CN105116055B - 砼含水量检测装置与方法和基于该装置的含水量调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砼含水量检测装置与方法和基于该装置的含水量调整方法。检测装置部分主要包括混凝土容器；所述混凝土容器的侧壁上设置有多个声波接收器，容器内部设置有声波发射器；所有的声波接收器和声波发射器均与同一个频率测定仪相连接；声波从声波发射器发出并穿透未凝固的混凝土后由声波接收器接收并传输至频率测定仪。利用本装置能够进行施工现场的混凝土含水量判定且能调整至合格范围，从本质上保证了建筑物的质量合格。

Description

砼含水量检测装置与方法和基于该装置的含水量调整方法

技术领域

本发明涉及建筑工程设备相关技术领域，具体的说，是涉及一种砼含水量检测装置与方法和基于该装置的含水量调整方法。

背景技术

混凝土是土木工程施工中最常见的一种施工材料，用途非常广泛，在建筑物等的施工中扮演着重要的角色。在混凝土由罐车运抵现场开始浇注之前，检查混凝土的含水量的大小是重要的环节之一。

如果含水量偏低，混凝土粘稠导致流动性下降，振捣不均匀会造成后期成型的结构物中含有较多的气泡，需要加水处理；如果含水量偏高，会导致混凝土凝固的时间增加，粗骨料受重力的影响会分布在结构物下方，导致结构物上方的强度降低，需要加减水剂处理。

现场的施工人员会在浇注之前，习惯性的倒出少量的混凝土，凭借肉眼观察和多年的施工经验来判断混凝土含水量的大小，由于此过程中存在诸多不可抗力因素，会造成较大的误差，造成了混凝土的浪费，倒出的混凝土含有化学物质，会对生态环境产生影响。

现有技术中，已经存在部分关于混凝土含水量的研究。例如，申请号为2011101272419的中国专利文献记载了一种基于介电常数的新拌混凝土拌合物含水量测定方法及装置。该方法利用电磁波在新拌混凝土拌合物中的传播速率的衰减和在测试装置金属板上的反射原理测试混凝土的相对介电常数，然后根据相对介电常数对水比较敏感的原理，使电磁波在新拌混凝土拌合物中传播速度的变化而引起相对介电常数变化来测量其含水量。特点是电磁波发射和接收装置与被测物不接触，测试面积大，含水量测试范围大。该方法在相对于依靠经验判断混凝土含水强度的方法相比具有较高的可靠性，但是其实质还是通过将测得的数据带入特定的公式来进行计算，而公式是经实验拟合出来的，并非建筑领域所公认的。且不同的建筑物，要求不同，因此混凝土中水泥的标号、沙子和石子规格及含水量亦不相同，因此仍无法准确的测定特定混凝土的实际含水量。

综上所述，如何设计一种装置，能够快速、准确的测定浇注建筑物之前混凝土的含水量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种砼含水量检测装置。本装置能够快速准确的测定未凝结前混凝土的含水量，且体积小巧，携带方便。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种砼含水量检测装置，包括：

混凝土容器；

所述混凝土容器的侧壁上设置有多个声波接收器，容器内部设置有声波发射器；

所有的声波接收器和声波发射器均与同一个频率测定仪相连接；

声波从声波发射器发出并穿透未凝固的混凝土后由声波接收器接收并传输至频率测定仪。

优选的，所述混凝土容器为顶部开口的圆筒状结构。

优选的，所述声波接收器为四个。

优选的，任一相邻的两个声波接收器与混凝土容器中轴线所形成的夹角角度相同。来防止因声波接收装置安装位置过于集中而带来的数据误差较大的现象。

优选的，所述频率测定仪具有显示屏、电源开关和启动开关。

在提供检测装置的同时，本发明还提供了一种利用上述砼含水量检测装置进行含水量判定的方法，主要包括如下步骤：

A、按照工艺要求配置标准含水量的砼，然后装入混凝土容器中；

B、开启电源开关，声波发射器发射声波，声波穿透未凝固的砼被由声波接收器接收，声波信号传递至频率测定仪；

C、频率测定仪将所有的声波接收器接收到的声波信号值进行计算，得出标准平均值；

D、将步骤A中的砼倒出，并对混凝土容器进行清洁；

E、将施工现场混凝土罐车中的砼装入混凝土容器；

F、重复步骤B和步骤C，得出混凝土罐车中砼的声波信号平均值，并与标准平均值进行比较，判定混凝土罐车中的砼含水量是否合格。

上述判定方法中，优选的是，步骤A中，混凝土容器中的砼应当包裹声波发射器并没过声波接收器。

作为更好的方案，本发明还提供了一种利用上述砼含水量检测装置进行含水量调整的方法，主要包括如下步骤：

A、按照工艺要求配置标准含水量的砼，然后装入混凝土容器中；

B、开启电源开关，声波发射器发射声波，声波穿透未凝固的砼被由声波接收器接收，声波信号传递至频率测定仪；

C、频率测定仪将所有的声波接收器接收到的声波信号值进行计算，得出标准平均值；

D、将步骤A中的砼倒出，并对混凝土容器进行清洁；

E、将施工现场混凝土罐车中的砼装入混凝土容器；

F、重复步骤B和步骤C，得出混凝土罐车中砼的声波信号平均值，并与标准平均值进行比较；

如果现场读数偏高表明混凝土含水量偏低，多次少量加水并振捣密实后测得声波信号平均值，直至声波信号平均值在标准信号平均值的误差允许范围内，记录用水量A1，根据步骤E取出砼的体积B1与混凝土罐车中剩余砼B2的体积进行计算，得出需要加入的用水量A2并进行加注；

计算公式为：A1/A2＝B1/B2； (1)

如果现场读数偏低则表明混凝土含水量偏高，多次少量加减水剂并振捣密实后测得声波信号平均值，直至声波信号平均值在标准信号平均值的误差允许范围内，记录减水剂量C1，根据步骤E取出砼的体积B1与混凝土罐车中剩余砼B2的体积进行计算，得出需要加入的减水剂用量C2并进行加注。

计算公式为：C1/C2＝B1/B2； (2)

上述调整方法中，优选的是，步骤A中，混凝土容器中的砼应当包裹声波发射器并没过声波接收器。

本发明的有益效果是：

(1)本装置结构简单，操作方便，能够为现场施工人员所接受；

(2)本装置能够较在一定程度上减小现场工作人员对混凝土含水量判断的误差，准确的控制混凝土中含水量的大小；

(3)本装置使用过程中基本不会造成能混凝土的浪费以及生态环境的污染；

(4)利用本装置能够将罐车中的混凝土含水量调整至合格范围，来降低因混凝土含水量所带来的对结构物强度和初凝时间的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中频率测定仪的结构示意图；

图3为本发明中混凝土容器的结构示意图；

图4为本发明中混凝土容器、声波发射器和声波接收器的相对位置示意图；

图5为本发明中的声波发射器的结构示意图；

图6为本发明中的声波接收器整体结构示意图；

其中：1-1、频率测定仪，1-2、声波发射器，1-3、声波接收器，1-4为、准混凝土容器，1-5、信号传输线；

2-1、电源开关，2-2、启动开关，2-3、固定把手，2-4、液晶显示屏，2-5、声波发射器的导线插孔，2-6、声波接收器的导线插孔；

3-1、声波接收器固定孔，3-2、声波发射器固定台；

5-1、螺纹孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1：如图1和图2所示，一种砼含水量检测装置，包括频率测定仪1-1、声波发射器1-2、声波接收器1-3、混凝土容器1-4和信号传输线1-5。其中，所述频率测定仪1-1上的导线插孔2-5和2-6与信号传输线1-5的一端连接，所述信号传输线1-5的另一端分别与声波发射器1-2和声波接收器1-3连接，并做好防水处理。

参考图3-6所示，频率测定仪1-1安装有控制面板、导线插孔和内置锂电池，频率测定仪1-1的两侧安装有固定把,2-3，前端面板装有导线插孔2-5和四个导线插孔2-6，可与信号传输线1-5相连接。

频率测定仪1-1上安装有电源开关2-1、启动开关2-2和液晶显示屏2-4。

所述信号传输线为5根，长度均为1m。其中与声波发射器1-2相连接的信号传输线为的带绝缘防水防护层的铜导线；

与声波接收器1-3相连接的信号传输线为的带绝缘防水防护层的铜导线。

所述信号传输线1-5一端连接频率测定仪1-1，另一端连接所述声波发射器1-2和所述声波接收器1-3。

所述混凝土容器1-4为高度100mm的PE材质圆柱形容器，容器壁的侧壁高度中点处开有四个声波接收器固定孔3-1，分别安装声波接收器1-3并用防水硅胶做好防水处理。所述混凝土容器的底部中心有一个声波发射器固定台3-2，用于固定声波发射器1-2。

所述声波发射器1-2和声波接收器1-3外周都为长度50mm的金属材质保护罩，尾端分别与信号传输线1-5相连接，必须做好密封处理。声波发射器1-2上具有螺纹孔5-1，用螺钉固定于所述混凝土容器1-4内的声波发射器固定台3-2上。所述声波接收器1-3顶端向圆心安装于所述混凝土容器壁的声波接收器固定孔3-1中，用防水硅胶做好防水处理。

本实施还提供了一种利用上述装置的进行砼含水量是否合格判定的方法，包括以下步骤：

A、将声波发射器1-2用螺钉固定在所述混凝土容器1-4中部的声波发射器固定台3-2上，并检查声波发射器尾端与信号传输线1-5连接处是否密封充分；检查声波接收器1-3和声波接收器固定孔3-1的密封是否良好；

B、按照建筑结构物对混凝土强度的要求，在实验室内配制符合工艺要求的混凝土，并将含水量调至标准值后，倒入混凝土容器1-4中，所述混凝土容器1-4必须保持干燥，提前冲洗干净以后进行烘干处理；

C、将混凝土容器1-4内的混凝土进行振捣密实，同时打开电源开关2-1检查仪器的电量是否充足；

D、充分振捣密实以后，按下频率测定仪上控制面板上的启动开关2-2，此时所述频率测定仪的液晶显示屏2-4会显示四个声波接收器1-3的数值，在四个方向各设置一个声波接收器1-3是为了减小某些不可预见因素对接收频率值造成的误差，取液晶显示屏2-4上四个读数的平均值，即为该强度标准混凝土的标准含水量对应的频率值。

E、关闭所述频率测定仪1-1的电源开关2-1，清理掉测定后的混凝土，将所述混凝土容器1-4、所述声波接收器1-3、所述声波发射器1-2清洗干净进行烘干处理；

F、本装置进入施工现场以后，从运抵现场的混凝土罐车中取出少量混凝土置于混凝土容器1-4中，充分振捣密实后打开电源开关2-1，然后按下启动开关2-2，则液晶显示屏2-4上四个读数的均值，与实验室内测得的读数进行对比；

如果现场读数偏高表明混凝土含水量偏低；

如果现场读数偏低则表明混凝土含水量偏高；

如果现场读数在标准的误差范围之内或等同于标准值，则表明混凝土含水量合格。

判定完成后，如果混凝土含水量偏低，本发明还提供了一种基于上述判定结果进行混凝土含水量调高的方法，其具体为：

A、基于现场读数偏高的基础上，加一定量的水充分搅拌再次振捣密实后，再次测读；

B、重复步骤A，直至接近实验室内试验得到的读数，记录用水量A1；

C、根据混凝土罐车中取出的混凝土体积B1与混凝土罐车中剩余混凝土的体积B2进行计算，确定后续加入混凝土罐车的总的用水量A2并进行加注；

计算公式为：A1/A2＝B1/B2。 (1)

如果混凝土含水量偏高，本发明还提供了一种基于上述判定结果进行混凝土含水量调低的方法，其具体为：

A、基于现场读数偏低的基础上，加一定量的减水剂充分搅拌再次振捣密实后，再次测读；

B、重复步骤A，直至接近实验室内试验得到的读数，记录使用减水剂的质量C1；

C、根据混凝土罐车中取出的混凝土体积B1与混凝土罐车中剩余混凝土的体积B2，确定加入的总的减水剂的质量C2并进行加注

计算公式为：C1/C2＝B1/B2； (2)

需要说明的是，目前常见的混凝土罐车容积一般为9-12立方，大罐车为19立方，而利用本装置进行含水量检测调整过程中取出的混凝土体积B1一般不会超过0.008立方(0.2*0.2*0.2)。因此测量过程中取出的混凝土体积B1远小于混凝土罐车的实际装载体积。所以在现场测定过程中，混凝土罐车中剩余混凝土的体积B2可以直接使用在搅拌站加入混凝土罐车中混凝土的体积，来带入公式(1)和公式(2)进行计算。

本发明的原理为：

混凝土主要由粗骨料、细骨料以及水组成，粗骨料和细骨料都为固体介质，超声波在固体介质中衰减的幅度非常小可忽略不计，但超声波在水中的衰减非常明显，且混凝土中含水的多少会直接决定超声波衰减的幅度。当声波发射器发出的超声波穿过未凝固的混凝土时，由于水的存在，使得超声波出现衰减，声波接收器接收到的超声波频率为经过衰减以后的频率，用此频率值来标定该状态下的含水率是精确的。现场测得数据与实验室内配制的标准混凝土的数据进行比对，进而根据不同的方法将现场数据调至与试验数据相接近。根据记录的加入材料的用量，计算取出混凝土与总混凝土的体积比，最终计算出需要采用的材料用量。

采用了上述方案后，本装置每次进行现场检测前首先进行标准混凝土数值的检测，而现场检测的混凝土中水泥的标号、沙子和石子规格和标准混凝土一致，进而从本质上确保了检测结果的可靠性，避免了现有技术中未凝固混凝土先进行数据测量后带入拟合的公式进行计算从而出现误差较大的弊端。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种砼含水量检测装置，其特征在于，包括：

混凝土容器；所述混凝土容器为顶部开口的圆筒状结构；

所述混凝土容器的侧壁上设置有多个声波接收器，容器内部设置有声波发射器；

所有的声波接收器和声波发射器均与同一个频率测定仪相连接；

声波从声波发射器发出并穿透未凝固的混凝土后由声波接收器接收并传输至频率测定仪；所述声波接收器为四个；任一相邻的两个声波接收器与混凝土容器中轴线所形成的夹角角度相同。

2.根据权利要求1所述的砼含水量检测装置，其特征在于，所述频率测定仪具有显示屏、电源开关和启动开关。

3.一种利用权利要求1-2任一项所述的砼含水量检测装置进行含水量判定的方法，其特征在于，步骤如下：

A、按照工艺要求配置标准含水量的砼，然后装入混凝土容器中；

B、声波发射器发射声波，声波穿透未凝固的砼被由声波接收器接收，声波信号传递至频率测定仪；

C、频率测定仪将所有的声波接收器接收到的声波信号值进行计算，得出标准平均值；

D、将步骤A中的砼倒出，并对混凝土容器进行清洁；

E、将施工现场混凝土罐车中的砼装入混凝土容器；

F、重复步骤B和步骤C，得出混凝土罐车中砼的声波信号平均值，并与标准平均值进行比较，判定混凝土罐车中的砼含水量是否合格。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A中，混凝土容器中的砼包裹声波发射器并没过声波接收器。

5.一种利用权利要求1-2任一项所述的砼含水量检测装置进行含水量调整的方法，其特征在于，步骤如下：

A、按照工艺要求配置标准含水量的砼，然后装入混凝土容器中；

B、开启电源开关，声波发射器发射声波，声波穿透未凝固的砼被由声波接收器接收，声波信号传递至频率测定仪；

C、频率测定仪将所有的声波接收器接收到的声波信号值进行计算，得出标准平均值；

D、将步骤A中的砼倒出，并对混凝土容器进行清洁；

E、将施工现场混凝土罐车中的砼装入混凝土容器；

F、重复步骤B和步骤C，得出混凝土罐车中砼的声波信号平均值，并与标准平均值进行比较；

如果现场读数偏高表明混凝土含水量偏低，多次少量加水并振捣密实后测得声波信号平均值，直至声波信号平均值在标准信号平均值的误差允许范围内，记录用水量A1，根据步骤E取出砼的体积B1与混凝土罐车中剩余砼B2的体积进行计算，得出需要加入的用水量A2并进行加注；

计算公式为：A1/A2＝B1/B2；(1)

如果现场读数偏低则表明混凝土含水量偏高，多次少量加减水剂并振捣密实后测得声波信号平均值，直至声波信号平均值在标准信号平均值的误差允许范围内，记录减水剂量C1，根据步骤E取出砼的体积B1与混凝土罐车中剩余砼B2的体积进行计算，得出需要加入的减水剂用量C2并进行加注；

计算公式为：C1/C2＝B1/B2；(2)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A中，混凝土容器中的砼包裹声波发射器并没过声波接收器。