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粒徑大于4.75 mm的骨料稱為粗骨料,俗稱石子。常用的有碎石及卵石兩種。碎石是天然巖石或巖石經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的,粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。卵石是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積而成的、粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。卵石和碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒;厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒(平均粒徑指該粒級(jí)上、下限粒徑的平均值)。建筑用卵石、碎石應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》的技術(shù)要求。
粒徑4.75 mm以下的骨料稱為細(xì)骨料,俗稱砂。砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒,但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱。
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《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2015)對(duì)細(xì)骨料(人工砂、天然砂)的品質(zhì)要求:
1、細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好;人工砂的細(xì)度模數(shù)且在2.4~2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2~3.0范圍內(nèi)。使用山砂、粗砂、應(yīng)采取相應(yīng)的試驗(yàn)論證。
2、細(xì)骨料在開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)定期或按一定開(kāi)采的數(shù)量進(jìn)行堿活性檢驗(yàn),有潛在危害時(shí)期,應(yīng)采取相應(yīng)措施,并經(jīng)專門試驗(yàn)論證。
3、細(xì)骨料的含水率應(yīng)保持穩(wěn)定,人工砂飽和面干的含水率不宜超過(guò)6%,必要時(shí)應(yīng)采取加速脫水措施。
粒徑大于4.75 mm的骨料稱為粗骨料,俗稱石子。常用的有碎石及卵石兩種。碎石是天然巖石或巖石經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的,粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。卵石是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積而成的、粒徑大于4.75 mm的巖石顆粒。卵石和碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒;厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒(平均粒徑指該粒級(jí)上、下限粒徑的平均值)。建筑用卵石、碎石應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》的技術(shù)要求。
粒徑4.75 mm以下的骨料稱為細(xì)骨料,俗稱砂。砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。天然砂是由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒,但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是經(jīng)除土處理的機(jī)制砂、混合砂的統(tǒng)稱。
《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2015)對(duì)細(xì)骨料(人工砂、天然砂)的品質(zhì)要求:
1細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好;人工砂的細(xì)度模數(shù)且在2.4~2.8范圍內(nèi),天然砂的細(xì)度模數(shù)宜在2.2~3.0范圍內(nèi)。使用山砂、粗砂、應(yīng)采取相應(yīng)的試驗(yàn)論證。
2細(xì)骨料在開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)定期或按一定開(kāi)采的數(shù)量進(jìn)行堿活性檢驗(yàn),有潛在危害時(shí)期,應(yīng)采取相應(yīng)措施,并經(jīng)專門試驗(yàn)論證。
3細(xì)骨料的含水率應(yīng)保持穩(wěn)定,人工砂飽和面干的含水率不宜超過(guò)6%,必要時(shí)應(yīng)采取加速脫水措施。
回答:石子粒徑小于15mm
透水混凝土也稱作無(wú)砂混凝土,即混凝土只有粗骨料,這樣的混凝土?xí)纬稍S多空隙(一般要求15%~25%),能夠透水。透水混凝土的骨料就是單級(jí)配粗骨料,卵石或碎石。常用透水混凝土骨料粒徑范圍為5~13mm。
因?yàn)榛炷潦强抗橇?、?xì)集料和水泥漿三者形成密實(shí)的膠合體,而共同受力形成強(qiáng)度。骨料的粗細(xì)和級(jí)配直接關(guān)系到混凝土的密實(shí)度,所以一定要考慮的。評(píng)定的指標(biāo)有混凝土的粗度械模數(shù)、材料的篩分結(jié)果(判定級(jí)配好壞)、...
混凝土骨料
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混凝土骨料 (concrete aggregate) 在混凝土中起填充和骨架作用,粒徑在 0.16mm以上的礦物質(zhì)顆粒材料,也稱集料。 分類 骨料按粒徑分細(xì)骨料和粗骨料兩類。 細(xì)骨料又有粗砂、 中砂、細(xì)砂和特細(xì)砂之分, 它們的細(xì)度模數(shù)分別為 3.7~3.1、3.0~ 2.3、2.2~1.6和 1.5~0.7 按產(chǎn)源和材質(zhì),細(xì)骨料可分普通河砂、山砂、海砂、人工破碎砂 (石屑 )和廢渣砂等。 粗骨料分卵石、碎石、碎卵石、高爐重礦渣、碎磚、二次骨料 (混凝土破碎物 )及各種 具有特殊功能的天然巖石 (如安山巖、石英巖 )或人工煅燒物 (如耐火磚塊、耐火粘土熟料 ) 等。 按表觀密度,骨料分普通骨料、輕骨料和重骨料 (如重晶石 )三種。 作用 骨料在混凝土中所起的作用是: (1) 骨料占混凝土總體積的 70%~ 80%,在混凝 土中形成堅(jiān)強(qiáng)的骨架,可減小混凝土的收縮。 (2) 改變混凝土的性能
混凝土骨料(包括摻合料)
1.主控項(xiàng)目
(1)水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)其品種、級(jí)別、包裝或散裝倉(cāng)號(hào)、出廠日期等進(jìn)行檢查,并應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度、安定性及其他必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn),其質(zhì)量必須符合相應(yīng)的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
(2)混凝土中氯化物和堿的總含量以及混凝土中摻用外加劑的質(zhì)量及應(yīng)用技術(shù),應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,嚴(yán)禁使用含氯化物的水泥。
(3)井巷工程中,混凝土中摻用礦物摻合料(外加劑)的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2.一般項(xiàng)目
(1)普通混凝土所用的粗、細(xì)骨料的質(zhì)量、混凝土中摻用礦物摻合料的質(zhì)量,應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。
(2)拌制混凝土宜采用飲用水;當(dāng)采用其他水源時(shí),水質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。
混凝土骨料質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析及骨料級(jí)配優(yōu)化研究
周新剛 秦緒祥 呂英林
煙臺(tái)大學(xué)土木學(xué)院
摘 要
利用自主研發(fā)的混凝土配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量管理系統(tǒng)——ConDLab 對(duì)混凝土骨料的質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,簡(jiǎn)要介紹ConDLab的功能及其在混凝土骨料級(jí)配優(yōu)化及混凝土配合比調(diào)整方面的作用,分析討論目前混凝土生產(chǎn)中骨料存在的問(wèn)題。在最大密實(shí)度理論及WF-CF雙因子理論的基礎(chǔ)上,ConDLab采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能方法對(duì)骨料級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)預(yù)拌混凝土性能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。分析計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。研究表明,混凝土配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量管理系統(tǒng)——ConDLab是配合比設(shè)計(jì)、骨料優(yōu)化及預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制與管理的良好工具。
關(guān)鍵詞:混凝土 骨料質(zhì)量 骨料級(jí)配優(yōu)化 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
混凝土是目前用量最大的建筑材料,而砂石骨料作為混凝土中用量最大的原材料,其年使用量巨大?;炷凉橇腺|(zhì)量對(duì)混凝土性能影響巨大,質(zhì)量差的骨料不僅會(huì)增加混凝土的膠材用量及用水量,還會(huì)增加混凝土開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于骨料對(duì)混凝土性能的影響,已經(jīng)有了大量的研究,等規(guī)定了粗細(xì)骨料應(yīng)當(dāng)滿足的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),在水膠比的計(jì)算、用水量及砂率的確定中也考慮了骨料質(zhì)量的影響。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步開(kāi)展,不少地區(qū)出現(xiàn)了砂石資源相對(duì)枯竭的現(xiàn)象,為了解決這一問(wèn)題,近些年來(lái)研究人員對(duì)再生骨料、機(jī)制砂、尾礦砂等開(kāi)展研究并推廣使用,混凝土骨料體系較以往已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。與此同時(shí),劣質(zhì)骨料的應(yīng)用也呈現(xiàn)上揚(yáng)的勢(shì)頭。在此背景下,造成了混凝土骨料質(zhì)量普遍較差,進(jìn)而影響了混凝土的性能。同時(shí)質(zhì)量低劣、質(zhì)量多變的骨料也增加了混凝土配合比設(shè)計(jì)及調(diào)整的難度,增加了混凝土試配的工作量,一定程度上造成了材料及人力資源的浪費(fèi)。
為了控制及評(píng)價(jià)原材料質(zhì)量,改善因原材料質(zhì)量波動(dòng)造成的材料及人力資源的浪費(fèi),筆者獨(dú)立開(kāi)發(fā)了混凝土配合比設(shè)計(jì)及管理系統(tǒng)——ConDLab(以下簡(jiǎn)稱“ConDLab”)。利用 ConDLab 中的相關(guān)模塊,不僅可以評(píng)價(jià)及分析原材料質(zhì)量及其波動(dòng)狀況,還可以在使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能工具的基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)預(yù)拌混凝土性能,進(jìn)而降低試配次數(shù),節(jié)省人力物力。
ConDLab介紹
ConDLab主要有原材料錄入及質(zhì)量評(píng)價(jià)、配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化、試驗(yàn)記錄及管理等功能,其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示,圖中箭頭表示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及調(diào)用。在原材料質(zhì)量管理模塊中輸入的數(shù)據(jù),可以判斷原材料質(zhì)量是否合格,經(jīng)存儲(chǔ)后還可供QA/QC 模塊、混凝土配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化模塊、試驗(yàn)管理模塊調(diào)用;混凝土配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化模塊通過(guò)調(diào)取原材料信息、試驗(yàn)記錄來(lái)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)或優(yōu)化混凝土配合比;試驗(yàn)管理模塊在記錄試驗(yàn)信息時(shí),自動(dòng)調(diào)取所使用的原材料信息、配合比信息,將試驗(yàn)與具體的配合比及具體的原材料進(jìn)行關(guān)聯(lián),確保了試驗(yàn)記錄的完整性。
▲ 圖1ConDLab系統(tǒng)架構(gòu)圖
骨料質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析
利用ConDLab對(duì)某混凝土生產(chǎn)企業(yè)2016年2~4月份所使用骨料質(zhì)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果見(jiàn)表1~3。由表1可知,機(jī)制砂石粉含量均值約為10.57%,最大值為33%,最小值為1.5%,平均差為5.7 %,波動(dòng)較大。文獻(xiàn)中規(guī)定,當(dāng)機(jī)制砂MB 值≤1.4時(shí),石粉含量應(yīng)≤10 %;當(dāng)MB值>1.4時(shí),對(duì)石粉含量要求更為嚴(yán)格,其中 I 類砂石粉含量限值為0 %,II類砂石粉含量限值為1.0 %,III類砂石粉含量限值為2.0 %。對(duì)比可知,存在部分機(jī)制砂石粉含量超標(biāo)的現(xiàn)象。表1中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還反映了機(jī)制砂級(jí)配信息,將其與文獻(xiàn)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),其均值雖大都能夠滿足1~2區(qū)機(jī)制砂篩分要求,但相比天然砂,仍然存在著0.315mm、0.18mm粒徑累計(jì)篩余偏少的現(xiàn)象。吳中偉與廉慧珍認(rèn)為對(duì)于高性能混凝土,其細(xì)骨料0.315 mm累計(jì)篩余宜為85 %~95 %,0.18 mm累計(jì)篩余不宜<98 %,機(jī)制砂級(jí)配遠(yuǎn)不能滿足上述要求。
表1機(jī)制砂質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表(單位%)
表2 5~25mm碎石質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表(單位%)
表 3 5~20mm碎石質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表(單位%)
表2~3為碎石質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。文獻(xiàn)中規(guī)定,對(duì)于 I、II、III類碎石,其含泥量分別應(yīng)≤ 0.5、1.0及1.5 %,由表2~3中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,碎石存在著含泥量過(guò)高的問(wèn)題。由表2~3中篩分信息可知,5~25mm及5~20mm碎石篩分均值基本能夠滿足文獻(xiàn)的相關(guān)規(guī)定,但存在著某些粒徑累計(jì)篩余波動(dòng)較大的問(wèn)題,如5~20mm碎石的9.5 mm、16mm累計(jì)篩余離散度較大。
綜上分析可知,目前混凝土骨料存在著泥/粉含量偏多,級(jí)配較差且波動(dòng)較大的現(xiàn)象,一定程度上影響了混凝土生產(chǎn)控制水平,增加了混凝土質(zhì)量波動(dòng)增大的風(fēng)險(xiǎn)。
基于骨料級(jí)配優(yōu)化的混凝土配合比設(shè)計(jì)
骨料級(jí)配優(yōu)化理論及方法
最大密實(shí)度曲線
最大密實(shí)度曲線是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上由美國(guó)科學(xué)家富勒(Fuller)提出的。他認(rèn)為不同大小的固體顆粒按照一定的比例進(jìn)行堆積,理論上可以得到密度最大、空隙率最小的骨料。Fuller級(jí)配曲線初期提出時(shí)由橢圓形曲線部分和與之相切的直線部分組成,其中橢圓形部分曲線反映了細(xì)骨料的顆粒級(jí)配,而直線部分則反映了粗骨料的顆粒級(jí)配,按照該級(jí)配曲線組合的骨料,可以達(dá)到最大密實(shí)度。由于該級(jí)配曲線橢圓部分計(jì)算較復(fù)雜,出于便于應(yīng)用的考慮,后人經(jīng)過(guò)研究和改進(jìn),將Fuller級(jí)配曲線改進(jìn)為拋物線形式,并認(rèn)為顆粒級(jí)配曲線越接近拋物線時(shí),骨料的密度越大。改進(jìn)后的 Fuller曲線公式如式(1)所示。
式中:Pi為各粒級(jí)的通過(guò)率,%;di為各級(jí)顆粒粒徑,mm;D為最大粒徑,mm;n為常數(shù)。
美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)認(rèn)為n為0.4 時(shí),骨料密實(shí)度最大,目前n=0.45的級(jí)配曲線已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。
骨料雙因子理論
粗糙度因子—工作性因子理論是由美國(guó)的Shilstone教授在多年混凝土配合比優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上提出的一種骨料級(jí)配優(yōu)化理論(簡(jiǎn)稱為骨料雙因子理論)。利用粗糙度因子(Coarseness Factor,縮寫為CF,以下簡(jiǎn)稱“CF”)和工作性因子(Workability Factor,縮寫為WF,以下簡(jiǎn)稱“ WF”)兩個(gè)參數(shù)可以描述骨料級(jí)配與混凝土工作性之間的關(guān)系,并可以通過(guò)調(diào)整這兩個(gè)參數(shù)來(lái)控制骨料級(jí)配,以優(yōu)化混凝土性能。利用骨料雙因子理論,結(jié)合相關(guān)規(guī)范建議的級(jí)配篩余,可以對(duì)混凝土骨料的級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化,從而配制出性能優(yōu)良的混凝土。WF和CF計(jì)算公式如式(2)~(3)所示。
式中:CF為粗糙度因子;WF為工作性因子;Q為骨料中粒徑>9.5mm的顆粒質(zhì)量百分比,%;I骨料中粒徑<9.5mm并且>2.36mm 的顆粒質(zhì)量百分比,%;W為骨料中粒徑<2.36mm顆粒質(zhì)量百分比,%;B為膠材質(zhì)量,kg。
Shilstone在大量試驗(yàn)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上,將CF-WF圖分為5個(gè)區(qū)域,各區(qū)域分界點(diǎn)及代表的骨料特征如圖2 所示。對(duì)于骨料最大粒級(jí)約為19.0~37.5mm的混凝土,宜使其CF-WF落于區(qū)域2內(nèi);對(duì)于骨料最大粒徑≤19 mm的混凝土,應(yīng)使其CF-WF落于區(qū)域3內(nèi)。
▲ 圖2 CF-WF圖
ACI分計(jì)篩余
ACI302.1R建議骨料最大粒級(jí)的分計(jì)篩余宜控制在0~4 %,0.6mm、0.3mm粒級(jí)分計(jì)篩余宜控制在8%~15%,0.15mm粒級(jí)分計(jì)篩余宜控制在1.5%~5%。對(duì)于其他粒級(jí)的顆粒,當(dāng)骨料最大粒徑約為25~40mm時(shí),各粒級(jí)分計(jì)篩余宜控制在8 %~18%之間,而對(duì)于骨料最大粒徑較小者,如<20 mm,其各粒級(jí)分計(jì)篩余可以適當(dāng)放寬至8%~22%,如表4所示。
表4 ACI推薦的分計(jì)篩余
基于骨料級(jí)配優(yōu)化的混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例
在ConDLab中使用了上述3種理論及方法對(duì)混凝土骨料進(jìn)行優(yōu)化,并試配了若干組混凝土。所使用的原材料分別為:水泥為P.O42.5R水泥,礦粉為S95級(jí)礦粉,粉煤灰為III級(jí)粉煤灰,減水劑為聚羧酸高效減水劑,減水率約為25%;細(xì)骨料篩分情況如表5所示,粗骨料為5~25 mm碎石,篩分情況如表6所示?;炷僚浜媳?、工作性能及抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表7所示,由表7可知,利用ConDLab中混凝土配合比設(shè)計(jì)模塊內(nèi)置的骨料級(jí)配優(yōu)化方法所設(shè)計(jì)并配制的混凝土具有良好的力學(xué)性能及工作性能。
表5 細(xì)骨料篩分表(單位%)
表6 粗骨料篩分表(單位%)
表7 混凝土配合比表(單位%)
基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混凝土配合比調(diào)整與優(yōu)化
由于預(yù)拌混凝土使用的原材料較多,原材料的質(zhì)量也有較大波動(dòng),現(xiàn)有的配合比設(shè)計(jì)方法不能很好地反映原材料質(zhì)量波動(dòng)對(duì)混凝土性能的影響,也很難根據(jù)質(zhì)量波動(dòng)情況有效地對(duì)配合比優(yōu)化調(diào)整以達(dá)到性能要求。實(shí)際中一般都是通過(guò)適時(shí)的大量試配方法來(lái)解決,而試配結(jié)果又需要標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的28d試驗(yàn)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn),從而出現(xiàn)滯后的問(wèn)題。因此,迫切需要一種理論或方法解決原材料質(zhì)量波動(dòng)情況下的配合比優(yōu)化和調(diào)整問(wèn)題。在ConDLab中使用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)大量的虛擬訓(xùn)練,使模糊的、定性的信息變成清晰的、定量的信息或結(jié)果。針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)混凝土性能預(yù)測(cè)、混凝土配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化已經(jīng)有了大量的研究,但由于編寫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要一定的編程能力,并且要熟練掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,大部分混凝土生產(chǎn)行業(yè)的從業(yè)人員并沒(méi)有相關(guān)能力。為了解決這一系列問(wèn)題,筆者開(kāi)發(fā)了本系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊,用戶可以根據(jù)軟件提示一步步構(gòu)建并訓(xùn)練自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
ConDLab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模塊有2種模式——專業(yè)模式及通用模式。在專業(yè)模式中,當(dāng)混凝土原材料種類、質(zhì)量發(fā)生變化時(shí),可以預(yù)測(cè)混凝土性能并為配合比調(diào)整提供參考;而通用模式則是為用戶提供了一個(gè)通用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具,當(dāng)用戶要研究的內(nèi)容在ConDLab中沒(méi)有對(duì)應(yīng)的指標(biāo)反映時(shí),可以采用該模式,將數(shù)據(jù)錄入在指定格式的文件中,供程序讀取,再進(jìn)行后續(xù)的訓(xùn)練、驗(yàn)證及推測(cè)等操作。
在此以混凝土骨料級(jí)配優(yōu)化為例,對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具的作用進(jìn)行介紹。以骨料雙因子對(duì)混凝土性能影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù),即表8中數(shù)據(jù),為訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。主要步驟如下:1)首先設(shè)置人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本信息,填寫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編號(hào),并在輸出指標(biāo)中選擇28d抗壓強(qiáng)度及坍落度;2)其次在主控材料及其主控指標(biāo)中勾選骨料及級(jí)配;3)接著選擇相關(guān)試驗(yàn)記錄,作為訓(xùn)練數(shù)據(jù),如圖3所示;4)設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)如訓(xùn)練停止條件、S函數(shù)梯度等等,并進(jìn)行訓(xùn)練。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完成后即可用來(lái)預(yù)測(cè)混凝土性能,為混凝土配合比設(shè)計(jì)及調(diào)整提供參考。以表9中數(shù)據(jù)為測(cè)試數(shù)據(jù),使用訓(xùn)練完成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)混凝土性能,并與表4中的實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,其結(jié)果如表10所示。
▲ 圖3 選擇訓(xùn)練數(shù)據(jù)
表8 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)
表9 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試數(shù)據(jù)
表10 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果
由表10可知,預(yù)測(cè)誤差最大約為12.75%,最小僅為0.03 %,這在一定程度上說(shuō)明了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)混凝土性能的可行性。當(dāng)混凝土原材料發(fā)生變化時(shí),可以利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)混凝土性能是否滿足要求,根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整,可以大大減少試配次數(shù)。而且ConDLab將創(chuàng)建、訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一過(guò)程進(jìn)行了“封裝”,使用者只需要將原材料信息、配合比數(shù)據(jù)、試配數(shù)據(jù)錄入到ConDLab的數(shù)據(jù)庫(kù)中,就可以使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊方便、快捷地建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),而且不需要使用者掌握相關(guān)算法知識(shí)。
結(jié)語(yǔ)
對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)及管理系統(tǒng)——ConDLab進(jìn)行了介紹,并使用ConDLab中的原材料管理及QA/QC模塊對(duì)碎石及機(jī)制砂的質(zhì)量狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,機(jī)制砂石粉含量偏多、石粉含量波動(dòng)較大,級(jí)配較差,主要體現(xiàn)為0.315mm及0.18mm累計(jì)篩余偏少,且各個(gè)粒級(jí)的累計(jì)篩余波動(dòng)也較大。碎石的平均含泥量為2.13 %,含泥量最大值為3.80%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足文獻(xiàn)中關(guān)于粗骨料含泥量的規(guī)定。
介紹了ConDLab的混凝土配合比設(shè)計(jì)模塊中采用的3種骨料級(jí)配優(yōu)化理論及方法,并使用骨料雙因子理論配制了不同級(jí)配的混凝土,試配結(jié)果顯示,其工作性能及抗壓強(qiáng)度均能滿足要求。在當(dāng)前再生粗骨料、機(jī)制砂、尾礦砂等獲得推廣使用的環(huán)境下,骨料質(zhì)量較差、質(zhì)量波動(dòng)大勢(shì)必會(huì)增加混凝土性能的波動(dòng),影響混凝土質(zhì)量?;炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)及管理系統(tǒng)還提供了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊用以調(diào)整混凝土配合比,使用者可以利用存儲(chǔ)在ConDLab數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史信息,訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即可推測(cè)及分析原材料性能變化及混凝土配合比變化對(duì)混凝土性能的影響。
目前ConDLa的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)、分析功能、混凝土配合比設(shè)計(jì)功能為無(wú)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及算法基礎(chǔ)的混凝土從業(yè)人員使用統(tǒng)計(jì)方法、人工智能的方法提供原材料質(zhì)量管理水平及優(yōu)化混凝土配合比提供了可能。后續(xù)還會(huì)對(duì)算法、人機(jī)交互等進(jìn)行一系列的優(yōu)化及深化,使其能夠更好地為混凝土生產(chǎn)服務(wù)。
來(lái)源:知網(wǎng)
提 示
混凝土在澆注時(shí),由于振動(dòng)棒和重力的作用,骨料下沉、水泥漿上升,這種沉落直到混凝土硬化時(shí)方停止。當(dāng)這種塑性沉落受到模板、鋼筋及預(yù)埋件的抑制(或者模板沉陷、移動(dòng)時(shí))就會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后半小時(shí)至3小時(shí)之間,混凝土尚處在塑性狀態(tài),混凝土表面富余水消失時(shí)立即產(chǎn)生,沿著軌道板上面鋼筋的走向出現(xiàn)。其主要原因是混凝土塌落度大、沉陷過(guò)高所致,另外在施工過(guò)程中如果模板綁扎的不好、模板沉陷、移動(dòng)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)此類裂縫。