Для повышения прочности бетона исследователи придумывают новые методы армирования — обычно металлическими конструкциями или нановолокнами. Профессор РУДН с коллегами из Ирана нашли более простой способ. Даже из обычной бетонной смеси можно получить более прочный материал. Главное – правильно подобрать пропорции и условия закалки. Результаты опубликованы в Buildings.
Чтобы сделать бетон более устойчивым к статическим и циклическим нагрузкам, его дополняют «каркасом» — арматурой или нановолокнами. В то же время необходимо искать способы укрепления бетона даже без армирования. Например, необходимо отремонтировать старые конструкции, построенные из обычного бетона. Профессор РУДН вместе с коллегами из Ирана провел серию экспериментов и создал искусственную нейронную сеть, чтобы рассчитать, как сделать бетон прочнее без новых «ингредиентов».
«Бетон представляет собой композиционный материал из мелких и крупных заполнителей, которые скрепляются друг с другом цементным раствором и затвердевают. Для повышения статической и циклической прочности зданий инженеры-строители используют железобетон. Однако в мире все еще есть старые конструкции из обычного бетона, которые нуждаются в реконструкции. Поэтому поиск практичных и недорогих способов повышения прочности обычного бетона по-прежнему остается важной задачей. Большинство исследований уже устарели, и лишь немногие ученые используют новые методы, такие как интеллектуальный анализ данных, алгоритмы нейронных сетей, гибридные методы оптимизации и машинное обучение, для оценки прочности обычного бетона», — сказал Казем Реза Кашизаде, профессор кафедры транспорта РУДН. Университет.
Инженеры рассчитали оптимальные параметры смеси, которые делают бетон максимально прочным без использования дополнительных элементов. На прочность влияет форма и размер частиц наполнителя — щебня, гравия или песка — и температура застывания раствора. Наилучшая форма частиц наполнителя – округлая. Остроугольные фракции, наоборот, уменьшают прочность. По мере увеличения размера частиц прочность увеличивается. А температуру застывания раствора лучше всего поддерживать на уровне 10градусов Цельсия. Таким способом можно добиться повышения прочности бетона на 30%.
Для моделирования инженеры РУДН создали искусственную нейронную сеть, используя так называемый метод обратного распространения ошибки. Чтобы обучить нейронную сеть, исследователи провели серию экспериментов с разными образцами бетона. Часть экспериментальных данных была оставлена для проверки полученной модели.
«Мы обнаружили, что в обычном бетоне существенное влияние на прочность оказывают внешний вид заполнителей, их размер и геометрия, а также условия твердения. Мы экспериментально исследовали взаимосвязь между этими параметрами и получили наилучшие условия для получения прочных бетон», — сказал профессор Кашизаде.
Источник: techxplore.com