应用正交设计安排混凝土试验.pdf

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1、广东建材2005年第8期水泥与混凝土应用正交设计安排混凝土试验侯志远（广东省工程技术研究所）刘富华(广东省广业资产经营有限公司）摘要：本文介绍了长期以来混凝土实验中的存在问题，说明了正交试验设计在混凝土实验中应用的必要性。说明了正交试验设计的方法和数据处理。关键词：正交试验混凝土1前言⑴表头设计：由于A、B、C均是二水平，除了考察A、B、C三个因素外，还要考察交互作用A×B、A×C、B×C混凝土的各种组成材料存在多变性,其配比更是千的效应，因此选择正交表L8(27)比较合适。变万化,这就使得混凝土材料研

2、究复杂化。传统混凝土A×B放第3列，C放在第4列，A×C放在第5列，材料试验的特点是：因素多，周期长，工作量大。长期以第6列考察B×C，第7列空着，作为试验误差的估计。来，混凝土材料试验主要是被动的处理试验数据，对试其表头设计见表2：验的安排却较少要求，这样不仅容易造成盲目试验次数的增加而且试验结果还往往不能提供充分可靠的信息，表2表头设计列号1234567以致许多因素试验中达不到预期的目的。如何减少研究因素ABA×BCA×CB×C工作量，而同时又能达到正确评定混凝土的性能、掌握⑵试验方案：由表头设计可

3、知，由1，2，4三列给出不同因素的影响规律，对于混凝土材料研究具有重大意试验方案，通过3，5，6三列可以分析交互作用，第7列义。作试验误差估计。试验方案和结果见表3。全面试验需要将所有因素和水平搭配。若是3因素各取3水平来试验，需做33=27次试验，如果是4因素3表3试验方案和结果水平的试验，需进行34=81次。虽只增加了一个因素，可因素ABA×BCA×CB×C7天抗压列号强度试验次数却多了很多。对于混凝土这样耗费大量人力物试验1234567（kg/cm2）力的试验是既难以实现又很不科学。利用正交设计，

4、311(0.40)1(插捣)11(3)111169因素3水平的试验只需做9次即可，试验次数虽然不多21112(4)222178但很有代表性。在高性能混凝土、减水剂与水泥适应性312(振捣)2112227341222211272等探索研究中都需要应用正交设计。52(0.45)121212146621221211692试验设计与分析72211221194用两种不同蒸养时间和振捣方式进行混凝土增强82212112215效果的比较试验。试验中的因素与水平列于下表。要求K189266275678282680280

5、4考察A、B、C和A×B、A×C、B×C对混凝土7天抗压强度K2724954860834790814812总和1616R1682921045236128的影响，并选择较优的工艺条件见表1。表1因素水平K1为相应各因素中第一水平的7天抗压强度之和，因素K2为相应各因素中第二水平的7天抗压强度之和；极差A．水灰比B．振捣方式C．蒸养时间（h）水平R为K1与K2数值之差的绝对值，用来衡量试验中相互10.40插捣3因素作用的大小。20.45振捣42.2试验结果分析2.1试验安排2.2.1直观分析-23-水泥与混

6、凝土广东建材2005年第8期⑴根据极差尺的大小可知影响因素的主次顺序为表5方差分析结果B>A>A×B>C>A×C>B×C。方差来源平方和自由度均方F临界值AS=35281352856.3**F0.01(1,3)=34.1⑵根据K值的大小可以认为，取A为A1，取B为B2，ABS=10658110658170.0**F0.05(1,3)=10.1B取C为C2为好。一般说来，要获得较高的7天强度，其A×BS×=13521135221.6**F0.10(1,3)=5.5AB组合条件可以定为A1B2C2。CSC=

7、3381⑶由于A×B对R7有影响，所以选取A和B的最好A×CSA×C=1621水平还要服从A×B的最好水平。因此，要进一步作交互B×CSB×C=181空列S空=81作用分析。A与B交互作用的直观分析方法是：将A、B注：标有**记号的项为显著因素，在确定配方时对该项要注意选择其水相同水平所对应的R7数值相加，除以相加次数，即是平用量。对无记号的因素则可选择任一水平。A×B某水平交互作用的K值。结果为：A1A2。表4交互作用的结果完全一致的，考虑A1B2C1组合减少了1小时的养护时A间，最后选取A1B2C1

8、更符合实际。BA1A2B1（169+178）/2=173.5（146+169）/2=157.53结论B2（273+272）/2=272.5（194+215）/2=204.5正交设计不仅可以分析误差，而且还能分析交互作用，这是正交设计的重要优点之一。同时，在正交试验的从表4看出，A1B2组合可得到较高的7天抗压强方差分析中，不仅将每一个因素的平方和计算统一起度，与上面的工艺条件A1B2C2一致。因此考虑交互之后，来，而且将交互作用平方和的计算