基于人工神经网络和统计理论的混凝土碳化深度预测-结构工程专业论文.docxVIP

基于人工神经网络和统计理论的混凝土 基于人工神经网络和统计理论的混凝土 碳化深度预测 摘 要 碳化是导致钢簏混凝土结构耐久性破坏的主要腺因之一。本文 研究的目标是提出具有工程实用价值的混凝土碳化深度预测的方 法。 在考虑多种碳化影响因素条件卜，本文提出最大碳化深度的概 念，尝试将荚运用到实际工程结构的碳化预测中。并结合统计方 法、自组织神经网络和BP神经网络进行最大碳化深度预测，力求 将单一方法存在的弊病进行弥补。 结果表明，多种方法结合，优于使竭单一方法，预测效果较 好，基本能满足实际工程设计的需要。 关键词：自组织神经潮络 BP神经网络 碳化影响因子碳 化系数 最大碳化深度 PREDICTlNG PREDICTlNG THE CARBONATED CoNCRETE DEPTH BASED ON ARTlFICIAL NEURAL NETWoRK AND PRoBABlLITY STATISTCS ABSTACT of main damage aim evelopment models max-carbonization through propagation(BP)networks，which make method KEY WORDS： nctworks；BP influencing 第一章混凝土碳化研究的现状与问题 第一章混凝土碳化研究的现状与问题 1．t混凝±碳化研究的意义 H前混凝卜结构依然是我国土木工程应用擐为』“泛最为常见的结构形式，众所舟知， 钢筋混箍土是一一种耐久牲能良好的建筑村辩，熬丽，赛使用茸载和环境等因素作用下，仍 然存在材料老化、腐蚀，以及由此引起的结构性能劣化等问题。在般大气环境条件下， 混凝十碱化并弓l起坶矍其中锅筋盼锈浊雉影响混凝土酎久性的最主要困素。 混凝土是一种强碱性材料(pH12 5)．钢筋在这种环境_F产生钝化膜而不会锈蚀，但 当有C02和水汽从混凝土袭面通过空隙进^混凝士内部时，和混凝上材料中的碱性物质中 和，台导致混凝上的pH值降低。当混箍土完全碳化后，就出现pH9鼢情况，在遗种 环境下，钢筋就击发生锈蚀，钢筋锈蚀又会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间粘 结力破坏，钢筋受力截面减少，结掏耐久性降低等 系列不是后聚。 l乏期以来．结构工程学科研究的重点是如何使结构设计理论与设计方法更台理．其：亡 作主凳集中在结构的使用阶段，只管建穗，建挢。不管修房、修轿，藤大量的安±事故发 生在结构的老化阶段，且结构在老化阶段的维修加周费用之高往往超出了人们的想象。前 苏联“^，石”和“十五”维修改造坫的投资占上业建筑总投资的65％：英国1980年建筑 物维修藏造L箨占英国建筑I程息晕的三势之二：瑞典1983年删丁维修投遗的投资占建筑 业总投资的50％ 。在我国的F业与民朋建筑中．钢筋混凝土结构，}}fj相当的比例。田于 混凝蜘羡仡和钢筋锈蚀{}起的续构破坏翊题非常严重。据1979年盼竭查，巴商36％的建 筑物需要大修，～般的冶金、化工等工业建筑，其安垒使用期仅为5～7年I“。由丁混凝土 在鑫种外部介质作用下会发生碳化，其耐久’降往往没肖人们所预测的那么长，对混凝土碳 纯的颡测和评估是提高混凝土耐久性，减少和防I}结构在老化骱段的安全问题的重要』= 作。 1．2 混凝±碳化研究现状 从已有文献来看，溉凝十琏化是混凝十耐久性研究中近十几年来所『与比例较多的卟 方面。20世纪60年代，国簖卜些发选国家就开始熏视混凝土结构的削久-性问题，对混 凝j．磋化进_{Y-7大鼙的实验研究及理论分析。国内飙20世纪∞年代玎始磷究耀凝土碟化 与钢筋锈蚀趔题，通过映速碳化实验、}妾期暴露蜜验及实际工程调查，研究混凝±碳纯的 与钢筋锈蚀趔题，通过映速碳化实验、}妾期暴露蜜验及实际工程调查，研究混凝±碳纯的 影响西幕与碳仡深度预测模型。经过40多年的研究-翻舟外对混凝土碱化机理与影响因豢 已经有了深刻的认识，弗提出了很多种碳化深度的计算模型，为进一步研究混凝土中的钢 筋锈链与混凝卜结构的昔靠预测提供了基础。 2。1混凝土碳化机理 概凝土碳化魁指水泥石的水化产物与耶境中的：氧化碳作用，生成碳酸钙或其他物质 孵现象．这是一个撮其复杂的多柱裼理化过稗。 普通硅酸盐承泥混凝土中水泥熟料的主要矿物成分有硅酸盐三钙、硅酸二钙、铝酸三 钙，铁铝酸四钙及石膏等，其水化产物为氢氧化钙(约占25％)、艰化硅酸钙(约占 60％)、水化铝酸钙、水他碗铝酸钙等，充分术诧后．混凝土孔隙水溶液为氯氧化钙饱和溶 液，其pH值约12-13，呈强碱性。在水泥水化过程中，由于化学收缩、自由水蒸发等多种 原因，碰混凝±内部存在大小不同的毛绌管、孔隙、气缒等，天气中的氧化碳透过这些 孔隙向混凝卜内部扩散，井溶解于孔隙内的液相，在孔隙