一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置与流程

1.本发明属于建筑材料的测试技术领域，具体涉及一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，适用于新拌混凝土振捣密实测试及难易程度的评价。


背景技术：

2.振捣是混凝土施工过程中一个重要的环节，通过低幅高频的振动，将能量传递到混凝土拌合物，使振捣范围内的所有颗粒发生受迫振动。振捣降低了振捣有效范围内的混凝土拌合物的粘度和内摩擦力，改变了浆体的流动性，使混凝土液化，骨料颗粒在重力的作用下沉落滑移，大气泡在浮力作用下上浮排出或被振碎，使模型中骨料排列致密，浆体填充充分，最终达到密实混凝土的目的。
3.混凝土振捣密实性可以通过硬化后的密度、强度、孔结构等参数评价，但类似“事后反馈”的密实度评价方法对实际工程质量控制十分不利，若浇筑后出现不密实问题，只能通过辅助的补救措施进行解决，但实际浇筑工程中尚无统一确定的混凝土振捣密实度评价指标。现场振捣时间由工人把控，振捣施工时间没有判断标准，因此需要给出相关技术指导。
4.通过测量振捣状态下混凝土性能参数的变化判断其密实性，是一种判断密实性的方法，专利《一种识别混凝土振捣密实性的机械装置》通过振捣棒周围混凝土产生的压力评价混凝土的密实性，但不能体现振动波在混凝土内部的传导及变化，《模拟水泥砂浆流变性能的透明胶砂拌合物及其制备方法》采用透明胶砂拌合物作为水泥砂浆的模拟介质，通过可视化的方式进行密实度检测，但该方法只能模拟特定配合比的拌合物，现场适用性较差。
5.随着信息化技术逐渐应用于混凝土建筑施工领域，电信号、传感器等技术被广泛应用于混凝土施工，通过建立与新拌混凝土不同振捣阶段的关系，评价混凝土的密实状态。因此，本发明针对目前混凝土振捣施工中的技术缺失，结合信息化传感技术，发明了一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置。


技术实现要素：

6.本发明针对新拌混凝土振捣密实度能评价方法缺失的问题，创造性的发明了一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，本发明智能高效、操作简便，实现了混凝土振捣密实度的量化评价及拌合物振捣密实难以程度评价。
7.本发明的技术方案：该装置由称重系统1、金属圆柱容器2、振动波传感器3、三脚架4、振捣系统5和控制中心6组成，称重系统安装在金属圆柱容器的外部底端，振动波传感器布置在金属圆柱容器的内部，三脚架固定在金属圆柱容器上方，不与金属圆柱容器接触，振捣系统通过三脚架上方圆孔悬挂在金属圆柱容器内部，控制中心通过无线传输技术与称重系统、振捣系统以及振动波传感器连接。
8.所述的一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，其特征在于：该装置使用方法为：1）装置放置在稳定平面上，将新拌混凝土装入容量筒中，通过称重系统将
浇入的新拌混凝土质量控制为m，并安装传感器；2）控制中心开启振捣系统，记录振捣开始时间t1；3）振动波传感器采集混凝土中的振动波信号，并实时传递给控制中心；4）控制中心处理振动波传感器的振动波信号，当每个传感器在s=3秒内信号变化值均小于d=10%时，判断为振捣密实，控制中心关闭振捣系统，记录结束振捣时间t2；5）计算
∆
t=t
2-t1的值，判定混凝土振捣密实的难易程度。
9.所述的一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，其特征在于：三个振动波传感器等距安装于振捣棒下端处于同一水平面，且到振捣棒距离相同，传感器的采集频率为3000 hz-6000 hz。
10.所述的一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，其特征在于：控制中心测得
∆
t的时间越长，表明新拌混凝土能够被振捣密实的程度越难，通过
∆
t的值将新拌混凝土的振捣密实度分为易振捣密实（10~15s）、较易振捣密实（15~30s）、普通振捣密实（30~60s）、较难振捣密实（1~2min）和难振捣密实（2min以上）五个等级。
11.所述的一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，其特征在于：振捣系统中振捣棒通过变频器调节频率，棒体置于模具中心，由脚架固定位置，保持棒体始终垂直。
12.所述的一种新拌混凝土振捣密实难易程度智能评价方法与装置，其特征在于：金属容量筒直径大于振捣棒直径的10倍，振捣棒下端与金属圆柱容器内部底面的距离可调（2-7cm），防止振动波从底面反射影响密实度评价准确性。
13.本发明的机理：振捣系统开启时不断发出振动波信号，振动波在混凝土中传递时，振动波的能量因机械阻抗的存在而衰减，离振捣棒距离越远振幅衰减越明显，机械阻抗值反映了振动状态下混凝土被激起的难以程度。振捣一段时间后，混凝土中大体积气泡上浮减少，混凝土内部颗粒排布更密实，振动波的传递耗散减少，传递功率提升，机械阻抗值减小至基本不变。通过传感器收集的激振力和振动响应复数比换算出拌合物的机械阻抗值，当三个振动波传感器计算得到的机械阻抗值均值在判定时间s=3秒内均小于设定值d=10%时，即可判定为该种混凝土刚好达到密实状态，并通过振捣所用时间的长短可判断该种混凝土振捣密实的难易程度。
14.本发明的有益效果：（1）本发明装置智能化程度高，人工操作少，测试方法简便，可快速获得新拌混凝土振捣密实度，适用于试验室或现场施工环境；（2）可用于指导混凝土振捣施工的密实时间，在保证混凝土施工质量的同时最大化缩短振捣时间，达到缩短工期、加快工程建设的效果；（3）可定量评价新拌混凝土的振捣密实度，规范新拌混凝土振捣施工。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
16.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
17.图1是本发明的结构示意图，其中1为称重系统，2为金属圆柱容器，3为振动波传感
器，4为三脚架，5为振捣系统，6为控制中心。
具体实施方式
18.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的具体说明。
19.本实施例所用混凝土配合比及其工作性能如下表所示：将装置放置在稳定平面上，新拌混凝土按配合比拌合完成后装入金属圆柱容器中，装入质量为80kg；控制中心开启振捣系统，并记录振捣开始时间t1，振动波传感器采集通过混凝土传输的振动波信号，并实时传递给控制中心；控制中心处理振动波传感器的振动波信号，当每个传感器在3秒内信号变化值均小于10%时，控制中心关闭振捣系统，并记录结束振捣时间t2；通过
∆
t=t
2-t1的值判定混凝土的振捣密实度。
20.本实施例所述的振捣系统中振捣棒的频率为100hz，振捣棒直径为35cm，振幅为0.3mm，振捣棒头部距离金属容量筒内部底面的距离为4cm。
21.本实施例所述的三个振动波传感器的安装点与振捣棒下端处于同一平面，传感器安装点两两之间距离相等，距离棒心7cm，传感器的采集频率为4000 hz。
22.本实施例所述的
∆
t测得为8.5s，基于大量试验，
∆
t=8.5s的混凝土属于较易振捣密实混凝土。
23.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。