ویژگی‌های مکانیکی و دوام بتن حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و نانو سیلیس

ویژگی‌های مکانیکی و دوام بتن حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و نانو سیلیس

ویژگی های مکانیکی بتن ساخته شده با مقادیر متعدد سنگدانه درشت بازیافتی جایگزین شن طبیعی در این کار مورد بررسی قرار گرفته است . علاوه بر این، تغییرات رفتاری نمونه‌های بتنی با سنگدانه‌های درشت بازیافتی و طبیعی پس از ترکیب نانو سیلیس کلوئیدی مورد بررسی قرار گرفته است .

برای این منظور ۱۳ گروه آزمایشی و ۱۹۵ نمونه با محتویات مختلف سنگدانه های درشت بازیافتی (۰، ۲۵، ۵۰، ۷۵ و ۱۰۰ درصد) و نانو سیلیس (۰، ۱٫۵، ۳، ۴٫۵ و ۶ درصد) تولید شد. سپس، پارامترهای کلیدی شامل مقاومت فشاری، کششی و خمشی، و همچنین سرعت پالس اولتراسونیک (UPV)، مدول الاستیسیته ، جذب آب و تخلخل بررسی شدند.

علاوه بر این، از نتایج آزمون برای پیشنهاد معادلات تجربی برای پارامترهای مکانیکی بتن با سنگدانه‌های درشت بازیافتی و محتوای نانو سیلیس به عنوان متغیر استفاده شد. یافته‌ها کاهش دوام و ویژگی‌های مکانیکی را با افزایش مقدار سنگدانه‌های درشت بازیافتی جایگزین شن طبیعی نشان دادند.

علاوه بر این، ترکیب نانو سیلیس در نمونه‌های حاوی بازیافت و نمونه‌های حاوی سنگدانه‌های طبیعی، دوام و ویژگی‌های مکانیکی را افزایش داد. برای تعیین مقادیر بهینه متغیرهای طراحی برای به حداکثر رساندن ویژگی‌های مکانیکی و دوام بتن حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و نانو سیلیس، از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد.

مقادیر بهینه نانو سیلیس و سنگدانه درشت بازیافتی به ترتیب ۴ و ۲۶ درصد تعیین شد. در نهایت، برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) برای پیش‌بینی ظرفیت فشاری بتن‌های حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و پوزولان نانو سیلیس استفاده شد . مدل با استفاده از ۱۶۸ نمونه بتن استخراج شده توسعه و همبستگی خوبی بین نتایج نشان داد.

معرفی

در طی چندین سال گذشته که در طی آن مفهوم چرخه عمر کل در صنعت ساخت و ساز مطرح شده است، تعدادی از محققین تحقیقاتی را در مورد امکان استفاده مجدد از مواد تشکیل دهنده ضایعات بتن انجام داده اند. توسعه بتن با مواد بازیافتی رشد پایدار در صنعت ساخت و ساز را تشویق می کند.

در سرتاسر سال، مقدار زیادی زباله بتنی ایجاد می شود که بیشتر آنها در محل های دفن زباله دفع می شوند. به عنوان یک جایگزین، می توان آن را به عنوان سنگدانه برای ساخت بتن بازیافت کرد، که نه تنها به فضای کمتری برای دفع نیاز دارد، بلکه به حفظ منابع طبیعی نیز کمک می کند .

ادامه مطلب  خرید سس سویا غلیظ کم نمک

از آنجایی که نفوذپذیری بتن را افزایش می دهد، استفاده از بتن سنگدانه بازیافتی (RAC) در بتن دور سودمند است. نفوذپذیری آب بالاتر توسط مخلوط های ساخته شده با RAC به عنوان محتوای خالی بزرگتر سنگدانه درشت امکان پذیر است. نوع و مقدار سنگدانه، همراه با نسبت آب به سیمان، محتوای سیمان و تخلخل طراحی، همگی تأثیر قابل توجهی بر میزان تأثیر استفاده از RAC بر نفوذپذیری بتن عبوری دارند.

حتما برای بتن ریزی در هوای سرد از ضدیخ بتن استفاده کنید. اگر نمیدانید ضدیخ بتن چیست کلیک نمایید.

علاوه بر این، منابع محدود و نگرانی های زیست محیطی، بازیافت زباله های مصالح ساختمانی را به یک ضرورت اجتناب ناپذیر تبدیل کرده است. با توجه به عمر محدود سازه های بتنی و همچنین آسیب های وارده به این سازه ها در اثر عوامل طبیعی مانند زلزله، سیل و طوفان، حجم عظیمی از ضایعات بتن به طور مداوم تولید می شود که دفع آن در محل های دفن زباله مشکلات زیست محیطی زیادی را به دنبال داشته است.

توصیه می شود حتما مقاله ۷ روش برای آزمایش مقاومت بتن را مطالعه کنید.

استفاده مجدد از بتن قدیمی به عنوان سنگدانه بازیافتی در بتن جدید باعث حفظ منابع معدنی و کاهش مصرف سنگدانه های طبیعی، مصرف انرژی و هزینه های ساخت و ساز می شود.

ادغام سنگدانه های بازیافتی در بتن می تواند با جایگزینی جزئی سنگدانه های ریز و/یا درشت با آن حاصل شود .

ملات قدیمی معمولاً به سطح ذرات سنگدانه بازیافتی چسبیده می شود و بنابراین، این ذرات اغلب در مقایسه با سنگدانه های طبیعی دارای استحکام و چگالی کمتری هستند. از سوی دیگر، وجود ملات سخت شده با تخلخل بیشتر نسبت به سنگدانه طبیعی روی سطح ذرات بازیافتی منجر به جذب آب بیشتر می شود .

علاوه بر این، ذرات سنگدانه بازیافتی به دلیل منافذ ریز داخل ملات سخت شده متصل به سنگدانه ها متخلخل هستند. این منجر به کاهش قابل توجه ویژگی های فیزیکی و مکانیکی بتن می شود .

در دهه‌های گذشته، هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی با دقت و کارایی بالا در طیف وسیعی از زمینه‌ها توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برای مدل‌سازی رفتار سیستم‌های مهندسی، روش‌های محاسباتی نرم (مانند رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) و برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP)) استفاده می‌شوند.

ادامه مطلب  پزشکی کوچک که شما را به ثروت می رساند

همه این روش ها از پدیده های طبیعی الهام گرفته شده اند که هر کدام مجموعه ای از ویژگی های خاص خود را دارند. این روش‌ها پتانسیل بالایی برای استفاده از توابع ریاضی برای ارائه پیش‌بینی‌های دقیق‌تر از فرمول‌های تحلیلی و حل مسائل بسیار پیچیده به عنوان روش‌های محاسبات جدید و قابل اعتماد نشان داده‌اند .

روش GEP ورودی های مختلفی را برای توسعه یک مدل بهینه و پیش بینی نتیجه با به حداقل رساندن خطا و ارائه یک پیش بینی دقیق با تناسب قوی می گیرد . محاسبه مقاومت فشاری با متغیرهای در نظر گرفته شده در این تحقیق کاری پیچیده و زمان بر است. در این راستا GEP می تواند نتایج مناسبی را بر اساس یک پایگاه داده بزرگ و قابل اعتماد ارائه دهد.

مدل های آزمایشی موجود دارای تعدادی نقص هستند که کاربرد گسترده آنها را محدود می کند. امروزه، بسیاری از پایگاه‌های داده شامل مقادیر مقاومت فشاری بتن نمونه‌های حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و پوزولان نانو سیلیس را می‌توان در مقالات یافت.

بنابراین، بر اساس پایگاه های داده تجربی گسترده و تکنیک های پیشرفته، می توان مدل های جدیدی با شکل ساده تر و دقت بیشتر توسعه داد. امروزه بسیاری از پایگاه های داده مقاومت فشاری بتن برای نمونه های ساخته شده از سنگدانه های درشت بازیافتی و پوزولان نانو سیلیس وجود دارد.

مسائل متعددی در شهرهای بزرگ در نتیجه حجم روزافزون مواد و زباله های شهری به ویژه زباله های تولید شده در اثر تخریب ساختمان ها و فرسودگی بافت های شهری به وجود آمده است. در نتیجه، بازیافت این زباله های ساختمانی به طور قابل توجهی به حفاظت از محیط زیست کمک می کند.

علیرغم این واقعیت که ادبیات شامل مطالعات زیادی در مورد ویژگی‌های بتن‌های بازیافتی حاوی پوزولان است، مطالعات کمی را می‌توان یافت که ویژگی‌های مکانیکی و دوام بتن‌های حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و پوزولان نانو سیلیس را با ارائه مدل‌های تجربی و نظری بررسی کنند.

از سوی دیگر، از آنجایی که پیش بینی مقاومت فشاری بتن با مشخصات ذکر شده کمتر از بتن معمولی یا بتن حاوی سنگدانه بازیافتی بررسی شده است، یک مدل مبتنی بر یادگیری ماشینی برای بررسی مقاومت فشاری بتن حاوی ارائه شده است.

نانو سیلیس و سنگدانه های بازیافتی دقت بالای رابطه که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت، قطعاً می تواند مبنایی برای پیش بینی سایر خواص سنگدانه درشت بازیافتی حاوی نانو سیلیس پوزولان در آینده توسط سایر محققان باشد.

ادامه مطلب  نکات مهم در خرید تشک؛ انتخاب بهترین ها

بنابراین، این مطالعه به منظور پرداختن به ویژگی‌های مکانیکی بتن‌های حاوی مقادیر متعدد ذرات درشت بازیافتی جایگزین ذرات درشت طبیعی و بررسی اثر ترکیب نانو سیلیس کلوئیدی بر رفتار بتن با ذرات درشت ۱۰۰% بازیافتی و بتن معمولی طراحی شد.

این هدف با بررسی ویژگی‌های مکانیکی و دوام، یعنی ظرفیت فشاری، UPV، ظرفیت کششی، مدول الاستیسیته، ظرفیت خمشی، جذب آب و تخلخل بتن‌ها با مقادیر مختلف نانو سیلیس به عنوان جایگزین جزئی وزن سیمان دنبال شد. (۱٫۵، ۳، ۴٫۵، و ۶٪) و سنگدانه درشت بازیافت شده به عنوان جایگزینی جزئی از حجم شن (۲۵، ۵۰، ۷۵، و ۱۰۰٪). همچنین، با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)، مقادیر بهینه متغیرها برای به حداکثر رساندن ویژگی‌های مکانیکی و دوام بتن‌های حاوی سنگدانه‌های درشت بازیافتی و نانو سیلیس به دست آمد.

بخش قطعات :

مواد

کلیه سنگدانه های بازیافتی مورد استفاده در این مطالعه به عنوان نمونه بتن طبیعی با مقاومت بین ۲۰ تا ۳۵ مگاپاسکال تهیه شده است که توسط دستگاه سنگ شکن خرد شده و در ساخت بتن بازیافتی استفاده می شود. دو نوع شن بازیافتی و طبیعی با وزن مخصوص خشک سطح اشباع (SSD) 2.43 و ۲٫۶۷، ظرفیت جذب آب به ترتیب ۴٫۹ و ۰٫۳ درصد و حداکثر قطر اسمی ۱۲ میلی متر به عنوان ذرات درشت استفاده شد.

برنامه نویسی بیان ژن

برنامه نویسی بیان ژن (GEP) رویکردی برای تولید مدل های ریاضی مبتنی بر کامپیوتر بر اساس محاسبات الهام گرفته از تکامل طبیعی است. این رویکرد ابتدا توسط فریرا در سال ۱۹۹۹ مطرح شد و سپس در سال ۲۰۰۱ به صورت عمومی ارائه شد .

توسعه مدل GEP

هنگام توسعه یک مدل GEP، هیچ روش قطعی برای یافتن بهترین عملکرد با ترکیبی از پارامترهایی که دقت را به حداکثر می‌رسانند، وجود ندارد. این منجر به افزایش پیچیدگی و زمان مدل‌سازی می‌شود. پارامترهای کلیدی الگوریتم در این مطالعه با استفاده از جلسات آزمون و خطای متعدد و محدوده‌های رایج موجود در ادبیات تنظیم شدند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در حوزه بتن می توانید لینکدین شرکت بتن شیمی را مطالعه کنید.

حتما ببینید

زبان انگلیسی برای کودکان (بایدها و نبایدها)

زبان انگلیسی برای کودکان (بایدها و نبایدها)

یکی از مواردی که امروزه ذهن بسیاری از والدین را به خود مشغول کرده آموزش …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *