[发明专利]一种海洋环境下混凝土强度劣化预测评价方法

说明书

本发明提供了一种海洋环境下混凝土强度劣化预测评价方法，通过实验检测不同配比下混凝土在海洋环境下随龄期强度劣化的数据，将获得的运行数据分为训练组和测试组，其中影响混凝土强度的因素作为因素属性集，强度劣化的状态作为劣化结果属性集，进行决策树建模，按照所述对应属性的属性值选择输出分支，直至到达叶子节点，将叶子节点存放的运行类别作为分析结果输出，进行模型性能评估并采用C4.5算法对建立的决策树减枝。本发明针对复杂混凝土服役环境劣化条件以及最终劣化状态响应，采用ID3算法得到最终的决策树状图，并使用C4.5优化算法对决策树进行减枝，能够明显提高决策树的性能，更好的对海洋服役条件下混凝土强度劣化状态做出预测评价，从而能得到建筑物强度的劣化即时信息，提前对建筑物耐久性破坏造成的危险进行评估。

技术领域

本发明涉及一种混凝土强度预测方法，具体涉及一种海洋环境下混凝土强度预测方法。

背景技术

随着经济的发展，大量的建筑工程在海洋环境中开展。在海洋环境下，Mg²⁺浓度、SO₄^2-浓度、Cl^-浓度、温度等因素相互之间耦合作用导致混凝土性能劣化，尤其是强度的退化，从而使海洋环境下混凝土建筑物的耐久性成为研究者们关注的问题。而海洋环境下混凝土强度服役状态的预测评价，对于混凝土结构的安全性判定以及建筑物的服役寿命的预测及设计具有重要意义。由于多种因素之间错综复杂，相互耦合以及不可避免的偶然因素，导致预测评价出强度的劣化状态，是非常困难的。

传统的回归统计方法以及半经验半理论推导的方法，得到的结果不是很理想，并且有一定局限性，很难从某一次或者少量的实验数据中得到合理的混凝土性能劣化的规律。因此从大数据分析出发，探索其中的复杂规律势在必行。但是在实际的混凝土服役环境下，能充分考虑服役环境的变化和材料组分变化对混凝土性能的影响，并探究其潜在的显性逻辑关系，是非常困难的。

因此，有必要提出混凝土性能劣化的预测新方法，提取潜在的逻辑推理关系，这对于混凝土设计和以耐久性具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种海洋环境下混凝土强度劣化预测评价方法，通过处理不同服役条件下、不同时期的劣化数据，并进行分析建模，得到树状IF-THAN决策逻辑规则，最终预测服役混凝土不同年限和服役环境下强度的退化情况。

技术方案：本发明提供了一种海洋环境下混凝土强度劣化预测评价方法，包括以下步骤：

(1)通过实验检测不同配比下混凝土在海洋环境下随龄期强度劣化的数据，并收集已有公开文献中的数据形成数据库；

(2)将获得的运行数据分为训练组和测试组，其中影响混凝土强度的因素作为因素属性集，强度劣化的状态作为劣化结果属性集；

(3)进行决策树建模：

(3.1)将训练组按属性进行划分，计算每个属性的信息增益，选择信息增益值最大的属性作为特征属性，并设置优先级，作为决策树的一级中间节点，所对应的劣化状态的属性类别作为一级分支；

(3.2)依次从训练组中取出属性，确定属性的信息增益，直至得到训练组中所有属性的信息增益，对所有属性的信息增益进行排序，信息增益值最大的属性即为特征属性；

(3.3)按照特征属性的类别种类将训练组进行划分，训练群组将已经判定为特征属性的属性去除，并判断剔除的特征属性是否存在使运行类别为劣化状态的类别，如果存在，则劣化状态类别对应的下一节点为叶子节点，该叶子节点中存储劣化的运行类别，并进入步骤(3.4)；若剔除的特征属性不存在劣化状态的类别，则继续寻找其他属性进行分支；

(3.4)在每个新划分的训练群组中计算每个属性的信息增益，选择信息增益值最大的属性作为特征属性，并设置优先级为r，作为决策树的r级中间节点，其中r＝2，3，4，…N，N为正整数，逐层形成决策树节点；