一种声波检测混凝土坍落度的方法技术

本发明专利技术公开了一种声波检测混凝土坍落度的方法，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的原始回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再通过将坍落度SL随时间的变化趋势与波速v随时间的变化趋势结合后得出波速v与坍落度SL的关系，再在检测时通过检测波速v从而得出坍落度SL的值。本发明专利技术提供的声波检测混凝土坍落度的方法以波速来反应混凝土坍落度经时的变化，有效降低工人的工作强度，减少人员配置量，减少繁琐的工作流程，提高测量的准确率。

A Method for Detecting Concrete Slump by Acoustic Wave

The present invention discloses a method for detecting concrete slump by acoustic wave. Stress wave is applied on the surface of the position to be measured of concrete mixture. According to the original echo signal received by the sensor, the variation trend of velocity V with time is obtained. The relationship between velocity V and slump SL is obtained by combining the variation trend of slump SL with that of velocity V with time, and then the relationship between velocity V and slump SL is detected. The value of slump SL can be obtained by detecting the velocity v. The method of detecting concrete slump by sound wave provided by the invention responds to the change of concrete slump over time by wave velocity, effectively reduces the worker's working intensity, reduces the workload, reduces the tedious workflow and improves the accuracy of measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种声波检测混凝土坍落度的方法
本专利技术提供一种检测方法，属于声波检测
，具体涉及一种声波检测混凝土拌合物坍落度的方法。
技术介绍
当前我国的工程基本上都是用预拌混凝土，预拌混凝土指由水泥、集料、水及根据需要掺入的外加剂和混合料等组分按一定比例，在集中搅拌站(厂)经计量、拌制后出售的、并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。与现场拌制混凝土相比，搅拌与浇筑之间的时间差大大延长，预拌混凝土的供应半径一般在lOkm～20km内，运输过程中常由于道路不畅，交通堵塞等原因，待混凝土搅拌车到达目的地有时候达到3小时甚至更长。虽然混凝土搅拌运输车在运输过程中会始终保持搅拌筒转动，以此来保证混凝土不会凝固。但由于预拌混凝土的搅拌与运至现场开始浇筑之间的时间差，尤其是在炎热的夏天水分的蒸发，会造成预拌混凝土坍落度的损失，尤其是掺入外加剂，配制较高强度或大流动性混凝土时，坍落度损失更加严重。实践中，往往由于对坍落度损失考虑不周，造成现场浇筑时，泵送或密实成型困难，从而影响施工效率和混凝土质量。当前对商品混凝土在搅拌运输过程中的质量控制的主要指标是和易性，和易性是指混凝土易于施工操作和均匀密实的性能，是一样综合指标，其主要包括流动性、粘聚性和保水性。而其中最主要的方法是坍落度法。坍落度法是从搅拌车里取出一部分混凝土放入坍落度筒内，利用混凝土的自重坍落，测量其下落的高度即为坍落度。坍落度的损失和增加虽然在一定程度上反应了混凝土的流动性能，但在实际操作过程中受人为因素影响大，而且对劳动力需求大，测量误差大，数据可重复性差，时间周期相对较长，最重要的是对混凝土出机前的调整不及时，这对混凝土质量的及时调整极其不利。现有技术对混凝土质量检测方面采用了多种方法，如乔军志在文章《水泥浆凝结硬化时内部结构与超声频谱的变化》将水泥浆的凝结硬化与超声波频谱建立了联系，杨晓星在文章《早龄期混凝土质量超声检测技术研究》利用超声波对早龄期混凝土凝结硬化过程进行了监测，获得了超声波声学参数与龄期之间的关系图，将声学参数与初终凝时间建立起了联系。但其研究的是混凝土的整个凝结硬化过程(混凝土从初凝到终凝，时间很长)，无法用于混凝土从搅拌至完成浇注方面的研究(还未达到混凝土的初凝时间)。而除了混凝土的凝结时间(可反应水泥的凝结硬化度)以外，混凝土拌合物的坍落度(反应了混凝土拌合物和易性，具体来说就是用于衡量施工是否正常进行，其中包括混凝土的保水性，流动性和粘聚性)也是衡量混凝土质量的另一重要指标。严子利，郑伟，王惠风，李金在专利《一种混凝土坍落度在线监测方法及检验装置》提到了利用混凝土粘度与坍落度之间的关系来监测坍落度，监测装置为带有传感器的探头，其只涉及生产过程中混凝土监测，无法涉及运输过程中坍落度的损失，仍未解决上述影响施工效率和混凝土质量的技术问题。中国专利技术专利CN103042603B公开了一种通过监测搅拌机电流强度控制混凝土出机坍落度的方法，通过坍落度值SL与搅拌机轴搅拌混凝土时的电流I的关系图判断混凝土质量，其中，搅拌机在恒定电压下的功率P＝U·I，工作电流I＝P/V，但该专利是将坍落度与搅拌机电流建立起了联系，只涉及了刚搅拌的混凝土拌合物出机时的坍落度是否满足《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)规范的要求，根据规定混凝土拌合物根据坍落度大小分5级：干硬性混凝土拌合物坍落度小于10mm且需用维勃时间(s)表示其稠度的混凝土；塑性混凝土，拌合物坍落度10-90mm的混凝土；流动性混凝土，拌合物坍落度100-150mm的混凝土；大流动性混凝土，拌合物坍落度大于160mm的混凝土。《混凝土质量控制标准》(GB50164-2011)第3.1.2条也是按照五级分类，S1级坍落度10-40mm，S2级坍落度50-90mm，S3级坍落度100-150mm，S4级坍落度160-210mm，S5级坍落度不小于220mm。根据《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)第7.6.8条规定，砼坍落度小于40毫米时，允许偏差±10毫米；规定的砼坍落度50～90毫米时，允许偏差±20毫米；规定的砼坍落度大于100毫米时，允许偏差±30毫米。上述方法并没有考虑到混凝土拌合物在运输过程中的损失，亦即是没考虑混凝土拌合物随时间的变化，混凝土拌合物在运输过程中的损失可能会导致运输到工地现场的混凝土拌合物的坍落度不能满足泵送的需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种声波检测混凝土坍落度的方法，结果准确有效，操作简便。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：声波检测混凝土坍落度的方法，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再通过将坍落度SL随时间的变化趋势与波速v随时间的变化趋势结合后得出波速v与坍落度SL的关系，再在检测时通过检测波速v从而得出坍落度SL的值。作为上述技术方案的进一步改进：上述声波检测混凝土坍落度的方法，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的原始回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再将不同时间的实时波速v代入公式(1)计算混凝土随时间变化的坍落度SL；v＝-2.742SL+517.829(1)。上述声波检测混凝土坍落度的方法，波速v随时间的变化趋势的检测步骤为：步骤a)在混凝土拌合物一侧施加低频应力波；步骤b)根据在混凝土拌合物接收面的传感器接收的原始回波信号得出声波时域图；步骤c)根据步骤b所得声波时域图和公式(2)得出实时波速v；v＝L/t(2)步骤d)在混凝土拌合物随时间变化的过程中选取不同时间重点复步骤a)～步骤c)，得声波在混凝土拌合物中传播的波速变化趋势；其中，L为声波在混凝土拌合物中传播的距离，t为声波在混凝土拌合物中传播的时间。上述低频应力波的频率范围选自1000Hz～10000Hz。所述低频应力波为纵波。步骤b)在声波时域图中，根据波形得出首波位置，则可通过首波位置确定首波声时t。值得一提的是，现有的关于混凝土坍落度的研究仅限于通过坍落度法进行坍落度的检测，正如本专利技术
技术介绍
所述，现有技术提供的坍落度法因其局限性使测出的混凝土拌合物坍落度的准确性因人为或操作因素而不同，无法成为工程实践中的最优选择。专利技术人在研究混凝土拌合物坍落度时，通过多种方法对混凝土拌合物进行研究，最后将低频应力波中的纵波与混凝土拌合物坍落度建立联系，即将纵波应用于混凝土拌合物坍落度的检测。采用本专利技术提供的检测混凝土坍落度的方法，可以有效地监测混凝土随时间的变化情况，具体为：对于某一配合比的混凝土，刚开始搅拌完成后混凝土的坍落度比较大，而随着时间的推移，混凝土中胶凝材料发挥作用，混凝土逐渐凝结硬化，其流动性较差，坍落度变小。而声波在新拌混凝土传播过程中，不同时间段的波速是不同的，声波波速随时间的推移而不断增大，这主要是因为混凝土的凝结硬化使得混凝土拌合物各成分之间孔隙不断减小，连接地更加紧密，为声波的传播提供了良好的条件，减小了能量的衰减和散射，这为声波波速检测混凝土拌合物坍落度提供了理论基础。专利技术人在研究坍落度的过程中，发现经不同时间段的商品混凝土的坍落度SL与波速成反比，经验证后，发现可用公式(1)计算出不同时间节点商本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声波检测混凝土坍落度的方法，其特征在于，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再通过将坍落度SL随时间的变化趋势与波速v随时间的变化趋势结合后得出波速v与坍落度SL的关系，再在检测时通过检测波速v从而得出坍落度SL的值。

【技术特征摘要】
1.一种声波检测混凝土坍落度的方法，其特征在于，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再通过将坍落度SL随时间的变化趋势与波速v随时间的变化趋势结合后得出波速v与坍落度SL的关系，再在检测时通过检测波速v从而得出坍落度SL的值。2.根据权利要求1所述的声波检测混凝土坍落度的方法，其特征在于，是在混凝土拌合物待测位置表面施加应力波，根据传感器接收的原始回波信号，得出波速v随时间的变化趋势，再将不同时间的实时波速v代入公式(1)计算混凝土随时间变化的坍落度SL；v＝-2.742SL+517.829(1)。3.根据权利要求1所述的声波检测混凝土坍落度的方法，其特征在于，波速v随时间的变化趋势的检测步骤为：步骤a)在混凝土拌合物一侧施加低频应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙士国，余高，刘佩，李婷，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43