بهينه سازي خطي طرح اختلاط ملات سيمان براي مقاومت خمشي - رويكرد طراحي آزمايش

ملات سيمان ماده‏اي بر پايه سيمان، تأثير قابل توجهي بر خواص مكانيكي بتن، مانند مقاومت خمشي دارد. بنابراين براي دستيابي به بالاترين مقاومت خمشي بتن، تغيير در خواص ملات سيمان امري ضروري است. به همين دليل طرح اختلاط بايد مقدار مناسبي از پارامترهاي موثر در ماتريس ملات داشته باشد تا به مقاومت مورد نياز دست يابد. در اين مطالعه 54 نمونه ملات سيمان تهيه و با استفاده از روش آماري تاگوچي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. آرايه متعامد (18L) براي تعيين اهميت هر پارامتر در مقاومت خمشي استفاده مي‏شود. براي اين منظور، نمونه ملات سيمان شامل سه فاكتور بود: نسبت آب به مواد سيماني در سه سطح 35/0، 4/0 و 45/0، نسبت سنگدانه به مواد سيماني در سطوح 2 و 75/2 و نانوسيليس در غلظت‏هاي 1، 2 و 3 درصد وزني سيمان. براي تعيين تأثير آماري عوامل از آناليز حساسيت آنوا استفاده شد. روش تاگوچي نشان مي‏دهد كه نسبت آب به مواد سيماني و نانوسيليس تأثير قابل توجهي بر مقاومت خمشي ملات سيمان دارند. مقادير بهينه براي هر عامل براي به دست آوردن بالاترين مقاومت خمشي ملات سيمان 75/2 براي سنگدانه به مواد پايه سيماني، 35/0براي آب به مواد سيماني و 3 درصد براي نانوسيليس است. دقت آماري بالا و تقريب نتايج پيش‌بيني‌شده به نتايج واقعي نشان مي‌دهد كه روش آماري تاگوچي روشي قابل اعتماد براي بهينه‌سازي و تحليل تأثير پارامترهاي داده شده بر نتيجه نهايي است. از اين روش مي توان در بسياري از مسائل بهينه سازي ديگر در مهندسي عمران مانند پيش بيني مقاومت سازه هاي بتني يا آجري استفاده كرد. همچنين براي ارزيابي خطر خرابي ناشي از عوامل مختلف محيطي و عملياتي نيز ميتواند مفيد باشد.