بهینه سازی خطی طرح اختلاط ملات سیمان برای مقاومت خمشی - رویکرد طراحی آزمایش

ملات سیمان ماده‏ای بر پایه سیمان، تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی بتن، مانند مقاومت خمشی دارد. بنابراین برای دستیابی به بالاترین مقاومت خمشی بتن، تغییر در خواص ملات سیمان امری ضروری است. به همین دلیل طرح اختلاط باید مقدار مناسبی از پارامترهای موثر در ماتریس ملات داشته باشد تا به مقاومت مورد نیاز دست یابد. در این مطالعه 54 نمونه ملات سیمان تهیه و با استفاده از روش آماری تاگوچی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. آرایه متعامد (18l) برای تعیین اهمیت هر پارامتر در مقاومت خمشی استفاده می‏شود. برای این منظور، نمونه ملات سیمان شامل سه فاکتور بود: نسبت آب به مواد سیمانی در سه سطح 35/0، 4/0 و 45/0، نسبت سنگدانه به مواد سیمانی در سطوح 2 و 75/2 و نانوسیلیس در غلظت‏های 1، 2 و 3 درصد وزنی سیمان. برای تعیین تاثیر آماری عوامل از آنالیز حساسیت آنوا استفاده شد. روش تاگوچی نشان می‏دهد که نسبت آب به مواد سیمانی و نانوسیلیس تاثیر قابل توجهی بر مقاومت خمشی ملات سیمان دارند. مقادیر بهینه برای هر عامل برای به دست آوردن بالاترین مقاومت خمشی ملات سیمان 75/2 برای سنگدانه به مواد پایه سیمانی، 35/0برای آب به مواد سیمانی و 3 درصد برای نانوسیلیس است. دقت آماری بالا و تقریب نتایج پیش‌بینی‌شده به نتایج واقعی نشان می‌دهد که روش آماری تاگوچی روشی قابل اعتماد برای بهینه‌سازی و تحلیل تاثیر پارامترهای داده شده بر نتیجه نهایی است. از این روش می توان در بسیاری از مسائل بهینه سازی دیگر در مهندسی عمران مانند پیش بینی مقاومت سازه های بتنی یا آجری استفاده کرد. همچنین برای ارزیابی خطر خرابی ناشی از عوامل مختلف محیطی و عملیاتی نیز میتواند مفید باشد.