Türkiye Yapay Zeka Akademisi × Huawei Student Developers

Betonu kırmadan dayanımını kestirebilir miyiz?

Şantiyede numune kür havuzuna girer ve 28 gün beklenir. Bu sayfa iki iş yapıyor: bir makine öğrenmesi modeliyle karışımın basınç dayanımını tahmin ediyor, sonra bu tahmini TS EN 206-1'in karakteristik dayanım ve etki sınıfı şartlarıyla karşılaştırıyor. Deneme karışımlarını azaltmaya yarayan bir ön eleme aracı; karışım hesabının yerine geçmez.

Kod ve defter Veri seti

Birim sistemi
kg/m³ · MPa

Karışım reçetesi

Hazır karışımlar. Her biri veri setinden alınmış gerçek bir numune:

28gün
290kg/m³
168kg/m³
0kg/m³
96kg/m³
9.4kg/m³
Agregalar
961kg/m³
865kg/m³

Kullanım koşulu ve üretim

5.0MPa

Kaydırıcılardaki açık bant, veri setindeki karışımların çoğunun bulunduğu aralık. Modelin gördüğü en düşük ve en yüksek değerler kaydırıcıların uçları.

Tahmin edilen dayanım

Random forest

37.3 MPa C35/45

ortalama tahmin · 5412 psi · model sapması ±5.2 MPa

Aynı karışımın yaşa göre dayanım eğrisi (gün / MPa)

Numune yaşına göre tahmin edilen basınç dayanımı eğrisi

TS EN 206-1 değerlendirmesi

43.3 fcm tahmini (MPa) model ortalaması, ±5.2 MPa
7.4 güvenlik payı (MPa) Çizelge 14, 1,48σ
35.9 fck tahmini (MPa) karakteristik dayanım
C35/45 ulaşılan sınıf fck üzerinden

Çizelge F.1 şartıSınırBu karışımDurum
En büyük su/çimento oranı 0,500,57 -
En küçük dayanım sınıfı C30/37C35/45 -
En az çimento içeriği (kg/m³) 300313 -
En az hava içeriği (%) -veri yok -

Su / çimento oranı

SU / ÇİMENTO 0.57
0.250.40 0.601.90

Ulaşılan dayanım sınıfı

Bu değerlendirmenin kapsamadıkları

Veri seti çimento tipini ve dayanım sınıfını, agreganın en büyük tane büyüklüğünü (Dmaks), hava içeriğini, klorür sınıfını ve kıvam sınıfını içermiyor. Bunlar olmadan TS EN 206-1'e uygun bir beton tanımı yapılamaz. Sayfa bir ön eleme aracıdır: deneme karışımlarını azaltmaya yarar, karışım hesabının ve laboratuvar deneme dökümünün yerine geçmez.

Sınır değerler TS EN 206-1/Nisan 2002 Çizelge F.1'den alınmıştır. Bu ek bilgi için verilmiştir ve CEM I çimento içindir; bağlayıcı değerler betonun kullanılacağı yerde geçerli hükümlerdir (Türkiye'de TS 13515). Uçucu kül k-değeri Madde 5.2.5.2.2'ye göre uygulanıyor: uçucu kül/çimento oranının 0,33'ü aşan kısmı hesaba katılmıyor. Standart cüruf için k-değeri tanımlamadığından cüruf bağlayıcı olarak sayılmıyor. Karakteristik dayanım Çizelge 14 uygunluk kriterinin tersine çevrilmesiyle tahmin ediliyor; gerçek sınıf beyanı ancak belirtilen sayıda gerçek deney sonucuyla yapılır.

Bu sayfa ne yapıyor

Sayfa iki katmandan oluşuyor ve ikisini karıştırmamak önemli. Üstteki katman istatistiksel: makine öğrenmesi modeli karışımdan bir dayanım ortalaması tahmin ediyor. Alttaki katman kuralcı: TS EN 206-1'in Çizelge 14 uygunluk kriteri ve Çizelge F.1 sınır değerleri, tahmin üzerinde deterministik olarak işletiliyor. Bir tahmini doğrudan beton sınıfı saymak yaygın bir hata; sınıf karakteristik dayanımla tanımlı, ortalamayla değil.

Model, 1030 gerçek beton numunesinin karışım oranları ve kırım sonuçlarıyla eğitildi. Girdiler bir metreküp betona giren malzeme miktarları ve numunenin yaşı. Çıktı, o numunenin basınç dayanımı.

Doğrusal regresyon bu işte 0.63'te kaldı, çünkü beton doğrusal davranmıyor: çimentoyu iki katına çıkarmak dayanımı iki katına çıkarmıyor. Polinom regresyon 0.78'e, random forest ise 0.89'a ulaştı.

Reçeteye bir de su/çimento oranı eklendi. Bu sütun veride hazır durmuyor, sudan ve çimentodan hesaplanıyor. Tek başına suyun dayanımla ilişkisi zayıfken (-0.29), oranın ilişkisi belirgin şekilde güçlü (-0.50). Şantiyede yıllardır konuşulan şeyin veriye yansıması bu.

Yukarıdaki eğri, aynı karışımın farklı yaşlarda modele sorulmasıyla çiziliyor. Eğrinin yer yer düzleşmesi ya da hafif geri gitmesi betonun davranışı değil, modelin davranışı: random forest basamaklı tahmin üretir ve veride az örneği olan yaşlarda emin olamaz.

Test seti başarımı

0.89R² (random forest)
5.2RMSE (MPa)
0.78R² (polinom)
0.63R² (doğrusal)

Modelin daha önce görmediği 206 numunede test edildi. Ortalama sapması 5.2 MPa, yani C25 ile C30 arasındaki fark kadar. Bir ön fikir verir, numune kırımının yerini tutmaz.

28 gün ortalama 37.3 MPa
Orta