Published September 23, 2020
| Version v1
Publication
Open
Optimum Sustainable Mix Proportions of High Strength Concrete by Using Taguchi Method
- 1. Zagazig University
- 2. Future University in Egypt
Description
In this study, mix proportion parameters of high strength concrete (HSC) were analyzed by using the Taguchi's experiment design methodology for optimal design. For that purpose, mixtures are designed in a L27 orthogonal array with six factors, namely, 'Silica Fume', 'Steel Fiber', 'Super-Plasticizer', 'Maximum Aggregate Size (AG)', 'Water / cementitious material (W/C) ratio', 'Fly Ash'. The mixtures were extensively tested to meet technical requirements of HSC. The experimental results were analyzed by using the Taguchi experimental design methodology. The best possible levels for mix proportions were determined for maximization of compressive strength at 7, 28, 56, 90 days, splitting tensile strength at 28 days, flexural strength at 28 days, and the slump. Also the best possible levels for mix proportions were determined for minimization of the production cost. It was found that steel fibers and fly ash are the most dominant factors in the process of optimization. The advantage of using steel fiber and fly ash was the reduced energy and cost associated with the raw materials which meant more sustainable concrete could be attained. It was also found that there is a necessity to apply a multi- response optimization to get the best mix proportions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الدراسة، تم تحليل معلمات نسبة الخلط للخرسانة عالية القوة (HSC) باستخدام منهجية تصميم تجربة Taguchi للتصميم الأمثل. لهذا الغرض، يتم تصميم الخلائط في مصفوفة متعامدة L27 مع ستة عوامل، وهي "دخان السيليكا"، "الألياف الفولاذية"، "البلاستيك الفائق"، "الحد الأقصى لحجم الركام (AG )"،" نسبة الماء /المادة الأسمنتية (W/C )"، "الرماد المتطاير". تم اختبار المخاليط على نطاق واسع لتلبية المتطلبات الفنية لـ HSC. تم تحليل النتائج التجريبية باستخدام منهجية التصميم التجريبي Taguchi. تم تحديد أفضل المستويات الممكنة لنسب الخلط لتعظيم مقاومة الانضغاط عند 7، 28، 56، 90 يومًا، وتقسيم مقاومة الشد عند 28 يومًا، وقوة الانثناء عند 28 يومًا، والهبوط. كما تم تحديد أفضل المستويات الممكنة لنسب المزيج لتقليل تكلفة الإنتاج. وجد أن الألياف الفولاذية والرماد المتطاير هي العوامل الأكثر هيمنة في عملية التحسين. كانت ميزة استخدام الألياف الفولاذية والرماد المتطاير هي انخفاض الطاقة والتكلفة المرتبطة بالمواد الخام مما يعني أنه يمكن تحقيق المزيد من الخرسانة المستدامة. كما وجد أن هناك حاجة لتطبيق تحسين متعدد الاستجابات للحصول على أفضل نسب المزيج.Translated Description (French)
Dans cette étude, les paramètres de proportion de mélange du béton à haute résistance (HSC) ont été analysés en utilisant la méthodologie de conception expérimentale de Taguchi pour une conception optimale. À cette fin, les mélanges sont conçus dans un réseau orthogonal L27 avec six facteurs, à savoir : « Fumée de silice », « Fibre d'acier », « Super-plastifiant », « Taille maximale des agrégats (AG) », « Rapport eau /matériau cimentaire (E/C) », « Cendres volantes ». Les mélanges ont été largement testés pour répondre aux exigences techniques de HSC. Les résultats expérimentaux ont été analysés en utilisant la méthodologie de conception expérimentale Taguchi. Les meilleurs niveaux possibles pour les proportions de mélange ont été déterminés pour la maximisation de la résistance à la compression à 7, 28, 56, 90 jours, la résistance à la rupture par traction à 28 jours, la résistance à la flexion à 28 jours et l'affaissement. De plus, les meilleurs niveaux possibles pour les proportions de mélange ont été déterminés pour minimiser le coût de production. Il a été constaté que les fibres d'acier et les cendres volantes sont les facteurs les plus dominants dans le processus d'optimisation. L'avantage de l'utilisation de fibres d'acier et de cendres volantes était la réduction de l'énergie et des coûts associés aux matières premières, ce qui permettait d'obtenir un béton plus durable. Il a également été constaté qu'il est nécessaire d'appliquer une optimisation à réponses multiples pour obtenir les meilleures proportions de mélange.Translated Description (Spanish)
En este estudio, se analizaron los parámetros de proporción de mezcla de hormigón de alta resistencia (HSC) utilizando la metodología de diseño de experimentos de Taguchi para un diseño óptimo. Para ese propósito, las mezclas se diseñan en una matriz ortogonal L27 con seis factores, a saber, 'Humo de sílice', 'Fibra de acero', 'Superplastificante', 'Tamaño máximo de agregado (AG)', 'Relación agua /material cementoso (W/C)', 'Ceniza volante'. Las mezclas se probaron exhaustivamente para cumplir con los requisitos técnicos de HSC. Los resultados experimentales se analizaron utilizando la metodología de diseño experimental de Taguchi. Los mejores niveles posibles para las proporciones de la mezcla se determinaron para la maximización de la resistencia a la compresión a los 7, 28, 56, 90 días, la resistencia a la tracción de división a los 28 días, la resistencia a la flexión a los 28 días y el asentamiento. También se determinaron los mejores niveles posibles para las proporciones de la mezcla para minimizar el coste de producción. Se encontró que las fibras de acero y las cenizas volantes son los factores más dominantes en el proceso de optimización. La ventaja de usar fibra de acero y cenizas volantes fue la reducción de energía y costo asociada con las materias primas, lo que significó que se podría lograr un concreto más sostenible. También se descubrió que es necesario aplicar una optimización de respuesta múltiple para obtener las mejores proporciones de mezcla.Files
3107.pdf
Files
(489.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:204c1630427dfc1907971eeeea43d570
|
489.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نسب الخلط المستدامة المثلى للخرسانة عالية القوة باستخدام طريقة التاجوشي
- Translated title (French)
- Proportions optimales de mélange durable de béton à haute résistance en utilisant la méthode Taguchi
- Translated title (Spanish)
- Proporciones óptimas de mezcla sostenible de concreto de alta resistencia mediante el método Taguchi
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3088829510
- DOI
- 10.3221/igf-esis.54.16