模糊聚类分析判断影响混凝土耐久性的主要原因论文_陈国鑫

西安建筑科技大学，土木工程学院 陕西 西安 710055

摘要：本文以模糊数学的理论为基础，应用模糊数学中的模糊聚类分析和模糊综合评判方法监测了不同条件下混凝土碳化深度，并进行可靠分析。结果表明应用模糊聚类分析和模糊综合评判可有效地监测在不同条件下的混凝土耐久性，且判断正确，符合实际情况，获得了良好的结果。

关键词：模糊数学；混凝土耐久性；不同条件

一、影响混凝土耐久性的主要因素

混凝土因其经济、养护费用低、工作性能良好等优点在工程结构中得到了越来越广泛的应用。然而,自混凝土应用至今的150年间,大量的钢筋混凝土结构由于耐久性不足提前失效,使国民经济蒙受了巨大的损失。影响混凝土耐久性的主要因素可概括为环境因素、材料因素、设计因素和施工因素等四个方面，本文着重分析环境因素对混凝土耐久性的破坏。环境因素包括氯离子浓度、CO2、SO2等酸性气体含量、盐分含量、湿度等条件，这些不同的环境对混凝土的耐久性破坏程度是不相同的。

模糊数学是用数学方法来解决一些模糊问题。所谓模糊问题是指界限不清或隶属关系不明确的问题，不同的环境因素对混凝土耐久性的破坏程度是模糊的，人为地用特定的分级标准去评价混凝土破坏程度是不确切的。应用模糊理论处理模糊问题，才能符合实际，判断合理。模糊数学已在土木材料科学领域中得到了应用，如用模糊数学方法在工程造价、材料分类、工程流程划分等方面获得了满意的结果。本文主要应用模糊聚类分析方法，进行了影响混凝土耐久性的因素分析。

二、运用模糊聚类方法对相关数据进行分析

所谓模糊聚类分析，就是用模糊等价关系对事物进行分类。它能够将一批样本(或变量)数据根据其诸多特征，按照性质的亲疏程度，在没有先验知识的情况下进行分类，产生多个分类结果，分类内部个体特征具有相似性，不同类之间个体特征的差异性较大。

1、不同环境因素下的混凝土破坏监测数据

为了分析不同环境因素下混凝土破坏监测数据，我们选取不同构建进行测试，其参数如表1所示。数据处理流程如下：

表1 不同条件下混凝土构件的平均碳化深度（单位：mm）

2.2综合评判

由于影响混凝土的因素不同，故碳化深度也不同，特给出权重A=（0.12，0.33，0.10，0.21，0.15），计算得

由结果可得，五种因素影响混凝土耐久性程度由高到低的排序为：CO2、湿度、氯离子、盐分、SO2。

三、结果与分析

（1）本文利用模糊聚类分析和综合评判方法对不同条件下混凝土的碳化深度监测数据进行综合分析，根据聚类的结果，选取适当的权重，并讨论了各影响因素对混凝土碳化影响程度的大小。

（2）根据多因素综合评判方法的原理知道，各因素综合评价指标的高低反应了其对混凝土破坏程度的大小，综合评价指标越高，其影响程度越大，反之就越小。由综合评判结果可以看出，各因素的影响程度从高到低依次为:CO2、湿度、氯离子、盐分、SO2。为了确保混凝土的耐久性，应注意控制CO2、湿度，同时在这两个方面改进混凝土。

四、总结

影响混凝土的耐久性的因素有很多，并且各个影响因素之间相互作用复杂，且标准不一，量纲不一，为了得到一个合理的评判结果，普通的评价方法具有不确定性，采用模糊数学方法较为合理。本文充分利用了混凝土碳化因素在评价中所存在的模糊性特点，充分考虑了评价因素指标值和评价因素权重对混凝土破坏的共同影响，从而将模糊数学方法应用在混凝土碳化评估当中。模糊数学方法能将影响混凝土碳化因素中一些不易定量的因素加以定量化进行综合评价，能得到更符合现实的结论。

参考文献

[1]王婷,刘林等. 应用模糊数学(第二版):西安建筑科技大学,2008.

[2]魏华. 基于模糊数学理论的混凝土结构耐久性评估[J];大连理工大学,2007.

[3]谢季坚,刘承平等. 模糊数学方法及其应用(第四版);华中科技大学出版社,2013.

[4]魏华,刘军等. 混凝土结构耐久性模糊综合评估[J];大连理工大学,2006.

论文作者:陈国鑫

论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期

论文发表时间:2018/12/15

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