عملکرد موفق دوده سیلیسی در بهبود قابل توجه خواص مکانیکی و دوام بتن باعث شده تا استفاده از مواد نانوسیلیسی در محصولات پایه سیمانی مورد توجه جدی محققین چه در سطح جهان و چه در داخل کشور قرار گیرد. خلوص نزدیک به 100 درصد مواد نانوسیلیسی در مقایسه با خلوص حدود 90 درصد دوده سیلیسی و همچنین سطح ویژه بالاتر این مواد که محدوده ای از 50 تا قریب به 1000 مترمربع برگرم را در بر میگیرد در مقایسه با سطح ویژه 20 مترمربع برگرم دوده سیلیسی سبب شده است تا عملکرد بسیار موثری از این ماده در ارتقاء خواص بتن مورد انتظار باشد. لیکن نتایج گزارش شده متنوع و در مواردی متناقض بوده و از عملکرد بسیار موثر تا عملکردهای پایین تر از دوده سیلیسی را شامل میشود. شایان توجه است که بر خلاف دوده سیلیسی که محصول جانبی صنایع تولید فروسیلیسیم میباشد، نانوسیلیس ها با روش های مختلف و با خواص متفاوت قابل تولید هستند و بنظر میرسد بخشی از تفاوت های گزارش شده توسط محققین در خصوص عملکرد نانوسیلیس ها در بتن ناشی از تفاوت در سطح ویژه و نوع این مواد باشد. با توجه به اینکه اثر تغییرات در خواص نانوسیلیس ها در عملکرد آنها در مواد پایه سیمانی قبلا به صورت منسجم موردبررسی قرار نگرفته بود تحقیق حاضر با هدف مشخص کردن تاثیر تغییرات در سطح ویژه دو نوع عمده از نانوسیلیس ها شامل نانوسیلیس های پایروژنیک و سل های نانوسیلیس روی عملکرد آنها در محصولات پایه سیمانی در مقایسه آنها با دوده سیلیسی انجام پذیرفت. نانوسیلیس های مورد مطالعه شامل نانوسیلیس های پایروژنیک aerosil 90، aerosil 200 و aerosil 300 با سطوح ویژه 90، 200 و 300 مترمربع برگرم و سل های نانوسیلیس شامل levasil100/45، levasil200/30 و levasil300/30 با سطوح ویژه 100، 200 و 300 مترمربع بر گرم بوده اند. مطالعات میکروسکوپی و بررسی های توزیع ابعادی نشانگر آن میباشند که نانوسیلیس های پایروژنیک در حالت کلوخه ای بوده و پخش موثر آنها در محیط های آبی با دشواری های بسیار همراه است. لیکن سل های نانوسیلیس دارای پخش مناسب به صورت ذرات مجزا و غیر کلوخه در محیط آبی میباشند. نتایج آزمایش های ترموگراویمتری روی خمیره های آهکی و سیمانی نشانگر سرعت واکنش پوزولانی بسیار سریع تر نانوسیلیس ها در مقایسه با دوده سیلیسی میباشد که با افزایش سطح ویژه سرعت واکنش آنها بیشتر میشود. ضمنا سرعت واکنش پوزولانی نانوسیلیس های پایروژنیک قدری بالاتر از سل های نانوسیلیس مشاهده گردید. همچنین نتایج نشانگر این هستند که نانوسیلیس ها اثر تسریع کنندگی بر هیدراسیون سیمان در سنین اولیه دارند اما با گذشت زمان سبب کاهش درجه هیدراسیون سیمان در مقایسه با نمونه های کنترل میگردند. برای سنجش تاثیر نانوسیلیس ها بر دوام و مقاومت مواد پایه سیمانی، آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، نفوذ یون کلرید و جذب آب انجام پذیرفت. بر اساس نتایج حاصله هرچند نانوسیلیس های ریزتر دارای نرخ واکنش پوزولانی بیشتر در سنین اولیه نسبت به انواع درشت تر هستند، لیکن نانوسیلیس های درشت تر دارای عملکرد بهتر در بهبود شاخصه های دوام همچون محدود کردن نفوذ یون کلر میباشند. جالب است که دوده سیلیسی که به مراتب سرعت واکنش پوزولانی کندتری نسبت به نانوسیلیس ها دارد در سن 28 روز بهتر از نانوسیلیس های ریز عمل نموده و رفتار مشابهی با نانوسیلیس های درشت داشته و در سن 90 روز حتی از نانوسیلیس های درشت نیز پیشی گرفته است، همچنین مشاهده گردید که نانوسیلیس ها اثر تسریع کنندگی بر روند کسب مقاومت مخلوط های سیمانی دارند، هرچند در سن 28 روز از مقدار ارتقاء اولیه در مقاومت بصورت قابل توجه کاسته میشود. در سن 90 روز عملکرد اغلب نانوسیلیس ها ضعیف تر از دوده سیلیسی میباشد. لذا بنظر میرسد که تنها مزیت نانوسیلیس ها نسبت به دوده سیلیسی عملکرد سریع تر آنها در ارتقاء خواص بتن در سنین اولیه باشد.

روسازی بتن غلتکی یکی ازاقتصادی ترین و بادوام ترین نوع روسازی است که درسطح گسترده ای درروسازی های مورداستفاده قرارمی گیرد. با افزایش بهای قیر و هزینه های اختلاط حرارتی آسفالت گرم ،رویکرد به سمت این نوع روسازی خواهد بود.پیش بینی ومدل سازی طرح اختلاط این بتن براساس پارامترهای ورودی به مانندانواع دیگربتن ، ازپیچیدگی خاصی برخورداراست.رفتارمقاومتی این بتن تحت تاثیرشرایط اجزا آن است وازکوچکترین جزئیات اجزای موجود درمخلوط وتعامل بین اجزامتاثرمی باشد.درمقایسه باشیوه های یافتن مقادیربهینه اجزابا استفاده ازروش های تراکم خاک یاروش مبتنی برقوام بتن، فرآیندبهینه سازی بسیارمنظم تراست و از اطلاعات موجود برای اصلاح طرح استفاده میکند.هدف ازبهینه سازی یافتن مقادیربهینه پارامترهای مهم طراحی برای حداقل یاحداکثرکردن یک کمیت میباشد.الگوریتم های عمومی زیادی درچنددهه اخیر درمسائل بهینه سازی مختلف به خصوص درمسائل گسسته وترکیبی مطرح شده است. الگوریتم های الهام گرفته ازطبیعت مانندالگوریتم ژنتیک، الگوریتم جامعه پرندگان، الگوریتم کلونی مورچه و...را می توان نام برد.لذاهدف این مطالعه آزمایشگاهی ارائه یک روش رسیدن به طرح اختلاط بهینه که مهمترین و اساسی ترین موضوع دررابطه با این بتن است ، برپایه الگوریتم بهینه سازی چندهدفه ژنتیک موسوم به رتبه بندی نامغلوب است.دراین راستا برای تعیین توابع هدف مقاومت فشاری وجرم حجمی خشک بتن برحسب فاکتورهای سیمان ونسبت آب به سیمان ازروش آماری سطح پاسخ استفاده شده است.تعداد 9 طرح اختلاط ویژه طراحی شده با این روش ساخته شد و پس از تعیین ضوابط توابع هدف این دو تابع توسط الگوریتم ژنتیک چندهدفه بارتبه بندی نامغلوب بصورت هم زمان برحسب پارامترهای سیمان وآب به سیمان بهینه شدند.مجموعه جواب پایانی الگوریتم طرح اختلاط هایی برحسب عیارسیمان ونسبت آب به سیمان با مقاومت های فشاری مختلف ، دارای حداکثرجرم حجمی خشکی که میتوان به آن دست یافت ، است.

سال های زیادی است که از بتن بعنوان یک ماده ی ساختمانی مهم و با خواص مکانیکی مناسب جهت ساخت و ساز انواع سازه ها استفاده می شود. در سال های اخیر و با بررسی دوام سازه های بتنی مسلح به ویژه در مناطق خورنده و سخت برای بتن، نظر اکثر کارشناسان و دست اندرکاران کارهای بتنی به این مسأله جلب شده است که مقاومت به تنهایی نمی تواند جوابگوی کلیه خواص مربوط به بتن بخصوص دوام آن باشد و لازم است در طراحی بتن برای مناطق مختلف علاوه بر مسأله مقاومت و تحمل بارها در طول مدت بهره دهی، پایایی و دوام آن نیز مد نظر قرار گیرد. لذا ساخت بتن های ویژه که سبب تولید سازه های با دوام و در نتیجه ایجاد توسعه پایدار در ساخت و سازهای بتنی می شود را می توان به عنوان یک عامل اساسی در ایجاد توسعه پایدار کشور مطرح نمود. در حال حاضر با اضافه نمودن مواد مختلف به بتن و تغییرات در طرح اختلاط و بهینه سازی تراکم دانه بندی و همچنین تغییر در منحنی دانه بندی می توان به بتن هایی دست یافت که دارای خصوصیات مقاومتی و دوام بالا باشد. بهینه سازی تراکم دانه بندی در طراحی مخلوط های بتن به معنای انتخاب درست اندازه و مقدار ذرات مختلف می باشد. ذرات باید طوری انتخاب شوندکه ذرات کوچکتر بتوانند فضای خالی بین ذرات بزرگتر را پر کنند و باعث افزایش تراکم دانه بندی بشوند. درتحقیق پیش رو به بررسی دو منحنی دانه بندی فولر-تامپسون و اندرسون اصلاح شده با توان های 0.5 و 0.37 در نسبت آب به سیمان های 0.31، 0.38 و 0.45 پرداخته شده است. همچنین تاثیر دوده سیلیسی بر روی خواص بتن های توانمند نیز مورد بررسی قرار گرفته است. لذا 24 طرح مخلوط شامل 12 طرح مخلوط اندرسون اصلاح شده و12 طرح مخلوط فولر- تامپسون جهت انجام تحقیق ساخته شد. نتایج نشان دهنده بهبود تراکم دانه بندی، با عیار سیمان 400 کیلوگرم بر متر مکعب، مقاومت فشاری بالاتر از 80 مگاپاسکال و دوام مناسب را جواب داد. منحنی دانه بندی اندرسون اصلاح شده با توان 0.5 بهترین عملکرد را در بین سایر منحنی های دانه بندی داشته است و همچنین کاهش نسبت آب به سیمان باعث افزایش قابل توجه مقاومت مخلوط ها شده است . استفاده از دوده سیلیسی باعث بهبود چشمگیر دوام مخلوط ها شده است.