Tối ưu hóa thành phần cấp phối bê tông geopolymer bằng phương pháp taguchi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ SỸ TUẤN TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG GEOPOLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP SKC007466 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 x BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ SỸ TUẤN TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG GEOPOLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ SỸ TUẤN TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG GEOPOLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: PGS TS PHAN ĐỨC HÙNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 ii iii iv v vi vii viii LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: HỒ SỸ TUẤN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/12/1983 Nơi sinh: Phú Yên Quê quán: Phù Cát - Bình Định Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị cơng tác trước học tập, nghiên cứu: Cán kỹ thuật Ban quản lý dự án đầu tư xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp tỉnh Gia Lai Chỗ riêng địa liên lạc: 147 - Lê Duẩn - TP Pleiku - Gia Lai Điện thoại quan: 0269.3718.829 Điện thoại nhà riêng: Không Fax: 0269.3718.829 E-mail: hosytuan83@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ: Tháng 9/2001 đến 4/2006 Nơi học: Trường Đại học dân lập Bình Dương, tỉnh Bình Dương Ngành học: Xây dựng dân dụng công nghiệp Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế kết cấu nhà chung cư tầng Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Tháng 4/2006 trường Đại học dân lập Bình Dương Người hướng dẫn: ThS Võ Bá Tầm Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ tháng /2016 đến 10/2017 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Tên luận văn: Tối ưu hóa thành phần cấp phối bê tông geopolymer phương pháp Taguchi ix TỐI ƯU HĨA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TƠNG GEOPOLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI GEOPOLYMER CONCRETE GRINDING COVERAGE BY TAGUCHI METHOD PGS.TS Phan Đức Hùng* KS Hồ Sỹ Tuấn Khoa Xây dựng, Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, Việt Nam * Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM - TÓM TẮT Báo cáo sử dụng phương pháp Taguchi để đánh giá mức độ ảnh hưởng với ba cấp độ năm yếu tố: Nồng độ NaOH (12, 14, 16 mol), tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay (0,4, 0,5, 0,6), tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide (1.5, 2, 2.5), thời gian (4, 6, giờ) nhiệt độ dưỡng hộ (600C, 900C, 1200C) đến tiêu cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp giá thành Sau tìm cấp phối tối ưu cho yếu tố đầu cuối hướng đến cấp phối thỏa mãn nhiều tiêu chí Kết thực nghiệm cho thấy: Cường độ chịu nén đạt 42,12 MPa cấp phối tối ưu CMNaOH = 16mol, AL/FA=0,4, SS/SH=2,0, thời gian dưỡng hộ nhiệt độ dưỡng hộ 1200C Cường độ chịu kéo gián tiếp đạt 4,102 MPa cấp phối tối ưu CMNaOH = 12mol, AL/FA=0,5, SS/SH=2,5, thời gian dưỡng hộ nhiệt độ dưỡng hộ 1200C Giá thành thấp cấp phối tối ưu CMNaOH = 12mol, AL/FA=0,4, SS/SH=1,5, thời gian dưỡng hộ nhiệt độ dưỡng hộ 600C Từ cấp phối tối ưu nêu trên, kết hợp phân tích quan hệ xám (Grey Relational Analysis) phương pháp Taguchi để tối ưu hóa đa mục tiêu Kết kiểm nghiệm cho thấy thông số: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ 1200C cho cường độ chịu nén tăng 3,68%, cường độ chịu kéo gián tiếp tăng 0,68% giá thành giảm 12,4% Từ khóa: Bê tơng geopolymer, phương pháp Taguchi ABSTRACT This report uses the Taguchi method to assess the effect of three levels of five factors: concentration of sodium hydroxide solution (12, 14, 16 mol), rate of activated solution - fly ash (0.4, 0.5, 0.6) , sodium silicate - sodium hydroxide (1.5, 2, 2.5), time (4, 6, hours) and curing temperature (60, 90, 1200C) to the index of compressive strength, indirect 72 tensile and cost Then find the optimal distribution for each of the outputs and finally to a level that satisfies many criteria The experimental results showed that: Compressive strength was 42.12 MPa at optimum CMNaOH = 16mol, AL/FA = 0.4, SS/SH = 2.0, treatment time 8h and temperature 1200C The average tensile strength was 4.102 MPa at the optimum mixing level of CMNaOH = 12mol, AL/FA = 0.5, SS/ SH = 2.5, the cure time of 8h and the curing temperature of 1200C Lowest cost in optimal mix CMNaOH = 12mol, AL/FA = 0.4, SS/SH = 1.5, cure time of hours and warming temperature of 600C From the above optimal gradients, incorporate Gray Relational Analysis and Taguchi to optimize multi-objective The test results showed that the parameters: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0.4, SS/SH = 1.5, time hours and curing temperature was 1200C for compressive strength increased 3,68%, the tensile strength increased indirectly 0.68% and the price decreased 12.4% Keywords: Optimization of concrete mix, geopolymer, Taguchi method GIỚI THIỆU Phương pháp Taguchi phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm dựa tảng phương pháp quy hoạch thực nghiệm truyền thống Theo phương pháp loạt thí nghiệm thực theo bảng trực giao Taguchi đưa dựa nguyên tắc: “Cặp trạng thái yếu tố điều khiển hai cột có xác suất xuất nhau” Phương pháp Taguchi đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố q trình làm việc yếu tố gây nhiễu tác động làm sai lệch kết mong muốn đầu Phương pháp Taguchi thiết kế thí nghiệm dựa việc lựa chọn mảng trực giao phù hợp nhất, định số lượng cột thích hợp, miêu tả kết hợp thí nghiệm đơn từ giảm đáng kể số lần thí nghiệm đảm bảo tính tổng qt q trình xử lý Báo cáo sử dụng phương pháp Taguchi để thiết kế ma trận thí nghiệm, sử dụng kết thí nghiệm để tính tốn giá trị tỷ số S/N, từ đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố thành phần cấp phối đến tiêu cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp giá thành Sau đó, dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để tìm cấp phối tối ưu cho yếu tố đầu cuối hướng đến tối ưu cấp phối thỏa mãn nhiều tiêu chí lúc 73 NỘI DUNG 3.1 Tối ưu hóa theo phương pháp Taguchi Phương pháp Taguchi dựa vào việc đánh giá qua tỷ số S/N để giúp nhà nghiên cứu nhanh chóng tìm thơng số phạm vi cần tác động để nhận hiệu đầu tốt Thí nghiệm có giá trị tỷ số S/N cao cho kết tốt nhất, tỷ số để xác định mức cho kết đầu tối ưu S/N = -10log10(MSD) (2.1) Trong đó: MSD độ lệch trung bình bình phương Nếu giá trị đầu có tính chất: - “Càng lớn tốt”: MSDi  m  m j 1 yij2 MSDi  m ( y )2  m j 1 (2.2) - “Càng nhỏ tốt”: (2.3) - Thơng số có giá trị tỷ số Fisher lớn ảnh hưởng mạnh đến kết đầu ra: F MS đk MS lđđ (2.4) Trong đó: MSđk: Cho điều kiện MSlđk: Lỗi điều kiện 3.2 Phân tích phương sai: - Tổng bình phương (SST): Đo độ lệch liệu thí nghiệm từ trị số trung bình n  SS T   yi  T  (2.5) i 1 Trong đó: n: Số lượng giá trị kiểm tra yi: Giá trị trung bình kết kiểm tra yi đối tượng thứ i - Tổng bình phương hệ số A (SSA) xác định theo công thức: nk  A2 SS A    i i 1  n Ai  T2   N  (2.6) Trong đó: Ai: Giá trị mức i thí nghiệm T: Tổng giá trị kiểm tra nAi: Số kết khảo sát Ai - Tổng bình phương lỗi (SSE): Là phân bố bình phương giá trị khảo sát từ giá trị trung bình trạng thái A 74 k A n Ai  SS E   yi  A j  j 1 i 1 (2.7) - Phần trăm phân bố ảnh hưởng: P SS A' 100 (%) SST (2.8) 3.3 Tối ưu hóa đơn mục tiêu - Giá trị tối ưu (µ) ước tính thơng số có ảnh hưởng mạnh:  A , B ,C  T  ( A2  T )  ( B2  T )  (C3  T ) 2 (2.9) Trong đó: T trị số trung bình - Khoảng phân bố mẫu CICE:  1 CI CE  F 1, f e  Ve    n R   eff (2.10) - Khoảng phân bố cho nhóm mẫu: CI POP  F 1, fe  Ve neff (2.11) Trong đó: fe: Hệ số f mức tin cậy (1-α) Ve: Giá trị thay đổi lỗi - Giá trị neff : neff  N  dof (2.12) Trong đó: dof: Bậc tự tổng thơng số có ảnh hưởng mạnh N: Tổng kết thí nghiệm 3.4 Tối ưu hóa đa mục tiêu Trong phân tích kết hợp (Grey Relational Analysis, GRA) – Taguchi, cấp quan hệ xám sử dụng để đánh giá đồng thời nhiều kết đầu Tỷ số S/N chuyển đổi thành chuỗi so sánh đại lượng không thứ nguyên Các kết thí nghiệm chuẩn hóa khoảng từ đến liệu chuyển sang liệu gốc để so sánh Giá trị mục tiêu liệu gốc chuẩn hóa theo cơng thức sau [7]: - “Lớn tốt hơn”: xi* ( k )  xio k   xio k  max xio k   xio k  (2.13) xi* (k )  max xio k   xio k  max xio k   xio k  (2.14) - “Nhỏ tốt hơn”: 75 Trong đó: x:io k  : Dữ liệu gốc liệu max xio k , xi0 k  : Trị số lớn nhỏ xio k  - Hệ số xám xác định để miêu tả mối quan hệ kết tốt với tỷ số S/N chuẩn hóa thực nghiệm, tính sau [7]:  0,i k   Với:     max   0,i k    0,i k     max  0,i k  Độ sai lệch (2.15) dãy tham chiếu  : Hệ số phân biệt, nghiên cứu thực nghiệm chọn  =0,5 - Cấp quan hệ xám trọng số tổng hệ số quan hệ xám Các kết đầu đánh giá tổng thể cấp quan hệ xám [7]: n (2.16) 0 ,i   Wk  ,i k  k 1 Với Wk trọng số đặc trưng thứ k n W k  k 1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thiết kế thí nghiệm Phương pháp Taguchi ứng dụng hiệu để giải tốn có số lượng yếu tố đầu vào lớn số lượng thí nghiệm ít, kết nhận từ phương pháp có độ xác cao loại bỏ yếu tố không điều khiển (sai số ngẫu nhiên đo, rung động ngẫu nhiên từ bên ngồi, thay đổi nhiệt độ mơi trường, ….) Bảng 3.1: Bảng trực giao yếu tố ảnh hưởng thành phần cấp phối Kí hiệu Yếu tố Cấp độ Cấp độ Cấp độ A CMNaOH 12 mol 14 mol 16 mol B AL/FA 0,4 0,5 0,6 C SS/SH 1,5 2,5 D Thời gian giờ E Nhiệt độ dưỡng hộ 600C 900C 1200C 76 Bảng 5.1: Bảng ma trận thí nghiệm Taguchi Kí hiệu CMNaOH (A) AL/FA (B) SS/SH (C) CP-1 12 0,4 1,5 60 CP-2 12 0,4 1,5 90 CP-3 12 0,4 1,5 120 CP-4 12 0,5 60 CP-5 12 0,5 90 CP-6 12 0,5 120 CP-7 12 0,6 2,5 60 CP-8 12 0,6 2,5 90 CP-9 12 0,6 2,5 120 CP-10 14 0,4 60 CP-11 14 0,4 90 CP-12 14 0,4 120 CP-13 14 0,5 2,5 60 CP-14 14 0,5 2,5 90 CP-15 14 0,5 2,5 120 CP-16 14 0,6 1,5 60 CP-17 14 0,6 1,5 90 CP-18 14 0,6 1,5 120 CP-19 16 0,4 2,5 60 CP-20 16 0,4 2,5 90 CP-21 16 0,4 2,5 120 CP-22 16 0,5 1,5 60 CP-23 16 0,5 1,5 90 CP-24 16 0,5 1,5 120 CP-25 16 0,6 60 CP-26 16 0,6 90 CP-27 16 0,6 120 77 Thời gian (D) Nhiệt độ (E) Bảng 5.2: Bảng giá trị thực nghiệm tỷ số S/N Tên cấp phối Cường độ chịu nén (MPa) S/N cường độ chịu nén Cường độ chịu kéo (MPa) S/N cường độ chịu kéo Giá thành (đồng) S/N giá thành (đồng) CP-1 29,8 29.4843 2,36 7.4582 1.121.732 -120.998 CP-2 32,4 30.2109 2,63 8.3991 1.127.960 -121.046 CP-3 43,7 32.8096 3,7 11.3640 1.134.188 -121.094 CP-4 34,2 30.6805 3,26 10.2644 1.384.416 -122.825 CP-5 39,9 32.0195 3,68 11.3170 1.393.758 -122.884 CP-6 42,3 32.5268 4,1 12.2557 1.403.100 -122.942 CP-7 33,4 30.4749 3,78 11.5498 1.729.162 -124.757 CP-8 35,2 30.9309 4,12 12.2979 1.741.618 -124.819 CP-9 37,8 31.5498 4,37 12.8096 1.754.074 -124.881 CP-10 36,7 31.2933 3,03 9.6289 1.329.254 -122.472 CP-11 39,9 32.0195 3,34 10.4749 1.341.710 -122.553 CP-12 46,6 33.3677 4,02 12.0845 1.354.166 -122.633 CP-13 34,4 30.7312 3,27 10.2910 1.564.855 -123.889 CP-14 36,7 31.2933 3,44 10.7312 1.571.083 -123.924 CP-15 43,4 32.7498 4,11 12.2768 1.577.311 -123.958 CP-16 32,3 30.1841 2,91 9.2779 1.310.581 -122.349 CP-17 33,4 30.4749 3,03 9.6289 1.319.923 -122.411 CP-18 41,2 32.2979 3,83 11.6640 1.329.265 -122.472 CP-19 37,2 31.4109 3,15 9.9662 1.480.724 -123.409 CP-20 40,4 32.1276 3,38 10.5783 1.490.066 -123.464 CP-21 46,1 33.2740 3,87 11.7542 1.499.408 -123.518 CP-22 34,4 30.7312 3,26 10.2644 1.276.347 -122.119 CP-23 41,3 32.3190 3,59 11.1019 1.288.803 -122.204 CP-24 43,4 32.7498 3,62 11.1742 1.301.259 -122.287 CP-25 34,8 30.8316 3,06 9.7144 1.521.999 -123.648 CP-26 37,5 31.4806 3,36 10.5268 1.528.227 -123.684 78 3.2 Tối ưu hóa cường độ chịu nén Bảng 3.4: Mức độ ảnh hưởng thông số đến cường độ chịu nén Hình 5.1: Ảnh hưởng thơng số đến tỷ số S/N cường độ chịu nén Trị số tối ưu cường độ chịu nén bê tông xác định theo (2.9): Rnentoiuu = 45,15 MPa - Khoảng phân bố fe = 16, F0.1(1;16) = 3,048 Ve = 3,599, N = 27, Số lần lặp lại R = - Theo công thức (2.10), (2.11), (2.12): neff = 3,86, CICE = ± 3,71 MPa, CIPOP = ± 1,58 MPa - Thay số: 43,57 ≤ Rnentoiuu ≤ 46,73 MPa Theo kết tính tốn với thành phần cấp phối CMNaOH = 16 mol; AL/FA = 0,4; SS/SH = 2,0; thời gian giờ, nhiệt độ 1200C giá trị tối ưu nằm khoảng từ 43,57 đến 46,73 MPa 79 3.3 Tối ưu hóa cường độ chịu kéo gián tiếp Bảng 5.5: Mức độ ảnh hưởng thông số đến cường độ chịu kéo gián tiếp Hình 5.2: Ảnh hưởng thông số đến tỷ số S/N cường độ chịu kéo - Trị số tối ưu cường độ chịu kéo gián tiếp xác định theo (2.9): Rkeotoiuu = 4,36 MPa - Khoảng phân bố fe = 16, F0.1(1;16) = 3,048 Ve = 0,0336, N=27, R = - Theo công thức (2.10), (2.11), (2.12): neff =3,86, CICE = ± 0,36 MPa, CIPOP = ± 0,16 MPa - Thay số: 4,197 ≤ Rkeotoiuu ≤ 4,523 MPa Theo kết tính tốn với thành phần cấp phối CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,5, SS/SH = 2,5, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ 1200C giá trị tối ưu nằm khoảng từ 4,19 đến 4,52 MPa 80 3.4 Tối ưu hóa giá thành cấp phối Kết sau tính tốn với thành phần cấp phối: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ 600C giá thành 1.121.732 đồng, sai lệch kết tính tốn kết thực nghiệm 0,45% 3.5 Kết tối ưu hóa thành phần cấp phối bê tông geopolymer Bảng 3.6: Bảng cấp phối tối ưu thông số Thông số tối ưu Thời Nhiệt CMNaOH AL/FA SS/SH gian độ (mol) (giờ) (độ C) Giá trị tối ưu Cường độ chịu nén 16 0,4 2,0 120 45,15±1,58 MPa Cường độ chịu kéo gián tiếp 12 0,5 2,5 120 4,36±0,163 MPa Giá thành 12 0,4 1,5 60 1,117±0,0059 Tr.đ Sau tiến hành thực nghiệm kiểm chứng, giá trị cường độ chịu nén cường độ chịu kéo gián tiếp bê tông geopolymer tổng hợp Bảng 3.7 Bảng 3.7: Bảng giá trị kết thực nghiệm Tên cấp Cường độ chịu nén Cường độ chịu kéo phối (MPa) gián tiếp (MPa) CP-1A, 2A 42,12 3,15 1.254.032 CP-1B, 2B 37,81 4,102 1.380.739 CP-1C, 2C 29,43 2,54 1.121.732 Giá tiền (đồng/m3) Kết thực nghiệm cho thấy: Mẫu thí nghiệm CP-1A, 2A cho giá trị cường độ chịu nén tối ưu Rnentoiuu = 42,12 MPa, sai lệch kết tính tốn kết thực nghiệm 6,7% Mẫu thí nghiệm CP-1B, 2B cho giá trị cường độ chịu kéo gián tiếp tối ưu Rkeotoiuu = 4,102 MPa, sai lệch kết tính tốn kết thực nghiệm 5,9% 3.6 Kết hợp GRA - Taguchi tối ưu hóa đa mục tiêu Tỷ số S/N chuẩn hóa theo kiểu “lớn tốt hơn”, sử dụng kết tỷ số S/N Bảng 3.3, với số thí nghiệm m = 27, số đặc trưng khảo sát n = áp dụng công thức (2.13) để chuẩn hóa liệu xác định độ sai lệch dãy tham chiếu  0i k  81 Bảng 3.8: Hệ số thơng số đầu chuẩn hóa độ sai lệch dãy tham chiếu Cấp phối thí nghiệm CP-1 CP-2 CP-3 CP-4 CP-5 CP-6 CP-7 CP-8 CP-9 CP-10 CP-11 CP-12 CP-13 CP-14 CP-15 CP-16 CP-17 CP-18 CP-19 CP-20 CP-21 CP-22 CP-23 CP-24 CP-25 CP-26 CP-27 Hệ số thống số đầu chuẩn hóa Rnén Rkéo GT 0,0000 0,1871 0,8563 0,3080 0,6528 0,7835 0,2551 0,3725 0,5319 0,4658 0,6528 1,0000 0,3211 0,4658 0,8409 0,1802 0,2551 0,7245 0,4961 0,6807 0,9759 0,3211 0,7300 0,8409 0,3469 0,5141 0,6359 0,0000 0,1758 0,7299 0,5244 0,7211 0,8965 0,7646 0,9044 1,0000 0,4056 0,5637 0,8645 0,5294 0,6116 0,9004 0,3400 0,4056 0,7859 0,4687 0,5830 0,8028 0,5244 0,6809 0,6944 0,4216 0,5734 0,6627 1,0000 0,9876 0,9753 0,5295 0,5143 0,4994 0,0319 0,0160 0,0000 0,6204 0,5995 0,5789 0,2555 0,2465 0,2377 0,6521 0,6361 0,6204 0,3791 0,3649 0,3510 0,7113 0,6894 0,6680 0,3175 0,3083 0,2993 82  0i k  Rnén Rkéo GT  0i Rnén   0i Rkéo   0i GT  1,0000 0,8129 0,1437 0,6920 0,3472 0,2165 0,7449 0,6275 0,4681 0,5342 0,3472 0,0000 0,6789 0,5342 0,1591 0,8198 0,7449 0,2755 0,5039 0,3193 0,0241 0,6789 0,2700 0,1591 0,6531 0,4859 0,3641 1,0000 0,8242 0,2701 0,4756 0,2789 0,1035 0,2354 0,0956 0,0000 0,5944 0,4363 0,1355 0,4706 0,3884 0,0996 0,6600 0,5944 0,2141 0,5313 0,4170 0,1972 0,4756 0,3191 0,3056 0,5784 0,4266 0,3373 0,0000 0,0124 0,0247 0,4705 0,4857 0,5006 0,9681 0,9840 1,0000 0,3796 0,4005 0,4211 0,7445 0,7535 0,7623 0,3479 0,3639 0,3796 0,6209 0,6351 0,6490 0,2887 0,3106 0,3320 0,6825 0,6917 0,7007 Hình 3.3: Ảnh hưởng thơng số đến tỷ số S/N cấp quan hệ xám Sự kết hợp tốt thông số điểm khoanh trịn Hình 3.3 là: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ 1200C Bảng 3.9: Bảng giá trị kết thực nghiệm GRA – Taguchi Thông số Kết thực nghiệm Đơn vị Cấp phối tối ưu GRA – Taguchi So sánh (%) Cường độ chịu nén MPa 42,12 43,73 3,68 Cường độ chịu kéo gián tiếp MPa 4,102 4,13 0,68 đồng/m3 1.121.732 1.280.875 - 12,4 Giá thành Từ kết thực nghiệm GRA – Taguchi cho thấy: Cường độ chịu nén tăng 3,68%, cường độ chịu kéo gián tiếp tăng 0,68%, giá thành giảm 12,4% Điều chứng tỏ cường độ chịu nén chịu kéo gián tiếp bê tông cải thiện rõ rệt kết hợp phân tích quan hệ xám (GRA) Taguchi KẾT LUẬN Trên sở đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số đầu vào: Nồng độ NaOH, tỷ lệ hoạt hóa – tro bay, tỷ lệ thủy tinh lỏng – NaOH, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp giá thành bê tông geopolymer, cho kết sau: - Thời gian nhiệt độ dưỡng hộ hai yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển cường độ bê tông geopolymer Khi dưỡng hộ mức nhiệt cao, thời gian dưỡng hộ dài cường độ bê tông tăng 83 - Tỷ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay ảnh hưởng mạnh đến cường độ chịu nén giá thành lại ảnh hưởng yếu đến cường độ chịu kéo gián tiếp bê tông - Nồng độ dung dịch NaOH có ảnh hưởng đến cường độ chịu nén lại ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ chịu kéo gián tiếp giá thành bê tông - Tỷ lệ dung dịch thủy tinh lỏng – NaOH ảnh hưởng mạnh đến cường độ chịu kéo giá thành lại ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ chịu nén Kết tối ưu đơn mục tiêu phương pháp Taguchi cho kết sau: - Cường độ chịu nén Rnentoiuu = 45,15±1,58 MPa, với thông số tối ưu: CMNaOH = 16 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 2,0, thời gian nhiệt độ 1200C - Cường độ chịu kéo gián tiếp Rkeotoiuu = 4,36±0,163 MPa, với thông số: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,5, SS/SH = 2,5, thời gian nhiệt độ 1200C - Giá thành Gtoiuu = 1,117±0,0059 triệu đồng, với thông số tối ưu: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian dưỡng hộ nhiệt độ 600C Kết tối ưu đa mục tiêu phương pháp kết hợp GRA - Taguchi cho kết sau: Cả mục tiêu ( Rnentoiuu , Rkeotoiuu , Gtoiuu ) chịu ảnh hưởng mạnh nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ dung dịch AL/FA, tỷ lệ SS/SH, với thông số: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ 1200C TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J.Davidovits Geopolymers – Inorganic polymeric new materials Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (1991) [2] Mohammad Javad Khalaj Split tensile strength of slag-based geopolymer composites reinforced with steel fibers: Application of Taguchi method in evaluating the effect of production parameters and their optimum condition Ceramics International (2015), pp.121-128 [3] Ahmer Ali Siyan, Khairun Azizi Azizli Effects of Parameters on the Setting Time of Fly Ash Based Geopolymers Using Taguchi Method Procedia Engineering (2016) pp 302–307 [4] Van Nostrand Reinhold: A Primer on the Taguchi Method Book Co., New York, NY(1990), pp 232-244 [5] Đỗ Văn Vũ Phương pháp Taguchi – Khả ứng dụng quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu tối ưu hóa Cơ Khí Ngày Nay, số 08 (2002), pp 30-31 84 [6] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn Phân tích ảnh hưởng thành dung dịch hoạt hóa đến cường độ bê tơng Geoplymer phương pháp Taguchi Tạp chí Xây Dựng, số 01 (2016), pp 52-54 [7] Nguyễn Hữu Phấn Nghiên cứu nâng cao hiệu gia công phương pháp tia lửa điện biện pháp trộn bột Titan vào dung dịch điện môi Đại học Thái Nguyên (2016) Thông tin liên hệ tác giả (người chịu trách nhiệm viết): Họ tên: Hồ Sỹ Tuấn Đơn vị: Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0905.166.494 Email: hosytuan83@gmail.com 85 S K L 0 ... bình phương lúc Ngồi cịn sử dụng để tính lại giá trị y ban đầu 2.3 Tối ưu hóa thành phần cấp phối theo phương pháp Taguchi 2.3.1 Phương pháp xác định cấp phối tối ưu Phương pháp giải tốn tối ưu. .. 15 2.3 Tối ưu hóa thành phần cấp phối theo phương pháp Taguchi 18 2.3.1 Phương pháp xác định cấp phối tối ưu 18 2.3.2 Phân tích thực nghiệm 19 2.3.3 Tối ưu hóa đơn mục... ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ SỸ TUẤN TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG GEOPOLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG