ارزيابي دوام طولاني مدت سنگ هاي ساختماني كربناته بعد از چرخه هاي ذوب و انجماد با استفاده از روش CART

Evaluation of long-term durability of carbonate building stones after freeze and thaw cycles using CART method

چرخه هاي ذوب و انجماد يكي از مهمترين عوامل هوازدگي فيزيكي سنگ ها است كه مي تواند به شدت دوام طولاني مدت و عمر سرويس دهي سنگ هاي ساختماني را تحت تاثير قرار دهد. به منظور ارزيابي دوام طولاني مدت سنگ ها در برابر چرخه هاي ذوب و انجماد مي توان از دو پارامتر ثابت تخريب (λ) و شاخص نيمه عمر (N1/2) استفاده كرد. تعيين اين دو پارامتر نيازمند انجام آزمايش ذوب و انجماد است كه فرآيندي سخت، زمان بر و پر هزينه است. لذا توسعه مدل هايي غير مستقيم به گونه اي كه بتوان اين دو پارامتر را بدون انجام آزمايش ذوب و انجماد تخمين زد، مي تواند در ارزيابي دوام طولاني مدت سنگ ها به طور سريع و با هزينه كمتر مفيد واقع شود. در اين مقاله با بررسي سرعت موج فشاري (Vp) سنگ ها طي فرآيند ذوب و انجماد براي 22 نوع از سنگ هاي ساختماني كربناته ايران، دو پارامتر λ و N1/2 تعيين شدند. سپس بر اساس داده هاي به دست آمده و با استفاده از دو تكنيك تحليل رگرسيون و درخت طبقه بندي و رگرسيون (CART) مدل هايي براي پيش بيني اين دو پارامتر توسعه داده شد. نتايج نشان داد كه مدل هاي توسعه يافته بر اساس تكنيك CART، دقت و صحت بالاتري نسبت به مدل هاي رگرسيوني دارند. اين مدل ها قادر هستند بر اساس تخلخل اوليه سنگ پيش بيني قابل قبولي از λ و N1/2 ارايه دهند.

The freeze and thaw cycles are one of the most important factors in physical weathering of stones, which substantially can influence the long-term durability and service life of building stones. To evaluate the long-term durability of stones against freeze and thaw cycles, two parameters of decay constant (λ) and half-life index (N1/2) can be applied. To determine these two parameters, the freeze and thaw test should be done, which is a difficult, time-consuming and expensive process. Therefore, development of indirect models to estimate these two parameters without performing freeze and thaw test can be useful for fast and low-cost evaluation of stones’ long-term durability. In this paper, considering the P-wave velocity (VP) of stones during the freeze and thaw process for 22 types of Iran’s carbonate building stones, two parameters of λ and N1/2 were determined. Then, based on obtained data and using regression analysis and classification and regression tree (CART) techniques, models were developed to predict these two parameters. The results indicated that the developed models using CART technique have higher accuracy and precision than the regression models. These models are able to present acceptable prediction of λ and N1/2 based on the initial porosity of stone.