多元矿物材料对水泥性能影响的数学模型及多目标优化方法OA北大核心CSTPCD

随着“碳中和”、“碳达峰”战略的持续推进,降低水泥生产的碳排放刻不容缓。采用响应面法研究了水泥与多元矿物材料的复合效应。首先,采用四因素三水平Box-Behnken设计来讨论粉煤灰、石灰石粉、凝灰岩粉和矿粉这4个自变量对水泥力学性能和水化性能的影响并构建了数学模型。方差分析结果表明,多元矿物材料对水泥的力学性能具有显著影响。然后,在响应面模型的基础上进行可靠性分析和基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化。最后,得到可靠性不低于6Sigma(99.9997%)的最佳优化结果,即当粉煤灰掺量为2.72%(质量分数),石灰石粉掺量为7.14%(质量分数),凝灰岩粉掺量为9.95%(质量分数),矿粉掺量为19.93%(质量分数)时,多元矿物材料体系的性能将在综合考虑力学性能、水化性能和节能减排的前提下达到最优。证实了组合设计(响应面设计和基于NSGA-Ⅱ的多目标优化)在多元矿物材料体系的鲁棒性和可行性,获得了更加可靠和精度更高的多目标优化方法,对水泥基材料的实际生产具有极高的实际意义和参考价值。