1、NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS中国科技核心期刊混凝土是使用最广泛的建筑材料之一，在搅拌站预拌混凝土的生产过程中会产生大量的洗涮废水1。搅拌站废水是一种工业废弃水，为强碱性2-3。在废水处理过程中，若是处理不当，未水化水泥颗粒在水相中溶解产生的氢氧化钙等碱性成分会灼伤人体皮肤并污染周围的地下水4。而随意排放则会堵塞下水道，需要大量的人力物力成本去处理废水，增加工程成本，因此搅拌站洗涮废水的处理与循环再利用引起了国内外学者的关注与重视5-7。目前，关于搅拌站废水混凝土的研究主要集中于混凝土力学性能等方面，在混凝土强度预测方面的研究尚少。已有
2、国内外学者提出了多个混凝土预测模型，如 Duan 等8构建了一个带有隐藏层的 ANN 模型，该模型能够较为准确地预测再生骨料混凝土的抗压强度。Getahun 等9开发一种可用于预测含有稻壳基于灰色关联分析的废水混凝土强度影响因素预测与评估吴瑾1，陈徐东1，彭泽坤2，宁英杰3，白丽辉3（1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京210024；2.重庆邮电大学 自动化学院，重庆400065；3.浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州310051）摘要：将混凝土搅拌站洗涮废水用于混凝土制备是解决水资源短缺和废弃水处理的可行手段。采用模糊层次分析法对混凝土拌合物材料配比进行综合评价，结合实际试验数据建立灰
3、色关联分析模型，对废水混凝土强度影响因素进行预测与检验。结果表明：用混凝土搅拌站废弃水取代自来水对混凝土的力学性能无不良影响；根据试验数据所得的灰色关联分析的各指标权重与试验开展前基于模糊层次分析法所预测废水取代率的具体权重仅相差 5.51 个百分点，基于模糊数学层次综合评价和灰色关联分析建立的预测模型可用于搅拌站废水混凝土配合比的优化。关键词：搅拌站洗涮废水；混凝土；强度影响指标；灰色关联分析中图分类号：TU528.09文献标识码：A文章编号：1001-702X（2023）02-0001-06Prediction and evaluation of factors influencing s
4、trength of wastewater concrete basedon gray correlation analysisWU Jin1，CHEN Xudong1，PENG Zekun2，NING Yingjie3，BAI Lihui3（1.College of Civil and Transportation Engineering，Hohai University，Nanjing 210024，China；2.School of Automation，Chongqing University of Posts and Telecommunication，Chongqing 40006
5、5，China；3.Zhejiang Communications Construction Group Co.Ltd.，Hangzhou 310051，China）Abstract：Recycling and reusing concrete mixing plant shuffling wastewater in concrete preparation is a feasible means tosolve water shortage and wastewater treatment.This experiment proposes the use of fuzzy hierarchi
6、cal analysis for the comprehensiveevaluation of concrete mix material proportioning，and the establishment of a gray correlation analysis model to predict and test thefactors influencing the strength of wastewater concrete by combining the actual test data.The results show that there is no adverseeff
7、ect on the mechanical properties of concrete by replacing tap water with wastewater from a concrete mixing plant；the weight ofeach index based on gray correlation analysis obtained from the test data only has an error of 5.51 percentage point with the specific weight of wastewater substitution rate
8、predicted based on fuzzy hierarchical analysis before the test was conducted.The prediction model based on the fuzzy mathematical hierarchy comprehensive evaluation and grey correlation analysis can be used for theoptimization of the wastewater concrete mix ratio of the mixing plant.Key words：washin
9、g wastewater from mixing station，concrete，intensity impact indicators，gray correlation analysis基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFB2600200）；国家自然科学基金面上项目（51979090）；国家重点实验室开放基金项目（2019CEM002）收稿日期：2022-07-13；修订日期：2022-12-02作者简介：吴瑾，女，1997 年生，硕士研究生，E-mail：。通讯作者：陈徐东，教授，博导，E-mail：。1新型建筑材料202302强度等级废水取代率/%废水 自来水砂石水泥 粉煤灰
10、矿粉C4000194.08251100172152761019.4174.68251100172152763058.2135.88251100172152765097.097.082511001721527675145.548.5825110017215276100194.00825110017215276C5000157.0777103127284871015.7141.3777103127284873047.1109.9777103127284875078.578.57771031272848775117.839.277710312728487100157.0077710312728487
11、材料用量/（kg/m3）减水剂4.04.04.04.04.04.05.55.55.55.55.55.5强度等级废水取代率/%材料用量/（kg/m3）废水 自来水砂石水泥 粉煤灰 矿粉 减水剂C6000153.07441028250138924.81015.3137.77441028250138924.83045.9107.17441028250138924.85076.576.57441028250138924.875114.838.27441028250138924.8100153.007441028250138924.8C8000130.06981005442548419.01013.01
12、17.06981005442548419.03039.091.06981005442548419.05065.065.06981005442548419.07597.532.56981005442548419.0100130.006981005442548419.0灰和再生沥青路面混凝土抗压和抗拉强度的人工神经网络模型，预测误差分别为 0.648、0.072 MPa。薛翠真等10基于灰色关联分析理论建立了砂浆抗压强度与水灰比、建筑垃圾复合粉体材料掺量和龄期之间的关系模型。金浏等11基于神经网络模型，分析预测了不同截面尺寸对混凝土尺寸效应的影响。杨秋伟等12提出了一种新型抗压强度-龄期数学模型，
13、弥补了现有模型拟合精度不高的缺陷。然而，对于如何高效、合规地利用搅拌站洗涮废水，仍是建立绿色环境友好预拌厂亟需解决的问题。本研究采用数学模糊层次分析法预测了废水混凝土各材料用量对混凝土强度的影响权重，结合实际试验提出一种灰色关联分析预测模型，预测搅拌站废水取代率及其它原材料用量对混凝土强度的影响程度，研究结果可用于优化搅拌站废水混凝土的配合比，有效减小搅拌站废水对混凝土性能的不利影响，实现洗涮废水的高效回收再生利用。1试验概况1.1原材料水泥：P O42.5 水泥，密度 3.09g/cm3，比表面积 326.7m2/kg；粉煤灰：F 类级，活性指数 80%，烧失量 0.8%；矿粉：S95 级，
14、活性指数 95%，烧失量 0.4%；硅灰：活性指数 105%，烧失量1.4%，比表面积 20 m2/g；粗骨料：520 mm 连续级配碎石；细骨料：河砂，细度模数 2.6；聚羧酸高性能减水剂：减水率30%，固含量 20%；搅拌站洗涮废水：来自绍兴市城投建设工业化制造有限公司混凝土搅拌站，废水和自来水的物理化学性能对比如表 1 所示。表 1废水和自来水的物理化学性能对比1.2试验方法采用废水等质量取代自来水制备混凝土，为保证预测结果具备普适性，本试验制备了 4 种强度等级（C40、C50、C60、C80）的混凝土试件，对其强度进行了归一化计算，各强度等级废水混凝土配合比如表 2 所示。试件尺寸为
15、 100 mm100mm100 mm，成型 24 h 后拆模，标准养护温度（202），相对湿度95%至规定龄期，按照 GB/T 500812019 混凝土物理力学性能试验方法标准，采用电液伺服万能材料试验机对C40、C50、C60、C80 不同废水取代率的混凝土进行单轴抗压和劈裂抗拉强度测试。2模糊层次分析法由于搅拌站废水取代率对混凝土强度的影响目前仍处于未明确的状态，所以利用传统的数学方法难以准确评估，而基于模糊数学的模糊综合评价法能够在较好地解决实际情况下，将模糊的、难以量化的问题转化为定量可视化问题。为减少因预估错误而造成过多的不必要的试验量，在试验开始前，采用多级模糊数学综合评价方法建
16、立搅拌站洗涮废水混凝土的强度影响评估模型。建立多级模糊综合评价的具体步骤为：表 2各强度等级废水混凝土的配合比项目自来水废水pH 值9.010.0余氯含量/（mg/L）0.81.000.1TDS67387矿物质含量/（mg/L）50400硬度亚硝酸盐含量/（mg/L）10.200.251500.005吴瑾，等：基于灰色关联分析的废水混凝土强度影响因素预测与评估2NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS（1）建立评价因素集U=u1，u2，um（1）式中：m评价因素的个数，由建立的评价指标体系决定。（2）利用熵权法确定评价因素的权重向量熵权法能较为客观地反映各个指标所含真实信息量的大小，克服了以往评价方法上人为的主观干扰因素。采用最小值归一化方法，将数据处理在0，1区间内，其公式为：xij=xij-xminxmax-xmin（2）式中：xij第 i 个指标第 j 个量归一化后的值；xmin第 i 个指标的最小值；xmax第 i 个指标的最大值。对标准化后的 m 个评价指标计算其熵值：Hj=-1lnnni=1fjilnfji()（3）fij=1
