基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法及系统

本发明属于混凝土强度预测，尤其涉及基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法及系统。

背景技术：

1、随着现代建筑技术的不断发展，建筑材料要求不断提高，绿色发展战略的持续推动下，混凝土行业从多个方面践行绿色发展理念，对水泥混凝土这一建筑材料也提出了更高的要求。混凝土是一种抗压强度大而抗张拉强度相对较低的脆性材料，随着现代建筑技术的不断发展，正朝着高强度、高耐久性的方向发展。

2、近年来我国不断将混凝土与植物纤维结合起来，在增加混凝土强度的同时也将价值较低的农业废弃物结合起来，椰子壳就是其中之一。椰子壳作为一种价格低廉、取材方便且不易处理的农业垃圾，其化学成分含灰分0.61%，木质素36.51%，纤维素53.06%。研究表明，纤维可有效提高混凝土的力学性能和路用性能，并改善其水稳定性、抗疲劳特性及抗塑性变形能力；木质素纤维可有效提升混凝土低温抗裂性能；纤维素纤维的掺加可以较大程度提高混凝土的抗拉强度，一定程度上提高混凝土的抗压强度，大幅提高混凝土的抗冻性能，改善混凝土内部孔隙结构。

3、但现在椰子壳使用率并不高，主要原因是椰子壳处理后与混凝土混合，混凝土强度并没有达到要求。因此，现有技术中存在椰子壳利用率低和混凝土强度满足不了某些场景下的强度需要的问题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法及系统，能够通过随机森林预测算法预测出混凝土最佳强度时，椰壳纤维的长度和配比。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法。

4、基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，包括以下步骤：

5、获取椰壳纤维，将椰壳纤维的长度和配比作为骨料参数，基于不同的骨料参数构建对照实验组，使椰壳纤维与混凝土原材料混合，进行模型试件的浇筑；

6、选取性能参数，通过浇筑的模型试件获取每一实验组的性能；

7、建立随机森林预测模型，将每一实验组对应的骨料参数和获取的性能参数数值作为训练数据组，对随机森林预测模型进行训练；

8、基于训练好的随机森林预测模型寻找达到最优性能参数时的骨料参数，得到椰壳纤维混入混凝土的最优长度和配比方案。

9、本发明第二方面提供了基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的系统。

10、基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的系统，包括：

11、试件浇筑模块，被配置为：获取椰壳纤维，将椰壳纤维的长度和配比作为骨料参数，基于不同的骨料参数构建对照实验组，使椰壳纤维与混凝土原材料混合，进行模型试件的浇筑；

12、性能计算模块，被配置为：选取性能参数，通过浇筑的模型试件获取每一实验组的性能；

13、训练模块，被配置为：建立随机森林预测模型，将每一实验组对应的骨料参数和获取的性能参数数值作为训练数据组，对随机森林预测模型进行训练；

14、寻优模块，被配置为：基于训练好的随机森林预测模型寻找达到最优性能参数时的骨料参数，得到椰壳纤维混入混凝土的最优长度和配比方案。

15、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法中的步骤。

16、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法中的步骤。

17、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

18、（1）本发明提供了一种基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法及系统，利用了机器学习中的随机森林算法，通过多组对照实验获取实验数据，对实验数据进行训练和学习，再利用训练好的预测模型，实现了通过输入椰壳纤维的长度和配比填入量来预测模型件的抗折强度和抗压强度，并基于此找到了椰壳纤维最佳的掺入长度和掺入配比。

19、（2）本发明提出了一种对椰壳的新处理方法，在现有方法的基础上调整化学物质的数量和处理时间，使椰壳在时间相对较少的前提下可以得到纤维均匀、杂质少、残脂率低的椰壳纤维。

20、（3）本发明中设计了对照实验，在对照实验中不但考虑到了椰壳纤维的加入量，也考虑到椰壳纤维添入时的纤维长度变化对试件强度的影响，获取的数据作为训练数据具有较高的准确度，便于训练出更加精准的模型。

21、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于，获取椰壳纤维，具体包括：

3.如权利要求1所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于，基于不同的骨料参数构建对照实验组，具体为：

4.如权利要求1所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于，抗折强度计算公式为：

6.如权利要求1所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于，对随机森林预测模型进行训练，具体为：

7.如权利要求6所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法，其特征在于：

8.基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的系统，其特征在于：包括：

9.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法中的步骤。

10.电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法中的步骤。

技术总结
本发明提出了基于随机森林预测椰壳纤维提高混凝土强度的方法及系统，涉及混凝土强度预测技术领域。包括获取椰壳纤维，将椰壳纤维的长度和配比作为骨料参数，基于不同的骨料参数构建对照实验组，使椰壳纤维与混凝土原材料混合，进行模型试件的浇筑；选取性能参数，通过浇筑的模型试件获取每一实验组的性能；建立随机森林预测模型，将每一实验组对应的骨料参数和获取的性能参数数值作为训练数据组，对随机森林预测模型进行训练；基于训练好的随机森林预测模型寻找达到最优性能参数时的骨料参数，得到椰壳纤维混入混凝土的最优长度和配比方案。本发明能够通过随机森林预测算法预测出混凝土最佳强度时椰壳纤维的长度和配比。

技术研发人员：李岩,程之恒,吴建清,王小超,许孝滨,王建柱,田源,杜聪
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17