DoE技术在水泥助磨剂配方设计中的应用
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第 ２３卷 第 ３期
Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．３
鄂 州 大 学 学 报 Ｊｏｕｒｎ ａｌ ｏｆ Ｅｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
２０１６年 ５月
Ｍ ａｙ２０１６
ＤｏＥ技术在 水泥助磨 剂配方设计 中的应 用
钟 文 慧
（鄂 州职 业 大 学 建 筑 工程 学 院，湖 北 鄂 州 ４３６０９９）
关 键 词 ：试验 设 计 （ＤｏＥ）；水 泥助 磨 剂 ；配 方设 计
中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７２．４ ６３；ＴＰ３１９
文 献标 识码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００８—９（１（】４（２Ｏ１６）Ｏ３—００９４—０３
二 十世 纪 三十 年代 初期 ，英 国著 名 统计 学 家 费希 尔 首 次将数 学 中的统计 理 论 系统 地 应用 到 实 际 的试 验 研 究 中 ，并 建 立 了试 验 设 计 （Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，简 称 ＤｏＥ）的基 本 理论 和方 法［ 。随 着 计 算 机 技 术 的 发展 和 普及 ．ＤｏＥ技 术 不 再 依 赖 于手 动 计算 和设 计 ，逐 步计 算机 软 件化 ，从 而进 一 步拓 宽 了其 实际 应用 ， 目前较 多用 于 ＤｏＥ的软 件 有 ＥＣＨＩ Ｍ 、Ｍｉｃｒｏ—Ｓｗｉｓｓ、Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ 以 及 Ｍｉｎｉｔａｂ中 的 ＤｏＥ模块 等
水 泥助 磨 剂三 大类 组分 均 可能 对 水泥 早 期强 度 有一 定影 响 ，考 虑助 磨 剂 的掺加 量 控制 和 磨机 的状 况 ，确定 以 ＡＢＣ表示 每 类组 分 具体 成 分 ，其 掺 量范 围如下 表 １所示 。
表 １ 水 泥 助磨 剂配 方 自变 量 以及 变 化 范 围
点 击 Ｅｃｈｉｐ软件 的 变量 设 计一 新 变 量一 输 入 变 量 名称 Ａ 选 择 变量 类 型为 连续 型一 确 定 最低 值 和最 高值 ，再根据 同样步骤 输入 变量 Ｂ和 Ｃ。
在 此过 程 中变 量类 型 的选 择 主要 是依 据 自变 量 的 性 质 而 确定 ｉ４ Ｉ，比如 在本 实 例 中配 方 中组 分
本 文通 过 四川某 水 泥厂 的实 际案 例 来 阐述 采 用 Ｅｃｈｉｐ软件 来 对水 泥 助 磨剂 配 方 进 行初 步 试 验 没计 步 骤 ，再通 过 真实 试验 室 数据 反 馈 进行 统 计
分 析 ．则可 以有效 的分 析 各组 分 以及 各组 分 之 间 对 水 泥性 能 的影 响 ，并 且 能对 呈 现最 佳性 能 的 配 方 进行 预测 ，最 终再 对 预测 结果 进 行验 证 ，从 而 可 以较 为有效 的对配 方进 行 优化 ，大大 减少 了试验 室 的工 作量 ，提 高 了配 方设计 的精准性 。 １水泥助 磨 剂配方 设计 背景
收 稿 日期 ：２０１６—０１—０９ 基 金 项 目 ：湖 北 省教 育 厅科 学技 术研 究项 目（Ｂ２０１５５０１） 作 者 简 介 ：钟 文 慧 （１９７９一 ），女 ，湖 北 蕲春 人 ，讲 师 ，博 士 ，研 究 方 向 ：建 筑 材料
第 ３ 期
钟 文 慧 ：ＤｏＥ技 术 在 水 泥 助 磨 剂 配方 设 计 中 的应 用
四川 某 水 泥 厂 年 生 产 Ｐ·Ｃ３２．５水 泥 ３万 吨 。 要 求 助磨剂 厂 家提 供增 强 型水 泥助 磨 剂 ，主 要提 高 ３天 强度 。Ｐ·Ｃ３２．５水 泥 由 ７４％水 泥熟 料 ．５％天 然 石 膏 ，３％矿 渣 ，３％玄 武 岩 以及 ｌ５％石 灰 石 磨制 而成 ，控 制 比表 面积为 ３８０ｍ２／ｋｇ。 ２水泥 助磨 剂配方 试验 设计 步骤 ２．１确定 自变 量 以及变 化范 围
水 泥 助 磨 剂是 上 世 纪 九 十 年 代 引人 到 中 国 ． 其 组 成成 分 较 多 ，主要 包 括 三大 类 【３１．第 一 类 为 有 机醇 胺 类 ，第二 类 为无 机盐 类 ．第 三类 为 糖及 其 盐 类 。如 今水 泥助 磨 剂用 户对 于水 泥助 磨 剂 的功 能 要求 逐 渐提 高 ，从单 一 的提 高 台产 、降 低 用 电量 逐 渐 向多 功能 化发 展 ，比如提 高早 后 期强 度 ，调 节 需 水量 ，调 节初 终凝 时 间等等 。 功能 要求 的多样 化 ， 则 对应 要 求 水 泥 助 磨 剂 的配 方有 适 当 的调 整 ．不 同组 分 对 于水 泥性 能 的影 响不 尽 相 同 。并且 各 因 素之 问 可能 还有 交互 性 影 响 ，若采 用 传 统 的排 列 组 合方 法 进 行 设 计 则 会 造 成 大量 的试 验 室 工 作 ， 并且 结果 并 不一 定精 确 。如 何 快速 地 进 行试 验设 计 和数 据分 析处 理 ，并 确定 最优 配 方 ，是 目前 水 泥 助磨 剂 配方设 计研 究 人员 十分关 心 的 问题 。
Fra Baidu bibliotek
摘 要 ：研 究 了试验 设 计 （Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆＥｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔｓ）￣［ 在 水 泥 助 ￣－３，１配 方设 计 中 的应 用 ，并采 用 Ｅｃｈｉｐ软件 在 具 体 项 目中 进 行 实例 演 示 ，阐述 了 ＤｏＥ试 验 方 案 设 计 和 试 验 结 果 分析 操 作 方 法和 步 骤 ，为 配 方设 计 提 供 一 种试 验设 计 和 分析 范 式 ．具 有 较 强 的 实 践 意 义 。
９５
掺量 的变 化 是一 个连 续 的变 量 ．则 可 以选 择 连续 型 。如 果不 属于 连续 变化 量 ．则 可 以选 择类 别 型并 确定 不 同水 平 。若在 不 同 的 日期 进 行试 验 或 者试 验 自成一 体 则可 选择 板块 类 型并 确 定需 要 试 验 的 天数 以及 要 求 的板块 ，涉 及 到一个 混 合 物整 体 ，彼 此 参 数 间有某 种关 系 存在 则 可考 虑 涉及 为 混合 物 类 型 。 ２．２选 择计 算模 型
Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．３
鄂 州 大 学 学 报 Ｊｏｕｒｎ ａｌ ｏｆ Ｅｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
２０１６年 ５月
Ｍ ａｙ２０１６
ＤｏＥ技术在 水泥助磨 剂配方设计 中的应 用
钟 文 慧
（鄂 州职 业 大 学 建 筑 工程 学 院，湖 北 鄂 州 ４３６０９９）
关 键 词 ：试验 设 计 （ＤｏＥ）；水 泥助 磨 剂 ；配 方设 计
中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７２．４ ６３；ＴＰ３１９
文 献标 识码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００８—９（１（】４（２Ｏ１６）Ｏ３—００９４—０３
二 十世 纪 三十 年代 初期 ，英 国著 名 统计 学 家 费希 尔 首 次将数 学 中的统计 理 论 系统 地 应用 到 实 际 的试 验 研 究 中 ，并 建 立 了试 验 设 计 （Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，简 称 ＤｏＥ）的基 本 理论 和方 法［ 。随 着 计 算 机 技 术 的 发展 和 普及 ．ＤｏＥ技 术 不 再 依 赖 于手 动 计算 和设 计 ，逐 步计 算机 软 件化 ，从 而进 一 步拓 宽 了其 实际 应用 ， 目前较 多用 于 ＤｏＥ的软 件 有 ＥＣＨＩ Ｍ 、Ｍｉｃｒｏ—Ｓｗｉｓｓ、Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ 以 及 Ｍｉｎｉｔａｂ中 的 ＤｏＥ模块 等
水 泥助 磨 剂三 大类 组分 均 可能 对 水泥 早 期强 度 有一 定影 响 ，考 虑助 磨 剂 的掺加 量 控制 和 磨机 的状 况 ，确定 以 ＡＢＣ表示 每 类组 分 具体 成 分 ，其 掺 量范 围如下 表 １所示 。
表 １ 水 泥 助磨 剂配 方 自变 量 以及 变 化 范 围
点 击 Ｅｃｈｉｐ软件 的 变量 设 计一 新 变 量一 输 入 变 量 名称 Ａ 选 择 变量 类 型为 连续 型一 确 定 最低 值 和最 高值 ，再根据 同样步骤 输入 变量 Ｂ和 Ｃ。
在 此过 程 中变 量类 型 的选 择 主要 是依 据 自变 量 的 性 质 而 确定 ｉ４ Ｉ，比如 在本 实 例 中配 方 中组 分
本 文通 过 四川某 水 泥厂 的实 际案 例 来 阐述 采 用 Ｅｃｈｉｐ软件 来 对水 泥 助 磨剂 配 方 进 行初 步 试 验 没计 步 骤 ，再通 过 真实 试验 室 数据 反 馈 进行 统 计
分 析 ．则可 以有效 的分 析 各组 分 以及 各组 分 之 间 对 水 泥性 能 的影 响 ，并 且 能对 呈 现最 佳性 能 的 配 方 进行 预测 ，最 终再 对 预测 结果 进 行验 证 ，从 而 可 以较 为有效 的对配 方进 行 优化 ，大大 减少 了试验 室 的工 作量 ，提 高 了配 方设计 的精准性 。 １水泥助 磨 剂配方 设计 背景
收 稿 日期 ：２０１６—０１—０９ 基 金 项 目 ：湖 北 省教 育 厅科 学技 术研 究项 目（Ｂ２０１５５０１） 作 者 简 介 ：钟 文 慧 （１９７９一 ），女 ，湖 北 蕲春 人 ，讲 师 ，博 士 ，研 究 方 向 ：建 筑 材料
第 ３ 期
钟 文 慧 ：ＤｏＥ技 术 在 水 泥 助 磨 剂 配方 设 计 中 的应 用
四川 某 水 泥 厂 年 生 产 Ｐ·Ｃ３２．５水 泥 ３万 吨 。 要 求 助磨剂 厂 家提 供增 强 型水 泥助 磨 剂 ，主 要提 高 ３天 强度 。Ｐ·Ｃ３２．５水 泥 由 ７４％水 泥熟 料 ．５％天 然 石 膏 ，３％矿 渣 ，３％玄 武 岩 以及 ｌ５％石 灰 石 磨制 而成 ，控 制 比表 面积为 ３８０ｍ２／ｋｇ。 ２水泥 助磨 剂配方 试验 设计 步骤 ２．１确定 自变 量 以及变 化范 围
水 泥 助 磨 剂是 上 世 纪 九 十 年 代 引人 到 中 国 ． 其 组 成成 分 较 多 ，主要 包 括 三大 类 【３１．第 一 类 为 有 机醇 胺 类 ，第二 类 为无 机盐 类 ．第 三类 为 糖及 其 盐 类 。如 今水 泥助 磨 剂用 户对 于水 泥助 磨 剂 的功 能 要求 逐 渐提 高 ，从单 一 的提 高 台产 、降 低 用 电量 逐 渐 向多 功能 化发 展 ，比如提 高早 后 期强 度 ，调 节 需 水量 ，调 节初 终凝 时 间等等 。 功能 要求 的多样 化 ， 则 对应 要 求 水 泥 助 磨 剂 的配 方有 适 当 的调 整 ．不 同组 分 对 于水 泥性 能 的影 响不 尽 相 同 。并且 各 因 素之 问 可能 还有 交互 性 影 响 ，若采 用 传 统 的排 列 组 合方 法 进 行 设 计 则 会 造 成 大量 的试 验 室 工 作 ， 并且 结果 并 不一 定精 确 。如 何 快速 地 进 行试 验设 计 和数 据分 析处 理 ，并 确定 最优 配 方 ，是 目前 水 泥 助磨 剂 配方设 计研 究 人员 十分关 心 的 问题 。
Fra Baidu bibliotek
摘 要 ：研 究 了试验 设 计 （Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆＥｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔｓ）￣［ 在 水 泥 助 ￣－３，１配 方设 计 中 的应 用 ，并采 用 Ｅｃｈｉｐ软件 在 具 体 项 目中 进 行 实例 演 示 ，阐述 了 ＤｏＥ试 验 方 案 设 计 和 试 验 结 果 分析 操 作 方 法和 步 骤 ，为 配 方设 计 提 供 一 种试 验设 计 和 分析 范 式 ．具 有 较 强 的 实 践 意 义 。
９５
掺量 的变 化 是一 个连 续 的变 量 ．则 可 以选 择 连续 型 。如 果不 属于 连续 变化 量 ．则 可 以选 择类 别 型并 确定 不 同水 平 。若在 不 同 的 日期 进 行试 验 或 者试 验 自成一 体 则可 选择 板块 类 型并 确 定需 要 试 验 的 天数 以及 要 求 的板块 ，涉 及 到一个 混 合 物整 体 ，彼 此 参 数 间有某 种关 系 存在 则 可考 虑 涉及 为 混合 物 类 型 。 ２．２选 择计 算模 型