【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于尾礦固廢資源化利用領(lǐng)域，尤其涉及基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、尾礦是礦產(chǎn)資源開采過程中產(chǎn)生的廢棄物，主要來源于礦石經(jīng)過選礦后剩余的無經(jīng)濟(jì)價(jià)值或低品位的礦物顆粒，是工業(yè)固體廢棄物的主要組成部分。這些廢棄物通常含有有害物質(zhì)，如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)土壤、水源造成污染，并可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，如尾礦庫潰壩等，對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。然而，尾礦中往往蘊(yùn)含著一定量的有價(jià)值元素，以及可以用于建筑材料生產(chǎn)的成分，通過適當(dāng)?shù)脑倮眉夹g(shù)，不僅可以減少環(huán)境污染，還能實(shí)現(xiàn)資源的有效回收與循環(huán)利用，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
2、大多數(shù)尾礦的主要成分為sio2、al2o3、cao等氧化物，這與水泥或傳統(tǒng)膠凝材料的主要組成相同，因此，尾礦具備替代水泥膠凝材料的潛力，通過對(duì)其膠凝活性的激發(fā)可以減少混凝土中水泥熟料的用量，有效減低碳排放。研究表明，氫氧化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和硫酸鈉等堿激發(fā)劑可以有效提升尾礦的膠凝活性，但其作為粘接劑時(shí)，混凝土的凝固較慢，抗壓強(qiáng)度較低。這些問題可以通過復(fù)合添加礦渣等含鈣添加劑下形成額外的水化產(chǎn)物來緩解。中國專利zl202211359391.7公開了一種可調(diào)控凝結(jié)時(shí)間的富鈣堿激發(fā)材料及其制備方法，通過硅酸鈉激發(fā)尾礦-高鈣鋁硅酸鹽膠凝材料，不僅可以顯著延長混凝土的凝結(jié)時(shí)間，還能提高強(qiáng)度。
3、emarah等（compressive?strength?analysis?of?fly?ash-based?geopolymerconcrete?using?machine
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的為解決現(xiàn)有堿激發(fā)尾礦膠凝材料活性較難預(yù)測(cè)的技術(shù)問題，提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性預(yù)測(cè)方法，通過數(shù)據(jù)變化減少數(shù)據(jù)集數(shù)量，利用熱流數(shù)據(jù)來表征其膠凝活性，利用支持向量機(jī)（svm）模型對(duì)熱流數(shù)據(jù)與混凝土強(qiáng)度進(jìn)行回歸分析，提供一種高準(zhǔn)確度的尾礦基混凝土強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法。
2、本專利技術(shù)公開了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：
3、s1、利用等溫?zé)崃坑?jì)采集50種不同堿激發(fā)尾礦-礦渣復(fù)合膠凝材料的熱流數(shù)據(jù)；
4、s2、對(duì)采集的熱流數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換（fft），得到轉(zhuǎn)換后的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，包含實(shí)部和虛部；
5、s3、對(duì)傅里葉變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散余弦變換（dct）函數(shù)變換；
6、s4、基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)fft和dct轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，采用10折交叉驗(yàn)證方法和網(wǎng)格搜索方法來確定最優(yōu)超參數(shù)，建立堿性度（n）、硅鈉比(ms)，礦渣含量(s)與熱流數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)模型；
7、s5、將上述膠凝材料中加入砂石粗骨料和水制成料漿，澆注靜停養(yǎng)護(hù)后得到混凝土，并測(cè)試混凝土的強(qiáng)度；
8、s6、基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)混凝土強(qiáng)度和膠凝材料熱流數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，建立膠凝材料熱流與及混凝土強(qiáng)度之間的回歸預(yù)測(cè)模型。
9、所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦為鐵尾礦、銅尾礦、鋅尾礦、錳尾礦等尾礦中的一種或多種，尾礦中sio2的含量＞55wt%，al2o3含量＞15wt%，尾礦的粒度為20~50μm。
10、所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中礦渣為高爐礦渣粉，礦渣粉的粒度為10~15?μm。
11、所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦的含量在70~100?wt%，礦渣的含量在0~30?wt%。
12、所述堿激發(fā)劑為氫氧化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和硫酸鈉等中的一種或多種。
13、所述堿激發(fā)劑的添加量按照堿性度（n）和硅鈉比（ms）來確定，n為na2o與總粉末的質(zhì)量比，ms為sio2與na2o的質(zhì)量比，其中0.025≤n≤0.1，0.9≤ms≤1.2。
14、所屬dct函數(shù)關(guān)系式為：
15、
16、其中n為數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，為原始數(shù)據(jù)，為克羅內(nèi)克函數(shù)，為階數(shù)，當(dāng)=1時(shí)，=1，否則為0。
17、所屬10折交叉驗(yàn)證方法是將數(shù)據(jù)集分成十個(gè)子集，在九個(gè)子集上訓(xùn)練模型，并在剩下的一個(gè)子集上進(jìn)行測(cè)試，對(duì)每個(gè)組合重復(fù)訓(xùn)練十次。所屬網(wǎng)格搜索方法系統(tǒng)地遍歷多個(gè)潛在最優(yōu)超參數(shù)組合，在過程中進(jìn)行交叉驗(yàn)證以確定最準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。
18、所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型為遺傳算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（gann）、支持向量機(jī)（svm）、隨機(jī)森林（rf）和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（lstm）中的一種。
19、所述砂石粗骨料、水和膠凝材料的質(zhì)量為6：1：2。
20、本專利技術(shù)具有的有益效果：
21、（1）堿激發(fā)尾礦膠凝材料的水化動(dòng)力學(xué)過程較為復(fù)雜，尾礦中sio2、al2o3含量、礦渣添加量、堿激發(fā)劑用量、水膠比等因素均對(duì)尾礦膠凝材料的活性具有較大影響，直接利用任何一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型均難以產(chǎn)生可靠的預(yù)測(cè)。本專利技術(shù)中采用堿激發(fā)尾礦膠凝材料水化過程中的熱流數(shù)據(jù)來表征其膠凝活性，將堿性度、硅鈉比以及礦渣添加量數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為熱流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了熱流數(shù)據(jù)與混凝土強(qiáng)度的直接映射關(guān)系，因此預(yù)測(cè)模型的可靠性更高。
22、（2）本專利技術(shù)中采用fft和dct將膠凝材料的水化動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以顯著減少非線性特征，簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而保證機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠遍歷所有數(shù)據(jù)，不僅能夠減少訓(xùn)練集的自由度和復(fù)雜性，而且能夠提高模型的準(zhǔn)確性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦為鐵尾礦、銅尾礦、鋅尾礦、錳尾礦等尾礦中的一種或多種，尾礦中SiO2的含量＞55wt%，Al2O3含量＞15wt%，尾礦的粒度為20~50μm。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中礦渣為高爐礦渣粉，礦渣粉的粒度為10~15?μm。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦的含量在70~100wt%，礦渣的含量在0~30?wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述堿激發(fā)劑為氫氧化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和硫酸鈉中的一種或多種。
6.根
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所屬DCT函數(shù)關(guān)系式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型為遺傳算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GANN）、支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林（RF）和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所屬10折交叉驗(yàn)證方法是將數(shù)據(jù)集分成十個(gè)子集，在九個(gè)子集上訓(xùn)練模型，并在剩下的一個(gè)子集上進(jìn)行測(cè)試，對(duì)每個(gè)組合重復(fù)訓(xùn)練十次，所屬網(wǎng)格搜索方法系統(tǒng)地遍歷多個(gè)潛在最優(yōu)超參數(shù)組合，在過程中進(jìn)行交叉驗(yàn)證以確定最準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述砂石粗骨料、水和膠凝材料的質(zhì)量為6：1：2。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦為鐵尾礦、銅尾礦、鋅尾礦、錳尾礦等尾礦中的一種或多種，尾礦中sio2的含量＞55wt%，al2o3含量＞15wt%，尾礦的粒度為20~50μm。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中礦渣為高爐礦渣粉，礦渣粉的粒度為10~15?μm。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述尾礦-礦渣-堿激發(fā)劑復(fù)合膠凝材料中尾礦的含量在70~100wt%，礦渣的含量在0~30?wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述堿激發(fā)劑為氫氧化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉和硫酸鈉中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的堿激發(fā)尾礦膠凝活性及其制備混凝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂學(xué)鵬，王章忠，張雁，汪峻峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京工程學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。