بهینه سازی مکانیکی و اقتصادی بتن‌‌ها‌ی پر مقاومت حاوی زئولیت و نانوسیلیس

در بین بخش‌های مختلف صنعت عمران، بتن یکی از پرمصرف ترین مصالح صنعت به شمار می‌روند. استفاده از مواد پوزولانی یکی از راهکارهای ساخت بتن با مقاومت بالا می‌باشد. بتن پرمقاومت دارای مقاومت فشاری، چسبندگی بالا و نسبت آب به سیمان و نفوذپذیری بسیار کم و در نتیجه دوام بسیار زیاد می باشد. در این مطالعه از زئولیت و نانوسیلیس به‌عنوان پوزولان های طبیعی و مصنوعی بهره گرفته‌شده است. در ابتدا نمونه های بتنی با 20 طرح اختلاط مدنظر برای دستیابی به طرح بهینه ساخته‌شده و سپس آزمایش های مقاومت فشاری و نفوذپذیری بتن با مقاومت بالا صورت پذیرفته است. در مرحله نهایی مقادیر طرح اختلاط بتن های ساخته‌شده با نتایج مقاومت فشاری به‌عنوان ورودی‎های شبکه عصبی مورد استفاده گرفته است. سپس رابطه ارائه‌شده با بهره گیری از الگوریتم بهینه ساز از منظر اقتصادی (مقدار بهینه اجزای تشکیل‌دهنده) بهینه سازی شده است. افزودن زئولیت و نانوسیلیس به بتن موجب افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری نمونه‌ها به‌ویژه در بلندمدت نسبت به نمونه های مرجع شده است. با توجه به نتایج ارائه‌شده مشاهده می‎گردد که مقادیر سیمان و نانوسیلیس به دلیل هزینه بالای تهیه کاهش یافته اما بر مقادیر زئولیت افزوده شده است.

Mechanical and Economical Optimization of High-Strength Concrete Containing Zeolite and Nanosilica

Between various sectors of civil engineering, concrete is one of the most widely used materials in the building industry. The use of pozzolanic materials is one of the solutions for high strength concrete production. Highstrength concretes have high compressive strength, high adhesion, very low w/c ratio and permeability and therefore high durability. In this study, zeolite and nanosilica were used as natural and synthetic pozzolans. At first, concrete samples with 20 mixing designs (included water, cement, fine and coarse aggregates, zeolite, nanosilica and superplasticizer) were designed to achieve the optimal design, and then tests of compressive strength and permeability of highstrength concrete were carried out. In the final step, the values of the mixing plan with the compressive strength results are used as inputs of the neural network. Then, the proposed relationship is optimized using the optimization algorithm from an economic perspective (optimal component value). The addition of zeolite and nanosilica to concrete not only increases resistance, but also decreases the permeability of samples, especially in the long term respect to pilot samples. According to the optimization results, it is observed that cement and nanosilica content has been reduced due to the high cost of production, but increased on zeolite values.