不同試驗方法檢測人工砂石粉含量的差異分析

張建民，呂江明，彭勃薦，張濤，彭習川

（1.長江勘測規劃設計研究有限責任公司，武漢 430010；2.云南省滇中引水工程有限公司，昆明 650000）

1 研究背景

云南省瀾滄江烏弄龍工程采用的砂石骨料為干法生產的人工骨料。DL/T 5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗規程》[1]（以下簡稱DL/T 5151—2014）于2014年8月1日正式實施。DL/T 5151—2001《水工混凝土砂石骨料試驗規程》[2]（以下簡稱DL/T 5151—2001）中人工砂石粉含量是通過檢測人工砂細度模數后取得（簡稱干篩法），DL/T 5151—2014中明確人工砂石粉含量采用水洗法進行檢測（簡稱洗篩法），由于新舊規程對人工砂石粉含量檢測方法的差異，導致洗篩法石粉含量檢測結果大部分超出設計及規范要求，而烏弄龍水電站工程倮打塘砂石加工系統建成投產是在新規程實施之前，其生產按舊規程進行工藝及質量控制。

本文就新舊規程采用的兩種石粉含量的檢測方法的試驗檢測結果進行統計分析，其中，常態砂總樣本數量為756組，碾壓砂總樣本數量為125組，并通過分析比較得出適用于烏弄龍工程的常態砂石粉含量按18%～22%控制，碾壓砂石粉含量按20%～24%的控制范圍，大壩鉆孔取芯獲得25.9 m碾壓混凝土超級芯樣已經證明，提高人工砂石粉含量有利于提高混凝土性能。

2 常態砂分析比對

2.1 試驗結果描述統計分析

采用兩種試驗方法檢測人工砂石粉含量和微粒含量，總樣本數量為756組，采用直方圖、正態分布檢驗P-P圖及雅克-貝拉正態檢驗，干篩法檢測石粉含量為11.1%～22.1%，平均值16.2%，極差11.0%，按DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規范》評定，合格率為88.2%；洗篩法檢測石粉含量為15.8%～24.9%，平均值20.7%，極差9.1%，按DL/T 5144—2015《水工混凝土施工規范》評定，合格率僅4.2%；干篩法檢測石粉含量為13%～19%，出現頻率為92.7%，包含概率為0.05時通過雅克-貝拉正態檢驗，P-P圖整體線性關系較好，呈平峰對稱正態分布。

洗篩法與干篩法檢測石粉含量差值為0.5%～9.5%，平均值4.5%，極差9.0%，洗篩法檢測微粒含量為13.1%～19.7%，平均值17.0%，極差6.6%。洗篩法檢測石粉含量比干篩法檢測石粉含量平均增加4.5%。干篩法檢測石粉含量的結果波動較洗篩法大。洗篩法檢測石粉含量為18%～23%，出現頻率為95.0%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態檢驗，但P-P圖除端部外線性關系較好，接近正態分布，呈尖峰左偏。

洗篩法與干篩法檢測石粉含量差值為2%～7%，出現頻率為92.5%。包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態檢驗，P-P圖線性關系較差，分布呈尖峰右偏。

洗篩法檢測微粒含量為15%～19%，出現頻率為93.9%，包含概率為0.05時通過雅克-貝拉正態檢驗，呈尖峰左偏正態分布，P-P圖線性關系良好。

2.2 試驗結果線性相關分析

干篩法與洗篩法石粉含量相關系數R為0.484，處于0.4～0.6，在顯著性水平0.05時通過t檢驗，存在線性相關關系。洗篩法石粉含量與洗篩法微粒含量相關系數R為0.940，大于0.9，在顯著性水平0.05時通過t檢驗，存在高度顯著線性相關關系。干篩法檢測石粉含量正態分布Px=90%雙側對稱區間為13.4%～19.0%，對應觀測頻率為91.3%，單側右分位值為18.4%，對應觀測頻率為91.4%。洗篩法檢測石粉含量正態分布Py=90%雙側對稱區間為18.5%～22.9%，對應觀測頻率為91.1%。單側右分位值為22.4%，對應觀測頻率為93.7%。

干篩法與洗篩法檢測石粉含量回歸方程為y=0.376 1x+14.622，R2=0.233 8。方程兩邊同減去x，可得到洗篩洗與干篩洗石粉含量差值（y-x）與干篩法石粉含量（x）的線性回歸方程：（y-x）=-0.623 9x+14.622，該方程回歸系數＜0，表明差值隨干篩石粉含量增加而降低。原因為隨干篩法檢測石粉含量的增加，粗粒含量減少，其上附著的細粒量相應減少，所以，洗篩法石粉含量越接近干篩洗石粉含量，同時可預見差值存在異方差性，即隨干篩法檢測石粉含量的增加，差值離散性降彽。

3 碾壓砂對比分析

3.1 試驗結果描述統計分析

采用兩種試驗方法檢測人工砂石粉含量和微粒含量，總樣本數量為125組，采用直方圖、正態分布檢驗P-P圖及雅克-貝拉正態檢驗。干篩法檢測石粉含量為12.3%～22.7%，平均值18.2%，極差10.4%，按DL/T 5112—2009《水工碾壓混凝土施工規范》評定，合格率90.4%；干篩法檢測石粉含量為15%～21%，出現頻率為94.4%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態檢驗，P-P圖整體線性關系一般，接近正態分布，呈尖峰左偏。

洗篩法檢測石粉含量為19.0%～26.2%，平均值21.2%，極差7.2%，按DL/T 5112—2009《水工碾壓混凝土施工規范》評定，合格率82.4%；石粉含量為19%～24%，出現頻率為97.6%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態檢驗，P-P圖整體線性關系較好，接近正態分布，呈尖峰右偏。洗篩法與干篩法檢測石粉含量差值為1%～5%，出現頻率90.4%，其中2%～3%出現頻率高達59.2%。包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態檢驗，P-P圖線性關系差，分布呈尖鋒右偏。洗篩法檢測微粒含量為15%～20%，出現頻率為97.2%，包含概率為0.05時通過雅克-貝拉正態檢驗，呈尖峰右偏正態分布，但P-P圖線性關系不足。

洗篩法與干篩法檢測石粉含量差值為0.0%～8.6%，平均值3.0%，極差8.6%，洗篩法檢測微粒含量為15.3%～21.6%，平均值17.5%，極差6.3%，洗篩法檢測石粉含量比干篩法檢測石粉含量平均增加3.0%。干篩法檢測石粉含量的結果波動較洗篩法大。干篩法與洗篩法檢測石粉含量回歸方程y=0.434 5x+13.326，R2=0.343 5。方程兩邊同減去x，可得到洗篩洗與干篩洗石粉含量差值（y-x）與干篩法石粉含量（x）的線性回歸方程：（y-x）=-0.565 5x+13.326，該回歸方程中截距與斜率與常態混凝土人工砂回歸方程相差不大。

3.2 試驗結果線性相關分析

干篩法與洗篩法檢測石粉含量相關系數R為0.586，處于0.4～0.6，在顯著性水平0.05時通過t檢驗，存在線性相關關系。洗篩法檢測石粉含量與洗篩法檢測微粒含量相關系數R為0.872，在顯著性水平0.05時通過t檢驗，存在顯著線性相關關系。

干篩法檢測碾壓砂石粉含量正態分布Px=90%雙側對稱區間為15.6%～20.8%，對應觀測頻率為91.2%。干篩法檢測石粉含量正態分布Px=90%單側右分位值為20.2%，對應觀測頻率為95.2%。洗篩法檢測石粉含量正態分布Py=90%雙側對稱區間為19.3%～23.2%，對應觀測頻率為92.8%。洗篩法檢測石粉含量正態分布Py=90%單側右分位值為22.7%，對應觀測頻率為90.4%。洗篩法與干篩法石粉含量差值與干篩法石粉含量的線性回歸方程為：（y-x）=-0.565 5x+13.326，該回歸方程中截距與斜率與常態混凝土人工砂回歸方程相差不大。

4 干篩法與洗篩法比較

常態砂及碾壓砂石粉含量干篩法與洗篩法的成組數據方差及平均值比較檢驗結果表明，在顯著性水平0.05時，兩種方法的試驗結果存在顯著差異，洗篩法精度更高，同時更能反映真實結果，常態混凝土人工砂石粉含量洗篩法比干篩法平均增加（4.5±0.15）%，碾壓混凝土人工砂石粉含量洗篩法比干篩法平均增加（3.0±0.35）%，見表1和表2。

表1 洗篩法與干篩法石粉含量方差齊性檢驗

表2 洗篩法與干篩法石粉含量平均值比較檢驗

5 結論

通過試驗研究，結合烏弄龍水電站工程應用實際，本文探討了采用不同試驗方法檢測人工砂石粉含量的差異分析，主要結論及建議如下：

1）干篩法和洗篩法檢測石粉含量、洗篩法檢測微粒含量總體接近正態分布，洗篩法檢測石粉含量標準差及極差均小于干篩法，離散性低于干篩法。兩種方法檢測結果存在顯著差異，相對于干篩法，洗篩法精度更高，也更接近真實結果。

2）干篩法檢測石粉含量與洗篩法檢測石粉含量存在一定線性相關關系，因此，兩者的差值表現出相對集中分布的特點，微粒含量總體隨石粉含量增加而增加。

3）常態砂干篩法石粉含量按10%～18%控制，對應的正態分布概率為85.6%，觀測頻率為85.4%。考慮常態砂洗篩法石粉含量較干篩平均增加4.5%，其石粉含量按15%～23%控制，對應的正態分布概率為95.8%，觀測頻率為98.7%。

4）碾壓砂干篩法石粉含量按16%～22%控制，對應的正態分布概率為91.1%，觀測頻率為88.8%。考慮碾壓砂洗篩法石粉含量較干砂平均增加3.0%，其石粉含量按19%～24%控制，對應的正態分布概率為97.1%，觀測頻率為99.2%。

5）人工砂石粉含量及其微粒含量不同程度影響混凝土含水量、含氣量以及凝結時間，尤其是對碾壓混凝土漿砂比PV值影響很大；碾壓混凝土石粉含量的提高，可明顯提高碾壓混凝土的密實性、抗壓強度、抗滲性，特別對提高混凝土抗凍性能、極限拉伸值和降低彈性模量效果明顯。統計數據表明，烏弄龍水電工程現場混凝土拌和物性能、力學性能、耐久性能均能滿足設計要求。設計單位根據“不同試驗方法檢測人工砂石粉含量的差異分析”結論，提出的烏弄龍工程常態砂、碾壓砂控制標準可行，為以后工程規范修編提供了有力的依據。