Dự báo cường độ nén và phân tích ảnh hưởng thành phần cấp phối bê tông sợi Basalt: Tiếp cận bằng học máy giải thích

Tóm tắt

Cường độ nén là chỉ tiêu cơ lý quan trọng nhất quyết định khả năng chịu lực của bê tông sợi basalt (BFRC). Việc xác định chỉ tiêu này bằng thí nghiệm nén mẫu truyền thống tốn kém nhiều thời gian, chi phí và nhân lực. Bài báo ứng dụng ba thuật toán học máy gồm Random Forest, HistGradientBoosting và CatBoost để dự báo cường độ nén BFRC trên tập dữ liệu 267 mẫu. Thông qua kỹ thuật tìm kiếm lưới để tối ưu siêu tham số, kết quả cho thấy cả ba mô hình đều đạt độ tin cậy cao. Trong đó, Random Forest thể hiện tính ổn định và khả năng tổng quát hóa tốt nhất với sai số RMSE thấp nhất (2.05 MPa). Bên cạnh đó, phân tích SHAP được tích hợp để làm rõ mức độ ảnh hưởng của các biến đầu vào. Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng xi măng, muội silic và cốt liệu mịn là các biến có ảnh hưởng lớn nhất đến cường độ nén, với hướng tác động chủ yếu tích cực từ xi măng và muội silic, trong khi hàm lượng nước và sợi basalt thường mang tính chất tiêu cực nếu vượt ngưỡng tối ưu. Nghiên cứu cung cấp một công cụ hỗ trợ tin cậy cho việc dự báo nhanh tính chất vật liệu, hỗ trợ tối ưu hóa cấp phối trong thực tiễn.