混凝土碳化参数预测方法、装置及实验系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混凝土碳化参数预测方法、装置及实验系统，该方法包括：获取混凝土样品的温度分布图；将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。本发明专利技术可以非接触式、实时、准确、快速地获取碳化参数，减少人工操作，降低人力和物力的消耗。

【技术实现步骤摘要】
混凝土碳化参数预测方法、装置及实验系统
本专利技术涉及混凝土碳化检测
，尤其涉及一种混凝土碳化参数预测方法、装置及实验系统。
技术介绍
空气中CO2气体渗透到混凝土内，与其碱性物质(Ca(OH)2)发生化学反应后生成碳酸盐(CaCO3)和水，使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为钝化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。因此，获取混凝土的碳化参数十分重要。现有技术一般利用酚酞试件测量已发生碳化反应的混凝土试件的碳化深度。具体地，首先应将经过处理的试件放入碳化箱内的支架上，各试件之间的间距不小于50mm。试件放人碳化箱后，将碳化箱密封。随后，开动箱内气体对流装置，慢慢充入二氧化碳，并测定箱内的二氧化碳浓度，逐步调节二氧化碳的流量，使箱内的二氧化碳浓度保持在(20±3)％。在整个实验期间采取去湿措施，使箱内的相对湿度控制在(70±5)％，温度应控制在(20±2)℃的范围内。>碳化实验开始后每隔一定时间对箱内的二氧化碳浓度、温度及湿度作一次测定。在前2天每隔2小时测定一次，以后每隔4小时测定一次。实验中根据所测得的二氧化碳浓度、温度及湿度随时调节这些参数，去湿用的硅胶经常更换。在碳化到了3天、7天、14天和28天时，分别取出试件，破型测定碳化深度。棱柱体试件应通过在压力实验机上的劈裂法或者用干锯法从一端开始破型。每次切除的厚度应为试件宽度的一半，切后应用石蜡将破型后试件的切断面封好，再放入箱内继续碳化，直到下一个实验期。当采用立方体试件时，应在试件中部劈开，立方体试件应只作一次检验，劈开测试碳化深度后不得再重复使用。随后将切除所得的试件部分刷去断面上残存的粉末，然后应喷上浓度为1％的酚酞酒精溶液(酒精溶液含20％的蒸馏水)。约经30s后，应按原先标划的每10mm一个测量点用钢板尺测出各点碳化深度。当测点处的碳化分界线上刚好嵌有粗骨料颗粒，可取该颗粒两侧处碳化深度的算术平均值作为该点的深度值。混凝土在各实验龄期时的平均碳化深度应按下式计算：式中：为试件碳化t(d)后的平均碳化深度(mm)，di为各测点的碳化深度(mm)，n为测点总数。专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：1、现在技术测量每个试件的碳化深度离散性较大，结果不够精确。2、实验过程当中要对试件进行切片且各种环境参数设置复杂，使用指示剂测量碳化深度误差也较大。3、现在技术需要对试件进行各种预处理，耗费大量人力和物力。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种混凝土碳化参数预测方法，用以非接触式、实时、准确、快速地获取碳化参数，减少人工操作，降低人力和物力的消耗，该方法包括：获取混凝土样品的温度分布图；将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。可选的，所述碳化参数包括：碳化深度和碳化体积。可选的，将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中之前，所述方法还包括：获取训练样本数据集，所述训练样本数据集包括：混凝土样品多个待测面的温度分布图，以及与所述温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数，所述温度分布图是将混凝土样品放置在实验箱形成的温度场内，通过温度感应设备采集得到的；根据所述训练样本数据集对预设机器学习模型进行训练，得到混凝土碳化参数预测模型；将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数，包括：将温度场中未知碳化参数的混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出温度场中未知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。可选的，获取训练样本数据集，包括：将温度感应设备放在实验箱形成的温度场中；通过温度感应设备采集混凝土样品多个待测面的温度分布图；获取与多个待测面的温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。可选的，根据混凝土碳化参数预测模型对温度场中未知碳化参数的混凝土样品的碳化参数进行预测之前，所述方法还包括：判断所述混凝土碳化参数预测模型的预测精度是否达到预设精度要求；如果未达到，则对所述混凝土碳化参数预测模型进行优化处理。本专利技术实施例还提供一种碳化参数预测装置，用以非接触式、实时、准确、快速地获取碳化参数，减少人工操作，降低人力和物力的消耗，该装置包括：温度分布图获取模块，用于获取混凝土样品的温度分布图；碳化参数预测模块，用于将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。可选的，所述碳化参数包括：碳化深度和碳化体积。可选的，所述装置还包括：训练样本数据集获取模块，用于获取训练样本数据集，所述训练样本数据集包括：混凝土样品多个待测面的温度分布图，以及与所述温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数，所述温度分布图是将混凝土样品放置在实验箱形成的温度场内，通过温度感应设备采集得到的；模型训练模块，用于根据所述训练样本数据集对预设机器学习模型进行训练，得到混凝土碳化参数预测模型；碳化参数预测模块进一步用于：将温度场中未知碳化参数的混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出温度场中未知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。可选的，训练样本数据集获取模块进一步用于：将温度感应设备放在实验箱形成的温度场中；通过温度感应设备采集混凝土样品多个待测面的温度分布图；获取与多个待测面的温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。可选的，所述装置还包括：进度判断模块，用于判断所述混凝土碳化参数预测模型的预测精度是否达到预设精度要求；模型优化模块，在所述混凝土碳化参数预测模型的预测精度未达到预设精度要求时，对所述混凝土碳化参数预测模型进行优化处理。本专利技术实施例还提供一种实验系统，用以非接触式、实时、准确、快速地获取碳化参数，减少人工操作，降低人力和物力的消耗，该实验系统包括：实验箱、温度感应设备，以及与所述温度感应设备电连接的计算机；所述实验箱内设置有用于放置混凝土样品的底板；所述温度感应设备设置在所述实验箱内，用于采集混凝土样品多个待测面的温度分布图；所述计算机用于接收所述温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土碳化参数预测方法，其特征在于，包括：/n获取混凝土样品的温度分布图；/n将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土碳化参数预测方法，其特征在于，包括：
获取混凝土样品的温度分布图；
将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化参数包括：碳化深度和碳化体积。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中之前，所述方法还包括：
获取训练样本数据集，所述训练样本数据集包括：混凝土样品多个待测面的温度分布图，以及与所述温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数，所述温度分布图是将混凝土样品放置在实验箱形成的温度场内，通过温度感应设备采集得到的；
根据所述训练样本数据集对预设机器学习模型进行训练，得到混凝土碳化参数预测模型；
将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数，包括：
将温度场中未知碳化参数的混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出温度场中未知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取训练样本数据集，包括：
将温度感应设备放在实验箱形成的温度场中；
通过温度感应设备采集混凝土样品多个待测面的温度分布图；
获取与多个待测面的温度分布图一一对应的温度场中已知碳化参数的混凝土样品的碳化参数。


5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据混凝土碳化参数预测模型对温度场中未知碳化参数的混凝土样品的碳化参数进行预测之前，所述方法还包括：
判断所述混凝土碳化参数预测模型的预测精度是否达到预设精度要求；
如果未达到，则对所述混凝土碳化参数预测模型进行优化处理。


6.一种混凝土碳化参数预测装置，其特征在于，包括：
温度分布图获取模块，用于获取混凝土样品的温度分布图；
碳化参数预测模块，用于将混凝土样品的温度分布图输入训练好的混凝土碳化参数预测模型中，输出混凝土样品的碳化参数。


7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述碳化参数包括：碳化深度和碳化体积。


8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
训练样本数据集获取模块，用于获取训练样本数据集，所述训练样本数据集包括：混凝土样品多个待测面的温度分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜三林，杨传根，安雪晖，李鹏飞，王浩宇，周力，
申请(专利权)人：华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司，重庆交通大学，清华大学，华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：西藏;54