2.5.3　砂、石膏、硅藻土配比

石膏的抗压强度和弹性模量具有很大的调节范围，但初凝时间较短，与砂浆混合为放热反应，产生大量气泡，如果不及时排出，使模型表面产生很多孔洞，直接影响材料的强度。所以在胶结材料中依据石膏含量加入一定比例的硅藻土，硅藻土可以起一定的缓凝作用且能加速气泡逸出，增加材料密实性，改善材料强度，排除试验干扰因素。通过调整砂、石膏、硅藻土相似材料的用量，可以改变砂膏比和用水量，能在较大范围内调整相似材料的力学性能，满足相似指标要求。

（1）正交试验设计。本书采用正交试验设计的思想来安排不同参数组合的试验研究。正交设计法是研究和处理多因素试验的一种科学方法，它是利用预先设计好的“正交表”来安排试验的，具有“均衡分散性”和“整齐可比性”，这样可以使得试验点安排得比较均匀且具有代表性，从而能达到以较少的试验得出较好的试验结果的目的。

选用L₉（34）正交表安排试验，砂膏比、用水量、膏土比和养护条件对材料强度有显著影响，这些因素将作为试验主要考虑因素。试验依据表2.4进行设计。

表2.4　正交试验设计表

说明：①自然养护条件指空气相对湿度为48%，养护14d；烘干条件指在烘箱温度35℃下连续烘72h。
　　②石膏为建筑石膏，骨料为河砂，砂的级配：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）初次正交试验方案与结果。依据正交试验设计9组配比，满足养护条件后测量其力学指标，并对结果进行分析，具体如表2.5所示。由极差栏（R）得到用水量对抗压强度指标影响最大，砂膏比次之，影响程度最小的是养护条件。

表2.5　正交试验方案与结果分析

其中σ_c测表示试验室实测数值，σ_c拟表示通过相似指标关系式推算出的数值，表2.6和表2.7中符号意义与此处同。

表2.6　相似材料力学指标

注：养护条件为在烘箱温度35℃下连续烘72h，砂的级配见表2.4说明。

（3）二次试验方案与最优材料配比。分析初次试验数据，在抗压强度指标符合要求较好的范围增加5组配比，得到二次试验方案及相应试验结果，如表2.6所示。此次试验忽略对相似指标影响最小的养护条件，全部采用烘干养护。