【正文】 效應(yīng)、微集料效應(yīng)。賽事還將邀請(qǐng)國(guó)家教育部、團(tuán)中央、體育總局相關(guān)司局，各相關(guān)媒體、各知名高校相關(guān)院系、全國(guó)水泥 60 強(qiáng)企業(yè)和湖北大中型水泥企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓觀看比賽。參加比賽的大學(xué)在最多的時(shí)候有近 100 所。這個(gè)想法很快被附近的普度大學(xué) John Mclaughlin 教授所認(rèn)同并介紹到普度大學(xué)，于是普渡大學(xué)的一群學(xué)生在 Charles Schuler 和 Robert Lee 教授的知道下，通過(guò)不懈的努力，也制作了自己的水泥輕舟。 現(xiàn)在水泥輕舟更多的時(shí)候是指水泥輕舟賽。 直到目前為止，水泥混凝土科學(xué)一直停留在經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的層次。在抹灰的過(guò)程中，特添加兩層玻璃纖維網(wǎng)，能夠更大程度的增加混凝的的強(qiáng)度。 本文研究的是水泥輕舟細(xì)石混凝土的優(yōu)化組合問(wèn)題，關(guān)鍵的問(wèn)題是 使得 混凝土的 抗壓強(qiáng)度在 50Mpa 以上，抗折強(qiáng)度在 10Mpa 以上，為保證該混凝土能達(dá)到強(qiáng)度要求，特添加粉煤灰，硅灰，減水劑，纖維并對(duì)其參量進(jìn)行調(diào)整， 對(duì)砂的細(xì)度模數(shù)與顆粒級(jí)配進(jìn)行重新配置，目的是使得砂子的堆積密度較小，并通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定最優(yōu)的配合比。在人類社會(huì)急速膨脹性發(fā)展，但又嚴(yán)重缺乏科技投入和材料技術(shù)教育的背景下，上述問(wèn)題沒(méi)有一個(gè)是容易解決的。 1848 年法國(guó)南部的 Lambot 制作了世界上第一條水泥輕舟。 1970年春， Clyde Kesler 教授的學(xué)生制作的由鋼筋增強(qiáng)的水泥輕舟，這可能是世界上第一條用于競(jìng)賽的水泥輕舟。 目前，美國(guó)很多著名高校都有自己的水泥輕舟隊(duì)，比如斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校，普林斯頓 大學(xué)，伊利諾伊大學(xué)阿巴拉香檳分校、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、普度大學(xué)。 來(lái)自武漢理 工大學(xué)、黃石理工學(xué)院、西南科技大學(xué)、綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、廣西大學(xué)化工學(xué)院等高校的六支參賽隊(duì)伍展開(kāi)了激烈的角逐。如表 21 標(biāo)稠 /g 凝結(jié)時(shí)間 /h 比表面積 / Cm2/g 密度 g/ Cm3 細(xì)度 /% 流動(dòng)度 /mm 138 初凝 終凝 382 表 21 水泥物理學(xué)性能 水泥力學(xué)性能的檢測(cè)是根據(jù) GB/T17671— 1999《水泥膠砂強(qiáng)度的測(cè)定方法（ ISO）》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 數(shù)據(jù)如 表 22 水泥 抗折強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度 3d 7d 28d 3d 7d 28d 揚(yáng)子 表 22 水泥力學(xué)性能檢測(cè)表 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)得知該水泥符合本課題所需的實(shí)驗(yàn) 要求 。有研究表明，硅灰的摻量占水泥質(zhì)量的 %— %時(shí)，可起潤(rùn)滑作用； 但當(dāng)摻量繼續(xù)增加時(shí)，需水量會(huì)顯著增加，這是硅灰的潤(rùn)滑作用需要高效減水劑來(lái)激發(fā)。在硬化水泥達(dá)到同一強(qiáng)度的情況下能有效的減少水泥的用量。混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于 C60 時(shí)，混凝土水灰比宜按下式計(jì)算 W/C=（ fcu,0+） 式中 αa,αb回歸系數(shù) 。 β外加劑的減水率 (%). 項(xiàng)目 指標(biāo) 卵石最大粒徑（ mm） 碎石最大粒徑（ mm） 10 20 40 16 20 40 坍落度mm 1030 190 170 160 150 200 185 175 165 3550 200 180 170 160 210 195 185 175 5570 210 190 180 170 220 205 195 185 7590 215 195 185 175 230 215 205 195 表 32 混凝土用水量 根據(jù)表 32 及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用水量按 210 計(jì)算，經(jīng)實(shí)驗(yàn)減水劑的減水率為 22%，則可以算出摻加減水劑時(shí)的用水量 mwa=164kg。但是 510mm 砂子摻量問(wèn)題要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得知，故要設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定砂子的摻量范圍 。 05101520253035408%3d 9%3d10%3d8%7d 9%7d10%7d 8%28d 9%28d 10%28d抗壓、抗折強(qiáng)度/Mpa抗壓強(qiáng)度 抗折強(qiáng)度 圖 33 不同硅灰摻量對(duì)比 由 圖 33結(jié)合表 36顯示， 3d， 7d， 28d 的抗折強(qiáng)度均隨著硅灰摻量的增加而增大，硅灰摻量為 10%時(shí)抗折強(qiáng)度最大，但是只能看出抗折強(qiáng)度由 8%— 10%有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是不能確定摻量 10%就是最佳的摻量，當(dāng)摻量大于 10%時(shí)，抗折強(qiáng)度有可能繼續(xù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，有可能有下降的趨勢(shì)；看 抗壓強(qiáng)度數(shù)值顯示， 3d 抗壓數(shù)值顯示隨著硅灰摻量的增加，抗壓強(qiáng)度均有所增長(zhǎng)，但是 7d,28d 的抗壓強(qiáng)度卻有減小的趨勢(shì)，結(jié)合抗折強(qiáng)度， 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 確定硅灰摻量應(yīng)該在 10%以下為好。如果用正交設(shè)計(jì)來(lái)安排試驗(yàn)，則試驗(yàn)次數(shù)大大減少，而且統(tǒng)計(jì)分析的計(jì)算也將變得簡(jiǎn)單。 b) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的次序沒(méi)有必要完全按照正交試驗(yàn)表上試驗(yàn)號(hào)碼的順序，可按抽簽的 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 方法隨機(jī)決定試驗(yàn)進(jìn)行的順序。 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 （ 1） 計(jì)算極差，確定因素的主次順序 本試驗(yàn)只是研究抗壓試驗(yàn)值一個(gè)指標(biāo)，所以在對(duì)正交試驗(yàn)表分析的時(shí)候采用的是單指標(biāo)正交試驗(yàn)的直觀分析法，按正交表的各試驗(yàn)號(hào)中規(guī)定的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果（指標(biāo)）填寫(xiě)在表的最后一列，如 表 45 所示 試驗(yàn)號(hào) A B C D 抗壓強(qiáng)度 /Mpa 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 K1 87 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 K2 K3 k1 29 k2 k3 極差 R 因素主→次 ABC 優(yōu)方案 A1B1C3 表 45 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析 K: 表示任一列上水平好為 i（本試驗(yàn)中 i=1,2,或 3）時(shí)，所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果之和。在本試驗(yàn)中，由于 RARBRC,所以各因素從主到次的順序?yàn)?A(灰砂比 )， B（粉煤灰）， C（硅灰）。從趨勢(shì)圖中可以直觀地看出，灰砂比越大越好，硅灰的摻量越大越好， 確定最優(yōu)配合比 經(jīng)過(guò)對(duì)原材料的各方面的性能進(jìn)行的檢測(cè)，對(duì)砂子顆粒級(jí)配的重新確定，對(duì)粉煤灰、硅灰的摻量范圍的確定，確定了本課題試驗(yàn)所有的原材料。由于時(shí)間的原因及實(shí)驗(yàn)室條件所限，本課題難免會(huì)有錯(cuò)漏之處。導(dǎo)師淵博的知識(shí)，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，勤奮的工作精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，真誠(chéng)熱情的待人態(tài)度都深深地教侮了我，使我獲益匪淺，終生難忘，受益終身。 據(jù)推算 28d 的強(qiáng)度會(huì)達(dá)到 50MPa。 該最優(yōu)配合比滿足試驗(yàn)要求。各因素優(yōu)水平的確定與試驗(yàn)指標(biāo)有關(guān)，若指標(biāo)越大越好，則應(yīng)選取指標(biāo)大得水平，在本試驗(yàn)中，試 驗(yàn)指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度，指標(biāo)越大越好，所以應(yīng)挑選每個(gè)因素中最大的值對(duì)應(yīng)的那個(gè)水平。同理可以計(jì)算出其他列的 kk k3 。 結(jié)合表 44和 圖 41可知： a)3d、 7d、 14d 抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)并不是一致的， 3d、 7d 由于養(yǎng)護(hù)齡期較短，強(qiáng)度變化不是明顯，但是 14d 的強(qiáng)度變化起伏比較大。 這也是本課題中采用正交試驗(yàn)的主要原因。 mwa： mc0： ms0=164:469:1267 水泥 469kg/ m3，纖維 ，減水劑 %。這時(shí) 510mm 的砂子摻量為 23%。 粉煤灰，硅灰的摻量沒(méi)有直接的數(shù)據(jù)來(lái)源，按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算摻入為粉煤灰摻 15%，硅灰摻 10%。由此計(jì)算出 W/C=。 （一）初步計(jì)算配合比的確定 混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算 : fcu,0≥fcu,k+ 式中 fcu,0混凝土配制強(qiáng)度 (MPa)。纖維應(yīng)用于混凝土中，主要的作用是增加其強(qiáng)度，包括抗折抗壓強(qiáng)度，尤其對(duì)抗折強(qiáng)度效果比較顯著 。 主要從細(xì)度，燒失量，需水量比這三個(gè)方面對(duì)粉煤灰進(jìn)行性能檢測(cè)。 課題研究的內(nèi)容和目 的 本課題主要針對(duì)細(xì)石混凝土的配合比的研究，由于該水泥輕舟用的細(xì)石混凝土對(duì)各方面的性能要求比較高，且現(xiàn)有的文獻(xiàn)中關(guān)于細(xì)石混凝土的也是比較少，基本沒(méi)有關(guān)于水泥輕舟的文獻(xiàn)，且在僅有的文獻(xiàn)中，幾乎沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表關(guān)于配合比的理論文章。 十幾年后水泥輕舟賽傳播到世界各國(guó)， 1986年德國(guó)舉辦了第一屆水泥輕舟賽， 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 隨后幾乎每?jī)赡昱e辦一次， 2021 年將舉辦了第 12 屆比賽， 1995 年加拿大和日本先后舉辦了本國(guó)的第一屆水泥輕舟賽，隨后每年