專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于測(cè)試混凝土新拌性能的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料及測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及流動(dòng)性較大的混凝土在新拌狀態(tài)下的工作性能的測(cè)試。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)代工程使用的混凝土已發(fā)展到采用泵送施工方式的大流動(dòng)性混凝土，特別容易產(chǎn)生裂縫，混凝土的工作性對(duì)混凝土的力學(xué)性能、抗裂性能和耐久性能均具有重要的影響。新拌混凝土的工作性是指混凝土拌合物能保持其組成成分均勻，不發(fā)生分層離析、泌水等現(xiàn)象，適于運(yùn)輸、澆筑、泵送、搗實(shí)成型等施工作業(yè)，并獲得質(zhì)量均勻密實(shí)的混凝土性能，包括流動(dòng)性、粘聚性、保水性、可泵性、均勻性和易密性等。目前工程中主要靠坍落度及坍落擴(kuò)展度(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080-2002)來(lái)評(píng)估混凝土的工作性，目前尚未有混凝土均勻性的評(píng)估方法。保水性的評(píng)估主要是泌水率法或僅靠簡(jiǎn)單目測(cè)，且泌水率法耗時(shí)較長(zhǎng)，不適合于快速評(píng)估。除自密實(shí)混凝土(坍落度大于220_)增加了采用J環(huán)或U型儀或L型儀判斷間隙通過(guò)性能、采用篩析或跳桌法判斷抗離析性能外，對(duì)其他流動(dòng)性較大的混凝土(如坍落度大于160mm)的工作性僅靠坍落度和目測(cè)的方法來(lái)判斷，一方面判斷結(jié)果過(guò)于粗糙，不夠準(zhǔn)確，且無(wú)法判斷達(dá)到什么程度該混凝土才不能用于工程中，另一方面，不能全面判斷混凝土的均勻性和保水性等，從而易于引起工程質(zhì)量問(wèn)題。如某工程14.1%鉆孔灌注樁不合格調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，其原材料、配合比基本合格的情況下，主要是由于混凝土的粘聚性和保水性不夠。因此如何合理判斷混凝土的工作性，如何對(duì)現(xiàn)場(chǎng)新拌混凝土的質(zhì)量進(jìn)行快速而有效的監(jiān)督，使混凝土在澆筑進(jìn)入結(jié)構(gòu)前混凝土的質(zhì)量得到有效的控制，提出一種新型且快速有效的方法來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)新拌混凝土的工作性，具有非常重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前流動(dòng)性較大的混凝土沒(méi)有良好的工作性測(cè)量方法和測(cè)試系統(tǒng)的問(wèn)題，提供一種用于測(cè)試流動(dòng)性混凝土在新拌狀態(tài)下工作性能的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):
(I)打破只能用坍落度和目測(cè)等方法簡(jiǎn)單判斷混凝土工作性的粗略評(píng)估傳統(tǒng)，全面評(píng)估混凝土的工作性，同時(shí)獲得包括坍落度、坍落擴(kuò)展度、流動(dòng)速度、均勻性、保水性和粘聚性等性能在內(nèi)的各種指標(biāo)。(2)安裝簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊的工具，只需在測(cè)量坍落度或倒坍落實(shí)驗(yàn)時(shí)，將測(cè)量系統(tǒng)安裝在測(cè)試平面上，即可進(jìn)行測(cè)試。(3)使用方便，可用于實(shí)驗(yàn)室或施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。(4)測(cè)量方法簡(jiǎn)單，在坍落度測(cè)試的同時(shí)，啟動(dòng)觸發(fā)器，即可自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并獲得分析結(jié)果。(5)坍落度及坍落流動(dòng)直徑測(cè)量精度高，精度可達(dá)0.5mm。
(6)可得到混凝土工作性能的綜合評(píng)估結(jié)果，及混凝土工作性對(duì)力學(xué)性能、滲透性能、變形性能等的影響程度。 (7)可根據(jù)方法發(fā)展需要增加其他分析參數(shù)，用以評(píng)估新拌混凝土的其他性能。


圖1為與本發(fā)明實(shí)施例一致的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案是:
(I)根據(jù)測(cè)試要求，采用采樣頻率為5 25幀/s的I 5個(gè)CCD圖像傳感器，采集在坍落度或倒坍落度法測(cè)試過(guò)程中，從坍落度筒提起(坍落度法)或打開(kāi)閥門(mén)(倒坍落度法)時(shí)，混凝土流動(dòng)過(guò)程中的圖像，并配備自動(dòng)觸發(fā)器。(2)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(其流程圖見(jiàn)附圖1)采用有線或無(wú)線傳輸方式自動(dòng)從CCD中讀取數(shù)據(jù)。根據(jù)用戶對(duì)混凝土材料性能及測(cè)量需求的數(shù)據(jù)處理要求，對(duì)圖像進(jìn)行處理后，通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)，判別流動(dòng)過(guò)程中混凝土的邊界，停止流動(dòng)后混凝土的邊界、高度、不同位置的石子含量、流動(dòng)到最遠(yuǎn)位置的石子距漿體最邊緣的距離、漿體邊緣與地板的角度等參數(shù)，然后通過(guò)結(jié)果判別模塊，判別均勻性、粘聚性和保水性等對(duì)混凝土的力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的影響程度，通過(guò)結(jié)果輸出模塊，最終輸出混凝土的工作性能的各項(xiàng)指標(biāo)，含坍落度、擴(kuò)展直徑、流動(dòng)速度、均勻性、粘聚性和保水性等，同時(shí)輸出該混凝土工作性對(duì)混凝土的力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的影響程度。(3)根據(jù)用戶的對(duì)材料性能及測(cè)量要求，獲得混凝土邊界、高度、流動(dòng)到最遠(yuǎn)位置的石子距漿體最邊緣的距離、漿體邊緣與地板的角度等參數(shù)要求，在水平方向或與測(cè)量中央成一定角度(40° -90° )，同時(shí)安裝I 5個(gè)C⑶圖像傳感器，采用落地式或固定安裝在測(cè)試地板上的方式，制備該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的安裝支架。(4)進(jìn)行判別模塊影響程度的試驗(yàn)研究。具體研究方案為使用不同工作性的典型配合比的混凝土，采用流動(dòng)過(guò)程中距離中心位置不同的樣品，制備混凝土力學(xué)性能、滲透性能和變形性能試件，測(cè)試典型齡期的抗壓強(qiáng)度、氣體滲透性、干燥收縮等性能(見(jiàn)研究實(shí)例I)。同時(shí)采用上述CCD傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分析混凝土的均勻性、保水性和粘聚性，建立均勻性、保水性和粘聚性的數(shù)據(jù)與力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的相關(guān)關(guān)系。(5)通過(guò)研究方案中建立的均勻性、保水性和粘聚性的數(shù)據(jù)與力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的相關(guān)關(guān)系，獲得以力學(xué)性能、滲透性能、干燥收縮等性能的不均勻程度(如5%，10%, 15%，>15%)為基礎(chǔ)的等一系列均勻性、保水性等性能評(píng)判指標(biāo)的控制閾值，全方位的指標(biāo)綜合判斷混凝土的工作性。判別模塊試驗(yàn)研究實(shí)例I
設(shè)計(jì)典型配合比如C50，在其他原材料用量均相同的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)外加劑的摻量來(lái)控制坍落度和粘聚性，如控制坍落度18(T260mm，控制粘聚性和保水性良好或不良。拌和50-100L，拌和完畢后，在依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080-2002的稠度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法，或以此為基礎(chǔ)改進(jìn)的坍落度方法，進(jìn)行坍落度性能的測(cè)試。將測(cè)量系統(tǒng)安裝在測(cè)量平面上，在提起坍落度筒或打開(kāi)閥門(mén)的同時(shí)，按動(dòng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的觸發(fā)啟動(dòng)鍵，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將自動(dòng)記錄漿體流動(dòng)的全過(guò)程，獲得工作性能的所有數(shù)據(jù)。并采用無(wú)線或有線方式，將測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)椒治鎏幚碥浖?，在軟件上可自?dòng)獲得坍落度、坍落擴(kuò)展度、流動(dòng)速度、混凝土材料的均勻性、保水性等參數(shù)。測(cè)試完畢后，對(duì)每個(gè)配合比的中央及邊緣部位取樣并制備所需性能試件，在不同齡期(如7cTl20d等)測(cè)試相應(yīng)的性能(如力學(xué)性能、變形性能等)。采用擬合、分析與建立模型等方式，建立坍落度及其他工作性與力學(xué)性能與變形性能等之間的相關(guān)關(guān)系。實(shí)施實(shí)例1.某工程用混凝土 C50，設(shè)計(jì)坍落度為200±20mm，要求粘聚性和保水性良好。設(shè)計(jì)配合比為:P*0 水泥 400kg/m3，I 級(jí)粉煤灰 50 kg/m3, S95 級(jí)礦渣微粉 50 kg/m3,# 659 kg/m3，石子1112 kg/m3，水154 kg/m3，并添加適量的外加劑以控制工作性。在實(shí)驗(yàn)室拌和30L。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080-2002，在平板上進(jìn)行坍落度實(shí)驗(yàn)，按要求分層裝料并搗實(shí)。將自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)安放在坍落度測(cè)試人員的前方，在提起坍落度的同時(shí)，按下測(cè)試系統(tǒng)的啟動(dòng)鍵。等待漿體停止流動(dòng)，測(cè)試系統(tǒng)停止工作。采用無(wú)線或有線方式，通過(guò)圖像獲取模塊，將測(cè)量圖像傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)(參見(jiàn)附圖1)上。選擇需要獲得的性能參數(shù)，點(diǎn)擊自動(dòng)分析，通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可自動(dòng)獲得所需要的性能參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)試新拌混凝土工作性的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其包括電荷耦合元件CXD圖像采集傳感器、安裝支架、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述電荷耦合元件CCD圖像采集傳感器用于獲得漿體流動(dòng)過(guò)程中的圖像； 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析； 其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括: 圖像獲取模塊，其用于獲取所述CCD測(cè)得的混凝土流動(dòng)過(guò)程中的圖像文件； 圖像處理和識(shí)別模塊，其用于對(duì)所述圖像文件進(jìn)行邊界處理，識(shí)別流動(dòng)過(guò)程中在不同流動(dòng)時(shí)間時(shí)混凝土的邊界和高度以及停止流動(dòng)后的不同部位混凝土中的石子； 圖像分析模塊，其通過(guò)識(shí)別的所述邊界，分析混凝土的流動(dòng)速度、混凝土最后的流動(dòng)直徑、坍落直徑的測(cè)試值和混凝土的均勻性、保水性和粘聚性的表征值； 結(jié)果判斷模塊，其根據(jù)所建立的均勻性、保水性和粘聚性的數(shù)據(jù)與力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的相關(guān)關(guān)系，判斷混凝土的均勻性、保水性和粘聚性的表達(dá)值對(duì)工程所關(guān)注的力學(xué)性能、變形性能的影響程度。
2.結(jié)果輸出模塊，其輸出混凝土的工作性能的各項(xiàng)指標(biāo)，包含坍落度、擴(kuò)展直徑、流動(dòng)速度的測(cè)試值，均勻性、粘聚性和保水性的表征值，混凝土工作性對(duì)混凝土的力學(xué)性能、滲透性能和變形性能的影響程度的判斷值。
3.如權(quán)利要求1所述一種用于測(cè)試新拌混凝土工作性的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其中混凝土停止流動(dòng)后，當(dāng)流動(dòng)直徑大于450_時(shí),選定中央部位及邊緣部位,分析給定部位的混凝土在給定面積中石子的含量，通過(guò)石子分布的均勻性來(lái)表征混凝土的均勻性；通過(guò)分析停止流動(dòng)后，流動(dòng)到最遠(yuǎn)位置的石子距漿體最邊緣的平均距離來(lái)表征混凝土的保水性。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可測(cè)試新拌混凝土工作性能的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，以解決目前混凝土工作性僅靠坍落度和目測(cè)方式，無(wú)法準(zhǔn)確而全面評(píng)估混凝土工作性的問(wèn)題。該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括電荷耦合元件CCD圖像采集傳感器、安裝支架、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組件，其中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)又包含圖像獲取模塊、圖像處理和識(shí)別模塊、圖像分析模塊、結(jié)果判斷和輸出模塊五個(gè)部分。在依據(jù)國(guó)標(biāo)進(jìn)行坍落度等自動(dòng)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，使用發(fā)明的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可準(zhǔn)確而全面獲得包括坍落度、坍落流動(dòng)直徑、流動(dòng)速度、均勻性、保水性等性能在內(nèi)混凝土工作性能，并根據(jù)內(nèi)置的工作性對(duì)力學(xué)性能、抗裂性和滲透性能的影響程度研究成果，從而全面掌握并評(píng)估的該混凝土的工作性，為施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量的控制提供參考依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N21/84GK103196794SQ201310133649
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者龐超明, 徐劍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)