I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   4 9 6 5 ~ 4 9 8 2   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 5 . pp 4 9 6 5 - 4 9 8 2           4965       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Enha ncing  concr ete  sus taina bili ty:  a neura l ne twork s hy brid  o ptimiza tion a pp ro a ch t o  predi ctin g  com press iv e str eng th  using   supp lementary  c e mentitious  ma teri a ls       E s ra a   Alhena wi 1 ,   Ay a t   M a h m o ud   Al - H ina wi 2 ,   Z a her  Sa la h 3 ,   O m a Alidm a t 1 ,   E s ra a   Abu E l s o ud 1 Ra ed  Ala za ida h 1 ,   B a s ha Ri zik   AlSa y y ed 4   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   F a c u l t y   o f   I n f o r ma t i o n   Te c h n o l o g y ,   Z a r q a   U n i v e r s i t y ,   Za r q a ,   J o r d a n   2 D e p a r t me n t   o f   A l l i e d   En g i n e e r i n g   S c i e n c e s ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   T h e   H a sh e mi t e   U n i v e r s i t y ,   Za r q a ,   Jo r d a n   3 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,   F a c u l t y   o f   P r i n c e   A l - H u sse i n   B i n   A b d u l l a h   I I   f o r   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,   Th e   H a s h e m i t e   U n i v e r si t y ,   Z a r q a ,   J o r d a n   4 D e p a r t me n t   o f   C i v i l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   J o r d a n ,   A mm a n ,   J o r d a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   3 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u n   1 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   3 0 ,   2 0 2 5       Th is  re se a rc h   e v a lu a tes   th e   im p l e m e n tatio n   o a d v a n c e d   m a c h in e   lea rn in g   m e th o d o lo g ies   f o c o n c re te  m ix   d e sig n   t o   a c h iev e   b e tt e r   p re d icti v e   m o d e ls  a n d   su sta i n a b le  o u tco m e s.  T h i stu d y   d e v e lo p s   a   h y b ri d   o p ti m iza ti o n   a p p ro a c h   b y   c o m b in in g   d u n g   b e e tl e   o p ti m ize (DBO A)  a n d   firefl y   a lg o rit h m   (F LA)   t o   o p ti m ize   h y p e rp a ra m e ters   fo c o n v o lu ti o n a l - re c u rr e n n e u ra l   n e two rk i n   o rd e t o   c o rre c tl y   p r e d ict  c o n c re te  c o m p re ss iv e   stre n g th   w h e n   u sin g   su p p lem e n tary   c e m e n ti ti o u m a teria ls  (S C M s).   S h a p ley   a d d it i v e   e x p lan a ti o n ( S HA P p ro v i d e   fe a tu re   sig n ifi c a n c e   a n a ly sis ,   wh ich   e n s u re th a th e   m o d e p r o d u c e u n d e rsta n d a b le  c o n c lu si o n su p p o rted   b y   e m p iri c a fin d i n g s.   T h e   fi n d i n g s   d e m o n stra te  th a t   th is  m e th o d   e n h a n c e th e   p re d ictiv e   a c c u ra c y   o stre n g th   a n a ly sis,  a lo n g   with   o ffe ri n g   c rit ica in si g h ts  a b o u S CM   u sa g e   i n   o r d e to   im p ro v e   su sta in a b le  c o n stru c ti o n   m e t h o d s .   Th e   m o d e p ro v e su it a b le  fo i n teg r a ti o n   in to   a c tu a c o n c re te  m ix   d e sig n   a n d   q u a li t y   c o n tro s y ste m b e c a u se   it   a c h iev e b o t h   c o m p u tatio n a s p e e d   a n d   p a ss e v a li d a ti o n   tes ts  o n   d isti n c t   d a tas e ts.  T h e   re se a rc h   c re a tes   fo u n d a t io n fo u p c o m i n g   stu d ies   a b o u t   m u lt i m o d a lea rn i n g   e n ric h m e n a n d   d e a ls  with   e th ica c o n c e rn i n   c o n stru c ti o n   site  sa fe ty   wh e n   u sin g   m a c h in e   lea rn in g   sy ste m s.   K ey w o r d s :   Fire f ly   alg o r ith m   o p tim izatio n   Gas e m is s io n s   Gr ee n h o u s   Su p p lem en tar y   ce m en titi o u s   m ater ials   Su s tain ab le   co n s tr u ctio n     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z ah er   Salah   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atio n   T e ch n o lo g y ,   Facu lty   o f   Prin ce   A l - Hu s s ein   B in   Ab d u llah   I I   f o r   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y ,   T h Hash em ite  Un iv er s ity   Z ar q a,   J o r d an   E m ail:  za h er @ h u . ed u . j o       1.   I NT RO D UCT I O N       T h b u ild i n g   in d u s tr y   h as  i m p lem en ted   m a n y   ce m e n m an u f ac tu r i n g   g r ee n h o u s g as  em is s io n   r ed u ctio n   m ea s u r es  [ 1 ] ,   [ 2 ] Similar   to   b u r n in g   g aso lin e,   th m an u f ac t u r o f   h y d r a u lic  c em en ac co u n ts   f o r   7 % 9 o f   wo r ld   ca r b o n   d io x id em is s io n s   [ 3 ] [ 5 ] .   T o   lo wer   C O2   em is s io n s ,   ce m e n m ix es  ca n   in clu d e   waste  o r   in d u s tr ial  f lo ws  a s   m u lti - co m p o n en b in d e r s   [ 3 ] ,   [ 6 ] [ 1 4 ] .   On way   to   cu g r ee n h o u s g as  em is s io n s   b y   4 7 to   5 is   to   u s in d u s tr ial  waste   in s tead   o f   ce m en t,  s u ch   as  g r o u n d   g r an u lated   b last   f u r n ac s lag   ( GGBS )   f r o m   b last   f u r n ac i r o n   o r e   ex tr ac tio n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   On to n   o f   GGBS   p r o d u ctio n   h as  a   wo r ld wid e   en v ir o n m en tal  em is s io n   f ac to r   o f   0 . 1 4 3   C O2 - e/to n ,   wh ic h   is   less   th an   th s tan d ar d   estab lis h ed   b y   m o s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 9 6 5 - 4 9 8 2   4966   n atio n s   an d   in te r n atio n al  o r g a n izatio n s .   C em en u s es  9   C O2 - e/to n ,   alth o u g h   co n cr ete  m ix es  ar m ad u s in g   tr an s p o r tatio n   tech n o lo g ies  [ 1 7 ] .   Ab o u 6 0 o f   th 5 3 0   m illi o n   to n s   o f   g lo b al  s lag   ( GGBS )   i s   u s ed   in   co n s tr u ctio n   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   GGBS   h as  b ee n   s tu d ied   o n   v ar io u s   c o n cr ete  an d   m o r tar   ty p es   [ 3 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   An o th er   s tu d y   [ 2 2 ]   f o u n d   t h at  MS  an d   GGBS   s y n er g is tically   im p r o v ed   co n cr ete  r esis tan ce   to   u n f av o r ab le  co n s eq u en ce s .   Acc o r d in g   to   d if f er en t   r esear ch   [ 2 3 ] ,   r esis tan ce   an d   d u r ab ilit y   with o u PC   wer b es b o o s ted   b y   2 0 MBS   m ad e   f r o m   r ice  h u s k   a n d   b y   u s in g   s lag   p o wd er   in s tead .   B y   co n v er tin g   f ly   ash   an d   p o wd er ed   b last   f u r n ac s lag ,   waste  g las s - d er iv ed   n an o   p o wd er ,   in to   alk ali - ac tiv ated   m o r tar s ,   d r y in g   s h r in k ag is   d ec r ea s ed   an d   wea r ,   f r ee z e - th aw  cy cles,  an d   s u lf u r ic  ac id   r esis tan ce   ar en h an ce d   [ 2 4 ] .   Acc o r d in g   to   o th er   s tu d ies,  GGBS   s h o u ld   b u s ed   in   p lace   o f   2 0 o f   ce m en b ef o r e   s am p le  wo r k ab ilit y   an d   p o r o s ity   ca u s r esi s tan ce   to   d r o p   [ 1 5 ] ,   [ 2 5 ] .   T h wo r k ab ilit y ,   b leed in g ,   h e at  o f   h y d r atio n ,   co r r o s io n ,   p o r o s ity ,   an d   p er m ea b ilit y   o f   b o th   f r esh   an d   h ar d en e d   co n cr ete  ar all  im p r o v e d   b y   GGBS   in   ce m en t   [ 2 6 ] [ 2 9 ] .   Du e   to   g r ea ter   p ar ticle  d is tr ib u tio n ,   GGBS   im p r o v ed   co n cr ete  w o r k ab ilit y   b y   4 0 [ 3 ] .   C em e n p aste  f ills   ag g r e g ate  m icr o - s p ac es  to   r e d u ce   in ter n al  f r ictio n   b etwe en   co n c r ete  co m p o n en ts ,   im p r o v in g   w o r k ab ilit y   [ 2 5 ] ,   [ 3 0 ] .   T en s ile  s tr en g th ,   v ital  r o ad   co n cr ete  p r o p er ty ,   h as  d esig n   p ar am eter   co n s tr ain ts   th at  s h o u ld   b e   co n tr o lled   to   m in im ize  cr ac k s   [ 3 1 ] .   C o n c r ete  s h r in k ag e   d ep en d s   o n   ce m e n t,  wate r ,   ag g r e g ates,  air   d r y n ess ,   an d   r is in g   tem p er atu r [ 3 2 ] .   C em en d o s e,   C 3 co n ten t,  g el  co m p o n e n t,  an d   alk ali  co n t en af f ec s h r in k ag e   [ 3 3 ] .   E ar ly   s ettin g   r e d u ce s   ce m en t p aste v o lu m e   b y   1 % o f   d r y   ce m en v o lu m [ 3 3 ] ,   [ 3 4 ]   Sh r in k in g   v alu es  f all  b el o ze r o .   C o n c r etes  with   a   lo o f   b in d er   ca n   r ea ch   6   m m /m   [ 3 5 ] .   Size  d ec r ea s es  b y   5 af ter   o n m o n th ,   6 0 af ter   th r ee   m o n t h s ,   an d   7 5 af ter   y ea r   [ 3 2 ] .   W /C   r atio s   ca u s e   co n cr ete  p o r es  to   ex p an d ,   wh i ch   in cr ea s es  s h r in k ag e.   Ad d iti o n al  ag g r e g ates  p r ev en s h r in k ag b ec au s th ey   ar co ar s er   [ 3 6 ] .   Mo r e   th a n   5 0 r elativ h u m id ity   an d   8 0 0   p p m   C O2   in c r ea s s h r in k ag e   r ates  b ec a u s C O2   d is s o lv es  an d   elim in ates  h y d r o s ilicate  h y d r atio n   p r o d u cts  [ 3 5 ] .   T h ca r b o n atio n   p r o ce s s   is   ac ce ler ated   b y   h ig h   ex ter n al  C O2   co n ce n tr at io n s ,   lo wer in g   th p f r o m   1 2 1 3   to   less   th an   9   an d   r u p t u r in g   th r ein f o r cin g   b ar ' s   p ass iv atio n   lay er ,   wh ich   ca u s es c o r r o s io n   [ 3 7 ] [ 4 0 ] .   As  th lar g est  co m p o n en o f   co n cr ete,   ag g r eg ate  u s ag h as  th g r ea test   en v ir o n m en ta im p ac t.  An n u al  in ter n atio n al  b u ild in g   ag g r eg ate  d em a n d   ex ce ed s   1 0   b illi o n   to n s   [ 4 1 ] [ 4 4 ] .   R o a d   asp h alt  p av em en t   ( R AP)   ag g r eg ates  [ 4 5 ] [ 4 7 ] ,   q u ar r y   s an d   ( QS)   [ 4 8 ] ,   r ec y cled   ag g r eg ate  c o n cr ete  ( R AC )   f r o m   b u ild in g   d em o liti o n s   [ 4 3 ] ,   [ 4 4 ] ,   a n d   ec o lo g ical  m o r tar   th at  r ep lace s   n atu r al  ag g r e g ates  with   g lass   waste  [ 4 9 ]   h av all  b ee n   th s u b ject  o f   ca d a v er ic  r esear ch .   AC B FS   is   an o th er   air - co o led   r o ad   c o n cr ete  a g g r e g ate  s o u r ce   [ 5 0 ] ,   [ 5 1 ] .   I h as  b ee n   d e m o n s tr ated   th at  n atu r al  a g g r e g ates  m ad f r o m   b last   f u r n ac e   s lag   m ay   b e   u s ed   in   asp h alt  [ 5 2 ] .   Fo r   co n c r ete  s tr u ctu r es,  th e   J ap an ese  Gu id s u g g ests   2 0 % 6 0 co m b in atio n   o f   n atu r al  an d   f in e   m ater ials   [ 5 3 ] .   T h r ef er e n ce   s tan d a r d   f o r   b last   f u r n ac s lag   co n cr ete   ag g r eg ates  in   o u r   n atio n   h as  b ee n   SR   E 1 2 6 2 0   s in ce   2 0 0 3   [ 5 4 ] .   I is   p o s s ib le  to   in co r p o r ate  s teel  in d u s tr y   waste  m ater ials   in to   r o ad   co n cr ete  m ix tu r es,  b u it  is   im p o r tan to   ass ess   h o w   th ey   af f ec t   b o t h   f r esh   an d   h a r d en ed   co n c r ete  [ 5 5 ] .   Utilizin g   in n o v ativ tec h n o lo g ies  an d   r eu s in g   s y n th etic   m ater ials   ca n   h elp   th en v ir o n m en t b y   r e d u cin g   m an u f ac tu r i n g   co s ts   an d   co n s er v in g   n o n - r en ewa b le  r eso u r ce s   [ 5 6 ] .   lo w - ca r b o n   cir c u lar   ec o n o m y   is   g l o b al  g o al,   a n d   th b u ild in g   in d u s tr y   is   p r o m o tin g   g r ee n   alter n ativ es  an d   m in im izin g   e n v ir o n m en tal  h a r m   ca u s ed   b y   th ce m e n in d u s tr y .   T h p r o d u ctio n   o f   co n cr ete   an d   ce m en p r o d u ce s   alm o s n o   em is s io n s .   Nin m etr ic  to n s   o f   C O2   m u s b r elea s ed   b y   t h ce m en in d u s tr y   f o r   ev er y   m etr ic  to n   o f   ce m en p r o d u ce d .   T h er a r m ajo r   r ep er cu s s io n s   lin k ed   to   th g lo b al  em is s io n s   f r o m   th b u ild i n g   i n d u s tr y .   T h e r ef o r e,   o n e   o f   th g r ea test   ap p r o ac h es  to   r ed u ce   g r ee n h o u s g as  em is s io n s   is   to   r ep lace   ce m en t   with   s im ilar   m ater ials   [ 5 7 ] Su p p lem e n tar y   ce m en titi o u s   m ater ials   ( SC Ms)   ar co s t - ef f ec tiv e   an d   ec o lo g ically   b en ef icial  a lter n ativ es  to   ce m en t.   Mo s SC Ms   ar p o zz o lan ic,   wh ich   im p r o v c o n cr ete   m icr o s tr u ctu r e,   late  s tr en g th ,   a n d   C O2   em is s io n s   [ 5 8 ] .   Fly   ash   ( FA)   f r o m   c o al  p o wer   s tatio n s   is   th m o s co m m o n   SC in   ce m en t - b ase d   m ater ials .   I n d u s tr y   s tan d ar d s   r ec o m m en d   r ep lacin g   ce m en with   FA  b y   1 0 % 3 0 [ 5 9 ] ,   [ 6 0 ] Hi g h   v o lu m f l y   ash   ( HVFA )   co n cr ete  h as  th b est  m ec h an ical  p r o p er ties   an d   d u r ab ilit y ,   m ak i n g   it  s u s ta in ab le  co n s tr u ctio n   m ater ial   [ 6 1 ] [ 6 6 ] .   Fo llo win g   5 6   a n d   9 1   d ay s   o f   m ix in g   F with   ce m en an d   r e p lacin g   5 0 o f   t h ce m e n with   FA  at  W /C   r atio   o f   0 . 4 2 ,   B o u z o u b   et  a l.   [ 6 7 ]   ac h iev ed   c o m p r ess iv s tr en g th s   o f   3 2 .   2   MPa  an d     3 5 .   2   MPa.   T h ese  v alu es  wer g r ea ter   th an   o r d in ar y   p o r tlan d   ce m e n ( OPC )   co n c r ete' s   0 . 5 3 .   Acc o r d in g   to   Ma r d an i - Ag h a b b ag l o u   an d   R am y ar   [ 6 8 ] ,   a f ter   1 8 0   d a y s ,   6 0 FA  r ep lace m en in cr ea s ed   co m p r ess o r   s tr en g th   b y   1 5 % 1 8 % a b o v OPC .   Ac co r d in g   to   C h en   et  a l.   [ 6 9 ] ,   d r y in g   s h r in k a g was d ec r ea s ed   b y   2 3 % 3 0 % wh en   FA  was  s u b s titu ted   f o r   5 0 % 8 0 o f   th c em en t.  Acc o r d in g   to   llau er   et  a l.   [ 7 0 ] ,   7 0 FA  s u cc es s f u lly   d ec r ea s ed   alk ali - a g g r eg ate   r ea ctio n s .   Acc o r d i n g   t o   W an g   et  a l.   [ 7 1 ] ,   to   r ed u ce   th e   p o r o s ity   o f   co n cr ete,   3 0 %   b y   weig h o f   co a r s ag g r e g at s h o u ld   b u s ed   f o r   FGPS   an d   1 5 f o r   FA.  Ad d itio n ally ,   W an g   et  a l.   [ 7 2 ]   d is co v er ed   th at  a d d in g   3 0 F to   p an el  co n cr ete  im p r o v e d   its   p er m ea b ilit y   an d   c o m p r ess iv s tr en g th   with   tim e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   co n crete  s u s ta in a b ilit y:   a   n eu r a n etw o r ks h yb r id   o p timiz a tio n     ( E s r a a   A lh e n a w i )   4967   G r an u lated   g r o u n d   b last   f u r n ac s lag   ( GGB FS )   b last   f u r n ac ir o n   waste   is   f r eq u en tly   u s ed   as  a   ce m en alter n ativ e.   Glass y   b last   f u r n ac s lag   is   q u en ch ed   an d   co o led   to   f o r m   GGBF S,   wh ich   b in d s   well.   C r o s s in   [ 1 6 ]   f o u n d   th at  GGBF as  an   S C r ed u ce d   g r ee n h o u s g as  tr an s p ar en cy   b y   4 7 . 5 %.  Af ter   2 8   d ay s   o f   cu r in g ,   th m ec h an ical  s tr en g th   o f   ter n a r y   m i x ed   ce m en t   co n tain in g   lar g er   p er ce n ta g o f   GGBF was   g r ea ter   t h an   th at  o f   OPC   2 2 ,   [ 2 2 ] ,   [ 7 3 ] ,   [ 7 4 ] .   Du e   to   t h d ilu tin g   ef f ec t,  L im   et   a l.   [ 7 5 ]   d is co v er ed   th at   ter n ar y   m ix ed   ce m en co n tain i n g   GGBF h ad   lo wer   p ea k   co m p r ess iv s tr en g th   th an   OPC .   Ho wev er ,   it  d id   b etter   th an   Af ter   2 8   to   3 6 5   d ay s   o f   th e r ap y ,   OPC   an d   ac q u ir ed   m o r b etwe en   2 8   an d   9 1   d a y s   [ 7 3 ] [ 7 7 ] .   C h ea h   et  a l.   [ 7 8 ]   i n v esti g ated   ter n ar y   m ix ed   ce m en m o r tar   th at  co n tain e d   ce m en t,   G GB FS ,   an d   g r o u n d   co al  b o tto m   ash   ( GC B A) .   T h ey   d is co v er ed   th at  th m ec h an i ca an d   p h y s ical  ch ar ac ter is tics   o f   ce m en m o r ta r   wer en h an ce d   b y   4 0 % GG B FS   an d   5 % GCB with o u t SP a n d   4 0 % GG B FS   an d   1 0 % GCB with   SP   [ 7 9 ] .   R esear ch   o n   waste  co n cr ete  ag g r eg ates  an d   ter n a r y   ce m e n titi o u s   in g r ed ie n ts   lik s ilica  f u m a n d   GGBF r ev ea led   th at  a d d in g   GGBF to   2 5 o f   ce m en t   in c r ea s ed   th GW   v alu e.   Acc o r d in g   to   W eise  et  a l.   [ 8 0 ] ,   th 3 0 weig h m etak ao lin   m ix   co n s u m ed   th m o s C b etwe en   d ay s   2 8   an d   5 6 ,   wh ich   h ad   an   im p ac t   o n   s tr en g th .   Usi n g   SC Ms  in   co n cr ete  im p r o v es  ce m e n r ea c tio n ,   b u t   m etak ao lin   co n te n i n cr ea s es  ef f icien cy   [ 8 1 ] .   SC Ms  lik FA  an d   GG B FS   ca n   en ab le  lo w - ca r b o n   cir cu lar   ec o n o m y   in   b u ild i n g .   T h ese  m ater ials   r ed u ce   g r ee n h o u s g as  em is s io n s   an d   in c r ea s co n cr ete   s tr u ctu r e f f icien cy   an d   d u r atio n ,   e n co u r ag in g   co n s tr u ctio n   s u s tain ab ilit y .   I m p er m ea b ilit y   in   c o n cr ete   af f ec ts   r esis tan ce   to   wate r - s o lu b l ch lo r id e   io n s ,   C O2 ,   an d   s u lf ate,   wh ich   im p air   co n cr ete  d u r ab ilit y .   T h ese  ch em icals  ca n   in f iltra te  co n cr ete,   d e g r ad e   it,  an d   lim it  it s   life s p an ,   m ak i n g   th em   g lo b al  th r ea ts   [ 8 2 ] [ 8 4 ] .   C o n cr ete  p o r o s ity ,   wh ic h   af f ec ts   its   p er m ea b ilit y ,   d ep e n d s   o n   its   s ize,   s h ap e,   an d   in ter f ac ial  tr an s itio n   zo n e.   R ec y cled   f in ag g r eg ate  ( R FA )   %,  W / C   r atio ,   an d   m in er al  ad m ix tu r es  d ir ec tly   af f ec r ec y cled   f in ag g r eg at co n cr ete  ( R FAc)   im p er m ea b ilit y .   Acc o r d in g   to   r esear c h ,   ad m ix tu r es  an d   ad d itiv es o p tim ize  co n cr ete' s   m icr o s co p ic  s tr u ctu r e,   b o o s tin g   its   im p er m ea b ilit y   [ 8 5 ] [ 8 7 ] .   C o n cr ete  p o r o s ity   is   h ig h ly   d ep en d e n o n   R FA  q u an titati v p r o p e r ties .   R F h as  f ewe r   p h y s ical  p r o p er ties   th an   n atu r al  f in ag g r eg ates.  B ec au s R F Ac  u s es   m o r R FA,  its   p er f o r m an ce   is   u s u ally   p o o r e r R FA  p ar ticles  ab s o r b   g ap s   an d   m ic r o cr ac k s   f r o m   th p r ev io u s   m o r tar   b ec au s o f   th eir   p o o r   g r ad in g ,   wh ich   m ak es   th co n cr ete  p o r o u s .   T h u s ,   R FAc  r ep lace m en in cr ea s es   th wate r   v ap o r   tr an s m is s io n   b ar r ier   [ 8 8 ] [ 9 1 ] B ec au s R F is   p o r o u s   an d   a b s o r b s   wate r ,   SC C   m ix tu r es  ab s o r b   m o r wate r   with   h ig h er   R FA  s u b s titu tio n   r ate.   Ho wev er ,   R FAc's  p er m ea b ilit y   is   lo wer   in   s u lf ate  en v ir o n m e n th an   in   r e g u lar   co n cr ete,   an d   its   wate r   ab s o r p tio n   is   2 5 lo wer   [ 9 2 ] .   T h W /C   r atio   is   cr u cial  to   co n cr ete  p r ep a r atio n   an d   p er m ea b ilit y   r esis tan ce .   W /C   r atio   o f   0 . 6 5   r ed u ce s   im p er m ea b ilit y   co m p ar ed   t o   0 . 5 5 .   B ec au s lar g er   W /C   r atio   s lo ws  R FAc  ce m en t   h y d r atio n ,   p o r es f o r m   an d   co n cr ete  co m p ac tn ess   d ec r ea s es  [ 8 8 ] ,   [ 8 9 ] ,   [ 9 3 ] .   FA  ca n   r ep lace   s ilicate  ce m en in   co n s tr u ctio n   d u e   to   its   p o zz o lan ic  c h ar ac ter is tics   [ 9 3 ] .   C o n cr ete  th at  co n tain s   f in f l y   ash   h as  b etter   h y d r atio n ,   ze o lite,  ac cu m u latio n ,   an d   n u clea tio n   [ 9 4 ] .   C o n cr ete  d en s ity   r is es  as  r esu lt  o f   th ea r ly   h y d r atio n   r esp o n s o f   FA,  wh ich   in cr ea s es  th q u a n tity   o f   h y d r atio n   p r o d u cts  in   th p o r es  [ 9 5 ] .   T h p er m ea b il ity   o f   s elf - co m p ac tin g   co n cr et co n tain in g   1 0 FA  an d   1 0 0 R FA  was  lo wer   th an   th at  o f   co n tr o l m ix es d ev o id   o f   FA  [ 9 6 ] .   Du to   R FA' s   p o o r   p h y s ical  an d   c h em ical  ch ar a cter izatio n   an d   R AC ' s   wea k   in ter f ac ial  tr an s itio n   zo n ( I T Z ) ,   alter n ativ m i x in g   s tr ateg ies  h av b ee n   in tr o d u ce d .   T h is   co m p r is es  th o p t im al  tr ip le  m ix in g   tech n iq u ( OT M) ,   tr i p le  m ix i n g   m eth o d   ( T M)   [ 9 7 ] ,   an d   d o u b le  m ix in g   m eth o d   ( DM )   [ 9 8 ] .   T o   co n clu d e,   OT s taf f   ad d   SP s ,   wate r - r ed u cin g   a g en ts ,   in   v ar ie d   o r d er s .   SP   is   ad d ed   to   th m i x   with   o th er   g ellin g   co m p o n en ts   to   in cr ea s g ellin g   an d   I T Z   p r o p o r tio n .   T h is   m eth o d   u s es  th ze o lite  ef f ec m o r ef f ec tiv ely ;   h en ce   th R AC   h as  an   8 - p er m ea b ilit y   r atin g   [ 9 9 ] .   B y   c h o o s i n g   th co r r ec m ater ials   an d   r a tio s   an d   im p r o v in g   p r o ce d u r es,  th e   b u ild in g   in d u s tr y   ca n   wate r p r o o f   a n d   s tr en g th en   co n cr ete.   T h is   p r o v id es  d u r a b le  co n s tr u ctio n s .   R FA  b ea ts   NF d u to   f in a g g r e g ate' s   p o o r   wate r   ab s o r p tio n .   R FA ' s   wa ter   co n ten m u s b e   ev alu ated   b ef o r in teg r atio n   b ec au s h ig h er   ab s o r p tio n   af f e cts  co n cr ete' s   m ec h an ical  q u alities .   AD,   OD,   an d   SS R FA   m eth o d s   wer test e d   f o r   R FAc  p er m ea b ilit y .   T h s tu d y   f o u n d   th at  R FA  p er m ea b ilit y   r esis tan ce   in   co n cr ete  f o llo ws  th o r d er   SS AD  OD,   wh ile  f o r   r ec y cled   co ar s ag g r eg ate,   th o r d er   is   r ev er s ed   ( SS AD  OD)   [ 1 0 0 ] .   C o m p ar e d   to   R C A,   R FA  r estrict s   wat er   m o r b ec a u s its   p ar ticles  ar s m aller   an d   its   s p ec if ic  s u r f ac ar ea   is   lar g er   [ 1 0 1 ] .   C o n c r ete  p o r s ize  is   s ig n if ican tly   im p ac ted   b y   R FA  in teg r atio n ,   an d   p er m ea b ilit y   is   d ec r ea s ed   b y   r aisi n g   th W /C   r atio   an d   R FA r ep lace m en t r ate,   as sh o w n   in   Fig u r 1 .     Satu r ated   s u r f ac e - d r ied   R FA,  im p r o v e d   m ix in g ,   an d   f ly   ash   ad d itio n ,   o n   th o th er   h a n d ,   c o n s is ten tly   lo wer   R FAc  p er m ea b ilit y .   Fly   ash   with   two   p o zz o lan ic  m in er als,  s ilica  f u m e,   an d   m etak ao lin ,   to g eth e r ,   in cr ea s es  th im p er m ea b ilit y   o f   R FAc.   T ab le  1   lis ts   th v a r iab les  in f lu en cin g   R FAc  s ea lin g .   I n   co n clu s io n ,   alth o u g h   in c r ea s ed   wate r   ab s o r p tio n   is   p r o b lem   with   R FA,   i ts   p er m ea b ilit y   an d   d u r ab ilit y   m ay   b e   s ig n if ican tly   in cr ea s ed   b y   co n tr o llin g   its   m o is tu r co n ten t,  m er g in g   SC M,   an d   u s in g   th p r ec is m ix   p r o p o r tio n s   f o r   R FAc.   T h is   p ap er   p r esen ts   u n iq u h y b r id   o p tim izatio n   tech n iq u e   th at  co m b in es  th d u n g   b ee tl o p tim izer   ( DB OA)   an d   f ir ef l y   alg o r ith m   ( FLA)   to   i m p r o v th e   h y p er p ar am eter s   o f   c o n v o lu tio n al - r ec u r r en n e u r al  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 9 6 5 - 4 9 8 2   4968   n etwo r k   in   ad d itio n   to   u s in g   tr ad itio n al  ap p r o ac h es.  T h r o u g h   th eir   co m b in atio n ,   th a p p r o ac h   p er f o r m s   s tr o n g   g lo b al  s ea r ch   u s in g   F L alo n g s id p r ec is lo ca s ea r ch   o p tim izatio n   d o n e   b y   DB OA.   Ou r   m eth o d   co m b in es  co n ce p tu al  n o v elty   b y   ap p l y in g   b io lo g ical  co n ce p ts   to   m ater ial  s cien tific   ap p licatio n s   wh en   p r ed ictin g   co n c r ete  co m p r ess iv s tr en g th   as  a n   ess en tial  f ac to r   f o r   s u s tain ab le   co n s tr u ctio n .   I n   a d d itio n ,   th is   r esear ch   aim s   to   ad d r ess   th cr itical  g ap   in   s u s tain ab le  co n s tr u ctio n   p r ac tices  b y   s ig n if i ca n tly   r ed u cin g   th C O2   em is s io n s   ass o ciate d   with   co n v e n tio n al  ce m e n p r o d u ctio n .   T h s tu d y   ex am i n es  h o c o n cr ete' s   m ec h an ical  ch ar ac ter is tics   ch an g af ter   s u p p lem en tal  ce m e n titi o u s   m ater ials   ( S C Ms)   s u ch   f ly   ash   ( FA)   an d   g r o u n d   g r an u lated   b last   f u r n ac s lag   ( GGBS )   ar ad d ed .           Fig u r 1 .   R AC      is   th weig h t p er ce n tag o f   SC M' s   r esid u al  wate r   in   th g ellin g   m ater ial  o v e r all;     is   60 8 0 % o f   th p r o d u ct  o f   R A's we ig h t a n d   wate r   ab s o r p tio n ;   an d      is   th r esu lt o f   m ix e d   wa ter           T ab le  1 .   Nu m e r o u s   elem en ts '   ef f ec ts   o n   R FA c o n cr ete' s   ( R F Ac)   im p er m ea b ilit y   F a c t o r   I mp a c t   V a r i a t i o n   R F A   mo i st u r e   l e v e l   P o si t i v e   I n c r e a se   M i n e r a l   a d d i t i v e s   P o si t i v e   -   En h a n c e d   t r i p l e   m i x i n g   t e c h n i q u e   ( O TM )   P o si t i v e   -   R F A   p r o p o r t i o n   N e g a t i v e   I n c r e a se   W a t e r - c e me n t   r a t i o   N e g a t i v e   I n c r e a se       R esear ch   r esu lts   s h o th at   o u r   h y b r id   alg o r ith m   o p ti m ized   n eu r al  n etwo r k   ac h ie v es  p r ec is e   co m p r ess iv s tr en g th   p r o g n o s is   an d   p r o v id es  s u s tain ab le  m ix tu r es  with   lo wer   en v ir o n m en tal  ef f ec ts .   T h m an u s cr ip estab lis h es  m u ltip le  n ew  f in d in g s   f o r   b o th   co n s tr u ctio n   en g in ee r in g   s cien ce   an d   en v ir o n m en tal   s u s tain ab ilit y   r esear ch .   T h is   m an u s cr ip p r o v es  th ef f ec t iv en ess   o f   co m b in in g   b io - in s p ir ed   o p tim izatio n   m eth o d s   f o r   m ater ial  ass ess m en p u r p o s es  in   an   aty p ical  ap p licatio n   d o m ai n .   T h e   r esear c h   d em o n s tr ates  th at  o p tim ized .   SC Ms h av th p o t en tial to   r ed u ce   g r ee n h o u s g a s   em is s io n s   s u b s tan tially .   T h p r ed ictiv f ea tu r es  o f   th is   r esear ch   will  r esu lt  in   n ew  m o d elin g   ca p ab ilit ies  f o r   p lan n in g   a n d   s im u latio n   to o ls   t o   in teg r ate  d ir ec tly   in to   co n s tr u ctio n   p r o ce s s es,  th u s   en ab lin g   r ea l - tim e,   en v i r o n m en tally   r esp o n s ib le  m ater ial  s elec tio n   ch o ices.   W will  b eg in   b y   p r o v i d in g   an   o v er v iew  o f   th cu r r en t   s tate  o f   ce m en m an u f ac t u r i n g   an d   its   en v ir o n m en tal  im p ac ts ,   h ig h li g h tin g   t h u s o f   SC Ms  as  s u s tain ab le  alter n ativ e.   Fo llo win g   th is ,   we  will   d elv in to   th m eth o d o lo g y   s e ctio n ,   o u tlin in g   t h h y b r id   o p tim izatio n   tech n iq u es  an d   n eu r al  n etwo r k   m o d els   em p lo y ed   to   en h a n ce   t h p r e d ictiv ac cu r ac y   o f   co n c r ete  co m p r ess iv s tr en g t h .   Su b s eq u en s ec tio n s   will  d is cu s s   th ex p er im en tal  s etu p ,   r esu lts ,   an d   d etailed   a n aly s is   o f   th f in d in g s ,   f o cu s in g   o n   th p er f o r m an c e   an d   g en e r aliza b ilit y   o f   th m o d el.   Fin ally ,   we  will  co n clu d with   d is cu s s io n   o n   th i m p licatio n s   o f   o u r   r esear ch ,   f u tu r e   r esear ch   d ir e ctio n s ,   an d   th p o ten tial  in te g r atio n   o f   o u r   f in d in g s   in to   c o n cr ete   m i x   d esig n   an d   q u ality   co n tr o l sy s tem s .       2.   P RE VIOU S WO RK   Nu m er o u s   s tu d ies  o n   co n cr e te  tech n o l o g y   h a v id e n tifie d   im p o r tan t   f ac to r s   an d   en h an ce d   t h e   p r ed ictio n   o f   co n c r ete  s tr en g t h   ( C S)  th r o u g h   th u s o f   cu ttin g - ed g m ac h in lear n i n g   alg o r ith m s .   Fo r   f ly   ash - b ased   g e o p o ly m er   c o n cr e te  C S,  d ec is io n   tr ee   alg o r ith m s ,   b ag g i n g ,   a n d   Ad aBo o s r eg r ess o r s   wer u s ed   [ 1 0 2 ] .   T h b ag g i n g   m o d el  m ad th b est  p r ed ictio n s ,   w ith   an   R - s q u ar ed   o f   0 . 9 7 .   T h m o s cr u cial  C ch ar ac ter is tics   wer id en tifie d   b y   c o m p r e h en s iv s en s itiv ity   in v esti g atio n ,   s u p p o r tin g   th en v ir o n m en tal   s u s tain ab ilit y   o f   g eo p o l y m er   c o n cr ete.   Fen g   et  a l.     [ 1 0 3 ]   d ev elo p ed   an   in tellig en t CS   p r ed i ctio n   m eth o d   b ased   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   co n crete  s u s ta in a b ilit y:   a   n eu r a n etw o r ks h yb r id   o p timiz a tio n     ( E s r a a   A lh e n a w i )   4969   o n   Ad aBo o s t.   Usi n g   Ad aBo o s t,  th ey   o u tp e r f o r m ed   ar tifi cial  n eu r al   n etwo r k   ( ANN )   an d   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in ( SVM )   o n   m o r th a n   1 , 0 3 0   ca s s ets.  I n   th eir   ar ticle,   th ey   u s ed   s en s itiv ity   an aly s is   an d   1 0 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   to   ca lcu late  ac cu r ac y   an d   p r ec is io n .   R esear ch   o n   r ec y clin g   ag g r e g ate  co n cr ete  ( R AC )   [ 1 0 4 ]   u s in g   ANN  s y m b o lic  lear n in g   an d   GE P.  Sen s itiv ity   s tu d y   r e v ea led   C S - af f ec tin g   f ac to r s ,   a n d   GE p e r f o r m ed   b etter   th an   ANN.   Ad d itio n ally ,   th s tu d y   p r o p o s ed   th at  b ag g in g   an d   b o o s tin g   m i g h e n h an ce   p r e d ictio n .   SF R C   b ea m   s h ea r   r esis tan ce   was  p r ed icted   b y   m a n y   m a ch in e - lear n in g   alg o r ith m s   [ 1 0 5 ] .   T h d e p en d en t   v ar iab le  was  b est  p r e d icted   b y   XGBo o s u s in g   tr ied - a n d - tr u m ac h in e   lear n in g   tech n i q u es .   I n p u p ar am eter s   ar an ticip ated   in   th s tu d y .   C h en   et  a l.   [ 1 0 6 ]   GB R T   p r ed icted   co n cr ete - FR b o n d   r e s is tan ce .   T h b est   m eth o d   an d   m o d el,   GB R T ,   p r ed icted   th is s u e.   ANNs  a n d   g en etic  alg o r ith m s   ( Ga s )   o r   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   p r e d icted   C E b o n d   s tr en g th   [ 1 0 7 ] .   T es s en s itiv ity   an aly s is   id en tifie d   cr u cial  v ar ia b les.  C S wa s   ev alu ated   at  h ig h   tem p er atu r es u s in g   Ad aBo o s t,  R an d o m   Fo r ests ,   an d   d ec is io n   tr e es  [ 1 0 8 ]   Hig h ly   ce m en t   s en s itiv e ,   Ga u s s ian   p r o ce s s   r eg r ess io n   ( G PR )   with   th Ma ter n 3 2   k er n el  f u n ctio n   p r ed icted   h ig h - p er f o r m an ce   co n cr ete' s   C b etter   th an   ANNs  [ 1 0 9 ] I n   th e   s en s itiv ity   s tu d y ,   ce m en co n ce n tr atio n   a n d   test in g   ag e   wer cr u cial.   C wa s   p r ed icted   b y   R an d o m   Fo r est  u s in g   f ield   an d   lab   d ata  [ 1 1 0 ] .   Field - tr ain ed   m o d els   s h o wed   im p r o v ed   ac cu r ac y ,   in d icatin g   th at  s ev e r al  d ata  s o u r ce s   r ed u ce   o v er p r ed ictio n .   Dec is io n   tr e an d   g r a d ien b o o s tin g   tr e m o d els  wer e   u s ed   to   ex am in th e   b en d in g   p er f o r m an ce   o f   FR P - r ein f o r ce d   co n cr ete  b ea m s   [ 1 1 1 ] .   B ea m   d ep th ,   f lex u r al  r ein f o r ce m en ar ea ,   an d   ass es s m en m etr ics  s u p p o r ted   th g r ad ien t - b o o s tin g   t r ee   m o d el.   AN N s ,   d ec is io n   tr ee s ,   B ag g in g ,   an d   g en e   ex p r ess io n   p r o g r am m in g   p r ed i cted   C [ 1 1 2 ] .   B ag g i n g   was m o s t a cc u r ate  at  0 . 9 5   R - s q u ar ed .     T h XGBo o s m o d el   with   m a n u ally   s elec ted   f ea tu r es  p e r f o r m ed   well  in   [ 1 1 3 ]   wh en   esti m atin g   C b ased   o n   c o n cr ete  c o m p o s itio n   an d   c u r p e r io d .   Acc o r d in g   to   th s tu d y ,   d ec r ea s in   d i m en s io n ality   h elp s   th s u p p o r v ec t o r   r eg r ess io n   m o d el .   Ma ch in e - lear n in g   a p p r o ac h es  wer u s ed   to   f o r ec a s s ettin g   tim an d   s tr en g th   d ev el o p m e n in   Or d in ar y   Po r tlan d   c em e n b in d er s   [ 1 1 4 ] .   T h e   r esu lts   wer co m p a r ab le  to   ASTM   test   m eth o d s .   Fin ally ,   [ 1 1 5 ]   test ed   ANN,   b o o s tin g ,   an d   A d aBo o s en s em b le  m ac h in e - lear n in g   ap p r o ac h es  f o r   g eo p o l y m er   co n cr ete  C p r ed ictio n   u s in g   h ig h - ca lciu m   f ly   ash .   Du to   its   ac cu r ac y ,   th b o o s tin g   ap p r o ac h   was  ac k n o wled g ed ,   an d   th ese  f in d in g s   s u g g est  en s em b le  m eth o d s   f o r   en h an cin g   co n c r ete  f o r   s u s tain ab le   d ev elo p m e n t.   T h is   s tu d y   aim s   to   im p r o v e   co n cr ete  p r o p er ty   f o r ec asts .   I m p r o v in g   p r ed ictiv m o d el s   r eq u ir es  u n d er s tan d i n g   th in tr icate   r e latio n s h ip   b etwe en   m ater ial  co m p o n en ts ,   am b ien en v ir o n m en ts ,   an d   co n cr ete   p h y s ical  p r o p er ties .   I n   th c o n s tr u ctio n   in d u s tr y ' s   q u est  f o r   ef f icien c y   an d   s u s tain ab ilit y ,   th is   s tu d y   will   en h an ce   t h p r e d ictio n   m o d el' s   ac cu r ac y   an d   ad a p tab ilit y   th r o u g h   an   an aly s is   o f   e n v ir o n m en tal  im p ac ts   an d   m ec h an ical  b eh a v io r s .       3.   P RO P O SE M E T H O DO L O G Y   T h is   s tu d y   u s es  ex ten s iv an aly s is ,   d ata  m an ag em en an d   m an ip u latio n   m eth o d s ,   ad v a n ce d   ar tific ial   n eu r al  n etwo r k   ar ch itectu r e,   an d   h y b r i d   o p tim izatio n   al g o r ith m s .   Fo r   o p tim al  d ataset  u s an d   h ig h - q u ality   f in d in g s ,   t h d ataset  was  clea n ed   an d   p r ep r o ce s s ed   u s in g   c o n cr ete  p r o p e r ties .   Data   was  n o r m alize d   to   r ed u ce   s k ewn ess   in   f ea tu r s ca les.   T h n eu r al  n etwo r k   ar c h itectu r s er v ed   as  th f o u n d atio n   f o r   th b u ilt  p r ed ictiv m o d el,   wh ich   in clu d ed   c o n v o lu tio n al  a n d   r ec u r r en la y er s   to   ex t r ac th e   tem p o r al  r elatio n s h ip s   o f   th d ata  in   o r d er   to   g u ar an tee  a n   ac cu r ate   f o r ec ast  o f   co n cr ete  s tr en g th .   B ec au s it  p r o v id e d   s o lid   b asis   f o r   f u r th er   en h an ce m e n ts ,   th is   m o d el  ar r a n g em en t w as in itially   ap p r o p r i ate  f o r   test in g   p e r f o r m an ce .     T h s tu d y   ad v is es  cr ea tin g   FLA  an d   d u n g   b e etle  o p tim izer s .   T h is   p r o ce d u r im p r o v ed   m o d el  h y p er p ar am eter   v al u es  m o r e   th an   n o r m al.   FLA  ef f ec tiv e ly   ex p lo r es  p ar am ete r   s p ac v ia  g lo b al  s ea r ch   o p tim izatio n DB OA  f o u n d s   th lo ca o p tim u m .   lar g e   s o lu tio n   s p ac e   an d   r eliab le  m o d el  p r ed ictio n   a r e   g u ar an teed   b y   co m p r eh en s iv e   s ea r ch   ap p r o ac h es.  Fig u r 2   s h o ws  th im p o r tan m eth o d o lo g y ' s   ap p licatio n   an d   lin k ag es.  Fin ally ,   t h FLA+ DB OA  m o d el's  alg o r ith m   f lo an d   p r ed ictiv m o d el  in teg r atio n   ar e   d is p lay ed   in   th f o llo win g   Fig u r 2 .   I n   o u r   m eth o d o lo g y ,   we  co n d u cted   co m p r eh e n s iv d ata s et  p r ep r o ce s s in g   to   en s u r t h in teg r ity   an d   co n s is ten cy   o f   o u r   m o d el.   T h im p lem e n tatio n   o f   n o r m aliza tio n   s tan d ar d ized   n u m er i ca v alu es  to   m atch   r an g es  wh ile  m ain tain in g   s tab ilit y   an d   co n v er g e n ce ,   th r o u g h   wh ich   th I QR   m eth o d   d etec ted   o u tlier s   to   r em o v e   an o m alo u s   d ata  th at   a f f ec ted   th an al y s is .   T h Mi n - Ma x   s ca ler   m et h o d   was  im p le m en ted   f o r   f ea tu r e   s ca lin g   in   o r d e r   to   eq u alize   th ef f ec ts   o f   ea ch   in p u f ea tu r u p o n   m o d el  p r ed ictio n s .   Sh ap ley   a d d itiv e x p lan atio n s   ( SHAP )   ass es s ed   th in f l u en ce   o f   d if f er en t   v ar iab les  o n   co n cr ete  co m p r ess iv s tr en g th   p r ed icti o n s   b y   ass ig n in g   v alu weig h ts   to   ea ch   co n tr i b u tin g   f ea tu r in   th p r ed ictio n .   T h p r e d ictiv m o d el  g ain ed   b o th   e n h an ce d   in ter p r etab ilit y   an d   tr a n s p ar en cy   wh en   u s in g   SHAP,  wh ich   r ev ea led   v ital f ea tu r es to g eth e r   with   clea r er   ex p lan atio n s   to   i n cr ea s th r eliab ilit y   o f   p r e d ictio n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 9 6 5 - 4 9 8 2   4970       Fig u r 2 .   Pro p o s ed   s ch em e       T h m o d el  p er f o r m e d   its   tr ain in g   o n   h ar d war o p tim ized   f o r   GPU  co m p u tin g   to   d ec r ea s p r o ce s s in g   tim wh ile  attem p tin g   to   s ca le  th s y s tem .   T h d esig n   e n ab les  o u r   s y s tem   to   p r o ce s s   ex ten d ed   d atasets   ef f ec tiv ely   th u s   en a b lin g   p r a ctica ap p licatio n s   th at  n ee d   im m ed iate,   p r ec is o u tc o m es.  T h im p lem en te d   m o d el  r elies  o n   s tate - of - th e - ar co m p u ter   to o ls   an d   m eth o d s   to   g u ar an tee   co m p u tatio n al  p r o d u ctiv ity .   co n v o lu tio n al - r ec u r r en n e u r al  n etwo r k   s er v es  as  o u r   m ain   co m p u tatio n al  elem e n to   p r o ce s s   s eq u en tial  an d   s p atial  co n cr ete  m ix   d ata  ef f icien tly .   T h m o d el  r u n s   o n   co m p u tin g   p latf o r m   with   p o wer f u GPUs   f o r   its   d ep lo y m e n t.  T h s p ec if ic   co n f ig u r atio n   s er v es  as  a n   ess en tial  r eq u i r em en t   to   m ak e   d e ep   lear n i n g   m o d els   p er f o r m   q u ick ly   d u r in g   tr ain i n g   an d   in f er e n ce ,   th u s   en ab li n g   f ast  p r o ce s s in g   o f   b ig   d at asets   an d   in tr icate   o p er atio n s .   Usi n g   GPUs   in   th s y s tem   en h an ce s   b o th   p r o ce s s in g   s p ee d   an d   m o d el  s ca lab ilit y   th u s   allo win g   th an aly s is   o f   lar g d atasets   at  h ig h   p er f o r m an ce   r ates.  T h d ev elo p m en p r o ce s s   u tili ze s   T en s o r Flo an d   Ker as  f r am ewo r k s   as  o p tim i ze d   d ee p   lear n in g   ap p licatio n s   s p ec if ically   d esig n e d   f o r   th is   p u r p o s e.   T h e   f r am ewo r k s   o f f er   ef f icien n eu r al  n etwo r k   im p lem e n tatio n ,   wh ich   in clu d es  au to m atic   d if f er en tiatio n   an d   GPU  ac ce ler atio n   ca p ab ilit ies  b u ilt r ig h t in to   th eir   s y s tem .   T h p r o v id ed   s u p p o r t m ax im ize s   r eso u r ce   u s ag in   o r d er   to   e n h an ce   m o d el  s p ee d   an d   ac cu r ac y   d u r in g   c o m p u t atio n s .   T h co m p u tatio n   p r o c ess   ad o p ts   s tan d ar d   s o f twar en g in ee r in g   p r in cip l es  th at  in clu d lo g ical  m o d u lar izatio n   o f   co d with   o p tim i ze d   d ata  ar r ay s   an d   p ar allel  alg o r ith m   ex ec u tio n   ap p r o ac h es.  Mo d el  m ain ten an c b ec o m es  s im p ler   th r o u g h   th ese  p r ac tices,  wh ile  ca lcu latio n s   r u n   f aster ,   a n d   th e   s y s tem   b ec o m es r ea d y   f o r   g r o wth   r eq u ir em e n ts .   T h p r e d ictiv ac cu r ac y   o f   o u r   m o d el   was  v alid ated   th r o u g h   s tatis tical  test s   th at  in clu d ed   t - test s   an d   ANOV f o r   co m p ar in g   d if f e r en co n f ig u r atio n   r esu lts .   T h m o d el  p er f o r m an ce   was  ev alu ated   th r o u g h   an   an aly s is   th at  d eter m in ed   th e   ef f ec ts   o f   s h if tin g   GGBS   o r   f ly   ash   p er ce n ta g es.  Ou r   m o d el  r eq u ir ed   th is   ev alu atio n   to   d em o n s tr ate  its   p er f o r m an ce   ac r o s s   v ar io u s   c o n cr ete  m ix e d   co n d itio n s   as  we  aim ed   to   g en e r ate  r o b u s t f in d in g s   ap p lica b le  to   d if f er en t p r o d u ctio n   s ce n ar io s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   co n crete  s u s ta in a b ilit y:   a   n eu r a n etw o r ks h yb r id   o p timiz a tio n     ( E s r a a   A lh e n a w i )   4971   T h d e p ictio n   in   Fig u r e   2   s h o ws  h o w   th FLA  a n d   DB OA  co m b in e   in   a   h y b r id   o p tim izatio n   s tr u ctu r with o u t   in ter r u p tio n s .   T h d iag r am   s h o ws  h o t h iter ativ s tep s   o f   th d u al   alg o r ith m   f u n ctio n   th r o u g h   p ar am eter   estab lis h m en an d   p o p u latio n   in itial  cr ea tio n .   T h s y s tem   co m p u tes  f itn ess   v alu es  to   g u id e   th s ea r ch   d ir ec tio n   to war d s   o p tim al  s o lu tio n s   af ter   th is   p r o c ed u r e.   T h DB OA  s ec tio n   allo ws  th m o d el  to   wo r k   with o u o b s tacle s   b y   r ea d ju s tin g   i n d iv id u a p o s itio n s   th r o u g h   an   eq u atio n   d esig n e d   f o r   im p r o v e d   alg o r ith m   ex p lo r atio n .   B y   d etec tin g   lo ca m in i m u m   o b s tacle s ,   th tr ajec to r y   m ak es  in ten d e d   m o d if icatio n s   th at  allo s m o o th   n av ig atio n   to war d s   o p tim al  s o lu tio n s .   T h alg o r ith m   c o n d u cts  r e n ewa p r o ce d u r e   wh en ev e r   it  d is co v er s   an   o p tim al   s o lu tio n ,   wh ich   allo ws  it  to   p er f o r m   m o r p r ec is ch ec k s   r eg ar d in g   b o u n d a r y   o v er s tep   f r o m   p r io r   r u n s .   T h FLA  b eg i n s   its   h y b r i d   s y s tem   o p er atio n s   b y   estab lis h in g   ad ju s tab le  p ar am eter s   th at   d er iv f r o m   DB OA  o u tp u ts .   A   d y n am ic  f ee d b ac k   m ec h a n is m   cr ea ted   b etwe en   th alg o r ith m s   im p r o v e s   b o th   ad ap tab ilit y   an d   r o b u s tn ess   d u r in g   th o p tim izatio n   p r o ce s s .   FLA  s e p ar ates  its   p o p u latio n   ac r o s s   two   g r o u p s ,   wh ic h   co n d u ct  p o s itio n   u p d ates  b ased   o n   f itn ess   ev alu atio n s   th at  ar r ec alcu lated   af ter   ev er y   p o s itio n al   r ea d ju s tm en t.  T h alg o r ith m   d iv id es  its   ex ec u tio n   in to   m u lti p le  p h ases ,   wh ich   ac tiv ate  wh en   iter atio n   co u n ts   r ea ch   th eir   d ef in ed   t h r esh o ld s   in   o r d e r   to   ac h ie v ef f icien t e x p lo r atio n   a n d   ex p lo itatio n   o f   t h s ea r ch   s p ac e.   B o th   alg o r ith m s   u p d ate  th ei r   s tr ateg ies  with   ea ch   iter atio n   u s in g   ch an g es  in   s ea r ch   s p ac e   co n d itio n s   to   r ea ch   th eir   f in al  i d en tific atio n   o f   th e   g lo b al  b est p o s itio n   an d   f itn ess .   T h is   in ter ac tiv al g o r ith m   m ec h an is m   b o th   en h an ce s   in d iv id u al  alg o r ith m   ef f ec tiv en ess   wh ile  u tili zin g   th eir   co llectiv p o wer   to   p r o d u ce   a n   o p tim ized   s o lu tio n ,   wh ich   r ep r esen ts   ef f icien m an ag em en o f   ex p lo r atio n   an d   e x p lo itatio n   r eso u r ce s   n ee d ed   f o r   s o p h is ticated   o p tim izatio n   p r o b lem s .   Ou r   m o d el  ev al u atio n   i n clu d e s   ex am in atio n   o f   p h y s ics - in f o r m ed   m ac h in lear n in g   ( PIM L )   b ec au s we  s ee k   to   elev ate  b o th   in ter p r etab ilit y   an d   r eliab ilit y   o f   o u r   p r ed ictiv m eth o d s .   PIM L   s tr en g th en s   m o d el  o u tco m es  b y   im p lem en tin g   d o m ain   k n o wled g in t o   tr ain i n g   b ec au s it  e n ab les  u s er s   to   u n d er s tan d   h o w   co n cr ete  m ix   d esig n   p r in cip l es  af f ec p r ed ictio n s ,   wh ich   l ea d s   to   m o r ac cu r ate,   tr u s two r th y   r esu lts .   T h is   m eth o d   p r o v es  u s ef u l   in   m a ter ial  s cien ce   b ec au s e   its   an aly s is   h an d les  co m p lex   p h y s ical  an d   ch em ical  in ter ac tio n s   th at  ex h ib it st r o n g   n o n lin ea r ity .     3 . 1 .     Da t a s et   o v er v iew   T h m ain   d ataset  u s ed   f o r   th i s   s tu d y   ex a m in es  co n c r ete  m i x tu r es  as  w h o le  s y s tem   to   u n d er s tan d   h o co m p o n en ts   wo r k   to g eth er   d u r in g   co m p r ess io n   test s .   T h 1 , 0 3 0   s am p les  h a v eig h t   ch ar ac ter is tics   an d   o n tar g et  v ar iab le .   T h ty p ( 1 0   class es)  an d   ag ar also   lis ted .   W ith   an   av er ag v o lu m p er   m ix   o f     2 8 1 . 1 7   k g ,   ce m en t,  th p r im a r y   b in d e r   in   co n cr ete,   is   cr u ci al  to   th s tr u ctu r al  b eh av i o r   a n d   lo n g e v ity   o f   t h m aso n r y   in d u s tr y .   Su p p lem en tar y   tab le  ce m e n titi o u s   m ater ials   av er ag e   7 3 . 9 0   k g   b last   f u r n ac s lag   a n d   5 4 . 1 9 k g   f ly   a s h .   R ea d   I n tr o .   T h ese  im p r o v d u r ab ilit y   an d   wo r k ab ilit y ,   b u t   th eir   p r o p o r tio n s   v ar y ,   p r o v id in g   v ar iety   o f   ex p er im en tal  m i x es.  W ater ,   wh ich   is   n ee d ed   f o r   c o n cr ete   wo r k ab ilit y   a n d   s tr en g t h ,   we ig h s   1 8 1 . 5 7   k g   p er   m ix ,   wh er ea s   s u p er p last icize r s ,   wh ich   in cr ea s co n c r e te  f lu id ity   with o u r e d u cin g   s tr en g th ,   weig h     6 . 2 0   k ilo g r am   p er   m ix .   T h e   b u lk   o f   th m ix   is   c o m p o s ed   o f   b o th   co ar s a n d   f in e   ag g r eg ates,  weig h i n g     9 7 2 . 9 2   k g   an d   7 7 3 . 5 8   k g ,   r e s p ec tiv ely .   T h ese  f ac to r s   af f ec co n cr ete  tex tu r e ,   d en s ity ,   an d   s tr en g th .   T h e   av er ag ag e   o f   c o n cr ete  s am p les  was  4 5 . 6 6   d a y s ,   r ep r ese n tin g   cu r e   p er io d ,   k e y   p a r am eter   f o r   s tr en g th   g r o wth   la y er s .   C o n c r ete  u n d er g o es  ch e m ical  p r o ce s s es  th at  r elea s lo ad - b ea r in g   p r o p e r ties .   T h a v er ag e   co m p r ess iv s tr en g th ,   o r   lo a d - ca r r y i n g   ab ilit y ,   o f   co n c r e te  is   3 5 . 8 2   MPa  in   th i s   d a taset.  Oth er   h ig h - d im en s io n al  m eta - f ea tu r es  p o s s es s   th is   s ca le,   in d icatin g   a p titu d f o r   tr ain in g   p r ed ictiv m o d els  th at  ca n   h an d le  m an y   co n s tr u ctio n   s p ec if icatio n s   an d   s itu atio n s .   I n   c o n clu s io n ,   th d ataset  h elp s   es tim ate  q u en ch - f lo w   co m p o s ite  co m p r ess iv s tr en g th   b y   m ea s u r in g   in g r e d ien ts   an d   wea th er   co n d itio n s   an d   m o n ito r in g   d if f icu l t   co n cr ete  m ix   i n ter ac tio n s .   T h is   lar g d ata   co llectio n   en a b les  d ee p er   ex am in ati o n   o f   em p ir ical  r elatio n s h ip s   th at  af f ec t c o n c r ete  p er f o r m a n ce   an d   cu s to m ized   m ix   d esig n s   f o r   d iv er s c o n s tr u ctio n   a p p l icatio n s .   I n   ad d itio n ,   we  h a v i n clu d ed   a   co m p r eh e n s iv co m p ar ativ T ab le   2   th at  d etails  v ar io u s   o p tim izatio n   m eth o d s   alo n g s i d th e   FLA  an d   DB OA.   E ac h   o p tim izatio n   tech n i q u e' s   ac cu r ac y ,   t o g eth er   with   its   co m p u tatio n al  tim in g   a n d   b en ef its   an d   d r awb ac k s ,   a p p e ar s   in   th is   tab le,   wh ich   in clu d es  p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   an d   g e n et ic  alg o r ith m ,   an d   B ay esian   o p tim izatio n .   An   o r g an ized   an al y s is   en ab les  b etter   co m p r eh e n s io n   r e g ar d in g   wh y   FLA  an d   DB OA  wer s elec ted   f o r   t h is   r esear ch   b ec au s o f   th eir   p ar ticu lar   ad v an tag es in   r eso lv in g   c o m p l ex   m u lti - d im en s io n al  o p tim iza tio n   is s u es in   co n cr ete  m ix tu r e   d esig n .   Ou r   an aly s is   o f   th e   d ataset  c o m p o s itio n   h as  b ee n   ca r r ied   o u to   co n f ir m   th i n clu s io n   o f   d i v er s ce m en ty p es  ac r o s s   d if f er e n g eo g r a p h ic  r eg i o n s ,   wh ich   r ed u ce s   b iases   r elate d   to   m ater ials   an d   r eg io n s .   T h is   an aly s is   co n f ir m s   o u r   m o d el' s   ab ilit y   to   ap p ly   to   v a r io u s   ce m en m ater ials   th r o u g h   d if f er en test in g   s y s tem s   f o r   s u s tain ab le  g lo b al  co n s tr u c tio n   d ep lo y m en t.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 9 6 5 - 4 9 8 2   4972   T ab le  2 .   An   o v er v iew  o f   th e   c o n cr ete  d ataset' s   s tat is tic s   F e a t u r e   C o u n t   M e a n   S t d   D e v   M i n   2 5 %   5 0 %   75%   M a x   Ce m en t   1 0 3 0   2 8 1 . 1 7   1 0 4 . 5 1   1 0 2 . 0 0   1 9 2 . 3 8   2 7 2 . 9 0   3 5 0 . 0 0   5 4 0 . 0 0   Bl as t   fu rn ac e   sl a g   1 0 3 0   7 3 . 9 0   8 6 . 2 8   0 . 0 0   0 . 0 0   2 2 . 0 0   1 4 2 . 9 5   3 5 9 . 4 0   F l y   a sh   1 0 3 0   5 4 . 1 9   6 4 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   1 1 8 . 3 0   2 0 0 . 1 0   W at er   1 0 3 0   1 8 1 . 5 7   2 1 . 3 5   1 2 1 . 8 0   1 6 4 . 9 0   1 8 5 . 0 0   1 9 2 . 0 0   2 4 7 . 0 0   S u p erp l ast i ci ze r   1 0 3 0   6 . 2 0   5 . 9 7   0 . 0 0   0 . 0 0   6 . 4 0   1 0 . 2 0   3 2 . 2 0   C o arse   a g g reg at e   1 0 3 0   9 7 2 . 9 2   7 7 . 7 5   8 0 1 . 0 0   9 3 2 . 0 0   9 6 8 . 0 0   1 0 2 9 . 4 0   1 1 4 5 . 0 0   F i n e   a g g reg at e   1 0 3 0   7 7 3 . 5 8   8 0 . 1 8   5 9 4 . 0 0   7 3 0 . 9 5   7 7 9 . 5 0   8 2 4 . 0 0   9 9 2 . 6 0   A g e   1 0 3 0   4 5 . 6 6   6 3 . 1 7   1 . 0 0   7 . 0 0   2 8 . 0 0   5 6 . 0 0   3 6 5 . 0 0   S t r e n g t h   ( M P a )   1 0 3 0   3 5 . 8 2   1 6 . 7 1   2 . 3 3   2 3 . 7 1   3 4 . 4 5   4 6 . 1 4   8 2 . 6 0       3 . 2 .     P re pro ce s s ing   a nd   ex plo ra t o r y   da t a   a na ly s is   I n   th e   in itial  s tag e   o f   em p i r ical  r esear ch ,   th e   co n c r ete  d ataset  an d   ac cu r ate   p r o ce s s in g   wer e   p r io r itized .   T h d ataset  was  ad ju s ted   to   s ca le  all  in p u f ea tu r es  to   s im ilar   r an g es  to   g en er a lize  th em   an d   m ak e   n eu r al  n etwo r k   lear n in g   ea s ier .   Stan d ar d izin g   v a r iab les  p r ev en ts   th m o d el  f r o m   p r i o r itizin g   f ea tu r es  with   g r ea ter   n u m b er s ,   b alan cin g   f e atu r r elev an ce .   Fig u r 3   p r esen ts   co m p r e h e n s iv an aly s is   o f   th d is tr ib u tio n   o f   v a r io u s   co n c r ete  m ix   co m p o n e n ts   th r o u g h   h is to g r am s ,   ea c h   d etailin g   th e   f r eq u en cy   an d   r an g o f   o n e   p a r ticu lar   i n g r ed ie n t.  T h e   v is u aliza tio n   b eg in s   with   ce m en t,  d is p lay in g   r ig h t - s k ewe d   d is tr ib u tio n   th at  r ef lects  co n ce n tr atio n   o f   v alu es  at  lo wer   am o u n ts   with   a   g r a d u al  d ec l in as  th q u an tity   i n cr ea s es.  T h is   p atter n   s u g g ests   th at  s m aller   am o u n ts   o f   ce m en t a r m o r co m m o n ly   u s ed   in   th m ix tu r es with in   th d ataset.   Mo v in g   t o   th b last   f u r n ac s lag   an d   f ly   ash   h is to g r am s ,   b o t h   s h o s ig n i f ican n u m b er   o f   s am p les  co n tain in g   m in im al  to   n o   am o u n ts ,   h ig h lig h ted   b y   th s h ar p   p ea k s   at  th lo wer   en d   o f   th s ca le.   T h ese   s u p p lem en tar y   m ate r ials   ar ap p lied   o n   a n   o p tio n al  b asis   o r   in   m in im al  q u a n titi es  ac r o s s   m an y   co n cr ete  f o r m u latio n s   f o u n d   in   t h d ata s et.   T h d is tr ib u tio n   s h ap es  o f   wa ter ,   alo n g   with   s u p er p last icize r   an d   b o th   co ar s an d   f in a g g r eg ates,  d em o n s tr ate  ty p ical  u s ag p atter n s   an d   v alu e   r an g es  with in   co n cr ete  m ix tu r es.  T h e   wate r   d is tr ib u tio n   in d icate s   th at  m o s co n cr ete  m ix es  u s am o u n ts   th at  f all  n ea r   th eir   m ed ian   v alu es.  Su p er p last icize r s   ar co n ce n tr ated   b elo th m ed ia n   am o u n t ,   wh ich   s h o ws  m an y   m ix tu r es  o n ly   u s m in im al  a m o u n ts   b ec au s th is   s u b s tan ce   f u n ctio n s   as a n   a d v a n ce d   ad d itiv r ath er   t h an   r eg u lar   m ix tu r e   co m p o n en t.   B ec au s o f   th eir   ess en tial  r o l in   th co m p o s itio n   o f   c o n cr ete  m ix tu r es,  co a r s an d   f in ag g r eg ates  ap p ea r   to   h av e   wid r a n g o f   ap p licatio n s .   Stan d ar d s   in   cu r in g   p er io d s   h av s h ap e d   t h o b s er v e d   p ea k s   with in   th ag d is tr ib u tio n   s in ce   m an y   c o n cr ete  m i x tu r es r ec eiv th eir   p r escr ib e d   cu r i n g   d u r atio n s .   C o m p r ess iv s tr en g th   d ata  f o llo ws   n o r m al   d is tr ib u tio n ,   g iv in g   e v id en ce   o f   ty p ical  c o n cr ete  m ix   b eh av io r al   p atter n s   i n   th e   te s ted   s am p les.  T h is   v is u aliza tio n   n o o n ly   aid s   i n   u n d er s t an d in g   th ty p ical  p r o p er ties   o f   th m ater ials   u s ed   b u also   s er v es  as  a   cr itic al  to o f o r   id en tify in g   tr en d s ,   an o m alies,  an d   th o v er all  b eh a v io r   o f   th c o m p o n en ts   in   co n c r ete  m ix   f o r m u lat io n .   Stan d ar d ized   ex p lo r ato r y   d ata   an aly s is   ( E DA)   id en tifie d   v ar iab le  co n n ec tio n s   an d   d is tr ib u tio n s .   T h h is to g r am s   in   Fig u r 3   s h o w   th at  th "d is tr ib u tio n   o f   d is tr ib u tio n ca n   b o f   an y   k in d   an d   th at  th e   d ata  d is tr ib u tio n   d if f er s   f o r   ea ch   d ata  s et.   B ec au s o f   lo d e n s ity   at  h ig h   ce m en co n ce n tr atio n   an d   d en s er   lo ca tio n s   at  lo ce m en t   lev el s ,   th ce m en f ea tu r d is p lay s   s k ewe d   r ig h t   d is tr ib u tio n .   T h is   s k ewn ess   is   im p o r tan t b ec a u s ce m en t d et er m in es th s tr en g th   a n d   d u r a b ilit y   o f   co n cr ete.   At  ze r o ,   th d is tr ib u tio n   o f   f ly   ash   an d   b last   f u r n ac s lag   is   n o tewo r th y th u s ,   m an y   m ix tu r es  d o   n o u s th em .   As s h o wn   b y   th eir   wid esp r ea d   u s in   v a r io u s   f iel d s ,   th ey   ca n   im p r o v co n cr ete  p r o p er ties .     W ater   is   cr u cial  to   th co n cr ete  m ix   r atio ,   b u m o s co m p o n en ts   ar b alan ce d .   T h r ig h w ater   lev els   af f ec cu r in g ,   h y d r atio n ,   co n cr ete  s tr en g th ,   an d   m o v em en t.  Su p er p last icize r   is   le s s   p o p u lar   th an   Fre q u en L im esto n e.   W ith o u wate r ,   m ix ed   wo r k ab ilit y   m u s b e   im p r o v e d   d u t o   its   in cr ea s ed   f r eq u en c y   at   less er   lev els.   Giv en   th at   th e   b u l k   o f   co n cr ete' s   v o lu m e   is   co m p o s ed   o f   co u r s a n d   f in a g g r e g ate ,   th eir   d is tr ib u tio n s   aid   in   ex p lain in g   t h is .   T h e   v ar iatio n   in   th eir   q u a n titi es  in   th two   s am p les  s u g g ests   th ey   ca n   ch a n g e   m ix   d en s ity   an d   s tr en g th .   Fig u r 4   co r r elatio n   h ea tm a p   d em o n s tr ates  s tr o n g   in v er s r elatio n s h ip   b etwe en   wate r   an d   s u p er p last icize r s ,   s h o win g   th at  s u p er p last icize r s   r ed u ce   wate r   u s an d   s tr en g th en   m ix es.  I n   th lin p lo as  s h o wn   in   Fig u r 5 ,   th e   p o s itiv co r r elatio n   b etwe en   Ag e   a n d   Stre n g t h   em p h asizes  th n ec ess ity   o f   cu r in g ,   wh er s tr en g th   g r o ws  with   ti m e.   C o n cr ete  q u ality   s h o u ld   b ev alu ated   b ased   o n   its   ag e .   T h ese  ex p l o r ato r y   d is co v er ies  h elp   o p tim ize  co n cr ete  m ix   d esig n s   f o r   g r ea ter   p er f o r m an ce   an d   s u s tain ab ilit y   in   co n s tr u ctio n   b y   u n d er s tan d i n g   th e   in tr icate   i n ter ac tio n   o f   co n cr ete  c o m p o n en ts .   T h is   r i g o r o u s   in v est ig atio n   illu m in ates  co n cr ete  s tr en g th   p ar am ete r s ,   p av in g   t h r o a d   f o r   b u ild i n g   m ater ial  s cien ce   ad v an ce m en ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E n h a n cin g   co n crete  s u s ta in a b ilit y:   a   n eu r a n etw o r ks h yb r id   o p timiz a tio n     ( E s r a a   A lh e n a w i )   4973       Fig u r 3 .   His to g r am s   o f   co n cr ete  co m p o n en ts           Fig u r 4 .   C o n c r ete  f ea tu r es c o r r elatio n   m atr ix   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 9 6 5 - 4 9 8 2   4974       Fig u r 5 .     I m p ac o f   f ea tu r es o n   co m p r ess iv s tr en g th       2 . 3 .   H y brid co nv o lutio na l - r ec urre nt  neura l net wo rk   ( Co nv 1 D - L ST M -   G RU)   a rc hit ec t ure   C o n v o lu tio n al  an d   r ec u r r e n n eu r al  n etwo r k s   m an a g s eq u en tial  in p u an d   p r e d ict  co n cr ete  s tr en g th   u s in g   co m p o s itio n   p r o f iles   a n d   tim s eq u en ce   in   T ab le  3 .   L ay er   o n e ,   1 co n v o lu ti o n al  lay er ,   ca p tu r es   s p atial  r elatio n s h ip s   in   th d a ta.   T wo   k er n els  an d   6 4   f ilter s   co m p r is ed   th is   lay er .   T h is   r ev ea ls   co m p licated   p atter n s   in   s eq u en tial  in p u d ata  lik co n cr ete  m ix   in g r ed i en in ter ac tio n s .   T h m o d el' s   b id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   f o llo ws  th co n v o lu tio n al  la y e r .   T h is   lay er   h as  5 0   L STM   u n its   th at  ca n   lear n   f o r war d   an d   b ac k war d   d ep e n d en cies.  Pro ce s s in g   d ata   in   b o t h   d ir ec tio n s   r ed u ce s   th e   n ee d   t o   co m p r eh e n d   ea ch   d ata  p o in t' s   co n tex t,  r ev ea lin g   p atter n s   th at  o n e - d ir ec tio n al  a n aly s is   m is s e s .   Ad d in g   s ec o n d   b i d ir ec tio n a lay er   with   GR in cr ea s es  m o d el  c o m p lex ity   an d   ca p a b ilit y .   GR co n tain s   5 0   u n its   an d   ac ce p ts   two - way   d ata  lik e   L STM .   GR Us  ar m o r e f f ec tiv a n d   co m p u tatio n all y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.