طرح اختلاط بتن با استفاده از اصول بهينه سازي و بر اساس نتايج آزمايشگاهي

Concrete mix design using optimization principles and based on experimental results

محدوديت منابع موجود و استفاده روزافزون از بتن، لزوم به‌كارگيري هدفمند از سرمايه ها را بويژه در توليد صنعتي و انبوه اين نوع مصالح، به وجود آورده است. به منظور توليد بهينه و انبوه بتن، يكي از اساسي ترين شاخص ها كه بايد تغيير يابد، طرح اختلاط آن است. هدف از پژوهش حاضر، ارائۀ يك روش جديد براي طرح اختلاط بتن با استفاده از اصول بهينه سازي مي باشد. از طرفي با توجه به مبناي مطالعاتي همزمان تئوريك و آزمايشگاهي در اين تحقيق، با در نظر داشتن شرايط ساخت بتن در ايران جنبه كاربردي آن داراي اهميت ويژه اي مي باشد. به اين منظور ابتدا مدل بهينه سازي طرح اختلاط بتن به صورتي كه تاثير نتايج آزمايشگاهي در آن لحاظ شده باشد، تعريف مي شود. سپس با استفاده از يك الگوريتم بهينه سازي، طرح اختلاط بهينه براي بتن با مقاومت مورد نظر به‌دست مي‌آيد. پروسه و مدل ارائه شده در اين مطالعه، با تغييرات كمي، قابليت توسعه براي مسائل مشابه را دارد. نتايج حاصل از مطالعه موردي، نشان مي دهند كه طرح اختلاط بهينه در حالت حداكثر شدن بزرگ‌ترين بعد درشت دانه و در نتيجه حداكثر شدن حجم شن مصرفي به‌دست مي آيد. روش توسعه‌يافته، علاوه بر خودكار نمودن پروسه طرح اختلاط توانايي حداقل نمودن هزينه هاي بتن ريزي را دارد.

Existing resources limitation and abundant use of concrete has made the necessity of objected employment of funds especially for mass production of this type of material. Concrete mix design is one of the most important criteria that should be changed in order to optimal and mass production of concrete. The objective of present research is to present a new method for concrete mix design using the principles of optimization. Practicability of this work is very important because it is based on theoretical and experimental studies considering conditions of production of concrete in Iran. Optimization model of the concrete mix design is first developed accounting for effects of experimental results. Then using an optimization algorithm, optimal concrete mix design is obtained for the concrete with the strength under consideration. Presented process and model can be developed for similar problems. Case study’s results show that optimal concrete mix design is obtained while maximum dimension of coarse aggregate and consequently amount of coarse aggregate is increased. It is shown that the developed method is able to minimize costs of casting concrete in addition to making the automatic mix design process.