棉秸秆纤维增强脱硫石膏复合材料研究

将棉秸秆纤维掺入脱硫石膏中制备复合材料,研究棉秸秆纤维掺入方法及掺量对脱硫石膏复合材料性能的影响。结果表明,当采用纤维后掺入法、棉秸秆纤维掺量为0.2%时,脱硫石膏的抗折和抗压强度分别为4.42、15.5 MPa;将棉秸秆纤维经5%Na OH溶液浸泡22 h处理后,脱硫石膏的抗折和抗压强度分别为4.88、17.9 MPa,较未经碱处理的纤维增强试件分别提高了10.40%和15.48%;脱硫石膏的导热系数为0.2119 W/(m·K),较未掺纤维的试件降低了9.79%。     

基于多因子融合和Stacking集成学习的大坝变形组合预测模型

变形是反映大坝服役形态变化的直观表征,构建高效准确的变形预测模型对于大坝结构安全控制十分重要。传统单因子及单算法变形预测模型存在泛化能力不足、鲁棒性差等问题,易出现预测偏差甚至误判。针对这一问题,本文选取不同变形解释因子及回归算法,构建多种单因子单算法预测模型,结合Stacking集成学习思想,对上述模型进行组合,提出了大坝变形组合预测模型。该组合模型以Stacking集成学习为核心,采用高斯过程回归作为元学习器,从算法、因子两方面对单因子单算法预测模型进行集成,并通过k折交叉验证减小模型过拟合风险。以某混凝土拱坝变形监测数据为例,通过多模型构建与性能比较,对所提出模型的准确性与有效性进行评估。结果表明：单因子单算法预测模型具备准确性和多样性的特征;通过算法、因子集成,组合模型的预测精度和鲁棒性得到了显著提高,在水位波动期的预测能力得到了有效增强。综上,大坝变形组合预测模型具备出色的非线性信息挖掘与建模预测能力,可为大坝安全监测提供可靠依据。     

基于改进Mask R-CNN的混凝土坝裂缝像素级检测方法

为解决传统人工巡检混凝土坝裂缝效率低下的问题,将人工智能和计算机视觉技术相结合,提出了复杂背景下混凝土坝裂缝像素级精细化自动识别分割方法。为克服复杂环境背景因素干扰,基于多种数字图像处理手段对混凝土坝裂缝图像进行预处理,有效去除环境噪声。在Mask R-CNN基础上,对模型主干网络进行改进以提升裂缝特征提取能力。采集500幅包含单裂缝、多裂缝、交叉裂缝、龟裂等多种裂缝形态的混凝土坝裂缝图像用于模型训练与验证,并采用定性分析和定量评估相结合的手段多维度评估模型泛化能力和鲁棒性。结果表明：改进Mask R-CNN对含有多种裂缝特征及噪声背景的裂缝图像识别效果良好,模型在测试集上的目标检测和分割掩码平均精确度分别达76.3和61.9,满足高精度裂缝精细分割要求;与Cascade-Mask R-CNN、Yolact++等基准模型相比,改进Mask R-CNN在目标检测、分割掩码精确度及模型推理速度多方面均有一定的优势。     

基于贝叶斯优化LightGBM的大坝变形预测模型

为了解决大坝变形预测模型易陷入局部最优及不适用大规模数据等问题,采用一种快速高效的基于决策树的梯度提升框架LightGBM,并结合全局优化算法——贝叶斯优化进行大坝变形预测。为验证模型适用性,以两座实际混凝土坝工程为例分析,并与多元线性回归、支持向量回归机和多层神经网络等预测结果进行比较。结果表明,该模型均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)等指标均优于其他方法,验证了该模型的可行性及优越性。LightGBM可对输入参数的重要性进行评估,对影响大坝变形的特征进行筛选,从而确定对大坝变形影响更显著的因素,为后续的安全评估工作提供参考。     

基于正交试验分析的脱硫石膏煅烧工艺优化

脱硫石膏煅烧处理工艺的好坏直接关系到脱硫石膏的性能和应用。以煅烧温度、煅烧时间、交互作用为主要因素,设计3因素3水平正交试验,研究各因素对脱硫石膏抗压、抗折强度的影响。结果表明:当煅烧温度达到350℃时,抗压、抗折强度显著提高;煅烧时间为3h时,抗压、抗折强度达到最大值,绝干状态下抗压、抗折强度分别达到20.60MPa、6.90MPa,吸水饱和状态下抗压、抗折强度分别达到9.97MPa、3.55 MPa。     

基于改进Deeplab V3+网络的水工混凝土裂缝语义分割方法

为实现水工混凝土裂缝快速而准确的检测,提出了一种基于改进Deeplab V3+网络的水工混凝土裂缝语义分割方法。该方法采用Mobilenetv2网络替换原主干网络,将空洞卷积金字塔池化模块(ASPP)的空洞卷积替换为空洞深度可分离卷积,以提升运算速度,降低深层特征下采样倍数以减少语义信息丢失。实例验证结果表明：本文方法帧率达到51.11帧/s,较原网络提高了23.33帧/s,推理速度大幅提升;平均交并比和平均像素精度分别达到89.45和95.19,分割精度高;针对典型混凝土裂缝的分割效果也优于比较方法,泛化能力较强。     

基于机器学习的混凝土坝表面裂缝快速识别方法

准确评估大坝裂缝是保证大坝安全的关键，对此提出一种基于图像处理与轻度梯度提升树的混凝土坝表面裂缝逐像素点自动识别与分类模型，并以自制水工混凝土表面裂缝图像数据集为例进行分析。试验结果表明，所提方法可实现混凝土坝表面裂缝识别模型的快速建模，完成复杂背景下裂缝轮廓的准确提取。该方法可有效解决数据匮乏时大坝裂缝识别模型建模困难的问题，为大坝安全巡检工作开展提供支撑。     

无机外加剂提升脱硫石膏耐水性能研究

脱硫石膏制品普遍存在遇水后强度下降很快的缺陷,严重制约其使用功能。以铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥按一定比例配制而成的无机外加剂掺入脱硫石膏中,改善脱硫石膏的耐水性能,研究不同外加剂掺入量条件下脱硫石膏的力学性能和耐水性能的变化规律。结果表明,与不加外加剂相比,当掺入5%的外加剂时,脱硫石膏的吸水率为0.23,降低了23.33%;脱硫石膏的绝干、吸水饱和抗压强度分别为21.25MPa和9.43 MPa,脱硫石膏的抗折、抗压软化系数分别为0.49和0.44,分别提高了16.94%、39.30%、23.25%、37.60%。     

超高性能海水海砂混凝土的硫酸盐腐蚀破坏机理研究

使用海水和海砂制备超高性能混凝土，并以淡水河砂制备的超高性能混凝土进行对比。在开展硫酸盐侵蚀作用下腐蚀破坏规律研究的基础上，采用压汞法、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪技术揭示了两种混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤机制并总结了其损伤机理。随着硫酸盐侵蚀的发展，混凝土表层的水泥石与Mg²⁺和SO₄²-反应生成钙矾石以及石膏等硫酸盐腐蚀产物，大量腐蚀产物的出现一方面消耗了Ca(OH)₂和C-S-H凝胶等水化产物，另一方面使混凝土表面的水泥石失去强度和胶结力，进而出现脱落的现象。混凝土表层的溶蚀，暴露出了位于表层区域的集料和钢纤维，钢纤维接触到环境中的H₂O发生了锈蚀。随着硫酸盐腐蚀的进行，暴露在环境中的混凝土表面进一步加快了AFt以及石膏等硫酸盐腐蚀产物的生成，造成失去强度的砂浆与混凝土表面的钢纤维一起脱落，暴露出内部并形成新的混凝土外表面。区别于传统的3种硫酸盐腐蚀破坏形式，超高性能混凝土的硫酸盐腐蚀破坏形式更加复杂，但这些破坏特征均只发生在混凝土表层毫米级的范围内，混凝土内部...