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(xí)川

（1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)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(chǎn)的人工骨料。DL/T 5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)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(guī)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(xì)度模數(shù)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(jìn)行檢測（簡稱洗篩法），由于新舊規(guī)程對人工砂石粉含量檢測方法的差異，導(dǎo)致洗篩法石粉含量檢測結(jié)果大部分超出設(shè)計及規(guī)范要求，而烏弄龍水電站工程倮打塘砂石加工系統(tǒng)建成投產(chǎn)是在新規(guī)程實施之前，其生產(chǎn)按舊規(guī)程進(jìn)行工藝及質(zhì)量控制。

本文就新舊規(guī)程采用的兩種石粉含量的檢測方法的試驗檢測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中，常態(tài)砂總樣本數(shù)量為756組，碾壓砂總樣本數(shù)量為125組，并通過分析比較得出適用于烏弄龍工程的常態(tài)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(jīng)證明，提高人工砂石粉含量有利于提高混凝土性能。

2 常態(tài)砂分析比對

2.1 試驗結(jié)果描述統(tǒng)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(shù)量為756組，采用直方圖、正態(tài)分布檢驗P-P圖及雅克-貝拉正態(tài)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(guī)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(guī)范》評定，合格率僅4.2%；干篩法檢測石粉含量為13%～19%，出現(xiàn)頻率為92.7%，包含概率為0.05時通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，P-P圖整體線性關(guān)系較好，呈平峰對稱正態(tài)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(jié)果波動較洗篩法大。洗篩法檢測石粉含量為18%～23%，出現(xiàn)頻率為95.0%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，但P-P圖除端部外線性關(guān)系較好，接近正態(tài)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(xiàn)頻率為92.5%。包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，P-P圖線性關(guān)系較差，分布呈尖峰右偏。

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

2.2 試驗結(jié)果線性相關(guān)分析

干篩法與洗篩法石粉含量相關(guān)系數(shù)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(guān)關(guān)系。洗篩法石粉含量與洗篩法微粒含量相關(guān)系數(shù)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(guān)關(guān)系。干篩法檢測石粉含量正態(tài)分布Px=90%雙側(cè)對稱區(qū)間為13.4%～19.0%，對應(yīng)觀測頻率為91.3%，單側(cè)右分位值為18.4%，對應(yīng)觀測頻率為91.4%。洗篩法檢測石粉含量正態(tài)分布Py=90%雙側(cè)對稱區(qū)間為18.5%～22.9%，對應(yīng)觀測頻率為91.1%。單側(cè)右分位值為22.4%，對應(yīng)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(shù)＜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(xì)粒量相應(yīng)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(yù)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(jié)果描述統(tǒng)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(shù)量為125組，采用直方圖、正態(tài)分布檢驗P-P圖及雅克-貝拉正態(tài)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(guī)范》評定，合格率90.4%；干篩法檢測石粉含量為15%～21%，出現(xiàn)頻率為94.4%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，P-P圖整體線性關(guān)系一般，接近正態(tài)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(guī)范》評定，合格率82.4%；石粉含量為19%～24%，出現(xiàn)頻率為97.6%，包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，P-P圖整體線性關(guān)系較好，接近正態(tài)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(xiàn)頻率90.4%，其中2%～3%出現(xiàn)頻率高達(dá)59.2%。包含概率為0.05時未通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，P-P圖線性關(guān)系差，分布呈尖鋒右偏。洗篩法檢測微粒含量為15%～20%，出現(xiàn)頻率為97.2%，包含概率為0.05時通過雅克-貝拉正態(tài)檢驗，呈尖峰右偏正態(tài)分布，但P-P圖線性關(guān)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(jié)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(tài)混凝土人工砂回歸方程相差不大。

3.2 試驗結(jié)果線性相關(guān)分析

干篩法與洗篩法檢測石粉含量相關(guān)系數(shù)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(guān)關(guān)系。洗篩法檢測石粉含量與洗篩法檢測微粒含量相關(guān)系數(shù)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(guān)關(guān)系。

干篩法檢測碾壓砂石粉含量正態(tài)分布Px=90%雙側(cè)對稱區(qū)間為15.6%～20.8%，對應(yīng)觀測頻率為91.2%。干篩法檢測石粉含量正態(tài)分布Px=90%單側(cè)右分位值為20.2%，對應(yīng)觀測頻率為95.2%。洗篩法檢測石粉含量正態(tài)分布Py=90%雙側(cè)對稱區(qū)間為19.3%～23.2%，對應(yīng)觀測頻率為92.8%。洗篩法檢測石粉含量正態(tài)分布Py=90%單側(cè)右分位值為22.7%，對應(yīng)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(tài)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(tài)砂及碾壓砂石粉含量干篩法與洗篩法的成組數(shù)據(jù)方差及平均值比較檢驗結(jié)果表明，在顯著性水平0.05時，兩種方法的試驗結(jié)果存在顯著差異，洗篩法精度更高，同時更能反映真實結(jié)果，常態(tài)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(jié)論

通過試驗研究，結(jié)合烏弄龍水電站工程應(yīng)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(jié)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(tài)分布，洗篩法檢測石粉含量標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(jié)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(guān)關(guān)系，因此，兩者的差值表現(xiàn)出相對集中分布的特點(diǎn)，微粒含量總體隨石粉含量增加而增加。

3）常態(tài)砂干篩法石粉含量按10%～18%控制，對應(yīng)的正態(tài)分布概率為85.6%，觀測頻率為85.4%。考慮常態(tài)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(yīng)的正態(tài)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(yīng)的正態(tài)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(yīng)的正態(tài)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(jié)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(qiáng)度、抗?jié)B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(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，烏弄龍水電工程現(xiàn)場混凝土拌和物性能、力學(xué)性能、耐久性能均能滿足設(shè)計要求。設(shè)計單位根據(jù)“不同試驗方法檢測人工砂石粉含量的差異分析”結(jié)論，提出的烏弄龍工程常態(tài)砂、碾壓砂控制標(biāo)準(zhǔn)可行，為以后工程規(guī)范修編提供了有力的依據(jù)。