基于BP神经网络的再生混凝土强度预测

摘要

近年来，由于国家大力发展基础设施，我国成为混凝土消费量第一大国，混凝土每年的消费量飞速增长，这直接导致了混凝土基本组成成分，尤其是骨料来源的匮乏。再者，达到设计年限或因意外灾害而拆除的构筑物会产生大量的废旧混凝土等建筑垃圾。人们在面对人口、资源及环境的多重压力下，迫切需要寻找新途径来协调环境保护与住宅质量提升的矛盾，再生骨料混凝土在这种情况下应运而生。
　　 在实际工程应用中，由于废弃混凝土来源的复杂性和加工工艺的差异性，导致再生骨料品质差异较大和质量稳定性较差。通常，不同的研究人员兑出的再生混凝土单位用水量与其工作性的关系、再生混凝土强度和水胶比的关系差异均较大，导致再生混凝土的强度预测是一个典型的多因素、非线性的复杂系统，加大了再生混凝土在生产以及工程应用中推广的难度。
　　 本文利用课题组以前进行的关于再生混凝土强度性能研究方面的大量试验数据，采用BP人工神经网络技术建立再生混凝土各种组成成分用量与其抗压强度之间关系的数学模型，并通过该模型分别研究水胶比和骨料取代率的变化对再生混凝土强度的影响趋势。其中，再生混凝土的骨料根据其技术来源的不同，大致可分为简单破碎和颗粒整形两种类型;根据骨料尺寸的不同可分为再生细骨料和再生粗骨料两类。本文分别以再生骨料不同的再生混凝土为研究对象，建立了反映再生混凝土配合比与强度之间映射关系的非线性结构模型，并且将模型的预测值与试验数据进行了比较。研究表明，本文建立的基于BP神经网络的再生混凝土强度模型，能够根据再生混凝土的配合比（包括水泥用量、粉煤灰掺量、再生骨料用量、水胶比、再生骨料的种类、骨料取代率、减水剂用量），预测其相应龄期的抗压强度，且预测精度较高。BP神经网络的应用，有效地减少了实际工程中配制再生混凝土时需要进行的大量反复的配合比试配试验的次数，减少了人力，物力资源的浪费，具有良好的经济效益;同时使得再生混凝土能够广泛应用在工程建设中。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的出发点和现实意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 研究内容

1．4 本文的组织结构

1．5 本文的特色与创新

第2章 再生混凝土及再生骨料的研究

2．1 再生混凝土的国内外发展现状

2．2 再生骨料的生产工艺

2．3 再生骨料的种类及强化方法

2．4 再生骨料混凝土的原材料特性

2．4．1 胶凝材料

2．4．2 粗骨料

2．4．3 细骨料

2．4．4 水和减水剂

第3章 再生混凝土强度的影响因素

3．1 水胶比对再生混凝土力学性能的影响

3．2 粉煤灰对再生混凝土力学性能的影响

3．3 再生骨料取代率对再生混凝土强度的影响

3．3．1 再生细骨料取代率对再生细骨料混凝土强度的影响

3．3．2 再生粗骨料取代率对再生粗骨料混凝土强度的影响

3．4 再生骨料的特性对再生混凝土力学性能的影响

3．5 胶凝材料用量对再生混凝土力学性能的影响

第4章 人工神经网络基本原理

4．1 人工神经网络技术概述

4．1．1 人工神经网络的发展概况

4．1．2 人工神经网络的特点

4．1．3 人工神经网络的分类

4．1．4 人工神经网络的应用

4．2 BP神经网络的基本概念

4．2．1 BP神经网络的模型结构

4．2．2 BP神经网络的传递函数

4．2．3 BP神经网络的学习规则

4．2．4 BP神经网络的应用

4．3 BP神经网络的基本原理

4．3．1 BP网络结构及主要思想

4．3．2 BP算法描述

4．3．3 BP神经网络的总结与改进

4．4 本章小结

第5章 再生混凝土强度预测模型的建立

5．1 基于BP神经网络的再生混凝土强度预测模型的建立

5．1．1 训练样本

5．1．2 再生混凝土强度预测模型的建立

5．1．3 再生粗骨料混凝土的BP网络模型的训练过程

5．1．4 再生细骨料混凝土的BP网络模型的训练过程

5．2 基于BP神经网络的再生粗骨料混凝土强度预测模型的应用

5．2．1 基于BP神经网络的强度预测模型的性能评价

5．2．2 骨料种类和取代率对再生粗骨料混凝土强度的影响

5．2．3 水胶比和骨料种类对再生粗骨料混凝土强度的影响

5．3 基于BP神经网络的再生细骨料混凝土强度预测模型的应用

5．3．1 基于BP神经网络的强度预测模型的性能评价

5．3．2 骨料种类和取代率对再生细骨料混凝土强度的影响

5．3．3 水胶比和骨料种类对再生细骨料混凝土强度的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

附录