正交试验法是针对众多因素试验,抓住主要因素减少试验次数的一个非常科学的方法。正交试验手段在实际试验中可以灵活应用,主要适用于:水平数相同或不同的试验,考虑或不考虑交互作用的试验,单一指标或多指标的试验,计量指标或非计量指标的试验,分批或不分批试验,安排区组或进行裂区设计[82]。正交设计的过程主要包括两个阶段:第一阶段是编制试验计划,即根据试验的目的,确定影响试验结果的因素,挑选出这些影响因素的试验点,从而确定试验计划;第二阶段是针对试验结果进行分析处理,得出影响其性能的主要因素,并提供一种较优的方案。
正交设计是借助一种规格化的表格——正交表,在试验前,有计划、有目的地安排试验方案,在试验后再通过简单的运算,正确地分析试验结果,它把试验安排与数据处理紧密地结合起来,是一种科学地安排试验方案和分析试验结果的好方法。正交表是利用“均衡分散性”与“整齐可比性”这两条正交性原理,从大量的试验点中挑选出适量的具有代表性的试验点,有规律地排列成现成的表格。它是正交设计的基本工具。
1.影响因素和考核指标的选择
研究以复合激发剂中3种组分(NS、NL和NH)作为影响因素,对一定掺量范围的矿渣及石膏进行对比研究。在试验中,石膏的加入量固定为8%,通过改变激发剂各组分的加入量,研究复合激发剂中各个组分对胶凝材料强度的影响。
胶凝材料抗压、抗折强度始终是非常重要的指标,同时抗压强度又是最容易准确测量的参数,因此研究同样也选用不同龄期(3d、7d和28d)的抗压强度作为胶凝材料力学性能的考核指标。
2.正交试验方案及配合比
前期探索性试验发现,复合使用NS、NL、NH作为激发剂时,制备的胶凝材料力学性能远远优于单独使用一种激发剂,这说明3种激发剂具有很好的叠加效应。3种激发剂相互作用,大大提高了净浆试块物理力学指标。随着NS掺量的增加,制备的胶凝材料净浆试样强度逐渐增大,但是当NS掺量大于5%时,强度增长趋势变缓,同时试样有析晶现象,NH和NL掺量大于1%时,强度出现了明显下降。因此,正交试验中确定的激发剂各个组分的具体配比范围如下:①NS:2%~5%;②NL:0.4%~1.0%;③NH:0.4%~1.0%。(www.xing528.com)
采用均分法把这3个因素分成了4个水平,其选择的因素及因素水平见表4.1.1。
表4.1.1 正交试验影响因素和水平
因选用的影响因素为3个,各因素的水平数位4个,故选择L16(45)正交表。根据因素水平的要求,选用按L16(45)安排的试验方案见表4.1.2。
表4.1.2 选用正交表L16(45)的试验安排
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