CN108801857B - 外加剂二次补偿试验装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种外加剂二次补偿试验装置及其控制方法，本发明的外加剂二次补偿控制的试验装置，能够对经过外加剂二次补偿的混凝土拌合物的匀质性及泵送性能进行准确控制与检测，为工程施工的顺利进行提供科学的保障。本发明通过对经过外加剂二次补偿的混凝土拌合物的匀质性及泵送性能进行检测，建立基于不同混凝土外加剂二次补偿控制方法，确保二次补偿的外加剂在搅拌罐内均匀分散，同时二次补偿的外加剂量可有效改善混凝土拌合物泵送性能，满足泵送施工需求。

Description

外加剂二次补偿试验装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种外加剂二次补偿试验装置及其控制方法。

背景技术

混凝土在运输过程中由于气温、水分蒸发、骨料吸水、运输时间、现场等待时间等原因，会造成不同程度的流动性经时损失，降低混凝土的坍落扩展度指标，现阶段控制混凝土流动性经时损失主要依赖二次添加外加剂水溶液的方法，二次添加后，为保证二次添加的外加剂水溶液是否均匀分散于混凝土搅拌车罐体内的混凝土，混凝土搅拌车罐体快搅制度（主要包括快搅速度以及快搅时间）则至关重要，然而目前对快搅速度及快搅时间的取值却是依靠现场施工人员的经验来进行判断的，外加剂在混凝土搅拌车罐体混凝土内的分散效果难以得到有效保证；同时二次添加外加剂的用量也是依赖现场施工人员经验来进行的，二次补偿后混凝土拌合物泵送性能不得而知，这势必大大增加混凝土泵送质量的随机性，导致混凝土泵送困难，引发混凝土输送管堵塞、爆管等事故，影响建筑工程的顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外加剂二次补偿试验装置及其控制方法，能够解决对经过外加剂二次补偿的混凝土拌合物的匀质性及泵送性能，无法准确监测的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种外加剂二次补偿试验装置，包括：

模拟罐体，所述模拟罐体与混凝土搅拌车罐体外形一致且呈等比例缩尺关系，所述模拟罐体包括依次连通的后锥罐、圆柱罐及前锥罐，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的中心部位分别开有一孔洞，所述前锥罐的侧面带有法兰盘，所述后锥罐的侧面带有进料口；

螺旋搅拌叶，所述螺旋搅拌叶由有机玻璃板经加热旋转制成，并通过胶水分别粘贴于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面的螺旋搅拌叶依次连接成一体；

三组微波测湿传感器，分别通过法兰定位于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的中心部位的孔洞中，每个所述微波测湿传感器的陶瓷面分别与所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐内的混凝土相接触，所述微波测湿传感器用于检测混凝土的湿度并以电流量或电压量的形式输出采集到的数据信号至对应组的信号发射器；

三组信号发射器，分别与对应的一组微波测湿传感器连接，三组信号发射器分别固定于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的外表面，用于发射对应组的微波测湿传感器采集到的数据信号；

信号处理中心，所述信号处理中心包括接收器、处理器和显示器，其中，所述接收器，用于接收对信号发射器发出的数据信号；所述处理器，用于通过内置软件将接收到的数据信号转换成坍落扩展度信号，其中，所述内置软件写入电流量或电压量与坍落扩展度值之间的映射关系；所述显示器，用于显示转换得到的模拟罐体内的混凝土坍落扩展度指标值；

电机，所述电机带有法兰盘，所述电机的轴穿过所述法兰盘的孔洞，并通过螺栓与所述前锥罐侧面的法兰盘牢固对接；

与所述电机有线连接的控制中心，所述控制中心包括分别连接所述电机的变频器和时间继电器，其中，所述变频器，用于控制所述电机的轴的转速，即快搅速度；所述时间继电器，用于控制所述电机的轴的转动时间，即快搅时间。

进一步的，在上述装置中，所述模拟罐体的缩尺比例为1:20或1:30。

进一步的，在上述装置中，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐依次通过胶水粘结而成。

进一步的，在上述装置中，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐由有机玻璃板经加热沿模具弯曲并粘结制成。

进一步的，在上述装置中，与所述控制中心连接电源，用于向所述电机提供电能量。

进一步的，在上述装置中，还包括：

置于地面之上的垫板；

两组滚道，分别固定于所述后锥罐和前锥罐上；

两个托轮，分别安置于对应组的滚道上；

支撑所述托轮的两组支架，分别固定于所述垫板上。

进一步的，在上述装置中，还包括：支撑所述电机的支架，固定于所述垫板上。

根据本发明的另一面，提供一种上述外加剂二次补偿试验装置的控制方法，包括：

步骤S1，将制备的混凝土拌合物从后锥罐的进料口处倒入，使其填充整个模拟罐体的后锥罐、圆柱罐及前锥罐，记录混凝土拌合物初始坍落扩展度值S_初始；

步骤S2，通过控制中心中的变频器将模拟罐体转速设定为搅拌车运输过程实际转速，通过控制中心中的时间继电器将模拟罐体转动时间设定为搅拌车实际运输时间，启动电机，使所述模拟罐体按搅拌车运输过程的实际转速开始转动，直至到达所述搅拌车实际运输时间，电机自动停止工作，模拟罐体停止转动；

步骤S3，将外加剂水溶液从所述后锥罐的进料口处一次倒入，记录外加剂二次掺量Q₁；

步骤S4，通过所述变频器设定模拟罐体的快搅速度为v，启动电机，使模拟罐体按快搅速度v开始转动，直至显示器分别显示的后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前在允许波动范围⊿S₁，表明二次补偿的外加剂在罐体内混凝土拌合物中分散均匀，关闭电机，记录此时后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物坍落扩展度平均值S_平均，并通过所述时间继电器记录对应模拟罐体快搅时间t₁；

步骤S5，若S_平均与S_初始二值之间的误差在允许波动范围⊿S₂内，则表明二次补偿的外加剂用量Q₁为最佳补偿量Q_b，t₁为外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b；

步骤S6，若S_平均与S_初始二值之间误差超出允许波动范围⊿S₂，则重复步骤S3至步骤S4，直至所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐体三点处混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前误差在允许波动范围⊿S₁内，且S_平均与S_初始二值之间的误差在允许波动范围⊿S₂内，停止外加剂二次补偿，关闭电源，记录后续补偿外加剂及拌合水用量Q₂、Q₃···，记录后续快搅时间t₂、t₃···；

步骤S7，结合后续补偿外加剂及拌合水用量Q₂、Q₃···，针对该混凝土拌合物，得到外加剂最佳二次补偿量Q_b=Q₁+Q₂+Q₃+···；

步骤S8，结合快搅速度为v和后续快搅时间t₂、t₃···，针对该混凝土拌合物，当外加剂二次补偿快搅速度V_快=v时，对应的，外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b=t₁+t₂+t₃+···，由此得到外加剂二次补偿快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快）。

进一步的，在上述方法中，所述允许波动范围⊿S₁内为2mm内。

进一步的，在上述方法中，所述允许波动范围⊿S₂内为3%的S_初始内。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）制定不同混凝土外加剂二次补偿快搅制度，即快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快），确保二次补偿的外加剂在搅拌罐内均匀分散；

2）确定不同混凝土外加剂最佳二次补偿量Q_b，改善混凝土拌合物泵送性能，满足泵送施工需求

3）本装置具有操作简单、高效，适用性广等特点；

4）本技术的应用将大幅提升混凝土质量管理数字化、信息化水平，确保混凝土质量满足工程需求。

附图说明

图1是本发明一实施例的外加剂二次补偿试验装置的结构图；

图2是本发明一实施例的外加剂二次补偿试验装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种外加剂二次补偿试验装置，包括：

模拟罐体，所述模拟罐体与混凝土搅拌车罐体外形一致且呈等比例缩尺关系，缩尺比例可选择1:20、1:30等，所述模拟罐体可选择有机玻璃等不同材质、厚度可选择2mm、3mm等不同规格，所述模拟罐体包括依次连通的后锥罐1、圆柱罐2及前锥罐3，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐依次通过专用胶水粘结而成，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐由有机玻璃板经加热沿模具弯曲并粘结制成，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的胶水粘结处形成粘结面4，所述后锥罐1、圆柱罐2及前锥罐3的中心部位分别开有一孔洞，所述前锥罐3的侧面带有法兰盘5，所述后锥罐1的侧面带有进料口6；

螺旋搅拌叶7，所述螺旋搅拌叶7由有机玻璃板经加热旋转制成，并通过专用胶水分别牢固粘贴于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面的螺旋搅拌叶依次连接成一体；

三组微波测湿传感器8，分别通过法兰定位于所述后锥罐1、圆柱罐2及前锥罐3的中心部位的孔洞中，定位时每个微波测湿传感器8的陶瓷面分别与所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐内的混凝土相接触，所述微波测湿传感器8用于检测混凝土的湿度并以电流量或电压量的形式输出采集到的数据信号至对应组的信号发射器9；

三组信号发射器9，分别与对应的一组微波测湿传感器8连接，三组信号发射器分别固定于所述后锥罐1、圆柱罐2及前锥罐3的外表面，用于发射对应组的微波测湿传感器8采集到的数据信号；

信号处理中心10，所述信号处理中心包括接收器11、处理器12和显示器13，其中，所述接收器，用于接收对信号发射器发出的数据信号；所述处理器，用于通过内置软件将接收到的数据信号转换成坍落扩展度信号，其中，所述内置软件写入电流量或电压量与坍落扩展度值之间的映射关系；所述显示器，用于显示转换得到的模拟罐体内的混凝土坍落扩展度指标值。

垫板14，所述垫板可选择钢材、木材等不同材质，厚度可选择1cm、2cm等不同规格，置于地面之上；

两组滚道15，分别固定于所述后锥罐和前锥罐上；

两个托轮16，分别安置于对应组的滚道上；

支撑所述托轮的两组支架17，分别固定于所述垫板14上；

电机18，所述电机带有法兰盘，所述电机的轴穿过所述法兰盘的孔洞，并通过螺栓与所述前锥罐3侧面的法兰盘5牢固对接；

支撑所述电机18的支架19，固定于所述垫板14上；

与所述电机18有线连接的控制中心20，所述控制中心20包括分别连接所述电机的变频器21和时间继电器22，其中，所述变频器21，用于控制所述电机的轴的转速，即快搅速度；所述时间继电器22，用于控制所述电机的轴的转动时间，即快搅时间；

与所述控制中心连接电源23，用于提供所述电机18工作所必需的电能量。

在此，本发明的外加剂二次补偿控制的试验装置，能够对经过外加剂二次补偿的混凝土拌合物的匀质性及泵送性能进行准确控制与检测，为工程施工的顺利进行提供科学的保障。

如图2所示，本发明还提供另一种上述外加剂二次补偿试验装置的控制方法，包括：

步骤S1，将制备的混凝土拌合物从后锥罐的进料口处倒入，使其填充整个模拟罐体的后锥罐、圆柱罐及前锥罐，记录混凝土拌合物初始坍落扩展度值S_初始；

步骤S2，通过控制中心中的变频器将模拟罐体转速设定为搅拌车运输过程实际转速，通过控制中心中的时间继电器将模拟罐体转动时间设定为搅拌车实际运输时间，启动电机，使所述模拟罐体按搅拌车运输过程的实际转速开始转动，直至到达所述搅拌车实际运输时间，电机自动停止工作，模拟罐体停止转动；

步骤S3，将外加剂水溶液从所述后锥罐的进料口处一次倒入，记录外加剂二次掺量Q₁；

步骤S4，通过所述变频器设定模拟罐体的快搅速度为v（v可选择为v1、v2等不同速度），启动电机，使模拟罐体按快搅速度v开始转动，直至显示器分别显示的后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前相互接近（即误差在允许波动范围⊿S₁（2mm）内），表明二次补偿的外加剂在罐体内混凝土拌合物中分散均匀，关闭电机，记录此时后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物坍落扩展度平均值S_平均，并通过所述时间继电器记录对应模拟罐体快搅时间t₁；

步骤S5，若S_平均与S_初始二值互相接近（即误差在允许波动范围⊿S₂（3%S_初始）内），则表明二次补偿的外加剂用量Q₁为最佳补偿量Q_b，t₁为外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b，可恢复混凝土拌合物初始泵送性能，弥补坍落度经时损失，使其满足泵送施工需求；

步骤S6，若S_平均与S_初始二值之间误差超出允许波动范围⊿S₂，则重复步骤S3至步骤S4，直至所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐体三点处混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前误差在允许波动范围⊿S₁内，且S_平均与S_初始二值之间的误差在允许波动范围⊿S₂内，停止外加剂二次补偿，关闭电源，记录后续补偿外加剂及拌合水用量Q₂、Q₃···，记录后续快搅时间t₂、t₃···；

步骤S7，结合上述数据，针对该混凝土拌合物，外加剂最佳二次补偿量Q_b=Q₁+Q₂+Q₃+···；

步骤S8，结合上述数据，针对该混凝土拌合物，当外加剂二次补偿快搅速度V_快=v时，对应的，外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b=t₁+t₂+t₃+···，由此可得到外加剂二次补偿快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快）。

同样地，对于不同混凝土拌合物，采用上述方法步骤，也可得到相应的外加剂最佳二次补偿量Q_b以及外加剂二次补偿快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快）。

在此，通过对经过外加剂二次补偿的混凝土拌合物的匀质性及泵送性能进行检测，建立基于不同混凝土外加剂二次补偿控制方法，确保二次补偿的外加剂在搅拌罐内均匀分散，同时二次补偿的外加剂量可有效改善混凝土拌合物泵送性能，满足泵送施工需求。

采用上述技术方案具有以下优点：

1）制定不同混凝土外加剂二次补偿快搅制度，即快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快），确保二次补偿的外加剂在搅拌罐内均匀分散；

2）确定不同混凝土外加剂最佳二次补偿量Q_b，改善混凝土拌合物泵送性能，满足泵送施工需求

3）本装置具有操作简单、高效，适用性广等特点；

4）本技术的应用将大幅提升混凝土质量管理数字化、信息化水平，确保混凝土质量满足工程需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种外加剂二次补偿试验装置的控制方法，其特征在于，所述外加剂二次补偿试验装置包括：

模拟罐体，所述模拟罐体与混凝土搅拌车罐体外形一致且呈等比例缩尺关系，所述模拟罐体包括依次连通的后锥罐、圆柱罐及前锥罐，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的中心部位分别开有一孔洞，所述前锥罐的侧面带有法兰盘，所述后锥罐的侧面带有进料口；

螺旋搅拌叶，所述螺旋搅拌叶由有机玻璃板经加热旋转制成，并通过胶水分别粘贴于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面，所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的内表面的螺旋搅拌叶依次连接成一体；

三组微波测湿传感器，分别通过法兰定位于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的中心部位的孔洞中，每个所述微波测湿传感器的陶瓷面分别与所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐内的混凝土相接触，所述微波测湿传感器用于检测混凝土的湿度并以电流量或电压量的形式输出采集到的数据信号至对应组的信号发射器；

三组信号发射器，分别与对应的一组微波测湿传感器连接，三组信号发射器分别固定于所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐的外表面，用于发射对应组的微波测湿传感器采集到的数据信号；

信号处理中心，所述信号处理中心包括接收器、处理器和显示器，其中，所述接收器，用于接收对信号发射器发出的数据信号；所述处理器，用于通过内置软件将接收到的数据信号转换成坍落扩展度信号，其中，所述内置软件写入电流量或电压量与坍落扩展度值之间的映射关系；所述显示器，用于显示转换得到的模拟罐体内的混凝土坍落扩展度指标值；

电机，所述电机带有法兰盘，所述电机的轴穿过所述法兰盘的孔洞，并通过螺栓与所述前锥罐侧面的法兰盘牢固对接；

与所述电机有线连接的控制中心，所述控制中心包括分别连接所述电机的变频器和时间继电器，其中，所述变频器，用于控制所述电机的轴的转速，即快搅速度；所述时间继电器，用于控制所述电机的轴的转动时间，即快搅时间；

所述外加剂二次补偿试验装置的控制方法包括：

步骤S1，将制备的混凝土拌合物从后锥罐的进料口处倒入，使其填充整个模拟罐体的后锥罐、圆柱罐及前锥罐，记录混凝土拌合物初始坍落扩展度值S_初始；

步骤S2，通过控制中心中的变频器将模拟罐体转速设定为搅拌车运输过程实际转速，通过控制中心中的时间继电器将模拟罐体转动时间设定为搅拌车实际运输时间，启动电机，使所述模拟罐体按搅拌车运输过程的实际转速开始转动，直至到达所述搅拌车实际运输时间，电机自动停止工作，模拟罐体停止转动；

步骤S3，将外加剂水溶液从所述后锥罐的进料口处一次倒入，记录外加剂二次掺量Q₁；

步骤S4，通过所述变频器设定模拟罐体的快搅速度为v，启动电机，使模拟罐体按快搅速度v开始转动，直至显示器分别显示的后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前在允许波动范围⊿S₁，表明二次补偿的外加剂在罐体内混凝土拌合物中分散均匀，关闭电机，记录此时后锥罐、圆柱罐及前锥罐体的三点处的混凝土拌合物坍落扩展度平均值S_平均，并通过所述时间继电器记录对应模拟罐体快搅时间t₁；

步骤S5，若S_平均与S_初始二值之间的误差在允许波动范围⊿S₂内，则表明二次补偿的外加剂用量Q₁为最佳补偿量Q_b，t₁为外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b；

步骤S6，若S_平均与S_初始二值之间误差超出允许波动范围⊿S₂，则重复步骤S3至步骤S4，直至所述后锥罐、圆柱罐及前锥罐体三点处混凝土拌合物的坍落扩展度值S_后、S_圆及S_前误差在允许波动范围⊿S₁内，且S_平均与S_初始二值之间的误差在允许波动范围⊿S₂内，停止外加剂二次补偿，关闭电源，记录后续补偿外加剂及拌合水用量Q₂、Q₃···，记录后续快搅时间t₂、t₃···；

步骤S7，结合后续补偿外加剂及拌合水用量Q₂、Q₃···，针对该混凝土拌合物，得到外加剂最佳二次补偿量Q_b=Q₁+Q₂+Q₃+···；

步骤S8，结合快搅速度为v和后续快搅时间t₂、t₃···，针对该混凝土拌合物，当外加剂二次补偿快搅速度V_快=v时，对应的，外加剂二次补偿最佳快搅时间T_b=t₁+t₂+t₃+···，由此得到外加剂二次补偿快搅速度与最佳快搅时间之间的关系曲线T_b=F（V_快）。

2.一种如权利要求1所述的外加剂二次补偿试验装置的控制方法，其特征在于，所述允许波动范围⊿S₁内为2mm内。

3.一种如权利要求2所述的外加剂二次补偿试验装置的控制方法，其特征在于，所述允许波动范围⊿S₂内为3%的S_初始内。