Multiple mathematical modeling for prediction of slump, compressive strength and depth of water penetration at 28 days were performed using statistical analysis for the concrete containing waste limestone powder as partial replacement of sand obtained from experimental program reported in this research. To extract experimental data, 180 concrete cubic samples with 20 different mix designs were investigated. The twenty non-linear regression models were used to predict each of the concrete properties including slump, compressive strength and water depth penetration of concrete with waste limestone powder. Evaluation of the models using numerical methods showed that the majority of models give acceptable prediction with a high accuracy and trivial error rates. The 15-term regression models for predicting the slump, compressive strength and water depth were found to have the best agreement with the tested concrete specimens.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.5
no.2
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pp.103-110
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2002
An artificial neural network is applied to the prediction of compressive strength, slump value of concrete. Standard mixed tables arc trained and estimated, and the results are compared with those of experiments. To consider the varieties of material properties, the standard mixed tables of two companies of Ready Mixed Concrete are used. And they are trained with the neural network. In this paper, standard back propagation network is used. For the arrangement on the approval of prediction of compressive strength and slump value, the standard compressive strength of 210, $240kgf/cm^2$ and target slump value of 12, 15cm are used because the amount of production of that range arc the most at ordinary companies. In results, in the prediction of compressive strength and slump value, the predicted values are converged well to those of standard mixed tables at the target error of 0.10, 0.05, 0.001 regardless of two companies.
Over the years, several machine learning approaches have been proposed and utilized to create a prediction model for the high-performance concrete (HPC) slump flow. Despite HPC is a highly complex material, predicting its pattern is a rather ambitious process. Hence, choosing and applying the correct method remain a crucial task. Like some other problems, prediction of HPC slump flow suffers from abnormal attributes which might both have an influence on prediction accuracy and increases variance. In recent years, different studies are proposed to optimize the prediction accuracy for HPC slump flow. However, more state-of-the-art regression algorithms can be implemented to create a better model. This study focuses on several methods with different mathematical backgrounds to get the best possible results. Four well-known algorithms Support Vector Regression, M5P Trees, Random Forest, and MLPReg are implemented with optimum parameters as base learners. Also, redundant features are examined to better understand both how ingredients influence on prediction models and whether possible to achieve acceptable results with a few components. Based on the findings, the MLPReg algorithm with optimum parameters gives better results than others in terms of commonly used statistical error evaluation metrics. Besides, chosen algorithms can give rather accurate results using just a few attributes of a slump flow dataset.
This study collected the results of material tests and full-scale pumping tests using 127 types of concrete mixtures with compressive strength ranging from 24 to 200 MPa. The results of 242 material tests showed high correlations between the viscosity of the lubricating layer and concrete, between the slump and the yield stress of concrete, between the water-binder ratio and the viscosity of lubricating layer, and between the time required to reach 500 mm of slump flow and concrete viscosity. Based on these correlations, pumpability was predicted using 101 pumping test conditions, and their accuracy was compared to the actual test results. When the rheological properties of concrete and the lubricating layer were directly measured, the prediction result showed the highest accuracy. A high accuracy can be achieved when the measured viscosity of the lubricating layer, a key determinant of concrete pumpability, is reflected in the prediction of pumpability. When measuring rheological properties is difficult, the slump test can be used to quantitatively predict the pumpability despite the lower accuracy than those of other prediction methods.
The paper explores the potential of Support Vector Machines (SVM) approach in predicting 28-day compressive strength and slump flow of self-compacting concrete. Total of 80 data collected from the exiting literature were used in present work. To compare the performance of the technique, prediction was also done using a back propagation neural network model. For this data-set, RBF kernel worked well in comparison to polynomial kernel based support vector machines and provide a root mean square error of 4.688 (MPa) (correlation coefficient=0.942) for 28-day compressive strength prediction and a root mean square error of 7.825 cm (correlation coefficient=0.931) for slump flow. Results obtained for RMSE and correlation coefficient suggested a comparable performance by Support Vector Machine approach to neural network approach for both 28-day compressive strength and slump flow prediction.
Huansen Chen;Jianhong Yang;Huaiying Fang;Shaojie Wu;Bohong Lin
Computers and Concrete
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v.34
no.5
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pp.535-546
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2024
Slump is an important index for concrete fluidity, which has a direct guiding effect on construction. In recent years, using RGB images for evaluating slump has been confirmed by scholars. Based on previous studies, this paper investigates the superiority of RGB-D image data over RGB image data in predicting slump of concrete and proposes three RGB-D fusion models: The early-stage-fusion model performs feature fusion in the data input stage, while the fully-connected-layer-fusion model performs feature fusion in the classification layer and the middle-stage-fusion model performs feature fusion after each residual block. In the classification of slump 120 mm, 150 mm and 200 mm, the Precision, Recall and F1-score are used to evaluate the model's ability to classify a single class, and the Accuracy, Macro-F1, Kappa and MCC are used to evaluate the model's performance. The experimental results showed that compared with the model using only RGB images, the fusion model achieve better performance, indicating that RGB-D image data can better evaluate concrete slump.
The sensitivity of compressive strength of no-slump concrete to its ingredient materials and proportions, necessitate the use of robust models to guarantee both estimation and generalization features. It was known that the problem of compressive strength prediction owes high degree of complexity and uncertainty due to the variable nature of materials, workmanship quality, etc. Moreover, using the chemical and mineral additives, superimposes the problem's complexity. Traditionally this property of concrete is predicted by conventional linear or nonlinear regression models. In general, these models comprise lower accuracy and in most cases they fail to meet the extrapolation accuracy and generalization requirements. Recently, artificial intelligence-based robust systems have been successfully implemented in this area. In this regard, this paper aims to investigate the use of optimized support vector machine (SVM) to predict the compressive strength of no-slump concrete and compare with optimized neural network (ANN). The results showed that after optimization process, both models are applicable for prediction purposes with similar high-qualities of estimation and generalization norms; however, it was indicated that optimization and modeling with SVM is very rapid than ANN models.
Aydogmus, Hacer Yumurtaci;Erdal, Halil Ibrahim;Karakurt, Onur;Namli, Ersin;Turkan, Yusuf S.;Erdal, Hamit
Computers and Concrete
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v.16
no.5
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pp.741-757
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2015
In the last decade, several modeling approaches have been proposed and applied to estimate the high-performance concrete (HPC) slump flow. While HPC is a highly complex material, modeling its behavior is a very difficult issue. Thus, the selection and application of proper modeling methods remain therefore a crucial task. Like many other applications, HPC slump flow prediction suffers from noise which negatively affects the prediction accuracy and increases the variance. In the recent years, ensemble learning methods have introduced to optimize the prediction accuracy and reduce the prediction error. This study investigates the potential usage of bagging (Bag), which is among the most popular ensemble learning methods, in building ensemble models. Four well-known artificial intelligence models (i.e., classification and regression trees CART, support vector machines SVM, multilayer perceptron MLP and radial basis function neural networks RBF) are deployed as base learner. As a result of this study, bagging ensemble models (i.e., Bag-SVM, Bag-RT, Bag-MLP and Bag-RBF) are found superior to their base learners (i.e., SVM, CART, MLP and RBF) and bagging could noticeable optimize prediction accuracy and reduce the prediction error of proposed predictive models.
In this study, the effects and the interactions of water content, SP-binder ratio, and water-binder ratio on the workability performance of concrete were investigated. The experiments were designed based on flatted simplex-centroid experiment design modified from standard simplex-centroid one. The data gotten from the design was used to build the concrete slump model using neural networks. Research reported in this paper shows that a small number of slump experiments can be performed and meaningful data obtained with the experiment design. Such data would be suitable for building slump model using neural networks. The trained network can be satisfactorily used for exploring the effects of the components and their interactions on the workability of concrete. It has found that a high water content and a high SP/b ratio is essential for high workability, but achieving this by increasing these parameters will not in itself guarantee high workability. The w/b played a very important role in producing workability and had rather profound effects; however, the medium value about 0.4 is the best w/b to reach high slump without too much effort on trying to find the appropriate water content and SP/b.
To predict the rheological behaviours along with the compressive strength of self-compacting concrete that incorporates environmentally friendly ingredients as cement substitutes, a comparative evaluation of machine learning methods is conducted. To model four parameters, slump flow diameter, L-box ratio, V-funnel time, as well as compressive strength at 28 days-a complete mix design dataset from available pieces of literature is gathered and used to construct the suggested machine learning standards, SVM, MARS, and Mp5-MT. Six input variables-the amount of binder, the percentage of SCMs, the proportion of water to the binder, the amount of fine and coarse aggregates, and the amount of superplasticizer are grouped in a particular pattern. For optimizing the hyper-parameters of the MARS model with the lowest possible prediction error, a gravitational search algorithm (GSA) is required. In terms of the correlation coefficient for modelling slump flow diameter, L-box ratio, V-funnel duration, and compressive strength, the prediction results showed that MARS combined with GSA could improve the accuracy of the solo MARS model with 1.35%, 11.1%, 2.3%, as well as 1.07%. By contrast, Mp5-MT often demonstrates greater identification capability and more accurate prediction in comparison to MARS-GSA, and it may be regarded as an efficient approach to forecasting the rheological behaviors and compressive strength of SCC in infrastructure practice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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