碱激发材料性能的多目标平衡设计与优化研究
Multi-objective balanced design and optimization study on the performance of alkali-activated materials
关键词：
碱激发材料；矿渣；硼酸；凝结时间；抗折强度；抗压强度；弹性模量；配合比优化
Key words：
Alkali-activated material; Slag; Boric acid; Setting time; Flexural strength; Compressive strength; Elastic modulus; Optimization of mix proportion
刊期：
2026年第1期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.24100551
文章编号：
基金项目：
湖南省电力有限公司科技项目（5216A2240007）。
作者：
姚震宇1，甘 星1，邱立珊2，王诗怡3，*，唐 卓3，汪 毅3
单位：
1.国网湖南省电力有限公司，湖南 长沙410004； 2.国网湖南省电力有限公司经济技术研究院，湖南 长沙 410004； 3.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075
摘要
摘 要：研究了矿渣掺量（45%、50%、55%）、硼酸掺量（0、1%、2%、3%）对碱激发材料凝结时间、工作性、抗折强度、抗压强度和弹性模量的影响，并基于多目标平衡设计方法优化了碱激发材料的配合比。结果表明：随着硼酸掺量的增加，碱激发材料的初、终凝时间延长，流动度提升，抗折强度、抗压强度和弹性模量均降低；随着矿渣掺量的增加，碱激发材料的初、终凝时间缩短，流动度降低，抗折强度、抗压强度和弹性模量均提高；通过多目标平衡设计方法构建的优化模型可实现碱激发材料的力学与施工性能的协同调控，同时满足抗压强度、抗折强度、凝结时间等指标的要求。
Abstract: The effects of slag content (45%, 50%, 55%) and boric acid content (0, 1%, 2%, 3%) on the setting time, workability, flexural strength, compressive strength, and elastic modulus of alkali-activated materials were investigated. The mix proportions of alkali-activated materials were optimized based on a multi-objective balanced design method. The results show that increasing the boric acid content prolongs the initial and final setting times, improves fluidity and reduces the flexural strength, compressive strength and elastic modulus. As the slag content increases, the initial and final setting times of the alkali-activated material shorten, fluidity decreases, flexural strength, compressive strength and elastic modulus all increase. The optimized model constructed based on the multi-objective balanced design method enables the mechanical properties and workability of the alkali-activated material to be regulated synergistically, thus simultaneously meeting requirements of compressive strength, flexural strength, and setting time.
结论
（1）随着硼酸掺量的增加，碱激发材料的初、终凝时间延长，流动性提升，抗折强度、抗压强度和弹性模量均降低；随着矿渣掺量的增加，碱激发材料的初、终凝时间缩短，流动性降低，抗折强度、抗压强度和弹性模量均提高。
（2）通过多目标平衡设计方法，可实现矿渣掺量与硼酸掺量配合比的调控，有效协调碱激发材料的力学性能与施工性能。所构建的平衡设计模型可同时满足抗压强度、抗折强度、凝结时间等指标要求，为碱激发材料在实际工程中的高效应用提供可靠方案。
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引用本文
姚震宇,甘星,邱立珊,等.碱激发材料性能的多目标平衡设计与优化研究[J].混凝土与水泥制品,2026(1):49-53,63.
YAO Zhenyu, GAN Xing, QIU Lishan,et al.Multi-objective balanced design and optimization study on the performance of alkali-activated materials[J].China Concrete and Cement Products,2026(1):49-53,63.
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