胶凝砂砾石(CSGR)是一种高水胶比、低胶凝材料用量的干硬性贫混凝土。CSGR坝具有就地取材、漫顶不溃和节省投资等优势,是一种以“宜材适构”和“宜构适材”为核心的更经济环保的新坝型,但CSGR材料筑坝的最大骨料粒径达150 mm,围堰可至300 mm,需通过大型施工机械振动碾压才能达到密实。因此,室内试验不可避免的受骨料级配和试件尺寸效应的影响,目前尚未有针对在多因素多水平协同作用下的CSGR材料特性研究,大量材料试验采用的是单因素轮换分析法,其研究成果与现实研究问题的差异较大,成果的转化率大大降低,使得材料试验研究往往滞后于工程实际。本文运用田口方法,克服了单因素轮换分析法的局限性,针对CSGR材料进行四因素三水平的配合比设计,围绕单位用水量(W)、单位水泥用量(C)、单位粉煤灰用量(F)和砂率(S)等四因素协同作用下的CSGR材料的工作性能、抗渗性能、力学性能等展开研究,采用多种数理统计方法进行定量分析,以期寻找数据随机性背后隐藏的统计规律,并定性的评价了抗渗性保护质量等级。结果表明:(1)W和F是影响VC值和抗压强度的主要因素,F对CSGR的工作性能和力学性能改善作用显著;VC值与W、F、C和S均呈负相关的关系;抗压强度与W和S呈负相关的关系,而与F和C呈正相关的关系;二级配的CSGR材料的抗渗性较差,应采取表面防护措施。(2)影响VC值、60-d抗压强度和90-d抗压强度的稳定性及其大小的因素主次顺序一致,按影响程度从强到弱依次分别为W、F、C、S,F、W、C、S和W、F、C、S,并采用贡献率量化影响程度大小,S从24%增到30%对VC值和抗压强度的影响不显著,确定了影响VC值和抗压强度的稳定性及其大小的最优配合比组合。(3)建立了W、F、C、S等四因素协同作用下的VC值及抗压强度的多元线性回归模型,并绘制了等值线图,对制备符合“宜材适构”和“宜构适材”的CSGR材料具有重要的指导意义。本文运用田口方法研究CSGR材料的工作性能、力学性能和抗渗性能,丰富了多指标控制体系的配合比设计,为实际工程中的CSGR材料配合比设计提供了新的设计思路。