基于响应曲面法的水库底泥泡沫混凝土配合比优化研究

作     者：李彦苍 宁钰 石华旺 冯胜雷 张晓雄 张春元 于铠源 朱骥 靳子栋 乔威涛 

作者机构：河北工程大学土木工程学院 河北地质大学土地科学与空间规划学院 广东理工学院建设学院 冀中能源峰峰集团有限公司 

出 版 物：《水利水电技术(中英文)》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52278171) 河北省自然科学基金项目(E2020402079) 河北工程大学大学生创新创业训练计划项目(X202410076013) 

主　　题：水库底泥 泡沫混凝土 响应曲面法 抗压强度 导热系数 影响因素 水胶比 SEM图 

摘      要：【目的】为了提高水库底泥的高值化利用率，拟使用水库底泥来制备泡沫混凝土，以水胶比、底泥掺量、泡沫掺量为变量，【方法】采用Design-Expert 13.0软件中响应曲面法对水库底泥泡沫混凝土的配合比进行优化设计，分析变量对水库底泥泡沫混凝土抗压强度和导热系数的影响。采用SEM和XRD探究了底泥泡沫混凝土微观结构。【结果】研究结果显示，对水库底泥泡沫混凝土28d抗压强度影响顺序为：水胶比泡沫掺量底泥掺量，而导热系数的影响顺序为：水胶比底泥掺量泡沫掺量。随着水胶比增加，抗压强度先升高后下降，导热系数逐渐降低。增加泡沫和底泥掺量会导致抗压强度和导热系数均下降。孔隙率与导热系数呈现负相关，符合指数模型。【结论】经优化配比，水库底泥泡沫混凝土在水胶比0.4、底泥掺量30%、泡沫掺量4.2%条件下制备，其28d抗压强度为 18.19 MPa，导热系数为0.1214W/(m·K)，表观密度为701.2 kg/m3。微观结果分析表明，底泥掺入量为30%条件下，试块内部物相结合紧密，孔隙分布均匀。研究成果为水库底泥在建筑材料领域的利用提供了新途径。