Βελτιστοποίηση Σύνθεσης Σκυροδέματος βάσει Στατιστικών Πειραματικών Μεθόδων

  1. MSc thesis
  2. Πραπίδης, Απόλλων
  3. Διαχείριση και Τεχνολογία Ποιότητας (ΔΙΠ)
  4. 30 Σεπτεμβρίου 2018 [2018-09-30]
  5. Ελληνικά
  6. 68
  7. Μαραβελάκης, Πέτρος
  8. Μαραβελάκης, Πέτρος | Σαχλάς, Αθανάσιος
  9. Σκυρόδεμα | Σχεδιασμός Μιγμάτων | Πειραματικός Σχεδιασμός
  10. 5
  11. 13
  12. Περιέχει : πίνακες, σχήματα, εικόνες
    • Η παρούσα Διπλωματική Εργασία, παρουσιάζει μια εφαρμογή της γενικότερης μεθοδολογίας των Πειραματικών Σχεδιασμών (Mixtures Design – Σχεδιασμός μιγμάτων), στις μελέτες σύνθεσης σκυροδεμάτων. Στις μελέτες σύνθεσης των σκυροδεμάτων, καθορίζονται οι αναλογίες των επιμέρους συστατικών του σκυροδέματος, δηλαδή των αδρανών υλικών του τσιμέντου, του νερού και του ρευστοποιητή. Ο καθορισμός των αναλογιών είναι αποτέλεσμα μιας πειραματικής διαδικασίας, η οποία δεν περιγράφεται σαφώς από κάποιο Πρότυπο, αλλά βασίζεται στην εμπειρία και την εξειδικευμένη γνώση. Για τον λόγο αυτό, δεν είναι απαραίτητο ότι η διαδικασία θα καταλήξει στο βέλτιστο δυνατό μίγμα. Επίσης μπορεί να προκληθεί και σημαντική χρονική καθυστέρηση. Επιχειρείται λοιπόν, η βελτίωση της παραπάνω διαδικασίας, με την ανάπτυξη εμπειρικών μοντέλων πρόβλεψης, τα οποία συνδέουν τις αναλογίες ανάμιξης των υλικών, με τα κύρια χαρακτηριστικά του σκυροδέματος: την αντοχή σε θλίψη και την κάθιση. Για τον σκοπό αυτό, σχεδιάστηκε μια κατάλληλη πειραματική διαδικασία σχεδιασμού μιγμάτων, με την χρήση εξειδικευμένου στατιστικού λογισμικού, ενώ ως μεταβλητές απόκρισης ορίσθηκαν, η αντοχή σε θλίψη και η κάθιση. Στην συνέχεια, ο πειραματικός αυτός σχεδιασμός υλοποιήθηκε εργαστηριακά και από την στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψαν δυο εμειρικά μοντέλα πρόβλεψης, ένα για κάθε μεταβλητή απόκρισης. Με την χρήση συναρτήσεων επιθυμητότητας, (μέσω του στατιστικού λογισμικού), μπορεί κανείς να αποκτήσει μια αρχική αναλογία για τα υλικά ενός σκυροδέματος με δεδομένη αντοχή σε θλίψη και κάθιση. Την αναλογία αυτή καλείται να επαληθεύσει στο εργαστήριο και ενδεχομένως να επιφέρει διορθώσεις, ώστε να φτάσει στην βέλτιστη κάθε φορά αναλογία. Η όλη προτεινόμενη πειραματική διαδικασία, έχει το μειονέκτημα ότι απαιτεί πολλά αρχικά αναμίγματα, καθώς και εξειδικευμένες γνώσεις Στατιστικής. Όμως σε περιπτώσεις που απαιτούνται πολλές μελέτες σύνθεσης διαφορετικών κατηγοριών (όπως για παράδειγμα σε εμπορικά παρασκευαστήρια σκυροδέματος), μπορεί μακροπρόθεσμα να συμβάλει στην οικονομικότερη λειτουργία
    • The diploma thesis herein, presents a specific application of the Design of Experiments methodology (design of mixtures), as applied to concrete mix design. In concrete mix designs, the ratios of each constituent material (aggregates, cement water and plasticizer) are prescribed. Material proportioning is an output of an experimental procedure, which is not currently standardized, but is based on the experimenters specific knowledge and previous experience, hence it is possible not to reach an optimum solution. There is also a chance that the whole experimental procedure can take very long to complete. An improvement of the above procedure is attempted, with the development of empirical prediction models, which connect the material proportions, with the central concrete characteristics: compressive strength and slump. For this aim, a suitable mixture experiment was designed, using specialized statistical computer software. Compressive strength and slump were set as response variables. Subsequently, the design was implemented in the laboratory and the results were statisticaly analyzed. The analysis resulted in two empirical models, one for each response variable. Using the utility functions feature of the statistical software, one can acquire an initial proportioning of the materials, for a given value of strength and slump, which can serve as a good start in a laboratory verification – optimization procedure. The suggested experimental procedure, has the disadvantage of needing too many trial mixes and requiring a solid knowledge of statistics. In cases where many different mix designs are needed (as in a commercial concrete producer), it may contribute to a more economical production in the long run.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.