使用实验研究和人工神经网络通过响应表面方法和ANOVA优化人类头发混凝土
Sadık Alper Yıldızel1, Memduh Karalar2, Ceyhun Aksoylu3
1Department of Civil Engineering, Engineering Faculty, Karamanoglu Mehmetbey University, 70200, Karaman, Turkey.
人类头发 (HH) 纤维增强混凝土的强度高达3%的含量,提供可持续的建筑材料. 除此之外,由于分散问题,性能下降,但高级建模证实了可行性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 土木工程 土木工程是指土木工程.
- 可持续建筑 可持续建筑
背景情况:
- 越来越多的人对环保建筑材料的需求.
- 探索废物材料,如人类头发 (HH),用于混凝土钢筋.
- 需要了解HH纤维对混凝土性能的影响.
研究的目的:
- 评估人类头发 (HH) 纤维对新鲜,物理和机械混凝土性能的影响.
- 为了确定最佳的HH纤维含量和水泥修改以提高性能.
- 使用人工神经网络 (ANN) 开发混凝土强度的预测模型,并通过响应表面方法 (RSM) 优化混合设计.
主要方法:
- 在混凝土混合物中加入HH纤维 (1-5%的水泥重量).
- 新鲜,物理和机械性能的实验测试.
- 开发ANN模型来预测压力强度 (CS),屈曲强度 (FS) 和分裂拉力强度 (STS).
- 应用RSM和差异分析 (ANOVA) 进行混合设计优化和因素显著性分析.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM),能量分散X射线光谱 (EDX) 和X射线衍射 (XRD) 的微结构分析.
主要成果:
- 混凝土的机械性能得到改善,HH纤维含量高达3%,进一步增加导致性能降低.
- 一个ANN模型准确地预测了机械强度.
- RSM模型显示了CS,FS和STS的高相关系数 (R2>0.93).
- ANOVA证实了输入参数的统计学意义 (p < 0.05).
- 微结构分析证实了HH集成,并支持了机械性质的发现.
结论:
- 人类头发 (HH) 是一种可行的可持续纤维,用于混凝土钢筋.
- 最佳的HH剂量 (高达3%) 提高了关键的具体性能指标.
- 综合使用ANN,RSM和ANOVA为优化新型混凝土复合材料和理解性能增强机制提供了强大的框架.
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