ارزیابی آزمایشگاهی و پیش‌بینی مبتنی بر یادگیری ماشینی خواص مکانیکی ملات سیمان حاوی ژل میکرو سیلیس و پودر ضایعات سرامیکی

مهندسی عمران فردوسی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 27 اردیبهشت 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2025.92574.1350

نویسندگان

دانیال نصر^{* 1}؛ رضوان باباگلی²؛ پریا رستمی³

¹استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد اصفهان(خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران

²گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

³گروه مهندسی عمران، واحد اصفهان(خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر جایگزینی پودر سرامیک ضایعاتی و ژل میکروسیلیس به‌عنوان جایگزین جزئی سیمان در ملات بررسی شده است. نمونه‌های آزمایشی با درصدهای مختلف جایگزینی (0، 50 و 100 درصد پودر سرامیک ضایعاتی و 0، 10، 20 و 30 درصد ژل میکروسیلیس) تهیه و خواص مکانیکی و دوام آن‌ها شامل مقاومت فشاری، کششی، خمشی، جذب آب و نفوذپذیری مورد ارزیابی قرار گرفته است. این پژوهش با هدف پیش‌بینی خواص مکانیکی ملات سیمانی حاوی ژل میکروسیلیس و پودر سرامیک ضایعاتی با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین (CatBoost، LightGBM و Ensemble) انجام شد. نتایج نشان داد که جایگزینی 10% ژل میکروسیلیس باعث بهبود مقاومت فشاری، کششی و خمشی می‌شود، اما افزایش این مقدار به بیش از 10% منجر به کاهش مقاومت می‌گردد. همچنین استفاده از 100% پودر سرامیک ضایعاتی در مقایسه با جایگزینی 50%، منجر به افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش جذب آب شده است. در نهایت، ترکیب بهینه برای دستیابی به بهترین عملکرد شامل جایگزینی 20% ژل میکروسیلیس در ملات حاوی 50% پودر سرامیک ضایعاتی و 30% ژل میکروسیلیس در ملات حاوی 100% پودر سرامیک ضایعاتی است. این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از این ترکیبات می‌تواند به تولید ملات‌های پایدارتر و مقاوم‌تر کمک کند و گامی مؤثر در راستای توسعه پایدار صنعت ساختمان باشد. مدل Ensemble با ضریب تعیین ۹۹/۰ R² ≈و میانگین مجذور مربعات خطا ۰۱۵/۰ مگاپاسکال، دقت بالایی در پیش‌بینی‌ها نشان داد، که به نقش غالب پودر سرامیک ضایعاتی (50%) و ژل میکروسیلیس (45%) در بهبود خواص مکانیکی و کاهش تخلخل وابسته است.

کلیدواژه‌ها

ملات؛ ژل میکروسیلیس؛ پودر سرامیک ضایعاتی؛ مقاومت مکانیکی؛ دوام ملات

مراجع