文摘

针对混凝土耐久性的突出问题在寒冷和干旱地区,在甘肃省Datonghe-Qingwangchuan转移项目,中国,作为一个典型的研究领域,侵蚀产品现场取样和实验室测定XRD分析。三个耐久性评价指标,即质量损失率,相对动弹性模量(RDEM),抗压强度损失率,通过室内加速试验测定。基于灰色关联理论,建立了混凝土耐久性评价模型。三个评价指标的严重故障值为一组数据,介绍了优化模型和确定具体的灰色关联程度的每组标本在不同工作条件下。结果表明,使用测试结果和优化的灰色关联分析评价模型,引气剂的混凝土标本混合有很强的抗复合侵蚀。混凝土的耐久性标本的引气剂含量0.016%,粉煤灰含量15%更好,和一个高含量(30%)的粉煤灰加速混凝土的损伤标本。模型计算与测试结果相一致。该方法可以解决混凝土的耐久性问题的标本在整个测试周期不完全评估。这项研究的结果提供有用的参考混凝土配合比优化及耐久性评价问题。

1。介绍

水利工程混凝土的大量使用,其服务的安全性和耐久性已成为普遍关注的一个热点问题在工程社区(1- - - - - -3]。混凝土结构工程在寒冷和干旱地区特殊环境一段时间,和他们的混凝土结构受到外部环境因素的影响,如干旱和潮湿的周期,复合盐侵蚀和冻融破坏。的表层结构容易腐蚀和开裂,使结构承载能力降低,耐用使用寿命往往未达到结构设计要求的生活(4- - - - - -6]。在实际的服务过程中,混凝土本身的类型和不同的混合物的混合数量也会影响混凝土的耐久性7]。外部环境的侵蚀和混凝土性能的恶化可以恶化混凝土的耐久性。因此,研究混凝土的耐久性评价模型对寒冷和干旱地区的实践和操作安全具有积极意义和生命维护混凝土结构(8]。

有很多研究混凝土的耐久性评估。Katpady et al。9)测量了空气渗透率及其指数评估混凝土的耐久性。秦et al。10与耐久性混凝土的耐久性评估样本值和预测混凝土耐久性的变化模式值。李等人。11)能装腔作势集理论用于分析和计算影响因素权重的耐用性和它与模糊评价方法相结合建立耐久性评估元素模型和相关函数跨海拱桥。陈等人。12)在职混凝土桥梁的耐久性评估使用一种改进的三个层次分析方法和模糊拓扑理论。Cai et al。13)的混凝土桥梁结构耐久性评估一个氯离子攻击环境模糊综合评价方法。上述评价方法是导致混凝土耐久性的评估,但影响混凝土耐久性的因素是复杂的,众多,相互关联的。灰色关联理论(14)需要每个索引的顺序为研究对象和特征的亲密关系的灰色关联度,可以更好的解决缺乏信息的复杂问题。Prusty et al。15)使用Taguchi-Grey关系分析获得地质聚合物混凝土的最优比率。崔et al。16]预测混凝土的抗压强度与偏高岭土和标本渣基于灰色关联分析(GRA)和极端的梯度增加(XGBoost)。徐et al。17]应用层次分析法确定权重,构建了一个混凝土材料的耐久性评估模型通过灰色关联理论。冯et al。18]预测混凝土的耐久寿命三混合比率两个损伤条件下基于灰色系统理论。李等人。19]预测混凝土的法律酸化基于灰色理论的深度。上述学者建立了混凝土耐久性评价模型通过灰色关联理论。然而,现有的灰色关联评价模型分析算法问题,未能充分评估混凝土的耐久性标本在整个测试周期。此外,现有的研究大多局限于分析一个或少量的影响因素。有更少的研究,考虑多种因素的影响混凝土的耐久性。特别是,很难有效地指导工程实践,因为缺乏相关理论结果的参考混凝土耐久性设计与施工在寒冷和干旱地区。

总之,在本文中,我们选择了Datonghe-Qingwangchuan转移项目,位于中国西北的寒冷和干旱地区,作为典型研究区域。我们添加了三个评价指标临界损伤值(5%的临界值的质量损失率损害,25%的临界值的抗压强度损失率损伤,和60%的临界值RDEM损伤)的基础上,从室内加速试验获得的测试数据20.),引入灰色关联分析评价模型。基于加速室内试验和混凝土耐久性评价模型、演化过程和特点复杂环境下混凝土的耐久性评估指标进行了分析。这种方法提供了一个新的想法操作的评价混凝土结构在寒冷和干旱地区,还提供了一个参考的混凝土配合比优化设计环境。

2。灰色关联分析评价模型

在灰色系统理论中,人们通常参考数据序列的因素构成系统的基本行为因素序列和人为设置序列作为主要的行为序列。它的主要任务是分析和确定的序列之间的相关性基本序列之间的行为因素和基本行为因素和主要行为的序列。越接近这两个序列相比,关联度越大,反还持有(21]。在本文中,邓恩的关联度模型,表达式(22)是 在哪里R的矩阵r_ij值,的综合评价结果我th评价对象;W的矩阵值,每一个指标的权重我th评价对象;和E的矩阵e_ij值,每一个指标的相关系数我th评价对象的主要行为序列。

2.1。耐久性指数判断矩阵的决心

与米评估对象和存在的n每个评价对象,评价指标建立模型的步骤如下:(1)原来的指数建立判断矩阵 (2)指标主行为序列确定为: ,在哪里 表示的最优参考价值j指数。(3)评价指标的标准化:假设的允许偏差范围jth指标是 ,以下三种类型的指标可以标准化: 在哪里是标准化的索引值;是固定值的指标。

标准化的指数矩阵表示为

2.2。灰色关联系数

获得的灰色关联系数 在哪一项决议系数值范围内[0,1],通常为0.5。

2.3。确定每个指标的权重

G1方法是一个主观权重方法,可以全面、有效地反映各种专家的知识和经验。熵权法客观权重的方法,主要通过数学方法计算原始数据和客观地反映数据本身的有效信息。

2.3.1。的G1)方法

(1)确定指标的重要性的顺序如下:当每个评价指标之间的顺序关系 和相关的评价目标 与专家协商确定,它表明的重要性吗 是按照这个顺序决定的。(2)评价指标的相对重要性和评估,其重要性的比例表示如下: 一个分类的值如表所示1在下面。(3)的权重系数计算如下:合理分配的基础上吗的专家,下面的方程可以用来计算的加权因子和

2.3.2。熵权法

(1)一个判断矩阵 构造,米评价对象的数量,n评价指标。(2)判断矩阵的归一化形成一个新的判断矩阵 。(3)根据熵的定义,米评估对象和n确定评价指标的熵 在哪里 。(4)评价指标的熵权是计算

2.3.3。米氏的方法来确定综合权重

米氏的方法(23)计算组合权重通过以下方程: 在哪里是全面的重量,是主观的重量,目标体重吗 。

2.3.4。灰色关联

关联度的计算

我们评估的评估对象根据关联度计算。对于本文,程度的相关性越大,混凝土的耐久性越好(24]。

3所示。加速室内测试

3.1。测试材料和混合比例

Datonghe-Qingwangchuan转移项目的环境特点和混合物的影响混凝土的耐久性考虑在内。两个测试环境条件和五个混凝土配合比设计进行比较测试关于JGJ 55 - 2011标准(25]。其中,年代1参考混合比例,和其他四个混合比例不同内容的粉煤灰和引气剂。测试水泥汇票42.5硅酸盐水泥。细集料的细度模数为3.18。粗集料是连续级配5∼20毫米,粗糙表面和纹理的砾石。含水量为0.15%,和泥含量为0.15%。粉煤灰是选择从一级粉煤灰用于实验室,并从兰州地区自来水用于混合。引气剂的主要有效成分是SY-5引气剂的三萜皂苷粉。混凝土的比例如表所示2。

进行XRD分析的混凝土剥落残留Datonghe-Qingwangchuan转移项目。曹·CaCl残留物主要由3₂h·12₂啊,三曹·艾尔₂O₃·CaCl₂h·10₂啊,卡索₄h·2₂啊,三曹·艾尔₂O₃3·卡索₄h·32₂O, CaCO₃·卡索₄·卡西欧₃h·15₂o .如图1,这表明腐蚀性离子如氯离子和硫酸盐离子和水合反应Ca (OH)等产品₂混凝土内部产生氯盐和硫酸盐侵蚀的产品。基于上述分析,硫酸盐和氯盐的面积是主要的剥蚀损坏离子Datonghe-Qingwangchuan转移项目。根据数据分析,我们选择的质量分数为5%硫酸钠/氯化钠复合盐溶液(液体B)与水(液)作为控制测试。

考试制度是按照GB / t50082 - 2009 (20.)和dry-wet-freeze-thaw测试制度发达在文献[24),详细图2。两种混凝土试件尺寸选择:100×100×100毫米³和100×100×400毫米³。前者是用来测试抗压强度,后者是用来测试质量和RDEM。测试设计总共8个周期,测量和测试块在每个周期。

3.2。分析测试结果

根据sl775 - 2018标准(26摘要],选择三个指标来评估混凝土的耐久性性能。图3显示了三个耐久性评价指标的变化过程在水和复合盐溶液测试块不同粉煤灰含量(0%,15%,30%)。图4显示三个耐久性评价指标的变化过程在水和复合盐溶液测试块不同引气剂含量(0%,0.008%,0.016%)。结果如下:

图3表明,混凝土标本含量低(15%)的粉煤灰减少,下降的速度的三个耐久性评估指标。混凝土标本与粉煤灰含量高(30%),下降的速度加速的三个耐久性评估指标。与此同时,比较测试数据表明,复合盐侵蚀对混凝土耐久性的影响更明显。

图4表明,在水里,混凝土的耐久性评价指标三组标本在测试过程中逐渐减少,但减少慢。复合盐溶液,所有三组混凝土的耐久性评价指标样本经验略有增加,然后降低。引气剂混凝土标本0.016%内容有最好的耐久性。

4所示。测试用例分析

4.1。灰色关联系数

在本文中,我们采取了S1组测试数据为例进行计算和分析。为了更好地比较不同的工作条件,添加了三个指标的损伤阈值作为原始数据,十分之一的数据集设置为Xth周期如表所示3。

根据(2),上面的数据被用来构造原始指数矩阵的组年代1作为评估对象。主要的三个指标确定的序列 。根据方程(3)- (5),每个评价指标的相关系数相对于最优指标计算年代1每次macrocycle如表所示4。

4.2。计算每个索引的重量

(1)的G1的方法:三个评价指标的质量损失率( ),抗压强度损失率( ),和RDEM ( )比较两个,两个,三个评价指标的相对重要性结合专家意见后排名吗 。这给了 和 。然后, ,,因此, 。根据(7),我们有 。根据(8),我们有 , 。因此,主观权重 。(2)熵权法:本文年代添加后1组测试数据Xth循环使用为例进行计算和分析。数据构造成根据方程(原判断矩阵2)。根据方程(矩阵标准化3),然后每个评价指标的客观权重的混凝土在水中和复合盐溶液的计算是通过方程(9)和(10)。水(AS1): 复合盐溶液(BS1): (3)米氏的方法:从和 ,计算综合权重可以根据方程(11)。

水(AS1):

复合盐溶液(BS1):

4.3。灰色关联计算和结果分析

组的相关性年代1在水和复合盐溶液每个macrocycle可以根据计算(12)。

同样,每个测试组的相关性可以计算在水中和复合盐溶液后每个macrocycle如表所示5。

获得的相关值扣除后的数据Xth大循环关于一些主要的周期如图5以上。图5显示值的相关性表明混凝土的耐久性性能与越来越多的测试水减少。三个主要周期后,所有组除了组的相关值F2是0.7以上,表明混凝土的耐久性三个周期后仍在一个更好的水平测试。八个主要周期后,混凝土的相关值每组标本显示差异,但是他们都降至最低。其中,组Y2的最大相关值0.5623和组F2有最小的相关值为0.3710。其余的相关值组(除了组Y1,Y2)减少到小于0.5,表明混凝土的耐久性恶化后8个周期。可以看出,最佳的耐久性性能的所有组的组Y2,最严重的是组F2。八个主要周期后,每组的相关值排名如下:Y2 >Y1 >F1 >年代1 >F2。

复合盐溶液,相关值表明混凝土的耐久性性能都进行了增加然后减少的过程。的最大价值相关的第一个macrocycle表示,提高混凝土的耐久性,这主要是由于侵蚀的积累产品生成的复合盐侵蚀。后两个主要周期,每组的相关价值高于0.78,和耐用性很好。然而,在五个主要周期,其余组的相关值,除了组F1,Y1,Y2下降到低于0.5,混凝土的耐久性变得更糟。八个主要周期后,相关组织的价值Y2是0.4670,它仍然是最大的团体,和具体的组F2达到破坏标准。八个主要周期后,组织的相关值尚未达到损伤故障的顺序Y2 >Y1 >F1 >年代1。

混凝土标本在水中的相关值和复合盐溶液在相同数量的周期表明,相关组织的价值F1中总是最大的F组和F1 >年代1 >F2。粉煤灰的掺入高含量(30%)会使混凝土不耐用。在集团Y、相关价值秩序Y2 >Y1 >年代1任意数量的周期。集团Y是一组具有最大相关值的随时测试组中,这意味着添加一定量的引气剂可以改善混凝土的耐久性。

5。结论

的宏观耐久性退化规律不同粉煤灰和引气剂掺合料混凝土标本进行了研究和分析。基于灰色关联分析模型对混凝土耐久性、不同混合物对混凝土耐久性的影响使用质量进行评估,抗压强度和RDEM退化数据。主要结论如下:(1)结合寒冷和干旱地区的环境特点,建立了混凝土耐久性评价模型的灰色关联分析方法。优化模型是通过添加三个评价指标临界损伤值的数据X主要的循环。问题,灰色关联分析评价模型不能充分评估混凝土的耐久性标本在整个测试周期是解决。优化模型可以定性和定量评估不同的混合物的影响混凝土的耐久性。(2)不同的服务环境的影响混凝土耐久性的变化很大,和dry-wet-freeze-thaw-compound盐侵蚀的影响程度显著大于dry-wet-freeze-thaw周期。八个主要周期后,混凝土的质量损失率标本30%粉煤灰含量达到5.97%,抗压强度损失率达到29.87%,RDEM是54.36%。最大降低达到破坏标准,表明粉煤灰对混凝土的耐久性影响更明显。(3)灰色关联分析评价模型表明,引气剂的混凝土标本混合有强烈抵制复合侵蚀的能力。引气剂的影响混凝土的耐久性是内容的顺序Y2 (0.4670)>Y1 (0.3974)>年代1 (0.3578);即综合评价指数时,引气剂含量最高为0.016%。的含量高(30%)的粉煤灰加速混凝土的损伤标本。混合含量低(15%)粉煤灰可以改善混凝土的耐久性。这意味着拌混凝土引气剂和低的粉煤灰更适合寒冷和干旱地区。(4)改进的评价模型应用于评估混凝土的耐久性在寒冷和干旱地区。模型的适用性测试通过选择五种混凝土标本,和模型计算与试验结果是一致的。评价模型克服了现有评价方法的不足,使每个元素的影响程度的定量描述其全面的耐久性。它提供了有用的参考混凝土耐久性评估和优化相似的气候条件下的设计和施工。

数据可用性

数据和模型生成或使用过程中该研究可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认许多重要贡献的研究人员报告中提到我们的论文。这项研究得到了国家自然科学基金(51969011),甘肃省级科技项目(jr10ra274 20和21 jr7ra301号)和教育部的甘肃省:“创新之星”项目的优秀研究生(2021 cxzx - 640)。