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苏江林等 ： 再生混凝土砌块抗压强度灰色关联分析 5 再生混凝土砌块抗压强度灰色关联分析 苏江林 ， 曾志兴 ， ( 华侨大学土木工程学院。 梁扬滨， 谌意雄 福建泉州3 6 2 0 2 1 ) 【 摘要】 运用灰色关联分析的方法考察 了影响再生混凝土砌块抗压强度的 3 个主要因素： 水灰 比、 再生粗 骨料取代率和再生细骨料取代率， 并利用灰色数列 C M( 1 ， N ) 模型建立了再生混凝土砌块抗压强度的预测方程。 结果表明： 运用灰色关联系统理论分析再生混凝土砌块的抗压强度是可行的， 且模型的预测精度能够满足要求。 【 关键词】 再生混凝土砌块 ； 抗压强度 ； 灰色关联 【 中图分类号J T U 5 2 2 3 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 ( 3 0 1 - 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 0 5 0 3 GREY RELA n ONAL ANALYS I S ON THE COM PRES S I VE S Tl 咂 GTH 0lF RECYCI 皿D CoNCRE TE BLOCKS S U J i a n g - l i n， Z E NG Z h i - x i n g， L I ANG Ya n g - b i n， S HE N Yi - x i o n g ( C o l l e g e o f C i v il E n g i ， H u a q i a o U n i v ， F u j i a n Q u a n z h o u 3 6 2 0 2 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e g r e y r e l a ti o n a l a n aly s i s me t h o d w a s u s e d t o s t u d y t h r e e ma i n f a c t o r s a ff e c t i n g c o rn p r e s s i o n s t r e n g t h o f r e c y c l e d c o n c ret e b l o c k s ， i n c l u d i n g w a t e r c e me n t r a t i o ， r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e s re- p l a c e me n t r a t i o ， r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e s r e p l a c e me n t r a t i o T h e g r e y mo d e l o f G M( 1 ， N) p r e d i c t i v e e q u a t i o n w a s e s t a b l i s h e d t o p r e d i c t the c o mp r e s s i o n s t r e n g t h of rec y c l e d c o n c r e t e b l oc k s 。 Th e r e s u l t s s h o w tha t i t i s f e a s i b l e t o a n aly z e c o mp res s i v e s tr e n g t h o f r e c y c l e d c o n c r e t e b l oc k s t h r o u g h the g r e y rel a t i o n a l s y s t e m the o r y a n d t l l e p r e d i c t i o n a c c u r a c y o f t h e mo d e l c a n me e t the r e q u i r e me n t s Ke y wo r d s： r e c y c l e d c o n c ret e b l ock s ；c o mp res s i o n s tre n g t h；g r e y r e l a t i o n al a n a l y s i s 随着城市化的飞速发展 ， 许多既有混凝土建筑物被拆 除， 大量废弃混凝土随之产生。将废弃混凝土块加工、 破碎、 分级后 ， 按一定的比例混合形成新的骨料， 称作再生骨料。利 用再生骨料生产混凝土空心砌块 ， 为废弃混凝土的再生利用 提供了一条新的途径， 具有较好的经济、 社会和环境效益。同 时由于再生混凝土空心砌块对混凝土的工作性能要求不高 ， 而且再生骨料密度比天然骨料低， 导热系数低 ， 因此利用再生 骨料生产混凝土空心砌块是比较合理的 j 。 运用灰色关联理论 ， 对再生混凝土砌块 中的水灰 比、 再 生粗骨料取代率和再生细骨料取代率进行了关联分析 ， 通 过关联度的 比对 ， 得到各因素对抗压强度影响程度大小。 这为再生混凝土砌块的配制提供 了理论上的指导。 可减少 不必要的重复和反复 ， 节约了大量的试验资源 ， 并采用 G M ( 1 ， 4 ) 建立 2 8 d 抗压强度与水灰比、 再生粗骨料取代率和再 生细骨料取代率的灰色模型， 从而达到合理设计再生混凝 土砌块的目的。 1 关联度分析 灰色关联分析是一种新的因素分析方法， 运用灰色关 联度模型定量测算系统变量之间关系的影响大小。其基本 思想是根据系列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是 否紧密， 曲线越接近， 相应系列之间的关联度就越大， 反之 就越小【 2 】 。 文中基于文献 3 3的试验数据 ， 选择以 2 8 d 抗压强度作 为母序列， 用 表示； 以水灰 比、 再生粗骨料取代率和再生 细骨料取代率作为子序列 ， 分别用五 、 五、 表示。 灰色关联 度的计算步骤如下： ( 1 ) 求各序列的初值像。 文中采用初值化处理 ， 将原 始数据消除量纲转换为可比较的数据序列 ， 其方法为： ( Ii )= ， o I l ， 2， 3 ， l ， l 6 式中x ( 蠡 ) 为初值化处理后的数据序列； ( 拓 ) 为原始 数据序列 ( 1 )为原始数据序列中的第一个数据。 表1 给出 了原始试验数据及经过初值化处理的数据序列。 ( 2 ) 求差序列： 厶 ( | j )=I 。 ( | i )一 ( k ) I ， i =l ， 2， 3 式 中， ( |i )为母序列和子序列的绝对差值； 。 ( k ) ， ( k ) 分别为经过初值化处理的母序列和子序列。 ( 3 ) 求两极最大差和最小差： M =m m ( 后 ) ， m =n fi n m ，i I 1 厶 ( | i ) 【 基金项目】 福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划项目； 中央高校基本科研业务费专项资金资助 6 低温建筑技术 2 0 1 3 年第 1 1 期( 总第 1 8 5 期) 表 1 原始试验数据及初值化序列 M P a 表 2 原始试验初值化处理差序列和关联 系数序列 ( 4 ) 求关联系数 ： y m ( 矗 )= ， ( 0 ， 1 ) k = 1， 2， ， 1 6； f = 1 ， 2， 3 式中， Y o ( k )为关联系数 ， f为分辨系数， 用以提高关联 系数之间差异的显著性， 一般取 = 0 5 为宜。 关联系数的计 算结果如表 2所示。 1 ( 5 ) 计 算 关 联 度： = ( ) ， i =l ， 2 ， 3 t7 i 把表 2中的关联系数代人式中， 可求出其关联度分别为 0 8 5 4， 0 6 0 2， 0 6 1 3 。由此可见， 对再生混凝土空心砌块 抗压强度影响因紊最大的是水灰比， 其次是再生细骨料取 代率， 最后是再生粗骨料取代率。文献 3 通过正交试验研 究了上述三个因素对再生混凝土空心砌块抗压强度的影 响， 试验分析结果显示， 水灰 比是影响抗压强度的主要因 素， 再生细骨料是重要因素， 再生粗骨料是次要因素 ， 两者 的结论是相同的， 这表明将灰色关联分析方法运用于再生 混凝土空心砌块是可行的。 2 建立灰色预测模型 G M( 1 。 J7v ) G M( 1 ， J r ) 是描述多元( 多变量) 一阶线性动态模型， 主 要用于系统的动态分析 】 。灰色建模的基本思路是首先对 数据进行累加处理 ， 使观测数据序列的随机因素影响淡化 ， 从而提高观测数据序列的内在规律， 然后再将数据序列建 成一个变量具有微分、 差分、 近似指数规律兼容的灰色模 型， 从而建立抽 象系统的发展动态模 型， 即 G r e y O y i c M o d d简称为 G M。 目 前 ， G M( 1 ， j v ) 模型的运用已较为广泛， 范围涉及 工 业、 农业以及经济等， 并有学者对模型的建模方法存在的极 限性进行了研究 ， 提出了很多的改进模型， 并对模型的准确 性进行了检验 。文中采用 G M( 1 ， 4 ) 建立再生混凝土空 心砌块 2 8 d抗压强度与水灰比、 再生粗骨料取代率和再生细 骨料取代率的灰色模型。G M( 1 ， 4 ) 的模型结构为 ： ， r 1 、 璺 等 + B ：”= b l ”+ b 2 ”+ 6 3 U 通过模型求解得到灰系数 ： 罢 + 1 2 6 2 4 ： ” = 4 0 2 8 2 6 x ” 一 7 6 3 2 4 x ” + 1 2 1 5 s , 近似时间响应式为： 互 l ( i +1 )= ( 1 2 33 1 9 0 8 9 X +6 0 4 5 8 X ” 一 0 9 6 3 1 X ) e 笛 + 3 1 9 0 8 6 x ” 一 6 0 4 5 8 x + 0 9 6 3 1 x 可得模拟数据如表 3所示。从表可知， 再生混凝土空心 砌块抗压强度 G M( 1 ， ) 模型预测值相对误差绝对值 的平 均值为4 8 6 5 0 0 ， 模型的预测精度为 I 级， 因此 ， 利用 灰色理论建立的预测模型方程可简便快捷地预测 出不同水 灰比、 再生粗骨料取代率和再生细骨料取代率所形成的再 生混凝土空心砌块的抗压强度。 3结语 柳明亮等： 含气量对混凝土性能影响的试验研究 7 含气量对混凝土性能影响的试验研究 柳 明亮 ， 王黎明， ( 东北林业大学土木工程学院。 石振武， 何松松 黑龙江哈尔滨1 5 0 0 4 0) 【 摘要】 研究了含气量变化对混凝土强度、 抗氯离子渗透性及抗冻性的影响。结果表明， 随着含气量的增 加 ， 混凝土抗压强度逐渐减小， 抗弯拉强度先增大后减小 ， 含气量在 3 6 时抗弯拉强度较高； 含气量对混凝土 抗氯离子渗透性的影响很小， 掺引气剂后混凝土抗氯离子渗透性略有降低； 混凝土中适当引气可明显改善混凝土 的抗冻性， 随着含气量的增加 ， 混凝土抗冻性显著提高， 但当含气量超过 5 9 时， 提高效果不再明显， 反而有下降 的趋势； 综合考虑含气量对混凝土性能的影响， 建议寒区宜掺引气剂来改善混凝土耐久性 ， 含气量控制在 3 6 为宜 。 【 关键词】 混凝土 ； 含气量； 强度； 抗冻性； 抗氯离子渗透性 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) l 1 0 0 0 7 0 3 引气技术在混凝土工程中应用 已有半个多世纪的历 史， 美国从 1 9 3 7年就开始研究加气混凝土和引气剂 ， 1 9 3 8 年获得专利， 并于 1 9 4 2年制定了引气混凝土施工指南。日 本也在 2 0世纪4 o年代从美国引进引气混凝土技术， 并大量 用于混凝土工程。据报导， 在北美、 北欧和日本等发达国家 早已经普遍推广引气技术 ， 他们 8 0 以上的混凝土都掺加 引气剂。我国标准 也规定 ， 对有抗冻要求的混凝土必 须使用引气剂。混凝土拌合物中加入适量的引气剂后 ， 产 生大量微小绵密而且均匀稳定分布的气泡， 对水结冰膨胀 所造成的冻胀压力和毛细孔水渗透压有一定的缓冲或抵消 作用， 从而可以大幅度提高混凝土的抗冻性。但随着含气 量的增加， 混凝土密实程度降低 ， 强度和抗氯离子渗透性会 受到一定程度的影响。文中试验研究了不同含气量对混凝 土强度、 抗氯离子渗透性及抗冻性的影响。 1 试验设计和原材料 1 。 1 试验设计 影响混凝土性能的因素很多， 且关系较复杂， 文中采取 调整单一因素变化的技术路线， 主要在基准配合比的基础 上调整引气剂掺量， 配制出其他条件相同而含气量不同的 引气混凝土， 并与基准混凝土进行对照， 形成对 比试验， 试 验研究不同含气量条件下混凝土的强度、 抗氯离子渗透性 及抗冻性。采用美国高声公司生产的 H M一 3 0 直读式混凝 土含气量测定仪( 精度 0 1 ) 测定混凝土拌合物的含气量； 强度测试按照 J T O E 3 0 2 0 0 5 ( 公路工程水泥及水泥混凝土 【 基金项目】 黑龙江省自然科学基金项 目( E 2 0 1 1 3 6 ) 0 0o oo oo o o oo o o oo o o oo o0 o o oo o0 0口 oo o o oo 0o o0 00 00 o0 oo oo o0 oo o o o0 oo o o o0 00 o o Oo o O oo oo o o 0o o0 o O o口 oo aO oo o 表 3 模型值和误差检验表 实 际 数据 1 2 3 8 4 9 4 1 2 1 I I 6 1 2 0 9 I 1 1 5 9 , 4 模 损 敷 据 1 2 3 0 0 0 9 1 3 2 9 9 4 0 8 o 12 3 2 9 5 12 4 5 7 4 1 3 4 9 9 2 7 4 8 1 1 9 3 5 5 8 6 1 9 9 残 差0 0 0 0 0 一 O 7 3 29 一 O 0 0 8 0 0 2 2 9 5 0 8 4 7 4一 I 3 9 6 9- 0 1 7 48 0 4 3 5 5 0 7 9 0 1 相 对 误差 O 03 0 0 0 0 8 7 2 O 0 0 0 8 0 0 1 9 0 O 0 7 3 1 0 1 1 6 4 0 0 19 2 0 0 3 7 9 0 0 I 基于已有的试验数据 ， 对影响再生混凝土砌块抗压强 度的因素进行灰色关联分析 ， 得出水灰比是影响其抗压强度 的主要因素， 其次是再生细骨料取代率， 最后是再生粗骨料 取代率； 灰色关联分析方法的运用将从理论上指导再生混 凝土空心砌块的配制， 减少不必要的重复和反复， 节约了大 量的试验资源； 利用 G M( 1 ， N ) 模型建立再生混凝土砌块 抗压强度的预测方程， 模型具有较好的预测精度， 其预测的 结果有一定的参考价值， 为再生混凝土空心砌块定量预测分 析提供了一种有效的方法。 参考文献 1 邢振贤， 周 日 农 再生混凝土性能研究与开发思路 J 新型 建筑材料， 1 9 9 9 ( 7 ) ： 2 9 3 1 2 刘思峰， 党耀国， 方志耕， 等 灰色系统理论及其运用 M 北 京 ： 科学出版社 ， 2 0 1 0 3 李丹， 王汝恒， 陶俊林 ， 刘洋 承重墙用再生混凝土空心砌块 的配合比设计 J 新型建筑材料 ， 2 0 1 2 ， ( 1 ) ： 3 6 3 9 4 党耀国， 刘思峰， 王正新， 林益， 等 灰色预测与决策模型研究 ra 北京 ： 科学出版社， 2 O O 9 5 周伟。 方志耕 非线性优化 c M( 1 ， N ) 模型及其应用研究 J 系统工程与电子技术 2 0 1 0 ， 3 2 ( 2 ) ： 3 1 8 3 2 0 6 李翠凤， 戴文战 非等间距 G M( 1 ， 1 ) 模型背景值构造方法及 应用 J 清华大学学报( 自 然科学版) ， 2 0 0 7 ， 4 2 ( s 2 ) ： 1 7 2 9 7 尚军亮， 方敏 一种优化的高精度灰色 G M( 1 。 1 ) 预测模型 J 电子与信息学报， 2 0 1 2 ， 3 2 ( 6 ) ： 1 3 0 1 1 3 0 5 8 张荚姿， 范颖芳， 赵颖华 受盐酸腐蚀混凝土抗压强度的灰色 预测模型 J 建筑材料学报， 2 O 0 7 ， 1 o ( 4 ) ： 3 9 7 4 0 1 【 收稿日期 2 0 1 3 0 9 1 3 作者简介】 苏江林( 1 9 8 6一) ， 男， 福建泉州人， 硕士研究生， 研究方向： 混凝土结构。