基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法技术

技术编号：40805790 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-28 19:29

本发明专利技术公开了一种基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，包括如下步骤：步骤一、基于信息化平台对混凝土所需原材料进行选取，以实现混凝土原材料选取的控制；步骤二、基于信息化平台对工程混凝土配合比进行智能化设计，获取待施工项目对应混凝土所需的各原材料配合比；步骤三、基于信息化平台通过混凝土智能工厂结合获取的混凝土配合比对混凝土进行拌和制备，并同时对制备混凝土品质进行自动化检测与控制；步骤四、基于信息化平台采用拌合制备的混凝土进行智能化施工。本发明专利技术通过对混凝土全生命周期各个阶段的控制实现混凝土从原材料，配合比设计，生产，施工，直到结构物服役全生命周期的自动化、智能化与绿色化控制。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程建设。更具体地说，本专利技术涉及基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法。

技术介绍

1、混凝土是最基础的建筑材料，在各类建筑物、构筑物中发挥着至关重要的作用，但是混凝土在生产及使用过程中会加剧环境污染，如主要原料水泥带来的污染与耗能问题、河砂开采带来的水土破坏及资源稀缺问题等。混凝土全生命周期绿色化涉及混凝土从原材料，拌合物试配，生产，成型为构件，直到结构物服役全产业流程的各个阶段和全生命周期，要在混凝土生产、浇筑、养护各个环节采用自动化智能化技术开展节能环保改造，降低或杜绝噪声、污水、粉尘、固体废弃物排放等，实现物料转化全过程绿色化及品质控制，目前本领域暂未有相关技术的研究。

技术实现思路

1、本专利技术的一个目的是提供一种基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，通过对混凝土全生命周期各个阶段的控制实现混凝土从原材料，配合比设计，生产，施工，直到结构物服役全生命周期的自动化、智能化与绿色化控制。

2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，混凝土全生命周期绿色化品质控制通过信息化平台统一管理调度，具体包括如下步骤：

3、步骤一、基于信息化平台对混凝土所需原材料进行选取，以实现混凝土原材料选取的控制；

4、步骤二、基于信息化平台结合上述选取的混凝土原材料，对工程混凝土配合比进行智能化设计，获取待施工项目对应混凝土所需的各原材料配合比；

<p>5、步骤三、基于信息化平台通过混凝土智能工厂结合上述设计获取的混凝土配合比对混凝土进行拌和制备，并同时对制备混凝土品质进行自动化检测与控制；

6、步骤四、基于信息化平台采用上述拌合制备的混凝土进行智能化施工。

7、优选的是，所述步骤一具体为：首先，获取全国不同区域不同项目的原材料对应的资源分布、性能特点、服务情况，在信息化平台内形成数据库；其次，根据待施工项目的混凝土设计需求、标准规范，根据待施工项目的片区特点，在上述数据库中筛选对比获得级配标准化的砂石骨料、混合组分标准化的水泥与掺合料以及与标准化胶凝材料适应性强的高效外加剂标准化原材料服务。

8、优选的是，所述步骤二具体包括：

9、s21、根据信息化平台内提前获取并记录的历史工程项目数据建立混凝土性能基因库，所述混凝土性能基因库包括：工程区域、各原材料用量、胶水比、水泥胶砂强度、混凝土强度、混凝土工作性能、净浆富余量以及砂浆富余量；其中，净浆富余量＝净浆体积-细集料孔隙体积＝净浆体积-细集料空隙率*细集料体积/(1-细集料空隙率)，砂浆富余量＝砂浆体积-粗集料孔隙体积＝砂浆体积-粗集料空隙率*粗集料体积/(1-粗集料空隙率)；

10、所述净浆富余量vey通过下式计算：

11、vey＝ve-ps×vs/(1-ps)

12、式中，ve为净浆体积，ps为细骨料孔隙率，vs为细骨料体积；

13、所述砂浆富余量vmy通过下式计算：

14、vmy＝vm-pg×vg/(1-pg)

15、式中：vm为砂浆体积，pg为粗骨料孔隙率，vg为粗骨料体积；

16、s22、通过保罗米公式得到胶水比与混凝土配制强度的线性关系式：

17、y＝afcu，o+b

18、其中，y为胶水比，fcu，o为混凝土配制强度，a、b为新回归系数；

19、建立复合胶凝材料胶砂强度模型，

20、

21、式中，fb为复合胶凝材料胶砂强度，uk为胶凝材料k的掺量；ik为胶凝材料k活性指数测试方法中的掺量；ak—胶凝材料k的活性指数；fce为水泥胶砂强度；

22、将所述混凝土性能基因库中各胶凝材料用量、水泥胶砂强度数据带入所述复合胶凝材料胶砂强度模型中得到不同区域内不同混凝土强度对应的复合胶凝材料胶砂强度；

23、结合上述步骤中得到的不同区域内不同混凝土强度对应的复合胶凝材料胶砂强度数据以及所述混凝土性能基因库中的不同区域内不同混凝土强度对应的胶水比数据，带入所述线性关系式进行数据拟合得到不同区域内不同混凝土强度对应的a、b值，形成具有区域特征的新回归系数基因库；

24、s23、确定混凝土配制强度与工作性能设计目标；

25、s24、根据混凝土配制强度与工作性能设计目标，结合所述混凝土性能基因库确定砂浆富余量和净浆富余量的取值，计算单位体积混凝土中粗骨料和细骨料的用量；

26、s25、根据混凝土配制强度与工作性能设计目标以及所述新回归系数基因库，确定新回归系数a、b值，进而确定胶水比、单位体积混凝土中各胶凝材料用量和用水量；

27、s26、汇总单位体积混凝土中粗骨料、细骨料、各胶凝材料的用量以及用水量得到具体的混凝土配合比数据。

28、优选的是，步骤s24具体包括：

29、s241、根据混凝土配制强度与工作性能设计目标，结合所述混凝土性能基因库确定砂浆富余量和净浆富余量的取值；

30、s242、计算粗骨料的体积vg和细骨料体积vs，再通过粗骨料和细骨料密度求解计算单位体积混凝土中粗骨料和细骨料的用量；

31、s243、对工程现场的各细分粗骨料进行筛分；

32、s244、结合紧密堆积模型和最小二乘算法构建目标函数，确定骨料紧密堆积条件下各细分粗骨料的质量比；并根据步骤s243得到的粗骨料的用量计算计算单位体积混凝土中各细分粗骨料的质量。

33、优选的是，步骤s25具体包括：

34、s251、收集各胶凝材料的物理化学性能数据；

35、s252、根据混凝土配制强度与工作性能设计目标，结合所述新回归系数基因库确定新回归系数a、b值，计算胶水比的值；

36、s253、根据胶水比以及混凝土配制强度与工作性能设计目标，结合所述混凝土性能基因库确定各胶凝材料的掺量；

37、s254、根据各胶凝材的掺量、密度，计算复合胶凝材料的密度以及单位体积混凝土中复合胶凝材料的用量，进而得到单位体积混凝土中各胶凝材料的用量；

38、s255、根据胶水比以及单位体积混凝土中复合胶凝材料的用量计算单位体积混凝土中的用水量。

39、优选的是，所述步骤三混凝土生产制备通过混凝土智能化工厂实现，混凝土智能化工厂与信息化平台实现数据连通，具体为：混凝土智能化工厂包括粉料仓储管理车间、骨料仓储管理车间、混凝土生产管理车间、混凝土出厂管理车间，各管理车间均搭载有智能机器人，并设置有智能化控制系统；

40、所述粉料仓储管理车间内的粉料仓设置有粉料电子门禁及智能料位系统，通过信息化平台输入对应需要粉料的用量，传输给智能化控制系统，其控制粉料电子门禁打开并通过粉料取样装置自动取样粉料至无人值守地磅进行称重，直至称重至设定的粉料用量值，然后通过智能化控制系统控制粉料电子门禁关闭，智能料位系本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，混凝土全生命周期绿色化品质控制通过信息化平台统一管理调度，具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述步骤一具体为：首先，获取全国不同区域不同项目的原材料对应的资源分布、性能特点、服务情况，在信息化平台内形成数据库；其次，根据待施工项目的混凝土设计需求、标准规范，根据待施工项目的片区特点，在上述数据库中筛选对比获得级配标准化的砂石骨料、混合组分标准化的水泥与掺合料以及与标准化胶凝材料适应性强的高效外加剂标准化原材料服务。

3.如权利要求1所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

4.如权利要求3所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，步骤S24具体包括：

5.如权利要求4所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，步骤S25具体包括：

6.如权利要求1所述的基于物联网大数据混凝土全生命

7.如权利要求1述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述步骤四具体为：

8.如权利要求3述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述信息化平台还包括数据仓库，其包括可视化决策平台和混凝土基因库，其中，可视化决策平台实现混凝土全生命周期的平台数据的及时收集、对标分析和长期储存，用户或设备上传的数据，首先经过孤立森林算法进行异常检测分类，自动剔除离群值和偏离值，避免误差数据的影响；其次通过主成分分析算法、t-分布随机邻域嵌入算法对多维度的数据分别进行线性和非线性的变换，减少数据维度，实现降维分析和可视化处理；

9.如权利要求3述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述信息化平台还包括评价指标体系，是基于对混凝土原材料、配合比、生产、施工和实体检测的混凝土全生命周期数据的收集，提出的包含混凝土原材稳定性指数、实体匀质性指数、生产标准化指数、施工精细化指数、配比绿色化指数五个方面的指标的计算方法，并以五维图的方式实现混凝土的综合评价，并以微积分求导计算五维图的面积，实现不同单位间混凝土产品的综合对标。

10.如权利要求3述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述信息化平台还包括综合统筹系统，其包括多个模块，具体为：

...

【技术特征摘要】

3.如权利要求1所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

4.如权利要求3所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，步骤s24具体包括：

5.如权利要求4所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，步骤s25具体包括：

6.如权利要求1所述的基于物联网大数据混凝土全生命周期绿色化品质控制方法，其特征在于，所述步骤三混凝土生产制备通过混凝土智能化工厂实现，混凝土智能化工厂与信息化平台实现数据连通，具体为：混凝土智能化工厂包括粉料仓储管理车间、骨料仓储管理车间、混凝土生产管理车间、混凝土出厂管理车间，各管理车间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿，张永涛，张国志，刘可心，文青，王伟光，陈飞翔，夏昊，肖蓟，魏凯，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人