优化工程混凝土复合材料的耐用性特征与二氧化作为纳米材料结合,应用RSM建模
Naraindas Bheel1, Imran Mir Chohan2, Ahmed Saleh Alraeeini3
1Faculty of Engineering, Science and Technology, Indus University, Karachi, 75300, Pakistan. naraindas04@gmail.com.
这项研究提高了使用二氧化 (TiO2) 纳米颗粒和聚乙醇 (PVA) 纤维的混凝土耐化学攻击的耐用性. 最佳的结果显示,强度和耐酸和硫酸盐降解的抗性得到了改善.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 土木工程 土木工程是指土木工程.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 化学攻击,如酸盐和硫酸盐攻击,大大降低了混凝土基础设施的耐用性.
- 接触各种水类 (沼泽,海洋,污水,饮用水,地下水) 会加剧混凝土的恶化.
- 提高混凝土对化学物质入侵的抗性对于基础设施的长期性能至关重要.
研究的目的:
- 通过结合二氧化 (TiO2) 纳米颗粒来提高混凝土的耐用性和抵抗化学攻击.
- 通过使用多目标优化来确定水泥复合材料中TiO2和聚乙烯醇 (PVA) 纤维的最佳度.
- 评估TiO2和PVA在化学攻击下对各种混凝土性能的影响.
主要方法:
- 13种混凝土混合物的配方,含有不同的TiO2 (1-2%) 和PVA (1-2%) 含量.
- 使用响应表面方法 (RSM) 进行实验设计和建模.
- 评估了七种反应:减重,压力强度,膨胀,快速透性测试 (RCPT) 和pH.
- 差异分析 (ANOVA) 用于开发和验证对反应的预测模型.
主要成果:
- 优化的混凝土混合物在预测模型中实现了88%至99%之间的R2值.
- 多目标优化确定最佳变量值为1%的PVA和1.5%的TiO2.2.
- 实验验证显示预测值与实验数据密切匹配 (误差<5%).
- 加入1.5%的TiO2导致压力强度增加了30%.
- 增加的TiO2含量减少了硫酸盐攻击的扩张和酸性攻击的体重减轻.
- 更高的TiO2含量降低了RCPT值,而PVA纤维的添加增加了它们.
- 增加的TiO2含量也导致了更高的pH值,这表明对酸性攻击的抵抗力更好.
结论:
- 1.5%TiO2和1%PVA的最佳混合物显著提高了混凝土对化学攻击的抵抗力.
- 开发的模型准确地预测了具体的性能,有助于材料选择.
- 这项研究提供了一种可行的策略,用于提高混凝土基础设施在恶劣环境中的耐用性.
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