基于响应面法的复合充填料浆配比优化及微观结构影响机制

摘要：

为探明因素间交互作用对充填体强度性能的影响机制及揭示胶凝材料水化产物作用机制,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,胶结体抗压强度为响应目标值,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计试验,建立二次多项式回归模型,结合Numencial功能优化模型自变量参数.最后,利用XRD、SEM、EDS分析手段,探讨净浆试样水化产物组成及微观结构形貌.研究结果表明:方差分析及模型响应曲面共同诠释了水泥和石灰添加量的交互作用是影响充填体强度性能的关键性因素.对复合充填料浆配合比寻优可得,在水泥∶石灰∶石膏∶矿渣∶甲酸钙=30∶ 15∶1∶50∶4最优条件下,胶结体3天和7天抗压强度为1.19 MPa和2.17 MPa,模型验证试验相对误差为3.25％和0.93％,表明模型精确度高,可靠性强.复合胶凝体系水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,随着龄期的延长,AFt和C-S-H凝胶交错生长,紧密搭接,形成致密的三维空间网络结构支撑体系,是胶结充填体具备强度性能的主要来源.

关键词：响应面法;交互作用;回归模型;抗压强度;最优配比;微观结构

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分类号：TD853(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金青年项目;国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项"地下金属矿规模化绿色开采关键技术合作研究";山东省自然科学基金博士基金

在线出版日期：2021-09-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：2724-2736