ( 2 )l ( 2 )2 ( 8 )2 ( 1 l o o )7 6 987l ( 2 0 )2 ( 4 0 )l ( 2 )I ( 2 )

14、l ( 6 )l ( 1 2 0 0 )8 4 1982 ( 6 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )l ( 2 )2 ( 8 )I ( 1 2 0 0 )6 9 55 2 9l3 3 3 13 2 0 53 2 03 1 4 33 1 2 53 1 3 4 抗压合计强度22 9 13 0 3 63 0 4 13 0 9 83 1 1 63 l O 76 2 4 1极差4 2 I1 6 91 5 94 5O 92 7l3 1 3 63 0 0 72 9 5 73 0 5 82 9 3 62 8 0 7 分层合计情况22 5 3 62 6 6 52 7 1 52 6 1 42 7 3 62 8

15、 6 55 6 7 2极差63 4 22 4 24 4 42- O 5 87 2 表7 试验计划l23456压力密实度试验因素混凝土拌和至慢速离中速离高速离高速离试验评分坍落度离心时间心时间心时问心时间心速度结果结果( n u n )( m i n )( r a i n )( m i n )( m i n )( r p m )l1 ( 2 0 )l ( 6 0 )I ( 2 )2 ( 3 )2 ( 8 )1 ( 1 2 0 0 )9 3 16 8 2 。22 ( 6 0 )1 ( 6 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )1 ( 6 )l ( 1 2 0 0 )7 5 1 57 0 43l ( 2 0 )2 ( 4 0 )2 ( 3 )2 ( 3 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 )8 0 0 57 3 9试验42 ( 6 0 )2 ( 4 0 )l ( 2 )2 ( 3 )l ( 6 )2 ( 1 l o o )7 3 1 57编号51 ( 2 0 )l ( 6 0 )2 ( 3 )1 ( 2 )l ( 6 )2 ( 1 1 0 0 )8 5 8 57 5 762 ( 6 0 )1 ( 6 0 )l ( 2 )l ( 2 )2 ( 8 )2 ( 1 1 0 0 )7 3 5 57 9 671 ( 2 0 )2 ( 4 0 )l ( 2 )1 ( 2 )l ( 6 )l