生命周期評価と人工知能に基づく持続可能なセメント・ゼオライト改良砂の多目的最適化
Sepideh Nasrollahpour1, Amin Tanhadoust2, Satinder Kaur Brar1
1Department of Civil Engineering, Lassonde School of Engineering, York University, Toronto, Ontario, Canada.
セメント・ゼオライト改良砂を30%から45%のゼオライトで最適化すると,強度が向上し,コストが削減され,環境への影響が最小限に抑えられます. この持続可能なアプローチは土木工学の応用において有望な代替案です
科学分野:
- 土木工学
- 材料科学
- 環境科学
背景:
- セメント・ゼオライト改良砂は,多用途の土木工学アプリケーションを提供しています.
- 以前の研究では 機械的強度やコスト 環境への影響の最適化が欠けていました
- この研究は,多目的の最適化アプローチを提案することで,このギャップを埋めています.
研究 の 目的:
- シメント・ゼオライト改良砂の生産を最適化する
- 機械的な強さを最大化し,コストを最小限に抑え,環境への影響を軽減するパラメータを特定します.
- この材料の効率的な生産における 研究のギャップを埋めるために
主な方法:
- 異なるセメントとゼオライトの用量でセメント砂のサンプルを評価するために,非制限圧縮試験を使用した.
- ゼオライトの部分交換による環境への影響を分析するためにライフサイクルアセスメント (LCA) を実施した.
- 強度予測のためのバックプロパガーションニューラルネットワーク (BPNN) と最適化のためのアダプティブジオメトリ推定ベースの多目的進化アルゴリズム (AGE-MOEA) を採用した.
主要な成果:
- 強化された強度,削減されたコスト,および環境上の利益のために最適なゼオライトの範囲は30-45%と特定されました.
- ゼオライト補充を25-30%に増加させると,最終的な強度が改善され,より高い割合は強度が低下した.
- BPNNは,AGE-MOEAの最適化を可能にした,未制限の圧縮強さを正確に予測した.
結論:
- ゼオライトは,セメント砂の用途におけるセメントの有効な代替品であり,同等の強度または優れた強度を提供します.
- 土壌改善プロジェクトでセメントをゼオライトで部分的に置き換えることは環境的に有利です.
- 開発された最適化アプローチは,持続可能な材料生産への道筋を提供します.
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