論文の概要: Data-Driven Assessment of Concrete Mixture Compositions on Chloride Transport via Standalone Machine Learning Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01009v1
- Date: Sat, 03 Jan 2026 00:11:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-06 16:25:21.938658
- Title: Data-Driven Assessment of Concrete Mixture Compositions on Chloride Transport via Standalone Machine Learning Algorithms
- Title(参考訳): スタンドアロン機械学習アルゴリズムによる塩化物輸送におけるコンクリートの配合成分のデータ駆動評価
- Authors: Mojtaba Aliasghar-Mamaghani, Mohammadreza Khalafi,
- Abstract要約: 本稿では, コンクリート構造物における塩化物の時間的変化に及ぼすコンクリートの混合物の影響をデータ駆動で決定する手法を提案する。
採用されている方法論は、いくつかの単純で複雑なスタンドアロン機械学習(ML)アルゴリズムに依存している。
GPRモデルから得られた結果は、明確かつ説明可能な傾向を通じて遅延相関を解き明かす。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper employs a data-driven approach to determine the impact of concrete mixture compositions on the temporal evolution of chloride in concrete structures. This is critical for assessing the service life of civil infrastructure subjected to aggressive environments. The adopted methodology relies on several simple and complex standalone machine learning (ML) algorithms, with the primary objective of establishing confidence in the unbiased prediction of the underlying hidden correlations. The simple algorithms include linear regression (LR), k-nearest neighbors (KNN) regression, and kernel ridge regression (KRR). The complex algorithms entail support vector regression (SVR), Gaussian process regression (GPR), and two families of artificial neural networks, including a feedforward network (multilayer perceptron, MLP) and a gated recurrent unit (GRU). The MLP architecture cannot explicitly handle sequential data, a limitation addressed by the GRU. A comprehensive dataset is considered. The performance of ML algorithms is evaluated, with KRR, GPR, and MLP exhibiting high accuracy. Given the diversity of the adopted concrete mixture proportions, the GRU was unable to accurately reproduce the response in the test set. Further analyses elucidate the contributions of mixture compositions to the temporal evolution of chloride. The results obtained from the GPR model unravel latent correlations through clear and explainable trends. The MLP, SVR, and KRR also provide acceptable estimates of the overall trends. The majority of mixture components exhibit an inverse relation with chloride content, while a few components demonstrate a direct correlation. These findings highlight the potential of surrogate approaches for describing the physical processes involved in chloride ingress and the associated correlations, toward the ultimate goal of enhancing the service life of civil infrastructure.
- Abstract(参考訳): 本稿では, コンクリート構造物における塩化物の時間的変化に及ぼすコンクリートの混合物組成の影響を明らかにするために, データ駆動方式を用いる。
これは、攻撃的な環境下にある土木インフラのサービス寿命を評価するために重要である。
採用されている手法は、いくつかの単純で複雑なスタンドアロン機械学習(ML)アルゴリズムに依存しており、基盤となる隠れ相関のバイアスのない予測に対する信頼性を確立することが主な目的である。
単純なアルゴリズムには線形回帰(LR)、k-nearest neighbors(KNN)回帰、カーネルリッジ回帰(KRR)がある。
複雑なアルゴリズムは、ベクター回帰(SVR)、ガウス過程回帰(GPR)、およびフィードフォワードネットワーク(マルチ層パーセプトロン、MLP)とゲートリカレントユニット(GRU)を含む人工ニューラルネットワークの2つのファミリーをサポートする。
MLPアーキテクチャは、GRUによって対処される制限であるシーケンシャルデータを明示的に扱うことはできない。
包括的なデータセットが検討されている。
KRR, GPR, MLPを用いて, MLアルゴリズムの性能評価を行った。
コンクリート混合比の多様性から, GRUは試験セットの応答を正確に再現できなかった。
さらに分析によって、塩化物の時間的進化に対する混合物組成の寄与が解明される。
GPRモデルから得られた結果は、明確かつ説明可能な傾向を通じて遅延相関を解き明かす。
MLP、SVR、KRRもまた、全体的なトレンドを許容できる見積もりを提供している。
混合成分の大部分は塩化物含量と逆関係を示すが、いくつかの成分は直接相関を示す。
これらの知見は, 公共インフラのサービス寿命向上という究極の目標に向けて, 塩化物侵入と関連する相関関係の物理過程を記述するための代理的アプローチの可能性を強調した。
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