脱硫石膏调控全固废胶凝材料抗压强度研究

李吉; 闫长旺; 张菊; 马嘉鹏; 孟祥东; 宋敏

doi:10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2026.0507

广西大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 51 ›› Issue (3) : 507 -517. DOI: 10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2026.0507

脱硫石膏调控全固废胶凝材料抗压强度研究

李吉, 闫长旺, 张菊, 马嘉鹏, 孟祥东, 宋敏

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摘要

为了解决大宗工业固废脱硫石膏（DG）在全固废胶凝材料体系中资源化利用率低、掺量与抗压强度映射关系复杂等问题，提出一种融合数据增强与可解释性机器学习的数字化掺量优化方法。采用试验测试与计算模拟相结合的研究路径，制备5个脱硫石膏外掺梯度的全固废胶凝材料胶砂试件，测试其6 h至28 d龄期的抗压强度，同时构建GAN-SVR-SHAP集成机器学习模型，在严格划分数据集与物理常识约束下利用GAN模型进行数据增强以规避过拟合风险，基于SVR算法构建预测模型，并引入SHAP方法解析归因机制。结果表明：基于SVR的抗压强度预测模型精度极高（决定系数R²=0.984）,脱硫石膏对全固废胶凝材料强度的调控作用随龄期变化，早龄期抑制水化，中后期则通过持续生成钙矾石和促进硅酸钙水化显著提升强度。该集成模型在小样本材料性能预测中具有显著有效性，精确界定了不同龄期下脱硫石膏的最佳掺量值，建立了面向不同工程场景的动态调控策略，在降低制备成本与扩大固废规模化消纳方面展现出显著的经济与环境双重效益，为全固废胶凝材料的配合比设计与高值化消纳提供了数字化解决方案。