高浓度胶凝浆体的性能受细粉组分与化学外加剂间复杂关系的调控。本研究提出一种多目标响应面法(RSM)框架，用于建模与优化由水泥、石灰石粉(LF)、硅灰(SF)、高效减水剂(SP)及黏度改性剂(VMA)组成的多组分胶凝体系。研究采用D-最优试验设计，在保持基准粉体总量与水胶比恒定的条件下，考察SP掺量(0.30–1.00%)、VMA含量(0–0.40%)、LF掺量(0–40%)及SF掺量(0–30%)的影响。新拌性能通过坍落扩展度、V漏斗流出时间、L型箱通过率及抗离析性表征流动性、黏度行为与稳定性，28 d抗压强度用于评价力学性能。研究人员建立了二次响应面模型并完成统计验证，模型预测能力优异(R² > 0.95)且无显著失拟。结果表明，自密实混凝土(SCC)性能主要受各组分独立贡献与非线性(二次)效应主导，在研究区间内未识别出具有统计学显著性的交互作用项。基于满意度函数开展的多响应优化确定了最优配合比，实现了流动性、稳定性与抗压强度的均衡提升。研究发现揭示了受限试验条件下独立因素效应对SCC行为的支配作用，所提框架为SCC配合比设计提供了稳健高效的方法，并深化了对多组分胶凝体系流变与力学行为控制机制的理解。
《Results in Engineering》刊发的该研究聚焦自密实混凝土(SCC)配合比设计中多目标平衡难题。SCC虽凭借自重流平、免振捣优势广泛应用于复杂结构施工，但其工作性、稳定性与强度的非线性耦合关系长期依赖经验试配，传统方法难以量化组分交互效应，且受限于实际工程约束无法开展全因子试验。为此，研究人员引入响应面法(RSM)构建统计优化框架，解决多变量胶凝体系中流动性、抗离析性与力学性能的协同优化问题，填补了受限试验条件下SCC组分效应量化研究的空白。
关键技术方法方面，研究采用D-最优试验设计替代传统中心复合设计与Box-Behnken设计，适配SCC配合比的实用约束区间，共设计28组配合比。固定水胶比(W/B)为0.37、骨料与总胶材用量恒定，仅调整SP、VMA、LF、SF四因素掺量。新拌性能测试严格遵循欧洲标准：EN 12350-8坍落扩展度评价填充能力，EN 12350-9 V漏斗时间表征黏度，EN 12350-10 L型箱通过率评估钢筋通过性，EN 12350-11筛析法测定抗离析性；硬化性能依据EN 12390-3测试28 d圆柱体抗压强度。数据分析采用Design-Expert软件完成方差分析(ANOVA)、回归建模与满意度函数多目标优化。
研究结果部分，首先通过方差分析验证模型可靠性。所有响应模型的F值均大于122且p值小于0.0001，新拌性能模型决定系数(R²)高于0.98，抗压强度模型R²为0.8789，模型失拟项不显著且预测R²与调整R²差值小于0.2，证明二次模型可解释98%以上的新拌性能变异。其次开展响应面与交互作用分析。扰动图显示SP对坍落扩展度呈强正效应，VMA则显著降低流动性；SP与LF的交互作用主导流动性，SP与VMA的交互作用调控黏度与稳定性，LF与SF的交互作用决定力学性能。轮廓图进一步识别最优区间：SP 0.5%–0.9%与LF 15%–25%组合可使坍落扩展度处于650–750 mm的EFNARC推荐范围，V漏斗时间控制在9–12 s。再者建立二次多项式回归方程。最终模型仅保留线性项与二次项，所有交互项因无统计学意义被剔除，其中SP对流动性的线性系数达17.58，SF对强度的正向贡献最为显著。随后完成模型性能评估。新拌性能预测的均方根误差(RMSE)低于1.63，平均绝对百分比误差(MAPE)小于8.96%，抗压强度模型RMSE为3.92 MPa，满足工程预测精度要求。最后通过多响应优化确定最优配合比。采用满意度函数将流动性最大化、黏度与离析率最小化、强度最大化整合为单一优化目标，获得最优组成为SP 0.583%、LF 40.0%、VMA 0.061%、SF 10.874%，对应坍落扩展度74.6 cm、V漏斗时间10.3 s、L型箱通过率0.957、28 d抗压强度84.0 MPa，综合满意度达0.824。邻近试验验证显示预测值与实测值偏差最大为14.40%（V漏斗时间），其余指标偏差小于5%。
讨论与结论部分指出，受限试验区间内SCC性能主要由组分独立效应与二次非线性效应主导，交互作用未达到显著水平，这一发现为简化SCC配合比设计提供了依据。研究证实D-最优设计可在减少试验次数的同时保证模型精度，所建框架能有效平衡SCC多冲突性能指标，适用于工业场景下的快速配比优化。未来研究需进一步验证最优配合比的耐久性表现，并扩展试验区间以捕捉潜在交互效应。该成果发表于《Results in Engineering》，为高性能混凝土的统计建模与多目标优化提供了可复制的方法学范式。
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