CN103913560B - 混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法，尤其涉及一种用于在混凝土浇筑过程中通过采集监测点位压力值变化，并依此测定混凝土凝结时间的实时监测系统及实时监测方法；该实时监测系统包括监测器和与之连接的中央处理器；所述监测器设置在浇筑模板内，通过信号传输线缆与浇筑模板外的中央处理器连接。本发明采用监测器的设计；可实时同步的采集监测点位的压力值；且该监测器小巧、方便、设置简单，对混凝土的结构无影响；简化了测量步骤，加快了施工进度，节省了施工成本，提高了工作效率。

Description

混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法，尤其涉及一种用于在混凝土浇筑过程中通过采集监测点位压力值变化，并依此测定混凝土凝结时间的实时监测系统及实时监测方法。

背景技术

目前，在海底隧道的混凝土浇筑施工中，为便于振捣浇筑模板在其底板位于行车廊道和中间管廊的上部各有宽为10.85m和3.85m的通长缺口，如果浇筑模板侧墙的底部和底板的混凝土未达到初凝状态而持续浇筑侧墙混凝土的话，那么由于压力差的因素，极容易导致底板混凝土自缺口处隆起，严重影响施工的精度；所以施工时需要准确判定已浇筑混凝土凝结状态。目前，对于混凝土的凝结状态测定是根据实验室贯入阻力方法测定混凝土的凝结时间所得出的测定，但因为在浇筑的施工现场，其施工环境很复杂，这会导致新拌混凝土的性能与实验室有差别，其塌落度有损失，存在泌水离析等现象，并且现场温度条件是变化的，试验室得到的凝结时间数据与现场往往存在较大差异。

因此，针对上述问题急需提供一种新的混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土凝结状态的实时监测系统及实时监测方法，该实时监测系统通过监测器实时采集的压力值，实现测定混凝土凝结时间的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种混凝土凝结状态的实时监测系统，该实时监测系统包括监测器和与之连接的中央处理器；所述监测器设置在浇筑模板内，通过信号传输线缆与浇筑模板外的中央处理器连接。

所述监测器设置在浇筑模板的侧墙内。

所述监测器沿侧墙的垂直中线设置。

所述监测器为土压力计。

所述土压力计呈竖直设置。

所述中央处理器包括测量信号接收端和数据处理器，所述测量信号接收端与所述监测器连接，所述数据处理器与所述测量信号接收端连接。

一种应用上述中任意一个所述混凝土凝结状态的实时监测系统实现的实时监测方法，该监测方法包括以下步骤：

S1、向浇筑模板内浇筑混凝土；

S2、监测器实时获取内监测点位的感压信号；

S3、监测器将监测获取的各时间点的感压信号上传给中央处理器；

S4、中央处理器根据各感压信号对应建立压力－时间趋势坐标图。

所述步骤S3中还包括如下步骤：

S31、监测器将各感压信号上传给测量信号接收端；

S32、测量信号接收端将各感压信号发送至数据处理器；

S33、数据处理器通过计算将各感压信号自动编辑成压力值。

所述步骤S4之后还包括步骤S5，其具体步骤是：施工人员测定混凝土初凝时间和终凝时间。

所述步骤S5还包括如下步骤：

S51、数据处理器将各时间点的压力－时间趋势坐标图汇总编辑成压力－时间趋势实时变化曲线图并通过图像显示器加以显示；

S52、施工人员根据压力－时间趋势实时变化曲线图实时测定混凝土初凝时间和终凝时间。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1、本发明采用监测器的设计；可实时同步的采集监测点位的压力值；且该监测器小巧、方便、设置简单，对混凝土的结构无影响；由于现场施工中混凝土在输送过程中流动性、塌落度、含气量均有一定的损失，温度条件随昼夜不断变化，造成其凝结时间与试验室拌合的混凝土较大差异；采用监测器直接在混凝土浇筑施工现场进行内部测试，相对于试验室测定混凝土的凝结时间更精确；提高了测量精度，简化了测量步骤，加快了施工进度，节省了施工成本，提高了工作效率。

2、本发明采用中央处理器的设计；不仅可控制实时监测系统自动完成监测任务，而且还可根据多次实时连续监测的感压信号计算出各监测时间点的压力值；并以压力－时间趋势实时变化曲线图的形式展现出来，方便施工人员更直观的进行混凝土初凝时间的测定，并以此指导混凝土浇筑施工的进行。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明中实时监测系统的结构示意图（主视图）；

图2是本发明中监测器的结构示意图（图1中A的局部放大图）；

图3是本发明中实时监测系统中各装置的连接框图；

图4是本发明中实时监测方法的步骤框图；

图5是本发明中压力－时间趋势实时变化曲线图。

具体实施方式

参见图1、图2、图3所示，本发明的混凝土凝结状态的实时监测系统，该实时监测系统包括用于实时采集混凝土压力值的监测器1和与之连接的中央处理器2；所述监测器设置在浇筑模板3内，通过信号传输线缆4与浇筑模板外的中央处理器连接。所述监测器设置在浇筑模板的侧墙5内；所述监测器沿侧墙的垂直中线设置。所述监测器与侧墙上预先标定的监测点位对应设置。该监测点位是指浇筑模板侧墙垂直中线上距离底面285cm处。本实施例中所述监测器为土压力计；该土压力计是整体为盘形的振弘式土压力计，该土压力计由背板、感应板、信号传输线缆、振弦及激振电磁线圈等组成，是了解被测结构物内部土压力变化量、并可同步测量埋设点温度的有效监测设备，本实施例中所述土压力计的结构属于现有技术，此处不再过多赘述；所述土压力计呈竖直设置，该土压力计的垂直中线与浇筑模板侧墙的垂直中线重合，所述土压力计的感应板与所述侧墙的墙面对应；采用该种结构设计，用以避免土压力计的感应板因受混凝土重量的影响而导致测量出的压力数值不准确。在所述土压力计外加设保护盒，相应的在所述土压力计的信号传输线缆外加套保护管；用以防止在混凝土浇筑过程中，因混凝土对土压力计直接冲击和振捣所造成的损坏。

本发明采用监测器的设计；可实时同步的采集监测点位的压力值；且该监测器小巧、方便、设置简单，对混凝土的结构无影响；由于现场施工中混凝土在输送过程中流动性、塌落度、含气量均有一定的损失，温度条件随昼夜不断变化，造成其凝结时间与试验室拌合的混凝土较大差异；采用监测器直接在混凝土浇筑施工现场进行内部测试，相对于试验室测定混凝土的凝结时间更精确；提高了测量精度，简化了测量步骤，加快了施工进度，节省了施工成本，提高了工作效率。

本实施例中所述中央处理器包括用于接收感压信号的测量信号接收端和用于计算和图像处理的数据处理器，所述测量信号接收端与所述监测器连接，所述数据处理器与所述测量信号接收端连接；所述数据处理器根据不同时间点回传的感压信号分别通过计算得到各时间点所监测到的混凝土凝结压力值，并以各压力值分别对应建立压力－时间趋势坐标图；再将各压力－时间趋势坐标图汇总编辑成压力－时间趋势实时变化曲线图。

压力值计算公式如下：

Pm=k△F+b△T=k(F-F0)+b(T-T0)；

式中：Pm—混凝土各时间点凝结时的土压力值，单位为KPa；

K-土压力计的测量灵敏度，单位为KPa/F；

△F—土压力计实时测量值相对于基准值相的变化量，单位为F；

b—土压力计的温度修正系数，单位为KPa/℃；

△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

F—土压力计的实时测量值，单位为F；

F0—土压力计的测量基准值，单位为F；

T—温度的实时测量值，单位为℃；

T0—温度的测量基准值，单位为℃。

本实施例中所述中央处理器还包括用于显示压力－时间趋势实时变化曲线图的图像显示器和用于随时存储和调用监测点位压力值、压力－时间趋势坐标图和压力－时间趋势实时变化曲线图的数据存储器；所述图像显示器和数据存储器分别与所述数据处理器连接。

本实施例中所述预先标定的监测点位是指预先标定在浇筑模板上的压力监测位，在该压力监测位上所采集的压力值可以从整体上反映出在混凝土浇筑过程中其压力值的变化曲线；本发明中的监测系统在混凝土浇筑成型过程中，通过实时采集该压力监测位在不同浇筑时间点的压力值，计算出各时间点的压力－时间趋势坐标图；并根据多个时间点的压力－时间趋势坐标图编辑出压力－时间趋势实时变化曲线图通过图像显示器加以输出，以方便施工人员更直观的进行混凝土凝结状态测定。

本发明采用中央处理器的设计；不仅可控制实时监测系统自动完成监测任务，而且还可根据多次实时连续监测的感压信号计算出各监测时间点的压力值；并以压力－时间趋势实时变化曲线图的形式展现出来，方便施工人员更直观的进行混凝土初凝时间的测定，并以此指导混凝土浇筑施工的进行。

参见图4、图5所示，本发明中所述混凝土凝结状态的实时监测方法，该实时监测方法应用上述中所述混凝土凝结状态的实时监测系统实现以下步骤：

向浇筑模板内浇筑混凝土；所述浇筑模板是用于浇筑混凝土的固定模板，所述监测器预设在该浇筑模板内监测点位的相应位置上。

在浇筑过程中，监测器实时获取内监测点位的感压信号；监测器通过感应板感受其所在位置的混凝土压力，并将压力实时自动编辑成感压信号。

监测器将监测获取的各时间点的感压信号上传给中央处理器；监测器将感压信号上传给测量信号接收端的步骤；测量信号接收端将各感压信号发送至数据处理器的步骤；数据处理器通过计算将各感压信号自动编辑成压力值的步骤。

中央处理器根据各感压信号对应建立多个压力－时间趋势坐标图；每一个感压信号对应形成一个压力－时间趋势坐标图。

施工人员根据压力－时间趋势坐标图测定混凝土初凝时间和终凝时间；数据处理器将各时间点的压力－时间趋势坐标图汇总编辑成压力－时间趋势实时变化曲线图并通过图像显示器加以显示；施工人员根据压力－时间趋势实时变化曲线图实时测定混凝土初凝时间和终凝时间；并以此压力－时间趋势实时变化曲线图指导混凝土的实际浇筑施工过程；当浇筑模板侧墙底部及底板的混凝土达到初凝状态时，可继续对浇筑模板进行浇筑，否则停止浇筑，待其达到初凝状态时再继续；直至浇筑完成。

参见图5所示的压力－时间趋势实时变化曲线图，图中Y轴为监测器在混凝土浇筑过程中所采集的压力值，X轴为混凝土浇筑过程的时间轴；图中所示压力－时间的趋势关系是：在浇筑过程中随着混凝土的增多，浇筑模板的侧墙内部压力值逐渐上升，随着浇筑时间的延长，浇筑模板侧墙底部倒角处混凝土逐渐凝结，此时压力值逐渐下降，当侧墙压力降到了最小值时混凝土达到初凝状态，此时压力值不再下降，并在一段时间内保持不变；随着时间推移，侧墙内混凝土开始由底部向上逐渐凝结，侧墙的压力值再次呈现逐渐上升状态，在此次压力值上升状态中初始上升的时间点即为终凝时间。

Claims (7)

1.一种混凝土凝结状态的实时监测系统，其特征在于：该实时监测系统包括监测器和与之连接的中央处理器；所述监测器设置在浇筑模板内，通过信号传输线缆与浇筑模板外的中央处理器连接，所述监测器为土压力计，所述中央处理器包括测量信号接收端和数据处理器，所述测量信号接收端与所述监测器连接，所述数据处理器与所述测量信号接收端连接，

所述数据处理器根据不同时间点回传的感压信号分别通过计算得到各时间点所监测到的混凝土凝结压力值，并以各压力值分别对应建立压力－时间趋势坐标图；再将各压力－时间趋势坐标图汇总编辑成压力－时间趋势实时变化曲线图，

压力值计算公式如下：

Pm＝k△F+b△T＝k(F-F0)+b(T-T0)；

式中：Pm—混凝土各时间点凝结时的土压力值，单位为KPa；

K—土压力计的测量灵敏度，单位为KPa/F；

△F—土压力计实时测量值相对于基准值相的变化量，单位为F；

b—土压力计的温度修正系数，单位为KPa/℃；

△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

F—土压力计的实时测量值，单位为F；

F0—土压力计的测量基准值，单位为F；

T—温度的实时测量值，单位为℃；

T0—温度的测量基准值，单位为℃。

2.根据权利要求1所述混凝土凝结状态的实时监测系统，其特征在于：所述监测器设置在浇筑模板的侧墙内。

3.根据权利要求2所述混凝土凝结状态的实时监测系统，其特征在于：所述监测器沿侧墙的垂直中线设置。

4.根据权利要求1所述混凝土凝结状态的实时监测系统，其特征在于：所述土压力计呈竖直设置。

5.一种应用权利要求1-4其中之一所述混凝土凝结状态的实时监测系统实现的实时监测方法，其特征在于：该监测方法包括以下步骤：

S1、向浇筑模板内浇筑混凝土的步骤；

S2、监测器实时获取内监测点位的感压信号的步骤；

S3、监测器将监测获取的各时间点的感压信号上传给中央处理器的步骤；

S4、中央处理器根据各感压信号对应建立压力－时间趋势坐标图的步骤；

所述步骤S3中还包括如下步骤：

S31、监测器将各感压信号上传给测量信号接收端的步骤；

S32、测量信号接收端将各感压信号发送至数据处理器的步骤；

S33、数据处理器通过计算将各感压信号自动编辑成压力值的步骤；

压力值计算公式如下：

Pm＝k△F+b△T＝k(F-F0)+b(T-T0)；

式中：Pm—混凝土各时间点凝结时的土压力值，单位为KPa；

K—土压力计的测量灵敏度，单位为KPa/F；

△F—土压力计实时测量值相对于基准值相的变化量，单位为F；

b—土压力计的温度修正系数，单位为KPa/℃；

△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

F—土压力计的实时测量值，单位为F；

F0—土压力计的测量基准值，单位为F；

T—温度的实时测量值，单位为℃；

T0—温度的测量基准值，单位为℃。

6.根据权利要求5所述实时监测方法，其特征在于：所述步骤S4之后还包括步骤S5，其具体步骤是：施工人员测定混凝土初凝时间和终凝时间的步骤。

7.根据权利要求6所述实时监测方法，其特征在于：所述步骤S5还包括如下步骤：

S51、数据处理器将各时间点的压力－时间趋势坐标图汇总编辑成压力－时间趋势实时变化曲线图并通过图像显示器加以显示的步骤；

S52、施工人员根据压力－时间趋势实时变化曲线图实时测定混凝土初凝时间和终凝时间的步骤。