CN103217516B

CN103217516B - 一种混凝土强度实时监测方法

Info

Publication number: CN103217516B
Application number: CN201310103979.0A
Authority: CN
Inventors: 赵�智; 谢录杲; 秦瑞谦; 王智勇; 宋德佩; 龚斯昆; 卢冬鲜; 梅红; 赵代强; 白昆华; 万轶
Original assignee: China Railway No 8 Engineering Group Co Ltd
Current assignee: China Railway No 8 Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN103217516A

Abstract

本发明提供了一种混凝土强度实时监测方法，该方法通过实验得出混凝土间隔强度与具体养护环境温度、时间的关系，根据此关系测量梁体养护环境中的温度从而实时准确地计算得出混凝土强度。本方法省事省力，可以保障箱梁预制过程中，后续工序紧密有效地进行，提高工作效率，缩短工序时间，实现各工序的无缝衔接。

Description

一种混凝土强度实时监测方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土强度实时监测方法，特别是涉及一种适用于箱梁预制过程中梁体混凝土强度监测的方法。

背景技术

箱梁预制过程中，脱模张拉等工序都与梁体混凝土强度有密切关系。及时掌握混凝土强度可以有效提高施工效率，缩短工序时间，实现各工序之间的无缝衔接。因此，有必要研究一种梁体混凝土强度监测方法。在此方法之前，混凝土强度确定都是用抗压试件试验来确定混凝土的当前强度。这样不但费时费力，而且混凝土强度值只有试验后才能知道，对后续工序紧密有效进行影响很大。比如箱梁预制过程中，规定混凝土强度达到33.5MP时除端模，但什么时候达到33.5MP就只有靠估计，之后压试件，如果试件强度达不到33.5MP，就继续等待；如果超过，不但影响箱梁制梁，而且影响了后续工序的进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土强度实时监测方法，该方法通过实验得出混凝土强度与具体养护环境温度、时间的关系，根据此关系测量梁体养护环境中的温度从而实时准确地计算得出混凝土强度。本方法省事省力，可以保障箱梁预制过程中，后续工序紧密有效地进行，提高工作效率，缩短工序时间，实现各工序的无缝衔接。

本发明的技术方案如下：

一种混凝土强度实时监测方法，其特征在于：

步骤一、得出混凝土间隔强度（指一定时间段之内混凝土强度增长值）与

温度、时间的关系；

步骤二、根据步骤一的结果设置混凝土监测系统参数；

步骤三、以混凝土灌注完成的时间点为起点开始计时，采集混凝土环境的温度；

步骤四、根据混凝土的环境温度和计时时间计算得出当前混凝土强度。

作为优选，其中，所述步骤一中得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系的具体方法步骤为：根据2组以上标准实验，得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系。

作为优选，其中，所述步骤三中采集混凝土环境温度的具体方法步骤为：对混凝土养护环境温度进行测量采集，每隔3秒到2小时时间采集一次混凝土的环境温度。

作为优选，混凝土采集系统采集时间间隔为10分钟。

作为优选，其中，所述步骤四中混凝土强度计算的具体方法步骤为：计算每两次计时之间的混凝土间隔强度增长值，并做累加，得出混凝土最后计时时刻的混凝土强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

温度实时采集得出混凝土强度，实时性强、省事省力、可以保障箱梁预制过程中，后续工序紧密有效地进行，提高工作效率，缩短工序时间，实现各工序的无缝衔接。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，除了互相排除的特征以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在混凝土所用材料等固定条件确定的情况下，混凝土间隔强度与时间、温度之间存在一定的关系。

下面以箱梁预制过程中梁体混凝土强度的监测为例，其工作过程如下：

步骤一、得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系。在施工开始之前，根据2组以上标准实验（养护温度为20摄氏度的标准养护实验），在混凝土配合比、外加剂、材料等固定条件确定的情况下得出混凝土龄期为1、2、3、7天的强度值，从而得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系式。

根据混凝土标准养护强度进行回归分析，得出关系式：

f = {ae}^{\frac{b}{D}}

其中，f为混凝土间隔强度，a、b为需通过实验得出的系数值，D为温度和龄期确定的等效系数（某一时刻根据当前温度查表获得的系数）。如表一所示为部分温度下的D值。

表一

温度T（℃）	等效系数	温度T（℃）	等效系数
				28	1.45	18	0.91
27	1.39	17	0.86
				26	1.33	16	0.81
25	1.27	15	0.77
				24	1.22	14	0.73

23	1.16	13	0.68
				22	1.11	12	0.64
21	1.05	11	0.61
				20	1	10	0.57
19	0.95	9	0.53

两边取对数，变为：

\ln f = \ln a + \frac{b}{D}

\hat{b} = \frac{n Σ_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} - (Σ_{i = 1}^{n} x_{i}) (Σ_{i = 1}^{n} y_{i})}{n Σ_{i = 1}^{n} {x_{i}}^{2} - {(Σ_{i = 1}^{n} x_{i})}^{2}}

这是求b的式子

得出：

\ln \hat{a} = \overset{&OverBar;}{y} - \hat{b} \overset{&OverBar;}{x}

\hat{a} = e^{\overset{&OverBar;}{y} - \hat{b} \overset{&OverBar;}{x}}

因此，这是求a的估计值的式子。

求出a和b的值得出混凝土间隔强度f与等效参数D的关系式。

步骤二、根据步骤一的结果设置混凝土监测系统参数。把步骤一中得出的混凝土间隔强度与温度、时间的关系作为监测依据，设置系统处理参数。

步骤三、采集混凝土环境的温度，并以混凝土灌注完成的时间点开始计时。对混凝土养护环境温度进行测量采集，每隔3秒到2小时时间采集一次混凝土的环境温度。在所测混凝土环境中布置温度传感器等测温设备，在本具体实施例中用巡检仪采集温度传感器的温度测量结果，以混凝土灌注完成时间点为起始点进行第一次温度采集。采集的时间限制主要取决于温度变化幅度，不能太小，比如说小于3s，一是中央处理器会收到大量的重复数据，因为温度在短时间内不可能改变太多，二是加重测量及传输设备的负担；但也不能太长，比如2小时，因为2小时内温度很可能变化几度，如果间隔太久，就会造成采样不正确，从而使计算结果偏差较大。在本具体实施例中采用10分钟作为时间间隔，方便对混凝土强度连续变化的监测。

步骤四、根据混凝土的环境温度和时间计时得出混凝土强度。中央处理器计算每两次计时之间等效温度（20摄氏度）下的混凝土强度增长值f_i，并做累加，得出混凝土最后计时时刻的混凝土强度。

下面结合一案例进行具体说明：

在本案例中以5组标准实验为例。表二为本案例步骤一中实验得出混凝土龄期为1、2、3、7天时的强度值，等效温度为20摄氏度。

表二

混凝土养护期龄（d）	1	2	3	7
					强度（N/mm）1	20.6	30.2	39.6	46.2
强度（N/mm）2	19.8	29.9	40.8	45.2
					强度（N/mm）3	21.2	29.6	40.1	42.2
强度（N/mm）4	19.6	28.9	38.9	43.9
					强度（N/mm）5	20	30.1	38.8	45

表三为龄期倒数—强度对数表。

表三

期龄的倒数x_i	1	1/2	1/3	1/7
					强度的对数y_i	3.0253	3.4078	3.6788	3.8330

对数是近似值取了小数点后四位。

因此，对第一组数：

\hat{b} = \frac{4 (1 \times 3.0253 + \frac{1}{2} \times 3.4078 + \frac{1}{3} \times 3.6788 + \frac{1}{7} \times 3.8330) - (1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{7}) \times (3.0253 + 3.4078 + 3.6788 + 3.8330)}{4 (1^{2} + \frac{1}{2^{2}} + \frac{1}{3^{2}} + \frac{1}{7^{2}}) - {(1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{7})}^{2}}

得出

\hat{b} = - 0.9537

又

\overset{&OverBar;}{y} = \frac{3.0253 + 3.4078 + 3.6788 + 3.8330}{4} = 3.4862

\overset{&OverBar;}{x} = \frac{1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{7}}{4} = 0.4940

得出

\hat{a} = e^{3.4862 + 0.494 \times 0.9537} = 52.3180

因此，a＝52.3180,b＝-0.9537

求得的公式：

f_{1} = 52.3180 e^{\frac{- 0.9537}{D_{1}}}

同理可求得其他四组及平均值如表四、表五、表六所示：

表四

表五

表六

故求得的混凝土间隔强度与养护周期的关系为：

f = {51.2801 e}^{\frac{- 0.9479}{D}}

零时刻混凝土强度为F₀为0，每隔10分钟测一次环境温度，第一个10分钟后（即第二时刻）测得的环境温度为21摄氏度，则10分钟的间隔强度计算方法为1/6小时乘以21摄氏度的系数1.05，得出等效系数D的值为0.19，间隔强度则，第二时刻的最终强度F₁为0+f₁，再过10分钟后（即第三时刻）测得的环境温度为20摄氏度，则10分钟的间隔强度为1/6小时乘以21摄氏度的系数1，得出等效系数D的值为0.1667，间隔强度则第三时刻的最终强度F₂为0+f₁+f₂或F₁+f₂。

Claims

1.一种混凝土强度实时监测方法，其特征在于：

步骤一、得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系；根据混凝土标准养护强度进行回归分析，得出关系式：

f = {ae}^{\frac{b}{D}}

其中，f为混凝土间隔强度，a、b为需通过实验得出的系数值，D为使用相应的小时时间间隔乘以该时间间隔结束时刻对应温度下的等效系数所得的等效参数；所述等效系数为根据温度查表所得；两边取对数，变为：

\hat{b} = \frac{n Σ_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} - (Σ_{i = 1}^{n} x_{i}) (Σ_{i = 1}^{n} y_{i})}{n Σ_{i = 1}^{n} {x_{i}}^{2} - {(Σ_{i = 1}^{n} x_{i})}^{2}}

得出：

\begin{matrix} l n \hat{a} = \overset{&OverBar;}{y} - \hat{b} \overset{&OverBar;}{x} & \hat{a} = e^{y - \hat{b} x} \end{matrix}

求出a和b的值得出混凝土间隔强度f与等效参数D的关系式；

步骤二、根据步骤一的结果设置混凝土监测系统参数；

步骤四、根据混凝土的环境温度和时间计时得出当前混凝土强度；

其中，所述步骤四中混凝土强度计算的具体方法步骤为：计算每两次计时之间的混凝土间隔强度，并做累加，得出混凝土最后计时时刻的混凝土强度。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土强度实时监测方法，其特征在于：

其中，所述步骤一中得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系的具体方法步骤为：根据2组以上标准实验，得出混凝土间隔强度与温度、时间的关系。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土强度实时监测方法，其特征在于：

其中，所述步骤三中采集混凝土环境的温度的具体方法步骤为：对混凝土养护环境温度进行测量采集，每隔3秒到2小时时间采集一次混凝土的环境温度。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土强度实时监测方法，其特征在于：

混凝土采集系统采集时间间隔为10分钟。