CN103196794A - 一种用于测试混凝土新拌性能的自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可测试新拌混凝土工作性能的自动测试系统，以解决目前混凝土工作性仅靠坍落度和目测方式，无法准确而全面评估混凝土工作性的问题。该自动测试系统，包括电荷耦合元件CCD图像采集传感器、安装支架、数据处理系统等组件，其中数据处理系统又包含图像获取模块、图像处理和识别模块、图像分析模块、结果判断和输出模块五个部分。在依据国标进行坍落度等自动流动实验的同时，使用发明的自动测试系统，可准确而全面获得包括坍落度、坍落流动直径、流动速度、均匀性、保水性等性能在内混凝土工作性能，并根据内置的工作性对力学性能、抗裂性和渗透性能的影响程度研究成果，从而全面掌握并评估的该混凝土的工作性，为施工现场混凝土质量的控制提供参考依据。

Description

一种用于测试混凝土新拌性能的自动测试系统

技术领域

本发明涉及建筑材料及测试系统领域，尤其涉及流动性较大的混凝土在新拌状态下的工作性能的测试。 

背景技术

众所周知，现代工程使用的混凝土已发展到采用泵送施工方式的大流动性混凝土，特别容易产生裂缝，混凝土的工作性对混凝土的力学性能、抗裂性能和耐久性能均具有重要的影响。新拌混凝土的工作性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、泵送、捣实成型等施工作业，并获得质量均匀密实的混凝土性能，包括流动性、粘聚性、保水性、可泵性、均匀性和易密性等。目前工程中主要靠坍落度及坍落扩展度(国家标准GB/T 50080-2002)来评估混凝土的工作性，目前尚未有混凝土均匀性的评估方法。保水性的评估主要是泌水率法或仅靠简单目测，且泌水率法耗时较长，不适合于快速评估。除自密实混凝土(坍落度大于220mm)增加了采用J环或U型仪或L型仪判断间隙通过性能、采用筛析或跳桌法判断抗离析性能外，对其他流动性较大的混凝土(如坍落度大于160mm)的工作性仅靠坍落度和目测的方法来判断，一方面判断结果过于粗糙，不够准确，且无法判断达到什么程度该混凝土才不能用于工程中，另一方面，不能全面判断混凝土的均匀性和保水性等，从而易于引起工程质量问题。如某工程14.1%钻孔灌注桩不合格调查中发现，其原材料、配合比基本合格的情况下，主要是由于混凝土的粘聚性和保水性不够。

因此如何合理判断混凝土的工作性，如何对现场新拌混凝土的质量进行快速而有效的监督，使混凝土在浇筑进入结构前混凝土的质量得到有效的控制，提出一种新型且快速有效的方法来进一步加强新拌混凝土的工作性，具有非常重要的理论意义和实用价值。 

发明内容

针对目前流动性较大的混凝土没有良好的工作性测量方法和测试系统的问题，提供一种用于测试流动性混凝土在新拌状态下工作性能的自动测试系统。

本发明具有下列优点：

(1) 打破只能用坍落度和目测等方法简单判断混凝土工作性的粗略评估传统，全面评估混凝土的工作性，同时获得包括坍落度、坍落扩展度、流动速度、均匀性、保水性和粘聚性等性能在内的各种指标。

(2) 安装简单，无需特殊的工具，只需在测量坍落度或倒坍落实验时，将测量系统安装在测试平面上，即可进行测试。

(3) 使用方便，可用于实验室或施工现场测量。

(4) 测量方法简单，在坍落度测试的同时，启动触发器，即可自动采集数据，并获得分析结果。

(5) 坍落度及坍落流动直径测量精度高，精度可达0.5mm。

(6) 可得到混凝土工作性能的综合评估结果，及混凝土工作性对力学性能、渗透性能、变形性能等的影响程度。

(7) 可根据方法发展需要增加其他分析参数，用以评估新拌混凝土的其他性能。

附图说明

图1为与本发明实施例一致的数据处理系统。 

具体实施方式

本发明的技术方案是：

(1) 根据测试要求，采用采样频率为5～25帧/s的1～5个CCD图像传感器，采集在坍落度或倒坍落度法测试过程中，从坍落度筒提起(坍落度法)或打开阀门(倒坍落度法)时，混凝土流动过程中的图像，并配备自动触发器。

(2) 数据处理系统(其流程图见附图1)采用有线或无线传输方式自动从CCD中读取数据。根据用户对混凝土材料性能及测量需求的数据处理要求，对图像进行处理后，通过图像识别系统，判别流动过程中混凝土的边界，停止流动后混凝土的边界、高度、不同位置的石子含量、流动到最远位置的石子距浆体最边缘的距离、浆体边缘与地板的角度等参数，然后通过结果判别模块，判别均匀性、粘聚性和保水性等对混凝土的力学性能、渗透性能和变形性能的影响程度，通过结果输出模块,最终输出混凝土的工作性能的各项指标，含坍落度、扩展直径、流动速度、均匀性、粘聚性和保水性等，同时输出该混凝土工作性对混凝土的力学性能、渗透性能和变形性能的影响程度。

(3) 根据用户的对材料性能及测量要求，获得混凝土边界、高度、流动到最远位置的石子距浆体最边缘的距离、浆体边缘与地板的角度等参数要求，在水平方向或与测量中央成一定角度（40°-90°），同时安装1～5个CCD图像传感器，采用落地式或固定安装在测试地板上的方式，制备该自动测试系统的安装支架。

(4) 进行判别模块影响程度的试验研究。具体研究方案为使用不同工作性的典型配合比的混凝土，采用流动过程中距离中心位置不同的样品，制备混凝土力学性能、渗透性能和变形性能试件，测试典型龄期的抗压强度、气体渗透性、干燥收缩等性能（见研究实例1）。同时采用上述CCD传感器和数据处理系统，分析混凝土的均匀性、保水性和粘聚性，建立均匀性、保水性和粘聚性的数据与力学性能、渗透性能和变形性能的相关关系。

(5) 通过研究方案中建立的均匀性、保水性和粘聚性的数据与力学性能、渗透性能和变形性能的相关关系，获得以力学性能、渗透性能、干燥收缩等性能的不均匀程度(如5%，10%，15%，>15%)为基础的等一系列均匀性、保水性等性能评判指标的控制阈值，全方位的指标综合判断混凝土的工作性。

判别模块试验研究实例1

设计典型配合比如C50，在其他原材料用量均相同的条件下，通过调节外加剂的掺量来控制坍落度和粘聚性，如控制坍落度180~260mm，控制粘聚性和保水性良好或不良。拌和50-100L，拌和完毕后，在依据国家标准GB/T 50080-2002的稠度测试标准方法，或以此为基础改进的坍落度方法，进行坍落度性能的测试。将测量系统安装在测量平面上，在提起坍落度筒或打开阀门的同时，按动自动测试系统的触发启动键，自动测试系统将自动记录浆体流动的全过程，获得工作性能的所有数据。并采用无线或有线方式，将测量结果传输到分析处理软件上，在软件上可自动获得坍落度、坍落扩展度、流动速度、混凝土材料的均匀性、保水性等参数。

测试完毕后，对每个配合比的中央及边缘部位取样并制备所需性能试件，在不同龄期(如7d~120d等)测试相应的性能(如力学性能、变形性能等)。采用拟合、分析与建立模型等方式，建立坍落度及其他工作性与力学性能与变形性能等之间的相关关系。

实施实例1.

某工程用混凝土C50，设计坍落度为200±20mm，要求粘聚性和保水性良好。设计配合比为：P·O水泥400kg/m³，I级粉煤灰50 kg/m³，S95级矿渣微粉50 kg/m³，砂659 kg/m³，石子1112 kg/m³，水154 kg/m³，并添加适量的外加剂以控制工作性。在实验室拌和30L。

依据国家标准GB/T 50080-2002，在平板上进行坍落度实验，按要求分层装料并捣实。将自动测试系统安放在坍落度测试人员的前方，在提起坍落度的同时，按下测试系统的启动键。

等待浆体停止流动，测试系统停止工作。采用无线或有线方式，通过图像获取模块，将测量图像传输到数据处理系统（参见附图1）上。选择需要获得的性能参数，点击自动分析，通过数据处理系统，可自动获得所需要的性能参数。

Claims (3)

1.一种用于测试新拌混凝土工作性的自动测试系统，其包括电荷耦合元件CCD图像采集传感器、安装支架、数据处理系统，其特征在于：

所述电荷耦合元件CCD图像采集传感器用于获得浆体流动过程中的图像；

所述数据处理系统用于进行数据的处理和分析；

其中，所述数据处理系统包括：

图像获取模块，其用于获取所述CCD测得的混凝土流动过程中的图像文件；

图像处理和识别模块，其用于对所述图像文件进行边界处理，识别流动过程中在不同流动时间时混凝土的边界和高度以及停止流动后的不同部位混凝土中的石子；

图像分析模块，其通过识别的所述边界，分析混凝土的流动速度、混凝土最后的流动直径、坍落直径的测试值和混凝土的均匀性、保水性和粘聚性的表征值；

结果判断模块，其根据所建立的均匀性、保水性和粘聚性的数据与力学性能、渗透性能和变形性能的相关关系，判断混凝土的均匀性、保水性和粘聚性的表达值对工程所关注的力学性能、变形性能的影响程度。

2.结果输出模块，其输出混凝土的工作性能的各项指标，包含坍落度、扩展直径、流动速度的测试值，均匀性、粘聚性和保水性的表征值，混凝土工作性对混凝土的力学性能、渗透性能和变形性能的影响程度的判断值。

3.如权利要求1所述一种用于测试新拌混凝土工作性的自动测试系统，其中混凝土停止流动后，当流动直径大于450mm时，选定中央部位及边缘部位，分析给定部位的混凝土在给定面积中石子的含量，通过石子分布的均匀性来表征混凝土的均匀性；通过分析停止流动后，流动到最远位置的石子距浆体最边缘的平均距离来表征混凝土的保水性。

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