多元线性回归在预拌混凝土强度控制中的应用.pdf

浙江 建筑 ， 第 2 8卷 ， 第 1 期 ， 2 0 1 1 年 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ，V o 1 2 8，No 1 ， J a n 2 0 1 1 多元线性 回归在预拌混凝土强度控制 中的应用 Ap p l ic a t i o n o f Mu l t i p l e L i n e a r Re g r e s s i o n Me t h o d i n St r e n g t h Co n t r o l o f Pr e mi x e d Co n c r e t e 沈 必 文 颜 晓 燕 SHEN Bi we n， Y AN Xi a o y a n ( 1 舟山豪舟混凝土预拌有 限公司 ， 浙江 舟 山 3 1 6 0 0 0； 2 舟山 市大 昌预拌混凝土有限公司， 浙江 舟山 3 1 6 0 2 1 ) 摘要： 利用 多元线性 回归的方法考察胶水 比、 矿粉掺量 、 粉煤灰掺量、 膨胀剂掺量对混凝 土强度 的影响 ， 并进行量化 ， 建 立相 应的回归方程式 ， 利用 回归方程可 以确定不同配合比混凝土的预期强度， 大大方便配合 比的设计 与优化工作。 关键词 ： 强度 ； 预拌混凝土 ； 多元线性回归 中 图 分 类 号 ： T U 5 2 8 5 2 文 献 标 识 码 ： B 文章 编 号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 1 ) O 1 0 0 7 20 2 目前 常用 的 预拌 混 凝 土 配 合 比设 计 有 以下 两 种 ： 一种 是根 据 普 通 混 凝 土 配 合 比设 计 规 程 ( J G J 5 5 2 0 0 0 ) ； 另 一 种 是 由 陈 建 奎 教 授 研 发 的全 计 算 法 。 这 _两种 方法 的弱 点是粉 料对 强度 的影 响中仅 考 虑水 泥强度 ， 未将 矿粉 、 粉煤 灰对 强度 的影 响纳入 考 虑范 围。而 预拌 混凝 土一般 都掺 有一种 或几 种掺 合 料 ， 仅 考虑 了水泥 强 度 、 水 灰 比两个 参 数 ， 未 考 虑 掺 合料 ( 矿粉 、 粉 煤 灰 ) 活性 系数 的影 响 ， 直 接套 用 该 公式设 计预 拌混凝 土 配合 比时理 论强度 与 实际强 度 相差 比较大 。 实际上， 预拌混凝土生产企业在配合 比设计时很 少直接套用鲍 罗米 公式 ， 基本都是 根据经 验确定 初步 配合 比、 经试拌 、 调 整 的方 法确 定 ， 适 用 性较 好 ， 但 对 胶水 比、 掺合料掺 量对强度 的影 响关系无法量化 。 当然 可以先 通过 测定胶 凝材 料强度 再应 用鲍 罗 米公 式 的方 法来 修整 这种误 差 。但胶凝 材料 强度 因 掺合 料掺量 不 同 而不 同 ， 试 验 工作 量 很 大 。实 际 应 用起 来既 不方便 也不 直观 。 在原 材 料 基本 稳 定条 件 下 ， 混凝 土 强 度 主要 取 决 于胶水 比 、 掺 合 料 掺量 。利 用 多 元 线性 回归 的 方 法可 以同 时考察胶 水 比 、 掺 合 料 掺量 对 混 凝 土强 度 的影 响 ， 得 出相应 的 回归方 程 式 ， 可 清 楚 、 直 接地 得 到配合 比的预期强 度 。 利用 多元线性 回归方程 推定混 凝土 产 品的预期 强度 ， 大大 方便 了混凝 土配合 比的设 计 与优化 ， 并有 助 于控制混 凝土成 本 。 1 多元线性回归方程的建立 建立多元线性 回归 方程 的原 始数 据可 以是试拌 的数据 ， 也可 以是生 产数 据 ， 利 用试 拌 回归 的 优点 在 于水胶 比可 以准 确确定 ， 缺点是样 本数量 不足 。利 用 生产 留样强度数 据优点在于样本 数量充 足 ， 各种 掺量 都可覆盖 ， 更符 合生产实际 ， 缺 点是胶水 比、 掺合 料掺 量等实 际数据 与 理论存 在 一些 偏差 ， 特 别是 胶水 比， 存在波动 ， 但充 足的样本数量可 以弥补这种不 足。 将混凝土强度作 为因变量 ， 将胶水 比、 矿粉 掺量 、 粉煤灰掺量 、 膨 胀剂掺 量等 作为 自变量 ， 利用 E X C E L 中的 L I N E S T函数建立 以下形式 的线性方程 。 = K 1 B W+K 2 K A+ 3 F A+ K 4 +c ( 1 ) 式 ( 1 ) 中： B W、 K A、 F A、 胶 水 比、 矿 粉 掺 量 、 掺 量 、 膨胀剂掺量 ； 收 稿 日期 ： 2 0 1 01 01 9 作者简介 ： 沈必 文( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 浙江余姚人 ， 工程师 ， 从事预拌混凝土技术管理工作。 第 1期 沈必文等： 多元线性回归在预拌混凝土强度控制中的应用 7 3 1 、 、 、 一 胶水 比 、 矿粉 掺量 、 掺量 、 膨胀剂掺量对应 的系数 ； C 一 常数 ； 一 不 同龄期 、 不 同养 护 条 件 的混 凝 土 强 度 。 2公式 适用性验证 本公 司 2 0 1 0年 3月 生产 数 据 回归 得 到 以下 公 式 ： P 0 4 2 5水泥 ( 回归 等级 范 围 ： c 1 0 一 C 3 0 ) ： R7= r 21 1 1 4 BW 一0 45l 7 F 一0 2 07 9 K 一 0 4 9 3U一6 4) 1 0 2 ( 2) R 28= f 2 3 68 6 BW 一0 5 3 8 F +0 0 0 4 9 8 K 一 01 5 8 6 U +1 61) 1 02 P 5 2 5水 泥 ( 回归 等级 范 围 ： C 2 5 一 C 5 0 ) ： R7= f 1 8 30 8 BW 一0 43 8 3 F 一0 4 2 0 2 K 一 0 2 5 2 7 U +7 3 1 01 R2 8= f 1 91 5 3 BW 一03 8 2 7 F 一0 3 7 0 K 一 0 3 0 0 U +1 7 6 1 01 根据 以上 公式 确 定 的 四月份 配合 比 目标强 度 与 实际统 计 强度 均值 对 比( P I I 5 2 5水 泥 ) 见 表 1 ， 两 者十分 接 近 。 表 1 公 式 推 导 强 度 与 实 际 生 产 强 度 均 值 对 比 表 以 7实 压 R 7推 导 、 R 2 8实 压 R 2 8推 导 作 为 适用 性 检验 指标 ， 数 据呈 正 态分 布 ， 其 均值 均趋 向于 1 O 0 ， 极 大 值 、 极 小 值 波 动 范 围 基 本 处 于 1 3 0 0 7 5 之 间。 极 大值 、 极 小 值 偏 离 较 大 的 主要 原 因并 不是 来 自回归方 程本 身 ， 而 是 来 自实 际 生 产 中坍 落 度 控 制 的偏差 ， 即实 际水 胶 比 的变化 引起 的 。 这一 点可 以从 试 拌得 到验 证 ， 试 拌 数据 极 大值 、 极小值范 围明显收窄 ， 约在 0 9 01 1 0之间 ， 有极 好 的相 关 性 。 综合 以上几 点说 明 回归方 程是 适用 的。 3 回归方程 的实际应用 由于本方 法 对 水 胶 比 、 矿 粉 、 粉 煤 灰 、 膨 胀 剂 掺 量 等 技术 参数 对 混凝 土 强度 的影 响 进 行 了量化 ， 实 际应 用起 来非 常方 便 实用 。 在配 合 比设计 或 调整 时 ， 可 利用 E X C E L 自动计 算 不 同 配 合 比 的预 期 强 度 ， 作 为 确 定 配 制 强 度 的 依 据 。 用 于混 凝 土性 能优 化 时 ， 可 在 保 持 混凝 土 强 度 不 变 的前提 下 通过 调 整 胶 水 比 、 掺 合 料 掺 量 等技 术 参 数调 控混 凝 土拌合 物 性能 。 与成本 核算 联 动 ， 可 以优 化 成本 ， 从 而提 高经 济 效 益 4 回归方程应用的注意事项 本 文介 绍 了 回归 方 程在 混凝 土配 合 比设计 中的 应 用方 法 ， 文 中所 述 公式 仅 限于特 定 的原材 料条 件 ， 并 不具有 普 遍适 用 性 。众 所 周 知 ， 混 凝 土性 能 与 原 材料 性 能 、 配合 比直 接相 关 ， 因此 在应用 回归方法 时 应 注意 以下 几点 ： ( 1 ) 本方 法 仅 在 原 材 料 基 本 稳 定 条 件 下适 用 ， 当原 材料 品种 更换 频 繁或 原材 料一 种或 几种 性能 大 幅波 动 时 ， 不 推荐使 用 本方 法 。 ( 2 ) 回归 方 程 各 参 数 与 原 材 料 性 能 直 接 相 关 ， 应按 照不 同原 材料 分别 回归得 到 回归方 程 。 ( 3 ) 在 原 材 料 性 能 基 本 稳 定 条 件 下 ， 其 性 能 也 是动态 变 化 的 ， 故 回归 方程应 定 期修 整 。 注意 回归 方程 的适 用 范 围 ， 应 用 回归方 程 推算 混 凝 土 强 度 时 胶 水 比 、 掺 合 料 ( 矿 粉 、 粉 煤 灰 、 膨 胀 剂 ) 掺 量等 参数 应接 近 回归 时 所用 原 始 数 据 的 大致 范围 ， 当参 数大 幅度 偏 离 范 围 即外 延 使 用 回归 方 程 时 应注 意 可靠性 风 险 。 本 方 法并 不 能 代 替 试拌 工 作 ， 应 定 期 进行 试 拌 对 回归方 程 的可 靠性 进行 验证 。 参 考 文 献 1 韩素芳 ， 许鹤力 ， 艾永祥 ， 等 J G J 5 5 2 0 0 0普通 混凝 土配合 比设 计规程 S 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 1 2 陈建奎 ， 王栋 民 高性能混凝土 ( HP C) 配合 比设计新法全 计算法 J 硅酸盐学报 ， 2 0 0 0 ( 2 ) ： 1 9 41 9 8