SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia,Jahangir Abedi-Koupai
کیاچهر بهفرنیا (استاد مشاور) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما)
STUDENT
Zhale Fayezizade
ژاله فایضی زاده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Optimization of Porous Concrete Mix Design to Improve the Physical Properties Using Taguchi Method
Water is the cause of life and prosperity. Decade of water shortage is regarded as a concern by UN that important part of the world including Asia and our country is facing that. Due to lack of access to clean water, drought, declining water aquifer, salt water intrusion into fresh water resources and water quality changes, endangered public health, biodiversity, wildlife and water resources management are the challenges that the world is facing in the future, and in the absence of timely and adequate preparing and response it becomes a disaster. Approaches to fight this potential future crisis are modifying water use practices, management of water resources, using rainfall, and water treatment plants and etc. One of the modern methods of water treatment that has attracted much attention in recent years has been water filtering through the porous concrete. Porous concrete is a special type of concrete which water can easily pass through because of its high permeability to water. Porous concrete sidewalks can be used in the pavement, which prevent accumulation of rain water and help water return to aquifers- underground. One of the disadvantages of this kind of concrete is its low resistance which is solved by adding appropriate additives. However this adding should supply enough permeability. In this study after determining the mix pattern, contributing factors and their ratios, Design Expert software was used to evaluate and optimize the mix pattern. The study was conducted in an orthogonal and array L9 (3^4) was selected. The number 4 is the number of factors in the design and 3 specifies the number of levels. Variable factors in the designs are, factor a water-cement ratio (w/c), factor B percentage of Polypropylene Fiber (PP), Factor C Silica Fume (FS) and factor D superplasticizer (SP) each of these has three levels. Based on previous studies , this levels was considered , water-cement ratio of 0.25, 0.3 and 0.35, percentage of 0.5, 1 and 1.5, silica fume percentage of 5 , 10 and, 15 and superplasticizer percentage of 0.5, 1 and 1.5 . After entering the data into the software, arrangement of mix patterns used in the study was determined by this, and further concrete examples were made based on this information. After a physical examination and analysis of the samples was using Design Expert software, we found that the results are consistent with previous studies. Maximum resistance of the water to cement ratio of 0.3 is obtained. The factors affecting the permeability of 7 days and 28 days are not the same. In general it is Observed with water-cement ratio of 0.35, polypropylene fibers percentage of 0.5 Microsilica percentage of 15 percent and super plasticizer percentage of 1 concrete specimen is made ??that all of its parameters are acceptable. Due to the results we conclude that the Design Expert software for making this particular type of concrete is appropriate and responsive. Keywords : water, porous concrete, mix design, software Design Expert, optimization, physical properties
آب عامل اصلی حیات و آبادانی است. دهه کم آبی به عنوان یک دغدغه جهانی از سوی سازمان ملل مطرح گردیده است که بخش های مهمی از جهان از جمله آسیا که کشور ما نیز در آن واقع شده است را در بر می گیرد. به دلیل عدم دسترسی به آب سالم، خشکسالی، افت آب سفره های زیرزمینی، نفوذ آب های شور به منابع آبی شیرین و تغییر کیفی منابع آبی، به خطر افتادن بهداشت عمومی، نابودی تنوع زیستی و حیات وحش چالش هایی است که مدیریت منابع آبی در جهان و در سال های آتی با آن روبرو است و در صورت عدم آمادگی و پاسخ به موقع و کافی، به صورت فجایع انسانی بدل میگردد. راه های مبارزه با بحرانی که ممکن است در آینده با آن روبرو گردیم می تواند اصلاح شیوه های مصرف آب، مدیریت منابع آّب، استفاده از نزولات آسمانی، و تصفیه فاضلاب ها و ... باشد. یکی از روش های نوین تصفیه آب در سال های اخیر که توجه زیادی به آن شده است تصفیه از طریق بتن متخلخل است. بتن متخلخل نوع خاصی از بتن است که با داشتن نفوذپذیری بالا قادر است آب را به راحتی از خود عبور دهد. می توان از بتن متخلخل در روسازی پیاده روها استفاده کرد که این امر مانع از تجمع آب ناشی از بارندگی می شود و آب را به سفره های آب زیرزمینی بازگشت می دهد. یکی از مشکلات این نوع بتن مقاومت پایین آن است که سعی می شود در ساخت آن از افزودنی هایی که این مشکل را کمرنگ می کند استفاده کرد، البته این افزایش باید به گونه ای باشد که نفوذپذیری و تخلخل موردنظر را تأمین کند . در این پژوهش پس از تعیین طرح اختلاط، فاکتور های مؤثر و نسبت های آنها به منظور بررسی و بهینه سازی طرح اختلاط از نرم افزار Design Expertاستفاده شد. در پژوهش صورت گرفته آرایه متعامد (3 ^ 4 ) 9 L انتخاب شد که عدد 4 تعداد فاکتورهای مؤثر در طرح و 3 تعداد سطوح آنها را مشخص می کند. فاکتور های متغیر در طرح موردنظر به این صورت میباشند، فاکتور A نسبت آب به سیمان(w / c)، فاکتور B درصد الیاف پلی پروپیلن(PP) ، فاکتور C میکروسیلیس (FS) و فاکتور D فوق روان کننده(SP) است که هر کدام از اینها سه سطح دارند. بر اساس پژوهش های انجام شده پیشین این سطوح در نظر گرفته شد، نسبت آب به سیمان 25/0، 3/0 و 35/0، درصد الیاف پلی پرو پیلن 5/0، 1 و 5/1، درصد میکروسیلیس 5، 10، 15 و درصد فوق روان کننده 5/0، 1 و 5/1 است. پس از وارد کردن اطلاعات به نرم افزار، چیدمان طرح های اختلاط به کار رفته در پژوهش از طریق آن تعیین شد در ادامه بر اساس این اطلاعات نمونه های بتنی ساخته شد. پس از انجام آزمایشات فیزیکی بر روی نمونه ها و آنالیز نتایج با نرم افزار Design Expert مشاهده گردید که نتایج با مطالعات گذشته هماهنگی دارند. مقاومت حداکثر با نسبت آب به سیمان 3/0 به دست می آید. همچنین عوامل مؤثر بر مقدار نفوذپذیری 7 روزه و 28 روزه یکسان نیستند. در کل مشاهده شده با نسبت آب به سیمان 35/0، درصد الیاف پلی پروپیلن 5/0، درصد میکروسیلیس 15 و درصد فوق روان کننده 1 نمونه بتنی ساخته می شود که تمام پارامترهای آن مقدار قابل قبولی دارند. بر اساس نتایج مشخص گردید نرم افزار Design Expert برای ساخت این نوع خاص از بتن مناسب و پاسخگو می باشد. کلمات کلیدی: تصفیه آب، بتن متخلخل، طرح اختلاط، نرم افزار Design Expert، بهینه سازی، خصوصیات فیزیکی