灰色系統理論研究混凝土耐久性

姜旻驍， 范 進， 吳文偉南京理工大學土木工程系（210094）

0 概述

如今,人們已經開始逐漸認識到混凝土結構耐久性的重要性，混凝土結構的耐久性的研究也已被人們所關注?；炷两Y構耐久性研究的目的主要是為了能夠對混凝土結構的壽命進行預測。所以，我們需要有一種行之有效的方法進行研究。

研究混凝土耐久性的方法有很多,可靠度理論就是一種較為常見的方法。不過，可靠度理論也有一定的缺陷，即這種方法需要假定數據服從某種正態分布,其結果導致模擬的數據不一定能夠確切的反映出事實;而且需要大量的數據作為其研究的基礎，在一定程度上實現起來較為困難。

灰色系統理論是中國學者鄧聚龍在1982年創立的，是一種研究少數據、貧信息的不確定性問題的新方法。灰色系統理論以“部分信息已知、部分信息未知”的系統作為研究對象,主要是充分利用已知的信息對未知的信息進行預測,實現對系統的運行行為和演化規律的正確描述。本文根據觀測時間t和混凝土的碳化深度d作為灰色變量，建立灰色系統理論的GM(1,1)模型來預測混凝土結構的壽命。

1 灰色系統理論與模型

由以上步驟即可完成建模過程并進行真實值的模擬和預測。

2 應用實例

根據某混凝土結構的碳化深度的實際觀測數據建立灰色預測模型。

表1 某混凝土結構碳化深度的實際觀測數據

本文選取了該項工程的碳化深度作為原始數據進行灰色建模和預測。

第5步:計算殘差和平均相對誤差。

圖1為預測和實測數據的碳化深度與時間的關系圖，其中圖中黑色虛線帶三角形的為模擬值,紅色實線帶圓圈的為實測值。從圖中可知，實測值和模擬值貼合的較好，精度較高，可以用來進行預測。

表2為預測該結構未來50年的碳化深度的結果。

由于該結構的外保護層厚度為35mm，所以從表2可以看出，當到達45年的時候，碳化深度已經到達了鋼筋的表面，表示鋼筋從45年左右已經有開始銹蝕的可能，應該要考慮相應的措施。

表2 預測碳化深度結果

3 結語

本文通過理論推導分析結合實際工程的建模預測，應用灰色系統理論較好的完成了對混凝土碳化深度的模擬和預測,進而可以通過該方法對混凝土結構的耐久性進行研究和分析。因為灰色系統理論的GM(1,1)灰色預測模型是一種動態的模型,并且可以根據少量的不同的信息去挖掘事物的本質屬性，能夠接收新信息并調整模型去適應新的情況，使得該方法能夠在貧信息、少數據的情況下也能夠有較高的預測精度，能夠應用于工程實踐。

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