2.5.3　砂、石膏、硅藻土配比

石膏的抗壓強度和彈性模量具有很大的調(diào)節(jié)范圍，但初凝時間較短，與砂漿混合為放熱反應，產(chǎn)生大量氣泡，如果不及時排出，使模型表面產(chǎn)生很多孔洞，直接影響材料的強度。所以在膠結(jié)材料中依據(jù)石膏含量加入一定比例的硅藻土，硅藻土可以起一定的緩凝作用且能加速氣泡逸出，增加材料密實性，改善材料強度，排除試驗干擾因素。通過調(diào)整砂、石膏、硅藻土相似材料的用量，可以改變砂膏比和用水量，能在較大范圍內(nèi)調(diào)整相似材料的力學性能，滿足相似指標要求。

（1）正交試驗設(shè)計。本書采用正交試驗設(shè)計的思想來安排不同參數(shù)組合的試驗研究。正交設(shè)計法是研究和處理多因素試驗的一種科學方法，它是利用預先設(shè)計好的“正交表”來安排試驗的，具有“均衡分散性”和“整齊可比性”，這樣可以使得試驗點安排得比較均勻且具有代表性，從而能達到以較少的試驗得出較好的試驗結(jié)果的目的。

選用L₉（34）正交表安排試驗，砂膏比、用水量、膏土比和養(yǎng)護條件對材料強度有顯著影響，這些因素將作為試驗主要考慮因素。試驗依據(jù)表2.4進行設(shè)計。

表2.4　正交試驗設(shè)計表

說明：①自然養(yǎng)護條件指空氣相對濕度為48%，養(yǎng)護14d；烘干條件指在烘箱溫度35℃下連續(xù)烘72h。
　?、谑酁榻ㄖ?，骨料為河砂，砂的級配：2～2.36mm占9.8%，1.5～2mm占22%，1～1.5mm占37.5%，0.5～1mm占17.1%，0.25～0.5mm占11.5%，0.25mm以下占2.1%。

（2）初次正交試驗方案與結(jié)果。依據(jù)正交試驗設(shè)計9組配比，滿足養(yǎng)護條件后測量其力學指標，并對結(jié)果進行分析，具體如表2.5所示。由極差欄（R）得到用水量對抗壓強度指標影響最大，砂膏比次之，影響程度最小的是養(yǎng)護條件。

表2.5　正交試驗方案與結(jié)果分析

其中σ_c測表示試驗室實測數(shù)值，σ_c擬表示通過相似指標關(guān)系式推算出的數(shù)值，表2.6和表2.7中符號意義與此處同。

表2.6　相似材料力學指標

注：養(yǎng)護條件為在烘箱溫度35℃下連續(xù)烘72h，砂的級配見表2.4說明。

（3）二次試驗方案與最優(yōu)材料配比。分析初次試驗數(shù)據(jù)，在抗壓強度指標符合要求較好的范圍增加5組配比，得到二次試驗方案及相應試驗結(jié)果，如表2.6所示。此次試驗忽略對相似指標影響最小的養(yǎng)護條件，全部采用烘干養(yǎng)護。