Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2002.09a
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pp.96-98
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2002
Furnace slag, a steel industry waste, has been converted into an inexpensive and efficient adsorbent. The product obtained has been utilized for the removal of arsenic from ground water. Kinetic studies have bepn described with the mechanism of adsorption The results from batch studies showed that the As(III) can be removed from the ground water within the pH range 3-7 However the maximum removal was experienced at pH 7.0. Equilibrium was attained within 24 hours. Adsorption data of arsenic correlate well with the Freundlich and Langmuir adsorption models. The maximum sorption capacity as calculated using Freundlich adsorption isotherm was found to be of 0.004 mg g-1 at pH 7 and $25^{\circ}C$.
The present study summarizes a series of compressive tests on concrete cylinder in order to examine the stressstrain relationship of alkali-activated (AA) slag concrete. The compressive strength and unit weight of concrete tested ranged from 8.6 MPa to 42.2 MPa and from $2,186kg/m^3$ to $2,343kg/m^3$, respectively. A mathematical equation representing the complete stress-strain curve was developed based on test results recorded from 34 concrete specimens. The modulus of elasticity, strain at peak stress, slopes of ascending and descending branches of stress-strain curves were generalized as a function of compressive strength and unit weight of concrete. The mean and standard deviation of the coefficient of variance between measured and predicted curves were 6.9% and 2.6%, respectively. This indicates that the stress-strain relationship of AA slag concrete is represented properly with more accuracy in the proposed model than in some other available models for ordinary portland cement (OPC) concrete.
With the rising global environmental awareness on energy saving and carbon reduction, as well as the environmental transition and natural disasters resulted from the greenhouse effect, waste resources should be efficiently used to save environmental space and achieve environmental protection principle of "sustainable development and recycling". This study used recycled cement mortar and adopted the volumetric method for experimental design, which replaced cement (0%, 10%, 20%, 30%) with recycled materials (fly ash, slag, glass powder) to test compressive strength and ultrasonic pulse velocity (UPV). The hyperbolic function for nonlinear multivariate regression analysis was used to build prediction models, in order to study the effect of different recycled material addition levels (the function of $R_m$(F, S, G) was used and be a representative of the content of recycled materials, such as fly ash, slag and glass) on the compressive strength and UPV of cement mortar. The calculated results are in accordance with laboratory-measured data, which are the mortar compressive strength and UPV of various mix proportions. From the comparison between the prediction analysis values and test results, the coefficient of determination $R^2$ and MAPE (mean absolute percentage error) value of compressive strength are 0.970-0.988 and 5.57-8.84%, respectively. Furthermore, the $R^2$ and MAPE values for UPV are 0.960-0.987 and 1.52-1.74%, respectively. All of the $R^2$ and MAPE values are closely to 1.0 and less than 10%, respectively. Thus, the prediction models established in this study have excellent predictive ability of compressive strength and UPV for recycled materials applied in cement mortar.
This paper aims to adapt Multilinear regression (MLR) to predict the strength and toughness of SIFCON containing various pozzolanic materials. Slurry Infiltrated Fibrous Concrete (SIFCON) is one of the most common terms used in concrete manufacturing, known for its benefits such as high ductility, toughness and high ultimate strength. Assessment of compressive strength (CS.), flexural strength (F.S.), splitting tensile strength (STS), dynamic elasticity modulus (DME) and impact energy (I.E.) using the experimental approach is too costly. It is time-consuming, and a slight error can lead to a repeat of the test and, to solve this, alternative methods are used to predict the strength and toughness properties of SIFCON. In the present study, the experimentally investigated SIFCON data about various mix proportions are used to predict the strength and toughness properties using regression analysis-multilinear regression (MLR) models. The input parameters used in regression models are cement, fibre, fly ash, Metakaolin, fine aggregate, blast furnace slag, bottom ash, water-cement ratio, and the strength and toughness properties of SIFCON at 28 days is the output parameter. The models are developed and validated using data obtained from the experimental investigation. The investigations were done on 36 SIFCON mixes, and specimens were cast and tested after 28 days of curing. The MLR model yields correlation between predicted and actual values of the compressive strength (C.S.), flexural strength, splitting tensile strength, dynamic modulus of elasticity and impact energy. R-squared values for the relationship between observed and predicted compressive strength are 0.9548, flexural strength 0.9058, split tensile strength 0.9047, dynamic modulus of elasticity 0.8611 for impact energy 0.8366. This examination shows that the MLR model can predict the strength and toughness properties of SIFCON.
Boukhatem, B.;Kenai, S.;Hamou, A.T.;Ziou, Dj.;Ghrici, M.
Computers and Concrete
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v.10
no.6
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pp.557-573
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2012
This paper discusses the combined application of two different techniques, Neural Networks (NN) and Principal Component Analysis (PCA), for improved prediction of concrete properties. The combination of these approaches allowed the development of six neural networks models for predicting slump and compressive strength of concrete with mineral additives such as blast furnace slag, fly ash and silica fume. The Back-Propagation Multi-Layer Perceptron (BPMLP) with Bayesian regularization was used in all these models. They are produced to implement the complex nonlinear relationship between the inputs and the output of the network. They are also established through the incorporation of a huge experimental database on concrete organized in the form Mix-Property. Thus, the data comprising the concrete mixtures are much correlated to each others. The PCA is proposed for the compression and the elimination of the correlation between these data. After applying the PCA, the uncorrelated data were used to train the six models. The predictive results of these models were compared with the actual experimental trials. The results showed that the elimination of the correlation between the input parameters using PCA improved the predictive generalisation performance models with smaller architectures and dimensionality reduction. This study showed also that using the developed models for numerical investigations on the parameters affecting the properties of concrete is promising.
In the present study, soft computing i.e., machine learning techniques and regression models algorithms have earned much importance for the prediction of the various parameters in different fields of science and engineering. This paper depicts that how regression models can be implemented for the prediction of compressive strength of concrete. Three models are taken into consideration for this; they are Gaussian Process for Regression (GPR), Multi Adaptive Regression Spline (MARS) and Minimax Probability Machine Regression (MPMR). Contents of cement, blast furnace slag, fly ash, water, superplasticizer, coarse aggregate, fine aggregate and age in days have been taken as inputs and compressive strength as output for GPR, MARS and MPMR models. A comparatively large set of data including 1030 normalized previously published results which were obtained from experiments were utilized. Here, a comparison is made between the results obtained from all the above mentioned models and the model which provides the best fit is established. The experimental results manifest that proposed models are robust for determination of compressive strength of concrete.
The slag viscosity is an important factor determining the operation temperature of entrained flow type of gasifiers. The temperature of critical viscosity, $T_{cv}$, for 5 crystalline slags was predicted by empirical models and FactSage equilibrium calculations, and the validity of each method was tested. Two empirical models were employed: one using $T_h$ from the ash fusion test, and the other using the concentrations of 5 major components. The first model using $T_h$ over-predicted $T_{cv}$ by $20{\sim}100^{\circ}C$, while the model based on the slag composition under-predicted $T_{cv}$ by $80{\sim}120^{\circ}C$. In the equlibrium calculations, $T_{cv}$ was obtained from the liquidus temperature. When the 4-major component concentrations were used in the calculation, the predicted temperatures were higher than the observed. The liquidus temperature was very sensitive to the concentrations of minor components, and the addition of MgO and $Na_2O$ lowered the liquidus temperature. The results with 4 major and 3 minor components most closely described experimentally observed $T_{cv}$. In the case that a chromia refractory was used, it was shown that $Cr_2O_3$ concentration in the slag also needs to be included for more accurate prediction of $T_{cv}$.
In this paper, four formulas are proposed via gene expression programming (GEP)-based models and regression analysis (RA) to predict the flexural strength ($f_s$) values of mortars containing different mineral admixtures that are ground granulated blast-furnace slag (GGBFS), silica fume (SF) and fly ash (FA) at different ages. Three formulas obtained from the GEP-I, GEP-II and GEP-III models are constituted to predict the $f_s$ values from the age of specimen, water-binder ratio and compressive strength. Besides, one formula obtained from the RA is constituted to predict the $f_s$ values from the compressive strength. To achieve these formulas in the GEP and RA models, 972 data of the experimental studies presented with mortar mixtures were gathered from the literatures. 734 data of the experimental studies are divided without pre-planned for these formulas achieved from the training and testing sets of GEP and RA models. Beside, these formulas are validated with 238 data of experimental studies un-employed in training and testing sets. The $f_s$ results obtained from the training, testing and validation sets of these formulas are compared with the results obtained from the experimental studies and the formulas given in the literature for concrete. These comparisons show that the results of the formulas obtained from the GEP and RA models appear to well compatible with the experimental results and find to be very credible according to the results of other formulas.
This paper examines the applicability of artificial neural network (ANN) and multivariate adaptive regression splines (MARS) to predict the compressive strength of bacteria incorporated geopolymer concrete (GPC). The mix is composed of new bacterial strain, manufactured sand, ground granulated blast furnace slag, silica fume, metakaolin and fly ash. The concentration of sodium hydroxide (NaOH) is maintained at 8 Molar, sodium silicate ($Na_2SiO_3$) to NaOH weight ratio is 2.33 and the alkaline liquid to binder ratio of 0.35 and ambient curing temperature ($28^{\circ}C$) is maintained for all the mixtures. In ANN, back-propagation training technique was employed for updating the weights of each layer based on the error in the network output. Levenberg-Marquardt algorithm was used for feed-forward back-propagation. MARS model was developed by establishing a relationship between a set of predictors and dependent variables. MARS is based on a divide and conquers strategy partitioning the training data sets into separate regions; each gets its own regression line. Six models based on ANN and MARS were developed to predict the compressive strength of bacteria incorporated GPC for 1, 3, 7, 28, 56 and 90 days. About 70% of the total 84 data sets obtained from experiments were used for development of the models and remaining 30% data was utilized for testing. From the study, it is observed that the predicted values from the models are found to be in good agreement with the corresponding experimental values and the developed models are robust and reliable.
Bilmez, Bayram;Toker, Ozan;Alp, Selcuk;Oz, Ersoy;Icelli, Orhan
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.310-317
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2022
The mass attenuation coefficient is the primary physical parameter to model narrow beam gamma-ray attenuation. A new machine learning based approach is proposed to model gamma-ray shielding behavior of composites alternative to theoretical calculations. Two fuzzy logic algorithms and a neural network algorithm were trained and tested with different mixture ratios of vanadium slag/epoxy resin/antimony in the 0.05 MeV-2 MeV energy range. Two of the algorithms showed excellent agreement with testing data after optimizing adjustable parameters, with root mean squared error (RMSE) values down to 0.0001. Those results are remarkable because mass attenuation coefficients are often presented with four significant figures. Different training data sizes were tried to determine the least number of data points required to train sufficient models. Data set size more than 1000 is seen to be required to model in above 0.05 MeV energy. Below this energy, more data points with finer energy resolution might be required. Neuro-fuzzy models were three times faster to train than neural network models, while neural network models depicted low RMSE. Fuzzy logic algorithms are overlooked in complex function approximation, yet grid partitioned fuzzy algorithms showed excellent calculation efficiency and good convergence in predicting mass attenuation coefficient.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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