compressive strength of concrete
در نشریات گروه عمران-
Recent advances in polymer science, chemical synthesis, and engineering have increased the importance of polyolefins in structural applications. Polyolefin fibers have good tensile properties, wear resistance, and excellent chemical resistance, slowing the development of crack length and width. Studying the role of polyolefin fibers in two combined forms on the resistance properties of concrete is one of the main goals of this research. The samples were examined at 7 and 28 days for compression, tension, and elastic modulus tests. Two designs without fibers and four with needle and mesh fibers were combined in two water-cement ratios to investigate the effect of fiber integration on concrete properties. In these designs, the amount of super-plasticizer was permanently fixed, and the fibers were used in two volume percentages of 0.2 and 0.3 with equal lengths. Fibers reduced concrete slump loss and increased compressive strength, tensile strength, and elastic modulus, respectively 52.60, 44.29 and 26.74% compared to the original design. In total, fibers with a volume of 0.3% have resulted in higher resistance in the investigated properties of the research.
Keywords: Polyolefin Fibers, Composite Fibers, Compressive Strength Of Concrete, Tensile Strength Of Concrete, Concrete Slump -
در پژوهش حاضر، به توسعه ی مدل های احتمالاتی برای پیش بینی تنش تسلیم فولاد میلگرد و مقاومت فشاری بتن مصرفی در صنعت ساخت کشور پرداخته شده است. مشخصات مقاومتی مواد جزء پارامترهای اصلی در طراحی بر مبنای عملکرد در واسنجی ضوابط طراحی ضرایب بار و مقاومت بر مبنای قابلیت اعتماد و در تحلیل های ریسک و تاب آوری زیرساخت های عمرانی هستند. هر دو پارامتر، عدم قطعیت قابل توجهی دارند، که برای کمی سازی آن در پیش بینی مدل از رگرسیون خطی بیژین در نرم افزار R t x استفاده شده است. برتری استنباط بیژین، در برآورد عدم قطعیت شناختی مدل است، که با جمع آوری داده های بیشتر با به هنگام سازی مدل کاهش می یابد. برای مدل سازی در پژوهش حاضر، عملیات گسترده ای برای جمع آوری داده از آزمایشگاه های مقاومت مصالح به انجام رسیده و هرگونه نقص در داده ها نیز براساس الگوریتم های دسته بندی مبتنی بر یادگیری ماشین مرتفع شده است. با استفاده از مدل های پیشنهادی، توزیع احتمال و آماره های مقاومت فشاری بتن به صورتی تابعی از مقاومت اسمی طرح، مدت زمان عمل آوری بتن در آزمایشگاه و کیفیت ساخت بتن و نیز توزیع احتمال و آماره های تنش تسلیم میلگردهای درجه های A-I I I و A-I V تعیین شده اند.
کلید واژگان: رگرسیون خطی بیژین، مدل سازی احتمالاتی، مقاومت فشاری بتن، تنش تسلیم میلگرد، قابلیت اعتماد سازهThis paper proposes probabilistic models for predicting the yield stress of reinforcing steel bars and the compressive strength of concrete used in Iran’s construction industry. The importance of this research stems from the recognition that the strength of construction materials is one of the main parameters in performance-based design, in the calibration of load and resistance factor design (LRFD) provisions, and in risk and resilience analysis of civil infrastructure. Moreover, due to the common practice of on-site casting of the concrete and a large number of rolling mill companies producing reinforcing steel bars, there is a considerable amount of uncertainty in the compressive strength of concrete and the yield stress of steel bars. In this paper, first an extensive database is compiled from concrete and steel laboratory tests. One key field of data for developing the concrete strength model is the nominal design strength of concrete, which was unavailable for a notable portion of the collected data. The database was augmented to account for the missing data using classification algorithms of k-nearest neighbors (KNN) and RBF-Kernel based on machine learning. Next, a probabilistic model is developed using Bayesian linear regression using the Rtx software to predict the compressive strength of concrete as a function of its nominal strength, curing duration, and the quality grade of the concrete manufacturer. The models are subsequently diagnosed for the quality of prediction, heteroskedasticity, and normality of the errors to ensure they are statically sound and well represent the underlying data. Next, a model reduction procedure is implemented to discard the inconclusive predictors from the model and to eliminate high correlations among the model parameters to achieve the final model form. Finally, the yield stress of reinforcing steel of Grades A-III and A-IV are modeled using Bayesian random variables whose distribution parameters are also random and are inferred from the collected data. Bayesian inference enables the quantification of epistemic uncertainties in the model parameters and hence, makes it possible to update the model using Bayesian updating as new data emerge.
Keywords: Bayesian Linear Regression Model, Probabilistic Modeling, Compressive Strength Of Concrete, Rebar Yield Stress, Structure Reliability -
عملکرد سازه های بتنی متاثر از انتقال نیرو بین آرماتور و بتن است که به عوامل زیادی مانند مقاومت بتن، تنش تسلیم آرماتور، هندسه آج ها، قطر آرماتور، پوشش بتن و طول پیوستگی وابسته است. در سال های اخیر استفاده از مصالح پلیمری تقویت شده به دلایلی از قبیل سهولت کاربرد و نتایج مناسب در سراسر دنیا رواج یافته است. در این پژوهش، اثر عوامل مختلف بر مقاومت پیوستگی آرماتورهای پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه، استفاده شده در تیرهای بتنی، بررسی و دقت روابط پیشنهاد شده توسط آیین نامه ها و محققین مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای بررسی اثر عوامل مختلف بر مقاومت پیوستگی آرماتورهای پلیمری، نتایج 43 آزمایش انجام شده توسط محققین مختلف استفاده شده است. عوامل مورد بررسی بر ظرفیت پیوستگی شامل اثر شکل سطحی آرماتور، مقاومت فشاری بتن، میزان پوشش بتن روی آرماتور، طول وصله و وجود آرماتورهای جانبی (خاموت) می باشد. پس از بررسی اثر عوامل مختلف، دقت روابط ارائه شده توسط آییننامهها و محققین در تعیین مقاومت پیوستگی برای این نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت و میزان دقت و انحراف معیار هر رابطه در تخمین نتایج بررسی گردید. نتایج نشان دادند که افزایش مقاومت فشاری بتن در نمونه های بدون مهار جانبی، سبب افزایش مقاومت پیوستگی میشود و در نمونه های دارای مهار جانبی تاثیری بر روی مقاومت پیوستگی ندارد. همچنین، غالب روابط موجود مقدار تنش پیوستگی را بیشتر از مقادیر به دست آمده از آزمایش ها تخمین می زنند که می تواند سبب گسیختگی های ناشی از عدم پیوستگی شود.کلید واژگان: الیاف شیشه، مقاومت پیوستگی، مقاومت فشاری بتن، طول وصلهThe performance of concrete structures is affected by the transfer of force between rebar and concrete, which depends on factors such as concrete strength, yield stress, rebar geometry, rebar diameter, concrete cover and splice length. Also, the use of reinforced polymer materials has become popular due to their successful application in structure. In this study, the effect of various factors on the bond strength of glass fiber-reinforced polymer bars, used in concrete beams, is evaluated and the accuracy of the equations proposed by different regulations and researchers is investigated. To investigate the effect of different factors on bond strength of glass fiber-reinforced polymer, the results of 43 tests conducted by different researchers have been used. Factors studied on the bond strength include the effect of the surface shape of the reinforcement, concrete strength, the amount of concrete cover on the bar, the splice length and transverse reinforcement. After examining the effect of various factors, the accuracy of the equations provided by regulations and researchers in determining the bond resistance for these laboratory results, the accuracy and standard deviation of each equation is evaluated. The results showed that increasing the compressive strength of concrete in samples without stirrup increases the bond strength, and in samples with stirrup, it has no effect on the bond strength. Also, the majority of existing equations estimate the amount of bond strength more than the values obtained from experiment results.Keywords: Glass Fiber Reinforced Polymer, Bond strength, Compressive Strength of Concrete, Splice length
-
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:13 Issue: 3, Summer 2023, PP 327 -338
Cement, water, fine aggregates, and coarse aggregates are combined to produce concrete, which is the most common substance after water and has a distinctly compressive strength, the most important quality indicator. Hardened concrete's compressive strength is one of its most important properties. The compressive strength of concrete allows us to determine a wide range of concrete properties based on this characteristic, including tensile strength, shear strength, specific weight, durability, erosion resistance, sulfate resistance, and others. Increasing concrete's compressive strength solely by modifying aggregate characteristics and without affecting water and cement content is a challenge in the direction of concrete production. Artificial neural networks (ANNs) can be used to reduce laboratory work and predict concrete's compressive strength. Metaheuristic algorithms can be applied to ANN in an efficient and targeted manner, since they are intelligent systems capable of solving a wide range of problems. This study proposes new samples using the Taguchi method and tests them in the laboratory. Following the training of an ANN with the obtained results, the highest compressive strength is calculated using the EVPS and SA-EVPS algorithms.
Keywords: Compressive Strength of Concrete, Artificial Neural Networks, Taguchi's Method, Optimization -
خاکستر بادی از استخراج گازهای خروجی کوره های آتش با سوخت زغال و سیلت، غیر پلاستیک و ریز می باشد که ترکیبی متفاوت بر اساس سوخت زغال طبیعی است. خاکستر بادی جزو مصالح زاید در نیروگاه های حرارتی می باشد. استفاده از مواد زاید مانند خاکستر بادی در صنعت بتن راه حل جایگزین و ارزشمندی برای ایجاد یک محیط دوستدار محیط زیست ارایه میدهد. با این حال، کار آزمایشگاهی زمان بر و پرهزینه می باشد و استفاده از تکنیک های محاسبات نرم می تواند روند پیش بینی خواص مقاومتی بتن را تسریع بخشد. در این مطالعه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) به پیش بینی مقاومت فشاری بتن های با عملکرد بالا بر پایه خاکستر بادی پرداخته شده است. تعداد 471 داده آزمایشگاهی از منابع مطالعاتی معتبر استخراج شد و پارامترهایی مانند مقدار سیمان، مقدار خاکستر بادی، مقدار آب، میزان فوق روان کننده، مقادیر ریز دانه و درشت دانه و سن نمونه آزمایشگاهی به عنوان پارامترهای ورودی و مقاومت فشاری نمونه بتنی به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شدند. از میان شبکه ها با تعداد نرون های مختلف، شبکه ای به عنوان شبکه بهینه انتخاب گردید که دارای بهترین مقادیر ضریب همبستگی حاصل از داده های آموزش، ارزیابی و آزمایش بوده و همچنین کمترین مقدار میانگین مربعات خطاها (MSE) را داشته باشد که در این مطالعه، شبکه با تعداد 6 عدد نورون بهترین نتایج پیش بینی را ارایه کرد . همچنین میزان تاثیر هر یک از پارامترها در بازه های عددی مختلف بر مقاومت فشاری بتن مورد بررسی قرار گرفته و ارایه گردید و مشخص شد که سن نمونه، مقدار سیمان، خاکستر بادی و آب دارای بیشترین اهمیت نسبی می باشند.کلید واژگان: مقاومت فشاری بتن، خاکستر بادی، شبکه عصبی مصنوعی، بتن، متلبThe fly ash obtained from the extraction of exhaust gases from coal and silt furnaces, is non-plastic and fine, which is a different combination based on natural coal fuel. Fly ash is one of the waste materials in thermal power plants. The use of waste materials such as fly ash in the concrete industry offers an alternative and valuable solution to create an environmentally friendly environment. However, experimental work is time-consuming and expensive, and the use of soft computing techniques can speed up the process of predicting concrete's resistance properties. In this study, artificial neural network (ANN) was used to predict the compressive strength of fly ash-based high-performance concrete. A number of 471 experimental data were extracted from valid sources and parameters such as cement, fly ash, water, superplasticizer, fine and coarse aggregate and age of the samples were considered as input parameters and compressive strength of samples was considered as output parameters. Among the networks with different number of neurons, a network which has the best correlation coefficient values obtained from training, evaluation and testing data and also has the lowest mean square error (MSE) value was selected as the optimal network. In this study, the network with the number of 6 neurons provided the best results. Also, the effect of each parameter in different numerical ranges on the compressive strength of concrete was investigated and presented, and it was found that the age of the samples and the amount of cement, fly ash and water have the greatest relative importance.Keywords: compressive strength of concrete, Fly ash, Artificial Neural Network, Concrete, MATLAB
-
Applications of machine learning techniques in concrete properties' prediction have great interest to many researchers worldwide. Indeed, some of the most common machine learning methods are those based on adopting boosting algorithms. A new approach, histogram-based gradient boosting, was recently introduced to the literature. It is a technique that buckets continuous feature values into discrete bins to speed up the computations and reduce memory usage. Previous studies have discussed its efficiency in various scientific disciplines to save computational time and memory. However, the algorithm's accuracy is still unclear, and its application in concrete properties estimation has not yet been considered. This paper is devoted to evaluating the capability of histogram-based gradient boosting in predicting concrete's compressive strength and comparing its accuracy to other boosting methods. Generally, the results of the study have shown that the histogram-based gradient boosting approach is capable of achieving reliable prediction of concrete compressive strength. Additionally, it showed the effects of each model's parameters on the accuracy of the estimation.Keywords: compressive strength, Concrete, histogram-based gradient boosting, Machine learning
-
امروزه روش های هوشمند و الهام گرفته از طبعیت در حل مسایل پیچیده طرفداران زیادی دارد. یکی از پرطرفدارترین و کاراترین این ساختارها، شبکه های عصبی مصنوعی هستند که قادرند یک رابطه کلی بین اطلاعات حجیم و پیچیده ناشی از آزمایشها و مثالهای تجربی به دست آورند. با گسترش روزافزون جمعیت و افزایش میزان ساخت و ساز و همچنین به دلیل محدود بودن منابع و مصالح مصرفی، تقاضا برای استفاده از مصالح جدید و مقاوم در برابر زلزله، در صنعت ساختمان افزایش پیدا کرده است. در این تحقیق، با در نظرگیری پارامترهای طرح اختلاط بتن به عنوان ورودی، از مدل سازی شبکه عصبی استاتیکی و سری زمانی برای پیش بینی مقاومت فشاری بتن استفاده خواهد شد. طرح های اختلاط با درصدهای مختلف خاکستر بادی و میکروسیلیس (%1، %5 ، %7 ، %10 ، % 12، %15، %18) و مخلوط میکروسیلیس و خاکستر بادی با درصدهای یکسان (%1 و %1 ، %3 و %3 ، %5 و %5 ، %7 و %7 ، %9 و %9 ، %10و %10) به عنوان درصدی از وزن سیمان، جهت بررسی عملکرد مدل های مورد استفاده، به کار گرفته شده است. بر اساس نتایج به دست آمده مدل های شبکه عصبی سری زمانی با 5 نورون عملکرد بسیار مناسبی برای پیش بینی مقاومت فشاری بتن با دقت و قابلیت اعتماد بیشتر، از خود نشان می دهد. همچنین جایگزینی میکروسیلیس به عنوان بخشی از سیمان در درصد های مختلف، عملکرد بهتری نسبت به خاکستر بادی و مخلوط این دو (سیلیس و خاکستر بادی) در افزایش مقاومت بتن نسبت به نمونه شاهد دارد.کلید واژگان: مقاومت فشاری بتن، شبکه عصبی مصنوعی، مدل سری زمانی، میکروسیلیس، خاکستربادیNowadays, intelligent methods inspired from nature are implemented to resolve complex problems, there are very popular too. The most common one is artificial neural network; they are capable to collect huge amount of complex information through experiments and tests. With increasing population and a rise in construction and also due to limited resources and consumable materials, demand for hot rolled earthquake-resistant materials in the construction industry has increased. The purpose of this research, by considering concrete mix design parameters as input, the Static neural network and Time-series modeling to predict the compressive strength of concrete will be used. Mixing fly ash and silica fume various designs with different percentages (1%, 5%, 7%, 10%, 12%, 15%, 18%) and mixed with silica fume, fly ashes identical percentages (% 1% 1% 3 and 3%, 5% and 5%, 7% and 7%, 9% and 9%, 10% and 10%) as a percentage of the weight of cement, to evaluate the performance of the models in question were applied. It turned out that neural network models for predicting time series with 5 neurons performance concrete compressive strength is accurate and reliable.Keywords: Compressive Strength of Concrete, Static neural networks, Time-series models, micro silica, Fly ash
-
تخمین صحیح مقدار مقاومت فشاری بتن نقش کلیدی در ارزیابی عملکرد ساختمانهای بتن مسلح تحت بارهای ثقلی و لرزهایدارد. مطابق ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، نمونه برداری و انجام آزمایشهای مقاومت فشاری جهت تعیین مقاومت فشاری متوسط بتن براساس ضوابط آییننامه و روابط آماری ارایه شده الزامی است. در این پژوهش با مطالعه آماری بر روی آرشیو نتایج حاصل از آزمایشهای تعیین مقاومت فشاری نمونه های بتن استخراج شده از ساختمانهای بتن مسلح ساخته شده طی ده سال اخیر در شهر تبریز، مقادیر پارامترهای آماری موثر بر مقاومت فشاری متوسط بتن نظیر ضریب تغییرات و انحراف استاندارد محاسبه شده است. تعیین پارامترهای فوق جهت بررسی عدم قطعیتها در پاسخهای بدست آمده از تحلیل سازه های بتن مسلح تحت بارهای لرزهای مخصوصا در محدوده تغییرشکلهای غیرخطی راهگشا خواهد بود. تابع چگالی احتمال و تابع توزیع تجمعی پارامترهای آماری بیان شده، جهت مقایسه با مقادیر ارایه شده در مقررات ملی ساختمان ایران و سایر استانداردهای بینالمللی و نیز استفاده در مطالعات آتی تعیین شده است. نتایج نشان میدهد در %30از ساختمانهای مورد مطالعه میزان انحراف استاندارد مقاومت فشاری بتن، فراتر از مقادیر ارایه شده در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران است. ضریب تغییرات مقاومت فشاری بتن در %22 از ساختمانهای مورد بررسی از مقادیر مجاز دستورالعمل) FEMA356 (2000بیشتر بوده و این مشکل در درصد بیشتری از ساختمانهای کوتاه مرتبه مشاهده شده است.
کلید واژگان: مقاومت فشاری بتن، ضریب تغییرات، انحراف استاندارد، تابع چگالی احتمال، تابع توزیع تجمعیThe correct estimation of compressive strength of concrete plays a key role in evaluating the performance of reinforced concrete (RC) structures under gravity and seismic loads. According to the provisions of Chapter 9 of the Iranian National Building Regulations, sampling and performing compressive strength tests are required to determine the average compressive strength of concrete. In this study, by statistically studying the results derived from analyzing the archive of the compressive strength of concrete samples extracted from reinforced concrete (RC) buildings constructed over the past ten years in Tabriz, the values of statistical parameters affecting the average compressive strength of concrete such as the coefficient of variation (COV) and the standard deviation were calculated. The probability density function (PDF) and the cumulative distribution function (CDF) of the above-mentioned statistical parameters were determined for the purpose of comparison with the values provided in the Iranian National Building Regulations and other international standards as well as for use in future studies. The results show that in 30% of the buildings studied, the standard deviation of compressive strength of concrete exceeds the amounts presented in Chapter 9 of the Iranian National Building Regulations. A similar result is obtained in 18% of the high-rise buildings studied. The coefficient of variation of compressive strength of concrete in approximately 22% of the buildings examined is higher than the allowable values of FEMA356 (2000) and this problem was observed in a higher percentage of the low-rise buildings.
Keywords: Compressive Strength of Concrete, coefficient of variation (COV), Standard deviation, probability density function (PDF), cumulative distribution function (CDF) -
آزمایش مقاومت فشاری بتن یکی از مهمترین آزمایش ها برای کنترل کیفیت بتن در سازه های عمرانی محسوب شده و بر اساس شرایط کارگاهی و ضوابط آیین نامه ها و استاندارهای مرتبط، قالب هایی با اشکال و ابعاد مختلف (مکعبی و استوانه ای) برای تهیه نمونه های آزمایشی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از انجام این تحقیق بررسی و تعیین تغییرات ضرایب تبدیل مقاومت نمونه ها با اشکال و ابعاد مختلف به یکدیگر برای بتن های رده C35 و C45 ساخته شده با انواع مختلف سیمان می باشد. در این تحقیق برای ساخت نمونه ها از سیمان های نوع 425-1، 2 و 5 استفاده شده و تعداد 162 نمونه مکعبی و استوانه ای شکل با ابعاد و اندازه های (200×200×200) میلیمتر، (150×150×150) میلیمتر و (300×150) میلیمتر در سنین 3، 7 و 28 روز مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که علاوه بر شکل و اندازه نمونه ها، نوع سیمان مصرفی نیز بر روی مقاومت و ضرایب تبدیل مقاومت نمونه ها با اشکال و اندازه های مختلف تاثیر گذار است. همچنین نتایج حاصل نشان می دهد که اختلاف ضرایب تبدیل مقاومت بدست آمده با ضرایب تبدیل متناظر ارایه شده توسط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در سنین 3 و 7 روزه نمونه ها حداکثر و در سن 28 روزه حداقل می باشد.
کلید واژگان: مقاومت فشاری بتن، ضریب تبدیل، نمونه مکعبی، نمونه استوانه ای، سیمانCompressive strength test of concrete is one of the most important tests for controlling the quality of concrete in construction structures and, moulds with different shapes and dimensions (cubic and cylindrical) are used to provide experimental specimens based on the workshop conditions and the regulations of the relevant codes and standards. The purpose of this research is to investigate and determine changes in the conversion factors for the strength of specimens with different shapes and dimensions for C35 and C45 concretes made with different types of cement. In this research, 425-1, 2, and 5 cements were used for the preparation of specimens. A total of 162 cubic and cylindrical specimens with dimensions (200 × 200 × 200) mm, (150 × 150 × 150) mm and (150x300) mm at the age of 3, 7 and 28 days have been tested for compressive strength. The results of this study show that in addition to the shape and size of the samples, the type of cement used also affects the strength and conversion factors for the strength of the specimens with various shapes and sizes. The results also show that the difference in conversion factor for strength obtained with the corresponding conversion factors provided by the Iranian National Building Code, Part 9 at the age of 3 and 7 days of the specimens is maximum and is minimum at the age of 28 days.
Keywords: compressive strength of concrete, conversion factor, cubic specimen, cylindrical specimen, cement -
Artificial neural networks (ANNs) as a powerful approach have been widely utilized to demonstrate some of the engineering problems. A three-layer ANN including three neurons in the hidden layer is considered to produce a verified pattern for assessing the compressive strength of concrete incorporating metakaolin (MK). For this purpose, an extensive database including 469 experimental specimens was obtained from the literature. Next, novel equations utilizing the developed ANN approach were developed to measure the compressive strength of concrete mixtures incorporating MK. To examine the model accuracy a comparison between the proposed formulas based ANN and an empirical formula based nonlinear least-squares regression (NLSR) was carried out. The results show that the proposed formula based on the ANN yields a higher correlation coefficient and fewer errors compared to the NLSR method. An analysis based weights incorporating was utilized to show the significance of input variables. Accordingly, the ratio of fine aggregate to coarse aggregate exerts a dominant influence on the compressive strength of the concretes containing MK.Keywords: Artificial Neural Network, Compressive Strength of Concrete, Metakaolin, Garson’s algorithm, Nonlinear least squares regression
-
در شرایط باران اسیدی واکنش های فیزیکی و شیمیایی در سازه بتنی رخ می دهد که منجر به تغییر pHمی شود. زمانی که این واکنش ها ادامه می یابند بتن شروع به از دست دادن مقاومت مکانیکی خود می-کند که به ترک خوردگی، کاهش وزن و نهایتا تخریب سازه منجر می-گردد. از آنجایی که در مواردی کنترل بارش اسیدی و اثرات آن بر محیط اطراف اجتناب ناپذیر است، تا بحال محققین مطالعات زیادی بر روی این مقوله انجام داده اند و راه کارهایی برای حذف یا کنترل اثرات آن ارایه داده اند. یکی از راه کارهای نوین در این زمینه استفاده از نانوذرات می باشد. در سال های اخیر مطالعات بر روی نانوذرات سیلیس متمرکز شده، با این هدف که بتوان با استفاده از این ماده، مشخصات بتن را بیش از پیش افزایش داد. افزودن نانو سیلیس به بتن موجب کاهش نفوذپذیری آب درون بتن و همچنین مقاومت بالاتر در برابر حمله های شیمیایی می شود. در این مقاله به بررسی مشخصات مکانیکی و دوام بتن حاوی نانوسیلیس از جمله میزان کاهش وزن، مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی و میزان جذب آب تحت شرایط اسیدی پرداخته می شود. با افزایش نانوسیلیس به بتن در شرایط معمولی، مشخصات مکانیکی بتن بهبود می یابد، اما با توجه به نتایج مشاهده شده، هنگام قرارگیری نمونه ها در شرایط اسیدی، نانوسیلیس موجود در نمونه ها با اسید واکنش داده و عملکرد نانوسیلیس در راستای بهبود خواص مکانیکی مختل می شود و به دلیل جایگزینی درصدی از سیمان با نانوسیلیس، مشخصات مکانیکی بتن افت می یابد.کلید واژگان: نانو سیلیس، مقاومت الکتریکی بتن، مقاومت فشاری بتن، جذب آب، شرایط اسیدیUnder acid rain conditions, physical and chemical reactions occur in the concrete structure, which leads to a change in pH. As these reactions continue, the concrete begins to lose its mechanical strength, leading to cracking, weight loss, and eventual structural damage. Since the control of acid rain and its effects on the environment is inevitable in some cases, researchers have done many studies on this topic and have proposed solutions to eliminate or control its effects. One of the new solutions in this field is the use of nanoparticles. In recent years, studies have focused on silica nanoparticles, with the aim of using this material to further enhance the properties of concrete. The addition of nanosilica to concrete reduces the water permeability of the concrete as well as higher resistance to chemical attacks. In this paper, the mechanical properties and durability of nanosilica-containing concrete including weight loss, compressive strength, electrical resistance and water absorption under acidic conditions are investigated. By increasing nanosilica to concrete under normal conditions, the mechanical properties of concrete are improved, but according to the observed results, when the samples are placed in acidic conditions, the nanosilica in the samples reacts with acid and the performance of nanosilica improves the properties. The mechanical properties of the concrete deteriorate due to the mechanical replacement of the percentage of cement with nanosilica.Keywords: nanosilica, electrical resistance of concrete, compressive strength of concrete, water absorption, acidic conditions
-
هدف این تحقیق بررسی تاثیر افزودنی های معدنی بر بازدهی پروسه تولید سیمان و خواص محصول است. بدین منظور با آماده-سازی نمونه هایی از کلینکر سیمان با افزودنی های معدنی و همچنین کمک ساینده های آلی به بررسی بازدهی خردایش آنها پرداخته شده است. سپس بلوک های بتنی ساخته و بر روی آنها آزمایش تعیین مقاومت فشاری در سنین مختلف انجام گرفته است. براساس نتایج، استفاده از افزودنی های معدنی موجب افزایش عدد بلین شده است. طرح اختلاط 85 درصد کلینکر و 15 درصد پوزولان منجر به حصول بیشترین مقدار بلین سیمان به میزان (m2/kg) 4546 شده است. استفاده از افزودنی ها در سنین 2 و 3 روزه بتن موجب کاهش مقاومت فشاری شده است. در سن 28 روزه بتن، وجود افزودنی ها موجب افزایش مقاومت فشاری آن نسبت به حالت عدم استفاده از افزودنی شده است. ترکیب 15 درصد وزنی پوزولان، 85 درصد کلینکر، 4 درصد گچ و 3 گرم کمک ساینده آلی، بهینه ترین ترکیب سیمان است.
کلید واژگان: افزودنی های معدنی، سیمان، آسیای کلینکر، مصرف انرژی، مقاومت فشاری بتنAim of this paper is studying the effect of mineral addictive and type of them, on the processing of cement produce and quality of it. For this purpose, preparation of samples of cement clinker with additives of pozzolan, perlite, pumice and also abrasive organic compounds have been investigated their grinding efficiency. Then, concrete blocks with dimensions of 10 × 10 cm were constructed, than tested compressive strength at different ages of 2, 3, 7 and 28 days. Based on the results, the use of mineral additives has led to an increase in the number of Blaine, in other words, additives have played the role of abrasive aid. The mixing plan of 85% of clinker and 15% of pozzolan resulted in the highest amount of blast cement (4546 m2/kg). The use of additives at the age of 2 and 3 days of concrete has reduced the compressive strength. At the age of 28 days, the presence of additives increases its compressive strength compared to the non-use of the additive. The combination of organic abrasives and mineral additives in all cases has led to an increase in concrete bulk and compressive strength. The combination of 15% by weight of pozzolan, 85% clinker, 4% gypsum and 3 g of abrasive organic compound, is the optimum combination of cement.
Keywords: Mineral Additives, Cement, Clinker milling, Energy Consumption, Compressive Strength of Concrete -
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:9 Issue: 2, Spring 2019, PP 251 -272In the current study two methods are evaluated for predicting the compressive strength of concrete containing metakaolin. Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) model and stepwise regression (SR) model are developed as a reliable modeling method for simulating and predicting the compressive strength of concrete containing metakaolin at the different ages. The required data in training and testing state obtained from a reliable data base. Then, a comparison has been made between proposed ANFIS model and SR model to have an idea about the predictive power of these methods.Keywords: adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), stepwise regression (SR), compressive strength of concrete, reliable modeling method, metakaolin
-
آزمایش مقاومت فشاری بتن یکی از مهمترین آزمایشات برای کنترل کیفیت بتن در سازه های عمرانی محسوب شده و بر اساس شرایط کارگاهی و ضوابط آیین نامه ها و استاندارهای مرتبط، قالب هایی با اشکال و ابعاد مختلف (مکعبی و استوانه ای) برای تهیه نمونه های آزمایشی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از انجام این تحقیق بررسی و تعیین تغییرات ضرایب تبدیل مقاومت نمونه ها با اشکال و ابعاد مختلف به یکدیگر برای بتن رده C25 و با استفاده از انواع مختلف سیمان می باشد. در این تحقیق برای ساخت نمونه ها از سیمان های تیپ 425-1، 2 و 5 استفاده شده و تعداد 81 نمونه مکعبی و استوانه ای شکل با ابعاد و اندازه های 200×200×200mm، 150×150×150mm و 150×300mm در سنین 3، 7 و 28 روز مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که علاوه بر شکل و اندازه نمونه ها، نوع سیمان مصرفی نیز بر روی مقاومت و ضرایب تبدیل مقاومت نمونه ها با اشکال و اندازه های مختلف تاثیر گذار است.کلید واژگان: مقاومت فشاری بتن، ضریب تبدیل، نمونه مکعبی، نمونه استوانه ای، سیمانCompressive strength test of concrete is one of the most important tests to control the quality of concrete in construction structures and based on the workshop conditions and rules of the relevant regulation and standards, the control specimens with different dimensions and shapes (cubic and cylindrical) are used. In this research for concrete grade C25 and using different types of cement, variations the conversion factors for strength of specimens with different shapes and dimensions was experimentally investigated. In this research with use the cement types 1-425, 2 and 5, totally 81 cubic and cylindrical concrete specimens with different size and dimensions (200×200×200) mm, (150×150×150) mm and (150×300mm) were made and tested at ages 3, 7 and 28 days. The result of this study show that in addition to the shape and size of the specimens, the type of cement used also affect the strength and conversion factor of the strength of the specimens with different shapes and sizes.Keywords: compressive strength of concrete, conversion factor, cubic specimen, cylindrical specimen, cement
-
کاربرد مواد FRP بدلیل داشتن ویژگی های ممتازی چون نسبت بالای مقاومت به وزن، دوام در برابر خوردگی و سرعت و سهولت در حمل و نصب، به سرعت رو به افزایش است. استفاده از میلگردهای FRP به جای میلگردهای فولادی به طور قابل ملاحظه ای از زیان های ناشی از بروز خوردگی در اعضای بتنی به خصوص در سازه های مجاور آب هاجلوگیری می کند.
در این مقاله به منظور بررسی اثر جایگزینی آرماتورهای فولادی ستون با آرماتورهایFRP، ستون هایی در برنامه اجزا محدود مدل سازی شده اند که در آنها آرماتورهای طولی با میلگردهایی از جنس CFRP جایگزین شده اند، سپس اثر پارامترهای مختلفی همچون درصد آرماتورهای طولی FRP و مقاومت مشخصه بتن برروی ظرفیت خمشی و شکل پذیری ستون بررسی شده است. همچنین بررسی های صورت گرفته بر روی ستون های بتنی تقویت شده با میلگردهای طولی فولادی و CFRP، نشان داد که با میزان درصد میلگرد CFRP کمتری می توان به مقاومت قابل قبولی دست یافت.
کلید واژگان: ستون بتنی، درصد آرماتورهای FRP، مقاومت مشخصه بتن، ظرفیت خمشی، شکل پذیریUsing FRP material, due to their excellent features like high strength to weight ratio, resistance to corrosion, convenience of transportation and installation, is developing rapidly. Using FRP bar instead of steel rebar significantly prevents corrosion in concrete members specifically for the seashore concrete structures. In this research, in order to investigate the benefits of replacing steel rebar with FRP bars in concrete columns, some column specimens were modeled in finite element computer program and the effects of parameters like FRP bar ratio and compressive strength of concrete on the flexural capacity and ductility of column were discussed. The investigations on the concrete columns strengthened with CFRP bar and steel rebar, indicate that the FRP bar ratio is significantly less than the steel rebar ratio to achieve the acceptable strength.Keywords: Concrete Column, FRP bar ratio, Compressive Strength of Concrete, Flexural Capacity, Flexibility -
در این تحقیق، ریزساختار بتن به کمک یک مدل اجزای محدود سه بعدی شبیه سازی شده است. این مدل دارای دو فاز ملات و سنگدانه های درشت است. شکل سنگدانه ها به صورت کروی و رفتار آن ها به صورت ارتجاعی خطی در نظر گرفته شده است. از منحنی دانه بندی فولر جهت بیان توزیع سنگدانه ها استفاده می شود. رفتار ملات در ساختار خمیری خسارت بیان شده است. در ابتدا، نحوه ی پیاده سازی مدل خمیری خسارت ارائه و در گام بعد، صحت پیاده سازی مدل خمیری خسارت برای یک المان بررسی می شود. در بخش پایانی اثر درصد حجمی سنگدانه، اندازه ی بزرگ ترین سنگدانه و مدول ارتجاعی سنگدانه بر روی مقاومت فشاری مشخصه ی بتن مطالعه و نتایج با دستاوردهای سایر پژوهشگران مقایسه شده است.
کلید واژگان: ریزساختار، مقاومت فشاری بتن، روش اجزای محدود، خمیری، خسارتIn the present paper, the detailed mesostructure of concrete is geometrically generated and its compressive strength is numerically estimated using the 3D finite element method. The models contain two phases of mortar and coarse aggregates. The FE models of concrete are cubic in shape, with a side length of 80 mm. Aggregates are assumed to be spherical and behave in a linear elastic manner. The famous Fuller formula is utilized for the aggregate grading curve, and the simple sequential inhibition (SSI) technique is employed to fill the concrete cubes with the particles. Only aggregates bigger than 4.75 mm in diameter (gravel) are modeled, i.e., the particles smaller than 4.75 mm in diameter (sand) are not considered individually and assumed to be part of the homogenized nonlinear cement paste. A modified version of the plastic-damage model, proposed by Lee and Fenves [J. Lee, G.L. Fenves, International Journal for Numerical Methods in Engineering 50 (2001) 487-506], has been adopted to simulate the inelastic response of the mortar. This constitutive model incorporates two independent hardening variables, namely; equivalent tensile and compressive plastic strains, and, thus, is capable of tracing damage evolution due to both tensile cracking and compressive crushing. In the first stage, the numerical implementation of the plastic-damage model is presented and then its validity is examined in a 3D FE element. Next, the effects of aggregate volume fraction, aggregate maximum diameter, and aggregate elastic modulus on concrete compressive strength are studied. It is shown that: (1) compressive strength remains constant for specimens with aggregate volume fractions of up to 50%, and then increases significantly with grain content, (2) for the range of aggregate volume fractions studied in this paper, the maximum aggregate size has little influence on compressive strength, and (3) any increase in the elastic modulus of aggregates accentuates stress concentration near the aggregates, and, thus, reduces the compressive strength of concrete samples. Finally, the results are satisfactorily compared with those presented by other researchers.
Keywords: Mesostructure, Compressive Strength, Concrete, Finite Element Method, Plastic, Damage
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.