王 壹 張應(yīng)遷 陳 源

（四川輕化工大學(xué)，四川 自貢 643000）

0 引言

在目前大多數(shù)建筑行業(yè)中，依舊采用傳統(tǒng)的混凝土配比方法。即使用“保羅米公式”求出水灰比列，然后通過查表來得出用水量以及需要混合的水泥比例，再通過查表得知需要混入的砂石含量比率，通過絕對體積法來計(jì)算出砂石的用量；同時還有使用絕對密度法來對砂石的使用含量進(jìn)行推算的。[1]雖然使用的推算方法不同，但是這些方法都有一個共性，就是需要依靠經(jīng)驗(yàn)性的表格來對水泥混凝土的配比進(jìn)行查找。而在現(xiàn)代的建筑工程要求中，傳統(tǒng)的水泥混凝土已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠達(dá)到現(xiàn)在的建筑標(biāo)準(zhǔn)。而傳統(tǒng)的水泥混凝土配比表格，對更為復(fù)雜的再生混凝土無法進(jìn)行原料配比。因?yàn)樵偕炷林谐藢λ嗟氖褂眠€有更多的復(fù)合材料以及工業(yè)廢棄物中的硅灰和粉煤灰，這些材料在傳統(tǒng)的水泥混凝土配料表中都是找不到的，因而查表法無法使用。

1 人工智能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)是由大量的基本信息原件來進(jìn)行信息整合以及信息模擬的數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，模仿人類大腦對不同神經(jīng)元的整合以及通過復(fù)雜的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來對信息進(jìn)行處理的過程。[2]其實(shí)從本質(zhì)上講，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)更類似于一種數(shù)學(xué)公式；不過，這種數(shù)學(xué)公式不再基于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)，而是建立于數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，對于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型無法通過建模來解決的數(shù)據(jù)問題，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行很好的處理運(yùn)算；就比如說對于無規(guī)則也不能用簡單數(shù)學(xué)公式來進(jìn)行描述的問題，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型方法是不能進(jìn)行解決的，但是人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)卻可以對這些問題進(jìn)行很好的數(shù)據(jù)整理、分類，并且加以處理，然后通過不斷的擬合模擬，得出最優(yōu)結(jié)論；而對于再生水泥混凝土的配比結(jié)構(gòu)問題，恰好符合人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的無規(guī)則性以及原始性。所以本文將通過人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來對再生混凝土的最優(yōu)配比進(jìn)行研究。[3]

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

與傳統(tǒng)的普通水泥混凝土相比，再生混凝土的物理抗壓性、承重性、坍塌度以及保水性都有很強(qiáng)的優(yōu)勢。然而，這些特性需要通過很復(fù)雜的因素均衡來實(shí)現(xiàn)。對再生混凝土最優(yōu)配比的方案研究，就是想要尋求在再生混凝土的配比過程中對各個因素的協(xié)調(diào)。以求在再生混凝土的使用過程中，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)以及國際中的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再生混凝土的強(qiáng)度，耐久性以及各種工程特性主要與以下一些因素有關(guān)。[4]大致包括用砂量、再生骨料的摻雜、用水量、附加用水量、骨料壓碎的指標(biāo)、原骨料的用量、減水劑的使用以及超細(xì)摻合料如硅灰和煤粉灰。

這里提到了再生骨料，大致類似于傳統(tǒng)的水泥混凝土中水泥砂石的使用。對再生混凝土起到了基礎(chǔ)硬度與強(qiáng)度的保證作用。同時，就好像傳統(tǒng)水泥的吸水性一樣，再生骨料中大量的粘附砂漿也會對配比原料中的水分進(jìn)行大量的吸收。且由于再生骨料配比含量并不確定，所以對水的配比使用含量也是不確定的，所需要再根據(jù)再生骨料使用量的多少來確定附加水的用水量。在建筑工程建造過程中，我們不可能只對企業(yè)要求的建筑施工強(qiáng)度這一單一因素進(jìn)行控制，建筑建造的質(zhì)量同時還應(yīng)該包括其他因素，比如混凝土的坍落度、保水性以及黏力、聚合度。只有這一系列的建筑因素達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求并且遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)的混凝土建筑標(biāo)準(zhǔn)，再生混凝土才具有在正常的建筑施工過程中進(jìn)行使用的意義。

但是就上文所提到的內(nèi)容，對于影響再生混凝土強(qiáng)度以及各種工作特性的因素復(fù)雜而多變。很難通過簡單的數(shù)學(xué)模型以及幾個數(shù)學(xué)公式來進(jìn)行表達(dá)模擬。這也就是造成再生混凝土不能夠像傳統(tǒng)混凝土一樣廣泛的推廣使用的重要原因之一，同時也不可能擁有經(jīng)驗(yàn)性的配料表來用于日常施工中進(jìn)行查表操作。其實(shí)這也是本文所研究的方向，想要通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合整理來填補(bǔ)國內(nèi)再生混凝土使用配比過程的行業(yè)空白。同時不斷完善國內(nèi)的建筑工程水平與質(zhì)量。[5]

所查閱的文獻(xiàn)中進(jìn)行了20 組不同環(huán)境條件影響下的再生混凝土的實(shí)驗(yàn)。通過對環(huán)境因素、配料因素以及含水量因素等各種因素的變量控制。在混凝土充分混合以后，首先對混凝土的密度以及保水量進(jìn)行觀測記錄。然后對混凝土的黏度以及晾曬完成以后的建筑強(qiáng)度、硬度進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)以后，對其立方體的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。在對再生混凝土的測試中，根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)結(jié)果可分為：良好、較好、一般、較差、很差的大致等級劃分。為了更便于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，這些數(shù)據(jù)可以量化為1.0、0.8、0.5、0.2、0.1，來對應(yīng)不同的等級強(qiáng)度。以便于在人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合的過程中能達(dá)到更好的擬合效果。下面就是文獻(xiàn)中的參考數(shù)據(jù)表格：

再生混凝土的試驗(yàn)參數(shù)

3 網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建以及實(shí)驗(yàn)過程

人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中目前應(yīng)用較為廣泛的應(yīng)當(dāng)是BP 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。BP 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是基于誤差反向傳播算法的多層是前向性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。BP 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)主要包括輸入層、輸出層、隱含層以及各單元之間的相互聯(lián)系。輸入、輸出層一般都為一層，而想要對數(shù)據(jù)擬合達(dá)到更好的效果，就要不停地對數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的模擬處理。BP 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中通過增加隱含層的層數(shù)來不斷的反復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬這一過程，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。輸出?biāo)準(zhǔn)是以通過調(diào)整權(quán)值Wij，來使得誤差信號達(dá)到最小。當(dāng)誤差達(dá)到不能夠再減小的最小程度時，就說明數(shù)據(jù)的擬合已經(jīng)找到了最優(yōu)解。然后對所擬合的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行整理輸出。

4 結(jié)語

由于本實(shí)驗(yàn)過程中對于數(shù)據(jù)來源選取范圍較小，以及參考資料中數(shù)據(jù)范圍可變性不大。導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定的誤差?？赡芘c實(shí)際施工過程中的預(yù)期效果存在一定比例的偏差。但是基本實(shí)驗(yàn)原理是沒有問題的，同時，對于數(shù)據(jù)的模擬過程也可以很好地說明，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是很適合用于再生混凝土最優(yōu)配比問題的求解過程的。在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)模擬結(jié)論，在以后工地施工的實(shí)踐過程中，通過不斷的改變再生骨料的投放比例以及用水量的大小，來對操作結(jié)果進(jìn)行觀察，同時將這些數(shù)據(jù)量化輸入到本文所建立的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行調(diào)試，如果能夠通過數(shù)據(jù)擬合獲得更好的再生混凝土材料配比結(jié)果，則可以進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)，通過對材料硬度、黏力聚合度、保水量以及坍落度等一系列的標(biāo)準(zhǔn)檢測，來驗(yàn)證人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)擬合結(jié)果，并通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)擬合以后得出最佳的配比方案。為以后施工建設(shè)中的再生混凝土配比，以及再生混凝土的應(yīng)用質(zhì)量探尋更好的技術(shù)革新方向，使得再生混凝土技術(shù)不斷發(fā)展。