一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法与流程

1.本发明属于混凝土搅拌检测技术领域，涉及一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法。


背景技术：

2.混凝土作为现代城市建设必不可少的建筑材料，是绝大多数土木工程的基础。由于胶凝材料与集料复杂的多样性以及恶劣的现场工作环境，混凝土搅拌的实时监测一直是水泥制品业中一项困难的工作。尤其在目前高质量发展的城市建筑，对于混凝土的需求量大，品质要求高，对于及时获取混凝土的成熟度等关键信息的需求更为迫切。因此，开发设计一种适用于复杂环境下的混凝土检测测量方法，对获得高质量混凝土工作具有重要意义。
3.混凝土匀质性(homogeneity)是指混凝土中砂浆体积密度的相对误差小于0.8％，单位体积混凝土中粗集料重量的相对误差小于5％的混凝土特性。搅拌均匀的混凝土拌合物是保证硬化混凝土性能达到要求的前提。目前在搅拌过程中，还未有对混凝土匀质性实时检测的方法。如传统的人工检测方法在如今大量的需求供应中缺乏便捷性，同时无法保证检测结果的可靠性。而现代的混凝土匀质性测量方法，主要在搅拌后，将混凝土自由倒落在水平地面上，观察其浆体流动分别状态。此方法因为在搅拌事后进行，不具有实时性意义。为了达到混凝土搅拌实时性匀质度监测，就需要根据混凝土匀质性物理特性，结合ai智能视觉处理，这样就可获得有效的数据信息。
4.人工智能(ai，artificial intelligence)作为新的技术科学，是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统新兴学科。摄像头作为机器的眼睛，具有价格低廉、配置简单等特点。同时随着图像处理技术的不断改进以及信息传输技术的发展，视频、图像等多媒体数据中信息也在不断被人挖掘，为进一步的决策提供依据。
5.本发明提供了一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法，其可以与结合ai智能算法对混凝土不同时间状态图像进行检测和数值化，以解决现有混凝土监测方法操作复杂，同时也实现了实时性处理的技术问题。


技术实现要素：

6.混凝土拌合物是一个多组分的混合体，主要是水泥与骨料的结合，在搅拌过程中，各组分是相互制约、相互协调的。而匀质性作为搅拌加工中一项重要的指标，性质的好坏直接影响混凝土质量。为了保证混凝土匀质性优良，需要将其各组分在搅拌混合体系中均匀分布，确保拌合物不离析、分层。如果混凝土拌合物的匀质性达不到要求，必然导致混凝土的各组分不均匀分布，出现离析现象，硬化时不均匀的收缩从而使开裂几率增加，工程质量下降。为了能够准确及时的对复杂环境中的拌合物进行识别和智能判断，需要智能监测周围环境和捕捉搅拌画面，对其进行多参数、多维度、多领域的综合智能获取，从而感知搅拌
罐中拌合物的有效信息，并根据不同状态进行相应判断，获得实时拌合物状态信息。因此，复杂环境的混凝土匀质性检测技术是保障混凝土工作性能的重要环境之一。
7.为了解决现有问题，本发明提供了一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法，本发明的技术方案涉及两个方面：
8.一方面，根据模拟混凝土的动态搅拌过程获取混凝土形成过程中的物料运动规律周期，建立周期搅拌匀质性物理模型，获得搅拌机中混凝土的相互作用关系；
9.另一方面，根据混凝土的动态搅拌方程，建立了特征数值参数维度，使用摄像头对混凝土搅拌罐中的拌合物对测得数值进行范围划分，代入获得的流动性特征及粘聚性特征数值进行匀质性ai智能判断。
10.一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法，具体包括：
11.建立混凝土的周期搅拌匀质性物理模型，搅拌过程扩散模型的描述方程为式(1)。
[0012][0013]
式中:w为混合物单元体中不同组分的含量，最佳比例为水泥:水:砂:碎石:外加剂＝1:0.44:1.66:2.49：0.015；t为搅拌时间，根据不同型号的搅拌罐功率，搅拌时间以90秒为保证成熟；b11、b
⊥
分别为纵向和横向搅拌作用系数，取值范围分别为1800-1900和-50
‑‑
40；x为沿圆柱体中心线方向的坐标；r为搅拌筒的径向坐标；v是物料流沿x方向运动的平均速度为0.8m/s。
[0014]
进一步，根据混凝土物理特征性质，b
11
可看作纵向搅拌的流畅性特征数值b
l
，b
⊥
可看作横向搅拌的粘聚性特征数值bd。当搅拌趋向于平衡时，可得式(2)。
[0015][0016]
进一步，提出混凝土周期搅拌匀质性物理模型概念，已知混凝土搅拌罐以恒定速率t进行搅拌，每次有四扇叶片进行翻转搅拌，选取每次叶片翻转间隔，即t/4的时间，对混凝土拌合物进行模拟。
[0017][0018]
式中:p为时刻t搅拌罐混凝土拌合物数量的随机值，λ
bl
、λ
bd
为流动性、粘聚性常数，p
bl
、p
bd
为图像处理获得随机值的参数，即p
bd
＝p{bd(t)＝λbd}，根据搅拌机平均转速取t＝3.
[0019]
将(3)中的动力学公式代入(2)中得：
[0020][0021]
根据相似理论，混凝土的周期动力学模型符合水流态流动模型，根据实验数据提取模型参数，得到混凝土拌合物匀质性公式(5)。
[0022][0023]
式中:j
l
为t时刻混凝土匀质性数值，1840、-44均为实验数据获得的流动性、粘聚性特征系数，b
l
值取0.04-0.10，bd取0.6-0.9，p
bl
和p
bd
分别为b
l
和bd特征数值取整数值的概率。当50《j
t
《350时，混凝土匀质性条件满足。
[0024]
由上述公示所得的混凝土动力搅拌模型，对于模拟混凝土搅拌罐工作具有极大帮助。


技术特征：
1.一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法，具体包括：建立混凝土的周期搅拌匀质性物理模型，搅拌过程扩散模型的描述方程为式(1)：式中:w为混合物单元体中不同组分的含量，最佳比例为水泥:水:砂:碎石:外加剂＝1:0.44:1.66:2.49：0.015；t为搅拌时间，根据不同型号的搅拌罐功率，搅拌时间以90秒为保证成熟；b11、b
⊥
分别为纵向和横向搅拌作用系数，取值范围分别为1800-1900和-50
‑‑
40；x为沿圆柱体中心线方向的坐标；r为搅拌筒的径向坐标；v是物料流沿x方向运动的平均速度为0.8m/s；进一步，根据混凝土物理特征性质，b
11
可看作纵向搅拌的流畅性特征数值b
l
，b
⊥
可看作横向搅拌的粘聚性特征数值b
d
。当搅拌趋向于平衡时，可得式(2)；进一步，提出混凝土周期搅拌匀质性物理模型概念，已知混凝土搅拌罐以恒定速率t进行搅拌，每次有四扇叶片进行翻转搅拌，选取每次叶片翻转间隔，即t/4的时间，对混凝土拌合物进行模拟；式中:p为时刻t搅拌罐混凝土拌合物数量的随机值，λ
bl
、λ
bd
为流动性、粘聚性常数，p
bl
、p
bd
为图像处理获得随机值的参数，即p
bd
＝p{b
d
(t)＝λb
d
}，根据搅拌机平均转速取t＝3；将(3)中的动力学公式代入(2)中得：根据相似理论，混凝土的周期动力学模型符合水流态流动模型，根据实验数据提取模型参数，得到混凝土拌合物匀质性公式(5)；式中:j
l
为t时刻混凝土匀质性数值，1840、-44均为实验数据获得的流动性、粘聚性特征系数，b
l
值取0.04-0.10，b
d
取0.6-0.9，p
bl
和p
bd
分别为b
l
和b
d
特征数值取整数值的概率。当50<j
t
<350时，混凝土匀质性条件满足。

技术总结
一种混凝土周期搅拌匀质度的判断方法，一方面，根据模拟混凝土的动态搅拌过程获取混凝土形成过程中的物料运动规律周期，建立周期搅拌匀质性物理模型，获得搅拌机中混凝土的相互作用关系；另一方面，根据混凝土的动态搅拌方程，建立了特征数值参数维度，使用摄像头对混凝土搅拌罐中的拌合物对测得数值进行范围划分，代入获得的流动性特征及粘聚性特征数值进行匀质性AI智能判断。行匀质性AI智能判断。


技术研发人员：刘明堂 李斌 胡旭峰 郑艳平 上官林建 岳爽
受保护的技术使用者：郑州三和水工机械有限公司 河南三和水工机械有限公司 河南三和水工新型建材机械有限公司
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/7/29