不同试验方法检测人工砂石粉含量的差异分析
时间：2022-12-03 22:35:02 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
张建民，吕江明，彭勃荐，张涛，彭习川
（1.长江勘测规划设计研究有限责任公司，武汉 430010；
2.云南省滇中引水工程有限公司，昆明 650000）
云南省澜沧江乌弄龙工程采用的砂石骨料为干法生产的人工骨料。DL/T 5151—2014《水工混凝土砂石骨料试验规程》[1]（以下简称DL/T 5151—2014）于2014年8月1日正式实施。DL/T 5151—2001《水工混凝土砂石骨料试验规程》[2]（以下简称DL/T 5151—2001）中人工砂石粉含量是通过检测人工砂细度模数后取得（简称干筛法），DL/T 5151—2014中明确人工砂石粉含量采用水洗法进行检测（简称洗筛法），由于新旧规程对人工砂石粉含量检测方法的差异，导致洗筛法石粉含量检测结果大部分超出设计及规范要求，而乌弄龙水电站工程倮打塘砂石加工系统建成投产是在新规程实施之前，其生产按旧规程进行工艺及质量控制。
本文就新旧规程采用的两种石粉含量的检测方法的试验检测结果进行统计分析，其中，常态砂总样本数量为756组，碾压砂总样本数量为125组，并通过分析比较得出适用于乌弄龙工程的常态砂石粉含量按18%～22%控制，碾压砂石粉含量按20%～24%的控制范围，大坝钻孔取芯获得25.9 m碾压混凝土超级芯样已经证明，提高人工砂石粉含量有利于提高混凝土性能。
2.1 试验结果描述统计分析
采用两种试验方法检测人工砂石粉含量和微粒含量，总样本数量为756组，采用直方图、正态分布检验P-P图及雅克-贝拉正态检验，干筛法检测石粉含量为11.1%～22.1%，平均值16.2%，极差11.0%，按DL/T 5144—2001《水工混凝土施工规范》评定，合格率为88.2%；
洗筛法检测石粉含量为15.8%～24.9%，平均值20.7%，极差9.1%，按DL/T 5144—2015《水工混凝土施工规范》评定，合格率仅4.2%；
干筛法检测石粉含量为13%～19%，出现频率为92.7%，包含概率为0.05时通过雅克-贝拉正态检验，P-P图整体线性关系较好，呈平峰对称正态分布。
洗筛法与干筛法检测石粉含量差值为0.5%～9.5%，平均值4.5%，极差9.0%，洗筛法检测微粒含量为13.1%～19.7%，平均值17.0%，极差6.6%。洗筛法检测石粉含量比干筛法检测石粉含量平均增加4.5%。干筛法检测石粉含量的结果波动较洗筛法大。洗筛法检测石粉含量为18%～23%，出现频率为95.0%，包含概率为0.05时未通过雅克-贝拉正态检验，但P-P图除端部外线性关系较好，接近正态分布，呈尖峰左偏。
洗筛法与干筛法检测石粉含量差值为2%～7%，出现频率为92.5%。包含概率为0.05时未通过雅克-贝拉正态检验，P-P图线性关系较差，分布呈尖峰右偏。
洗筛法检测微粒含量为15%～19%，出现频率为93.9%，包含概率为0.05时通过雅克-贝拉正态检验，呈尖峰左偏正态分布，P-P图线性关系良好。
2.2 试验结果线性相关分析
干筛法与洗筛法石粉含量相关系数R为0.484，处于0.4～0.6，在显著性水平0.05时通过t检验，存在线性相关关系。洗筛法石粉含量与洗筛法微粒含量相关系数R为0.940，大于0.9，在显著性水平0.05时通过t检验，存在高度显著线性相关关系。干筛法检测石粉含量正态分布Px=90%双侧对称区间为13.4%～19.0%，对应观测频率为91.3%，单侧右分位值为18.4%，对应观测频率为91.4%。洗筛法检测石粉含量正态分布Py=90%双侧对称区间为18.5%～22.9%，对应观测频率为91.1%。单侧右分位值为22.4%，对应观测频率为93.7%。
干筛法与洗筛法检测石粉含量回归方程为y=0.376 1x+14.622，R2=0.233 8。方程两边同减去x，可得到洗筛洗与干筛洗石粉含量差值（y-x）与干筛法石粉含量（x）的线性回归方程：（y-x）=-0.623 9x+14.622，该方程回归系数＜0，表明差值随干筛石粉含量增加而降低。原因为随干筛法检测石粉含量的增加，粗粒含量减少，其上附着的细粒量相应减少，所以，洗筛法石粉含量越接近干筛洗石粉含量，同时可预见差值存在异方差性，即随干筛法检测石粉含量的增加，差值离散性降彽。
3.1 试验结果描述统计分析
采用两种试验方法检测人工砂石粉含量和微粒含量，总样本数量为125组，采用直方图、正态分布检验P-P图及雅克-贝拉正态检验。干筛法检测石粉含量为12.3%～22.7%，平均值18.2%，极差10.4%，按DL/T 5112—2009《水工碾压混凝土施工规范》评定，合格率90.4%；
干筛法检测石粉含量为15%～21%，出现频率为94.4%，包含概率为0.05时未通过雅克-贝拉正态检验，P-P图整体线性关系一般，接近正态分布，呈尖峰左偏。
洗筛法检测石粉含量为19.0%～26.2%，平均值21.2%，极差7.2%，按DL/T 5112—2009《水工碾压混凝土施工规范》评定，合格率82.4%；
石粉含量为19%～24%，出现频率为97.6%，包含概率为0.05时未通过雅克-贝拉正态检验，P-P图整体线性关系较好，接近正态分布，呈尖峰右偏。洗筛法与干筛法检测石粉含量差值为1%～5%，出现频率90.4%，其中2%～3%出现频率高达59.2%。包含概率为0.05时未通过雅克-贝拉正态检验，P-P图线性关系差，分布呈尖锋右偏。洗筛法检测微粒含量为15%～20%，出现频率为97.2%，包含概率为0.05时通过雅克-贝拉正态检验，呈尖峰右偏正态分布，但P-P图线性关系不足。
洗筛法与干筛法检测石粉含量差值为0.0%～8.6%，平均值3.0%，极差8.6%，洗筛法检测微粒含量为15.3%～21.6%，平均值17.5%，极差6.3%，洗筛法检测石粉含量比干筛法检测石粉含量平均增加3.0%。干筛法检测石粉含量的结果波动较洗筛法大。干筛法与洗筛法检测石粉含量回归方程y=0.434 5x+13.326，R2=0.343 5。方程两边同减去x，可得到洗筛洗与干筛洗石粉含量差值（y-x）与干筛法石粉含量（x）的线性回归方程：（y-x）=-0.565 5x+13.326，该回归方程中截距与斜率与常态混凝土人工砂回归方程相差不大。
3.2 试验结果线性相关分析
干筛法与洗筛法检测石粉含量相关系数R为0.586，处于0.4～0.6，在显著性水平0.05时通过t检验，存在线性相关关系。洗筛法检测石粉含量与洗筛法检测微粒含量相关系数R为0.872，在显著性水平0.05时通过t检验，存在显著线性相关关系。
干筛法检测碾压砂石粉含量正态分布Px=90%双侧对称区间为15.6%～20.8%，对应观测频率为91.2%。干筛法检测石粉含量正态分布Px=90%单侧右分位值为20.2%，对应观测频率为95.2%。洗筛法检测石粉含量正态分布Py=90%双侧对称区间为19.3%～23.2%，对应观测频率为92.8%。洗筛法检测石粉含量正态分布Py=90%单侧右分位值为22.7%，对应观测频率为90.4%。洗筛法与干筛法石粉含量差值与干筛法石粉含量的线性回归方程为：（y-x）=-0.565 5x+13.326，该回归方程中截距与斜率与常态混凝土人工砂回归方程相差不大。
常态砂及碾压砂石粉含量干筛法与洗筛法的成组数据方差及平均值比较检验结果表明，在显著性水平0.05时，两种方法的试验结果存在显著差异，洗筛法精度更高，同时更能反映真实结果，常态混凝土人工砂石粉含量洗筛法比干筛法平均增加（4.5±0.15）%，碾压混凝土人工砂石粉含量洗筛法比干筛法平均增加（3.0±0.35）%，见表1和表2。
表1 洗筛法与干筛法石粉含量方差齐性检验
表2 洗筛法与干筛法石粉含量平均值比较检验
通过试验研究，结合乌弄龙水电站工程应用实际，本文探讨了采用不同试验方法检测人工砂石粉含量的差异分析，主要结论及建议如下：
1）干筛法和洗筛法检测石粉含量、洗筛法检测微粒含量总体接近正态分布，洗筛法检测石粉含量标准差及极差均小于干筛法，离散性低于干筛法。两种方法检测结果存在显著差异，相对于干筛法，洗筛法精度更高，也更接近真实结果。
2）干筛法检测石粉含量与洗筛法检测石粉含量存在一定线性相关关系，因此，两者的差值表现出相对集中分布的特点，微粒含量总体随石粉含量增加而增加。
3）常态砂干筛法石粉含量按10%～18%控制，对应的正态分布概率为85.6%，观测频率为85.4%。考虑常态砂洗筛法石粉含量较干筛平均增加4.5%，其石粉含量按15%～23%控制，对应的正态分布概率为95.8%，观测频率为98.7%。
4）碾压砂干筛法石粉含量按16%～22%控制，对应的正态分布概率为91.1%，观测频率为88.8%。考虑碾压砂洗筛法石粉含量较干砂平均增加3.0%，其石粉含量按19%～24%控制，对应的正态分布概率为97.1%，观测频率为99.2%。
5）人工砂石粉含量及其微粒含量不同程度影响混凝土含水量、含气量以及凝结时间，尤其是对碾压混凝土浆砂比PV值影响很大；
碾压混凝土石粉含量的提高，可明显提高碾压混凝土的密实性、抗压强度、抗渗性，特别对提高混凝土抗冻性能、极限拉伸值和降低弹性模量效果明显。统计数据表明，乌弄龙水电工程现场混凝土拌和物性能、力学性能、耐久性能均能满足设计要求。设计单位根据“不同试验方法检测人工砂石粉含量的差异分析”结论，提出的乌弄龙工程常态砂、碾压砂控制标准可行，为以后工程规范修编提供了有力的依据。
