بررسي آزمايشگاهي و عددي خصوصيات رئولوژيكي و مكانيكي بتن هاي خودتراكم حاوي الياف فولادي و PET با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

Experimental and numerical evaluation of rheological and mechanical properties of self-compacting concretes containing steel fibers and PET using response surface method (RSM

در شاخصه هاي مدرن طراحي بتن براساس نيازهاي روزمره استفاده از مصالح بازيافتي يك اصل مهم و اساسي است. بدين جهت در تحقيق حاضر PET (Polyethylene Terephthalate) جايگزين ريزدانه در بتن خودتراكم شده است. هدف از مطالعه حاضر توليد و بهينه سازي مشخصات مكانيكي و ريولوژيكي بتن هاي خودتراكم سازگار با محيط زيست است. متغيرهاي ورودي در مخلوط ها، شامل PET به عنوان جايگزين درصدي از ريزدانه ها، الياف فولادي، پودرسنگ به عنوان جايگزين درصدي از وزن سيمان و روان كننده به صورت، درصدي از وزن مواد پودري مي باشد. پاسخ هاي مورد مطالعه جريان اسلامپ، نسبت جعبه L (H2/H1)، مقاومت فشاري و مقاومت كششي مي باشد. طرح هاي اختلاط با استفاده از روش معكب مركزي CCD (Central Composite Design) كه يكي از روش هاي سطح پاسخ RSM (Response Surface Methodology) مي باشد طراحي و مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش PET مشخصات رواني و مكانيكي مخلوط ها كاهش مي يابد در حالي كه الياف به طور موثري كاهش مقاومت ها را بهبود مي بخشد. با استفاده از مدل هاي رياضي ارايه شده توسط ANOVA بهينه سازي هاي چند هدفه به منظور ماكزيمم سازي مقاومت فشاري توسط روش RSM صورت گرفته و يك طرح اختلاط بهينه براساس نتايج آزمايشگاهي پيشنهاد شده است.

In the modern characteristics of concrete design based on daily needs, the use of recycled materials is an important and basic principle. Therefore, in the present study, PET (Polyethylene Terephthalate) has been substituted for fine aggregates in self-compacting concrete. The aim of this study is to produce and optimize the mechanical and rheological properties of environmentally friendly self-compacting concretes. Input variables in the mixtures include (PET) as a substitute for a percentage of fine aggregates, steel fibers, powder stone as a substitute for a percentage of cement weight, and lubricant as a percentage of powder material weight. The studied responses are slump flow, L-box ratio (H2 / H1), compressive and tensile strengths. Mixing schemes were designed and studied using the Central Composite Design (CCD) method, which is one of the RSM (Response Surface Methodology) methods. The results demonstrated that with increasing PET, the rheological and mechanical properties of the mixtures decreased while the fibers effectively improved the reduction of strengths. Applying mathematical models provided by ANOVA, multi-objective optimizations were performed to maximize compressive strength by the RSM method and an optimal mixing scheme based on experimental results was proposed.