CN111958832A - 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法 - Google Patents

一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111958832A
CN111958832A CN202010696442.XA CN202010696442A CN111958832A CN 111958832 A CN111958832 A CN 111958832A CN 202010696442 A CN202010696442 A CN 202010696442A CN 111958832 A CN111958832 A CN 111958832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
monitoring
stirring
data
workability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010696442.XA
Other languages
English (en)
Inventor
韩冰
张帅
安明喆
刘明辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN202010696442.XA priority Critical patent/CN111958832A/zh
Publication of CN111958832A publication Critical patent/CN111958832A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/02—Controlling the operation of the mixing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法，监测设备包括：固定基座、电池仓、中枢控制器、电机、减速器、旋转主轴、扭矩传感器、数据发射器、搅拌轴、若干搅拌叶片、数据运算与监测终端和数据在线监测显示器。对于以往通过实验室测试才能获取的混凝土拌合料流变性参数，本发明实现了在混凝土实际生产中得以实时测试并获取，达到了在生产过程中对混凝土工作性指标进行监测的目的，有益于对混凝土质量的量化控制。

Description

一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法
技术领域
本发明涉及一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法
背景技术
新拌混凝土的工作性是指新拌混凝土易于施工操作并能获得质量均质、成型密实的混凝土性能，是对新拌混凝土性能的综合评价，通常包含：流动性、可塑性、稠度、稳定性、抹面性、泵送性、易浇筑性、塌落度损失等方面。新拌混凝土的工作性对于工程项目的整体施工有着重要的意义。
新拌混凝土工作性如上所述是一种综合指标的体现，指标的评价可以通过定性和定量2个维度进行评判。
在混凝土生产过程中，目前现有的能够间接反映混凝土搅拌均匀程度的定量参考数据为混凝土搅拌桶电机电流数据的波动和平稳转换过程，该经验方法是基于数据同时依靠操作人员的经验开展评价行为，兼顾定性和定量，以定性评价为主要思路。
在混凝土生产过程后，即新拌混凝土从搅拌桶出料后，混凝土检测工程师针对部分新拌混凝土样本进行塌落度检测，塌落度检测属于定量评价方法，但是塌落度检测结果数据的模糊性较强，无法准确涵盖混凝土工作性的全部要素。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于流变学的混凝土工作性关键指标实时在线智能监测设备和方法,以混凝土流变性指标中的屈服应力和粘性系数为核心评价指标，
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，包括：固定基座3、电池仓4、中枢控制器5、电机6、减速器7、旋转主轴8、扭矩传感器9、数据发射器10、搅拌轴11、若干搅拌叶片、数据运算与监测终端16和数据在线监测显示器17；
电池仓4上端与固定基座3连接，中枢控制器5内嵌于电池仓4；电机6的上端与电池仓4固定相连，下端与减速器7固定相连；旋转主轴8的上端与减速器7相连；旋转主轴8、扭矩传感器9、搅拌轴11串联固定于一起；数据发射器10内嵌于扭矩传感器9；若干搅拌叶片固定于搅拌轴11下端。
所述固定基座3上设有固定螺丝一1和固定螺丝二2。
所述搅拌叶片包括搅拌叶片一12、搅拌叶片二13、搅拌叶片三14和搅拌叶片四15。
所述数据运算与监测终端16和数据在线监测显示器17安装于混凝土搅拌站的司机室。
一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，应用上述监测设备，包括以下步骤：
步骤1：将混凝土工作性监测设备通过固定基座沿混凝土搅拌桶轴向固定于搅拌桶顶部；
步骤2：混凝土搅拌桶开始工作后，混凝土工作性监测设备浸没于混凝土拌合物中，混凝土工作性监测设备处于静止状态；
步骤3：混凝土搅拌桶停止工作后，通过数据运算与监测终端来控制中枢控制器开启混凝土工作性监测设备；
步骤4：混凝土工作性监测设备启动后，中枢控制器启动电机，通过减速器带动旋转主轴和搅拌轴旋转，使搅拌叶片在混凝土拌合料中实施旋转搅拌动作；
步骤5：通过数据运算与监测终端指挥中枢控制器以0.95rps转速实施预剪切行为15s；
步骤6：通过数据运算与监测终端指挥中枢控制器实施阶梯递减式的转速剪切行为，每个转速搅拌时间控制为30s，每个转速条件下通过扭矩传感器测试扭矩，记录300个扭矩数据；
步骤7：扭矩传感器记录的扭矩数据通过数据发射器经过无线传输自动录入并保存于数据运算与监测终端；
步骤8：数据运算与监测终端对扭矩数据进行噪音消除；数据运算与监测终端基于各个转速条件下的T-N曲线，运算得出剪切应力及对应的剪切速率；
步骤9：数据运算与监测终端基于宾汉姆模型，采用拟合的方式求解出混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数并保存于数据运算与监测终端；
步骤10：混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数实时显示于数据在线监测显示器。
步骤6中，阶梯递减式的转速分别为：0.9rps、0.85rps、0.8rps、0.75rps、0.7rps、0.65rps、0.6rps、0.55rps、0.5rps、0.45rps、0.4rps、0.35rps、0.3rps、0.25rps、0.2rps、0.15rps、0.1rps。
步骤8中，应用如下公式运算得出剪切应力及对应的剪切速率；
Figure BDA0002591232310000041
Figure BDA0002591232310000042
式中：τ为剪切应力，T为测试扭矩，N为转速，
Figure BDA0002591232310000043
为剪切速率，h为搅拌叶片浸没高度，Ri为搅拌叶片半径，R0为搅拌叶片所在平面的搅拌桶半径。
步骤9中，应用如下公式计算屈服应力和粘性系数：
Figure BDA0002591232310000044
式中：τ为剪切应力，τ0为屈服应力，μ为粘性系数。
本发明的有益效果：对于以往通过实验室测试才能获取的混凝土拌合料流变性参数，本发明实现了在混凝土实际生产中得以实时测试并获取，达到了在生产过程中对混凝土工作性指标进行监测的目的，有益于对混凝土质量的量化控制。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法流程图；
图2a为一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备结构示意图；
图2b为数据运算与监测终端和数据在线监测显示器示意图；
图3为一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备安装位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本发明所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，包括：固定基座3、电池仓4、中枢控制器5、电机6、减速器7、旋转主轴8、扭矩传感器9、数据发射器10、搅拌轴11、若干搅拌叶片、数据运算与监测终端16和数据在线监测显示器17。
电池仓4上端与固定基座3连接，中枢控制器5内嵌于电池仓4；电机6的上端与电池仓4固定相连，下端与减速器7固定相连；旋转主轴8的上端与减速器7相连；旋转主轴8、扭矩传感器9、搅拌轴11串联固定于一起；数据发射器10内嵌于扭矩传感器9；若干搅拌叶片固定于搅拌轴11下端。
固定基座3上设有固定螺丝一1和固定螺丝二2。
所述搅拌叶片包括搅拌叶片一12、搅拌叶片二13、搅拌叶片三14和搅拌叶片四15。
所述数据运算与监测终端16和数据在线监测显示器17安装于混凝土搅拌站的司机室。
一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，具体步骤为：
步骤1：将混凝土工作性监测设备通过固定基座沿混凝土搅拌桶18轴向固定于搅拌桶顶部(图3中监测设备安装位置19)；
步骤2：混凝土搅拌桶开始工作后，混凝土工作性监测设备浸没于混凝土拌合物中，混凝土工作性监测设备处于静止状态；
步骤3：混凝土搅拌桶停止工作后，通过数据运算与监测终端16来控制中枢控制器5开启混凝土工作性监测设备；
步骤4：混凝土工作性监测设备启动后，中枢控制器5启动电机6，通过减速器7带动旋转主轴8和搅拌轴11旋转，使搅拌叶片在混凝土拌合料中实施旋转搅拌动作；
步骤5：通过数据运算与监测终端16指挥中枢控制器5以0.95rps转速实施预剪切行为15s；
步骤6：通过数据运算与监测终端16指挥中枢控制器5实施阶梯递减式的转速剪切行为，转速分别为：0.9rps、0.85rps、0.8rps、0.75rps、0.7rps、0.65rps、0.6rps、0.55rps、0.5rps、0.45rps、0.4rps、0.35rps、0.3rps、0.25rps、0.2rps、0.15rps、0.1rps，每个转速搅拌时间控制为30s，每个转速条件下通过扭矩传感器9测试扭矩，记录300个扭矩数据；
步骤7：扭矩传感器9记录的扭矩数据通过数据发射器10经过无线传输自动录入并保存于数据运算与监测终端16；
步骤8：数据运算与监测终端16对扭矩数据进行噪音消除；数据运算与监测终端16基于各个转速条件下的T-N曲线，应用如下公式运算得出基础数据：剪切应力及其对应的剪切速率；
Figure BDA0002591232310000071
Figure BDA0002591232310000072
式中：τ为剪切应力(Pa)，T为测试扭矩(Nm)，N为转速(r/min)，
Figure BDA0002591232310000073
为剪切速率(1/s)，h为搅拌叶片浸没高度(m)，Ri为搅拌叶片半径(m)，R0为搅拌叶片所在平面的搅拌桶半径(m)；
步骤9：数据运算与监测终端16基于宾汉姆模型，采用拟合的方式求解出混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数并保存于数据运算与监测终端16；
Figure BDA0002591232310000074
式中：τ为剪切应力(Pa)，τ0为屈服应力(Pa)，μ为粘性系数(Pa·s)；
步骤10：混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数实时显示于数据在线监测显示器17。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的混凝土工作性监测设备完全浸没于混凝土搅拌桶新拌混凝土中。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的混凝土工作性监测过程处于混凝土搅拌站搅拌过程中，是混凝土生产过程中的监测行为。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的混凝土工作性监测过程扭矩数据通过无线传输传递至监测终端。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，其特征在于，包括：固定基座(3)、电池仓(4)、中枢控制器(5)、电机(6)、减速器(7)、旋转主轴(8)、扭矩传感器(9)、数据发射器(10)、搅拌轴(11)、若干搅拌叶片、数据运算与监测终端(16)和数据在线监测显示器(17)；
电池仓(4)上端与固定基座(3)连接，中枢控制器(5)内嵌于电池仓(4)；电机(6)的上端与电池仓(4)固定相连，下端与减速器(7)固定相连；旋转主轴(8)的上端与减速器(7)相连；旋转主轴(8)、扭矩传感器(9)、搅拌轴(11)串联固定于一起；数据发射器(10)内嵌于扭矩传感器(9)；若干搅拌叶片固定于搅拌轴(11)下端。
2.如权利要求1所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，其特征在于：所述固定基座(3)上设有固定螺丝一(1)和固定螺丝二(2)。
3.如权利要求1所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，其特征在于：所述搅拌叶片包括搅拌叶片一(12)、搅拌叶片二(13)、搅拌叶片三(14)和搅拌叶片四(15)。
4.如权利要求1所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备，其特征在于：所述数据运算与监测终端(16)和数据在线监测显示器(17)安装于混凝土搅拌站的司机室。
5.一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，应用权利要求1-4任一所述的监测设备，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将混凝土工作性监测设备通过固定基座沿混凝土搅拌桶轴向固定于搅拌桶顶部；
步骤2：混凝土搅拌桶开始工作后，混凝土工作性监测设备浸没于混凝土拌合物中，混凝土工作性监测设备处于静止状态；
步骤3：混凝土搅拌桶停止工作后，通过数据运算与监测终端来控制中枢控制器开启混凝土工作性监测设备；
步骤4：混凝土工作性监测设备启动后，中枢控制器启动电机，通过减速器带动旋转主轴和搅拌轴旋转，使搅拌叶片在混凝土拌合料中实施旋转搅拌动作；
步骤5：通过数据运算与监测终端指挥中枢控制器以0.95rps转速实施预剪切行为15s；
步骤6：通过数据运算与监测终端指挥中枢控制器实施阶梯递减式的转速剪切行为，每个转速搅拌时间控制为30s，每个转速条件下通过扭矩传感器测试扭矩，记录300个扭矩数据；
步骤7：扭矩传感器记录的扭矩数据通过数据发射器经过无线传输自动录入并保存于数据运算与监测终端；
步骤8：数据运算与监测终端对扭矩数据进行噪音消除；数据运算与监测终端基于各个转速条件下的T-N曲线，运算得出剪切应力及对应的剪切速率；
步骤9：数据运算与监测终端基于宾汉姆模型，采用拟合的方式求解出混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数并保存于数据运算与监测终端；
步骤10：混凝土拌合料的屈服应力和粘性系数实时显示于数据在线监测显示器。
6.如权利要求5所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，其特征在于：步骤6中，阶梯递减式的转速分别为：0.9rps、0.85rps、0.8rps、0.75rps、0.7rps、0.65rps、0.6rps、0.55rps、0.5rps、0.45rps、0.4rps、0.35rps、0.3rps、0.25rps、0.2rps、0.15rps、0.1rps。
7.如权利要求5所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，其特征在于：步骤8中，应用如下公式运算得出剪切应力及对应的剪切速率；
Figure FDA0002591232300000031
Figure FDA0002591232300000032
式中：τ为剪切应力，T为测试扭矩，N为转速，
Figure FDA0002591232300000033
为剪切速率，h为搅拌叶片浸没高度，Ri为搅拌叶片半径，R0为搅拌叶片所在平面的搅拌桶半径。
8.如权利要求7所述的应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测方法，其特征在于：步骤9中，应用如下公式计算屈服应力和粘性系数：
Figure FDA0002591232300000034
式中：τ为剪切应力，τ0为屈服应力，μ为粘性系数。
CN202010696442.XA 2020-07-20 2020-07-20 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法 Pending CN111958832A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010696442.XA CN111958832A (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010696442.XA CN111958832A (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111958832A true CN111958832A (zh) 2020-11-20

Family

ID=73362134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010696442.XA Pending CN111958832A (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111958832A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112659376A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 上海市建筑科学研究院有限公司 搅拌站混凝土拌合物流动性智能化调控方法和调控系统
CN113187711A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 湘潭大学 一种用于混凝土泵送吸料效率提高的活塞行程匹配方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080060423A1 (en) * 2006-04-29 2008-03-13 Wen-Chen Jau Measurements of yield stress and plastic viscosity of cement-based materials via concrete rheometer
CN106840968A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 河海大学 新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法
CN108956381A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 中南大学 一种混凝土动态和静态流变性能测试方法
CN109799169A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 同济大学 一种可用于混凝土的回转粘度仪
CN110389085A (zh) * 2018-04-16 2019-10-29 天津市港源试验仪器厂 一种混凝土流变仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080060423A1 (en) * 2006-04-29 2008-03-13 Wen-Chen Jau Measurements of yield stress and plastic viscosity of cement-based materials via concrete rheometer
CN106840968A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 河海大学 新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法
CN110389085A (zh) * 2018-04-16 2019-10-29 天津市港源试验仪器厂 一种混凝土流变仪
CN108956381A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 中南大学 一种混凝土动态和静态流变性能测试方法
CN109799169A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 同济大学 一种可用于混凝土的回转粘度仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
江见鲸等: "《混凝土力学》", 28 February 1991, 中国铁道出版社 *
重庆建筑工程学院等: "《混凝土学》", 31 July 1981, 中国建筑工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112659376A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 上海市建筑科学研究院有限公司 搅拌站混凝土拌合物流动性智能化调控方法和调控系统
CN112659376B (zh) * 2020-12-23 2022-03-04 上海市建筑科学研究院有限公司 搅拌站混凝土拌合物流动性智能化调控方法和调控系统
CN113187711A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 湘潭大学 一种用于混凝土泵送吸料效率提高的活塞行程匹配方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111958832A (zh) 一种应用于混凝土搅拌站的混凝土工作性监测设备和方法
CN101685059B (zh) 施工现场混凝土流变性动态检测方法
CN106840968A (zh) 新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法
CN105466678A (zh) 谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统及方法
DE102014116239A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Rühreinrichtung und eines Fermenters
CN201397283Y (zh) 施工现场混凝土流变性动态检测装置
CN104502234A (zh) 一种混凝土和易性测试装置及其测试方法
CN203973755U (zh) 一种基于电流控制的水泥混凝土双卧轴搅拌机
CN202895470U (zh) 浆料搅拌机及浆料实时监控系统
CN203965437U (zh) 新型乳化沥青拌合时间测试仪
CN104090093A (zh) 新型乳化沥青拌合时间测试仪
CN112454656B (zh) 一种混凝土塑性粘度实时监测设备和方法
CN116858594A (zh) 一种半破损混凝土质量现场钻芯检测装置及方法
CN110743420A (zh) 匀浆罐及匀浆机及匀浆黏度在线检测方法
CN115754254A (zh) 一种渣土改良自动控制试验方法及装置
CN212904631U (zh) 一种用于乳液机械稳定性测试的检测装置
CN201555845U (zh) 混凝土坍落度曲线显示装置
CN204359644U (zh) 一种混凝土和易性测试装置
EP1664732B1 (en) A method of measuring the consistency of a mixture as well as an apparatus for carrying out the method
CN212790646U (zh) 适于麦拉管生产用胶水搅拌装置
CN106647600A (zh) 一种混凝土运输过程中的工作性实时调节装置及方法
CN207327314U (zh) 一种可手动与自动切削的多功能切土器
CN205308172U (zh) 一种节能自控保温沥青搅拌机
CN212965870U (zh) 一种自动胶化控制装置
CN113466560B (zh) 一种静电喷涂涂料导电率在线监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination