Utility of statistical models in proportioning self-consolidating concrete

In addition to sound material selection, the mix design of self-consolidating concrete requires careful tailoring of mixture constituents to secure a proper balance between contradictory properties necessary for the successful production of such a complex material. Mixture optimization of self-consolidating concrete often requires several trial batches to secure the required characteristics. This paper reviews statistical models developed using a factorial design approach to understand the effect of mixture parameters on key responses, including slump flow, rheological parameters, filling capacity, V-funnel flow time, surface settlement, and compressive strength. The models are valid for mixtures with 0.37 to 0.50 W/CM, 360 to 600 kg/m3 of binder, 240 to 400 l/m3 of coarse aggregate, 0.05 to 0.20% of viscosity-enhancing agent, by mass of water, and 0.3 to 1.1% of high-range water reducer, by mass of binder.Although the predicted response changes with the deviation from material characteristics used in establishing the models, the models remain quite useful in determing the significance of mixture parameters and their interactions on self-consolidating concrete properties. This paper demonstrates the usefulness of the models in establishing trade-offs among mixture parameters necessary for mixture optimization and compares the effect of changes in such parameters on key self consolidating concrete responses. The utility of the models to establish correlation between different workability characteristics useful for quality control is also highlighted.RésuméLa formulation des bétons autoplaçants nécessite une attention particulière dans la sélection des constituants afin d'assurer un équilibre entre les propriétés contradictoires et nécessaires à l'obtention de ce matériau. L'optimisation des mélanges des bétons autoplaçants exige plusieurs gâchée d'essais pour garantir toutes les propriétés requises. Ce travail passe en revue les modèles statistiques développés par l'approche des plans factoriels pour comprendre l'effet des facteurs sur les réponses recherchées, à savoir: l'étalement, les paramètres, rhéologiques, la capacité de remplisage, l'entonnoir, le tassement et la résistance à la compression. Les modèles proposés sont valables pour un rapport E/L compris entre 0,37 et 0,50, une teneur en liant de 360 à 600 kg/m3, un volume en granulats variant entre 240 et 400 l/m3, un dosage en agent d'amélioration de la viscosité compris entre 0,05 et 0,20% de la masse totale en eau et un dosage en superplastifiant variant entre 0,3 et 1,1% de la masse totale du liant.Néanmois, les réponses prédites changent en s'éloignant des caractéristiques des matériaux employés pour l'élaboration des modèles, l'intérêt des modèles est prouvé en démontrant l'effet des paramètres de mélanges et leurs interactions sur les propriétés des bétons autoplaçants. Ce travail tente de démontrer l'utilité des modèles pour l'établissement d'un consensus entre les différents paramètres et une optimisation des mélanges ainsi que de comparer l'effet du changement des paramètres de mélanges sur les réponses. Le présent article discute également l'intérêt des modèles en vue de trouver des corrélations entre les caractéristiques de maniabilité en matière de contrôle de qualité.