در سال¬های اخیر استفاده از شیوه¬های هوشمند به منظور حل مساله¬های حجیم در حوزه علوم مهندسی گسترش یافته است. طرح اختلاط بتن الیافی نیز یکی از مسائلی است که در حوزه مهندسی عمران اهمیت فراوانی دارد. یافتن بهترین نسبت ترکیب مواد تشکیل¬دهنده بتن برای دستیابی به مقاومت فشاری مطلوب از جمله هدف¬های حل مساله طرح اختلاط بتن با استفاده از الگوریتم¬های یادگیری ماشین است. در این پژوهش به بررسی و مقایسه الگوریتم¬های رگرسیون یادگیری ماشین به منظور پیشبینی مثاومت فشاری بتن حاوی الیاف فولادی پرداخته شده است. بر همین اساس از یک مجموعه داده شامل 260 طرح اختلاط بتن حاوی الیاف فولادی صنعتی با درصدهای حجمی (صفر تا سه درصد) متفاوت استفاده شده است. پارامترهایی نظیر درصد حجمی الیاف فولادی صنعتی، نسبت طول به قطر الیاف، نسبت آب به مواد سیمانی، میزان سیمان، و مقدار فوق¬روان¬کننده بر طرح اختلاط بتن تاثیرگذار بوده است. الگوریتم های ماشین بردار پشتیبان، رگرسیون خطی، شبکه عصبی مصنوعی و درخت تصمیم ( الگوریتم های M5P و REP Tree و Random Forest ) روی این دیتاست اجرا شد و با توجه به نتایج بدست آمده، استفاده از روش¬های مبتنی بر درخت تصمیم سرعت تحلیل را بهبود بخشیده و ضریب همبستگی بهتری را نسبت به روش¬های شبکه عصبی و بردار پشتیبان ارائه می¬کند.
Paper References
1. Kang, M. C., Yoo, D. Y., & Gupta, R. (2021). Machine learning-based prediction for compressive and flexural strengths of steel fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials, 266, 121117
2. Abuodeh, O. R., Abdalla, J. A., & Hawileh, R. A. (2020). Assessment of compressive strength of Ultra-high Performance Concrete using deep machine learning techniques. Applied Soft Computing, 95, 106552.
3. Vidivelli, B., & Jayaranjini, A. (2016). Prediction of compressive strength of high performance concrete containing industrial by products using artificial neural networks. Int J Civ Eng Technol, 7(2), 302-314.
4. رمضانیانپور، علی اکبر و پیلوار، امیررضا و سبحانی، جعفر،(1391)،تخمین مقاومت فشاری بتن با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی،چهارمین کنفرانس ملی بتن ایران،تهران
5. ترکان، مهتاب و نادری دهکردی، محمد،(1395)،بهینه سازی مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذره (PSO) به منظور پیش بینی مقاومت فشاری 28 روزه بتن،کنفرانس بین المللی مهندسی و علوم کامپیوتر،نجف آباد
6. داودی، هادی،(1395)،ارزیابی تاثیر فوق روان کننده بر مقاومت فشاری بتن با استفاده از الگوریتم طبقه بندی درخت تصمیم،چهارمین همایش ملی مصالح ساختمانی و فناوری های نوین در عمران،معماری و شهرسازی،میبد
7. برنجیان، جواد و فروهر، نویدرضا و قاسمی، محسن،(1393)،پیش بینی مشخصات سخت شده بتن خودتراکم الیافی به کمک شبکه های عصبی مصنوعی
استفاده از ضایعات بازیافت لاستیک میتواند به کاهش دفع آنها در محلهای دفن زباله کمک کند. این ضایعات شامل لاستیک و الیاف فولادی هستند. در این پژوهش، الیاف فولادی بازیافتی (RSF) به عنوان جایگزین جزئی یا کلی برای الیاف فولادی صنعتی (ISF) در طرح اختلاط بتن مسلح با الیاف (FRC) ارائه شده است. به علت شکل هندسی نامنظم الیاف فولادی بازیافتی، امکان اختلاط مقادیر زیاد آن (بیش از ۰/۵ درصد حجمی) در بتن الیافی با چالش مواجه است. در عوض، جایگزینی مقادیر کم ISF با RSF می تواند مزایای اقتصادی و زیست محیطی را در تولید FRC با حفظ مشخصات مکانیکی و دوام FRC فراهم کند. چهار طرح اختلاط بتن با 0 % حجمی الیاف (ساده)، نیمدرصد حجمی RSF، نیمدرصد حجمی ISF و ترکیب الیاف مورد بررسی قرار گرفتند. آزمونهای اسلامپ، مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیرمستقیم، مقاومت خمشی، و مقاومت در برابر ضربه برای هر چهار طرح انجام شد. مشخصات مکانیکی بتن تولیدشده حاوی الیاف فولادی بازیافتی با بتن حاوی الیاف فولادی صنعتی قابل مقایسه است. همچنین، استفاده از الیاف فولادی بازیافتی نسبت به الیاف فولادی صنعتی از برتری اقتصادی و زیستمحیطی برخوردار است.
Paper Highlights
مقدار مورد نیاز فوقروانکننده برای دستیابی به کارایی مناسب برای طرح حاوی RSF در مقایسه با طرح حاوی ISF بایستی افزایش یابد.
اثر مشارکت الیاف فولادی بازیافتی در مقاومت فشاری وخمشی بتن الیافی بیش از الیاف فولادی صنعتی است.
ترکیب الیاف فولادی صنعتی و بازیافتی سبب افزایش بیشتر مقاومت کششی نسبت به طرح حاوی الیاف فولادی صنعتی یا بازیافتی به تنهایی شد.
استفاده از درصدهای حجمی کم الیاف فولادی بازیافتی (به صورت جایگزین جزئی یا کامل الیاف فولادی صنعتی) سبب ایجاد مشخصات مکانیکی قابل قبول بتن الیافی خواهد شد.
Paper References
Abbass, W., Khan, M. I., & Mourad, S. (2018). Evaluation of mechanical properties of steel fiber reinforced concrete with different strengths of concrete. Construction and building materials, 168, 556-569
Chen, M., Chen, W., Zhong, H., Chi, D., Wang, Y., & Zhang, M. (2019). Experimental study on dynamic compressive behaviour of recycled tyre polymer fibre reinforced concrete. Cement and Concrete Composites, 98, 95-112
Frazão, C., Barros, J., Bogas, J. A., García-Cortés, V., & Valente, T. (2022). Technical and environmental potentialities of recycled steel fiber reinforced concrete for structural applications. Journal of Building Engineering, 45, 103579
Leone, M., Centonze, G., Colonna, D., Micelli, F., & Aiello, M. (2018). Fiber-reinforced concrete with low content of recycled steel fiber: Shear behaviour. Construction and building materials, 161, 141-1
Samarakoon, S. S. M., Ruben, P., Pedersen, J. W., & Evangelista, L. (2019). Mechanical performance of concrete made of steel fibers from tire waste. Case Studies in Construction Materials, 11, e00259