CN113029777A - 纤维纳米混凝土的结构强度评价方法、装置、可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法、装置、可读介质，包括：获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。采用本发明的技术方案，可以测评各分部位设计强度以及与结构抗拉强度的偏离情况并给予纠正措施。
Description
技术领域
本发明属于混凝土检测技术领域，具体涉及一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法、装置、可读介质。
背景技术
纤维纳米混凝土的抗压强度是通过试验所得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为150mm的立方体试件作为纤维纳米混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护(温度20±2℃、相对湿度在95％以上)条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度。
纤维纳米混凝土结构强度的检测根据其原理不同一般可分为有损检测技术和无损检测技术，其中有损检测技术虽然测试结果比较直观可靠但是其会对结构造成局部破坏，被测结构需进行相应修补，不利于纤维纳米混凝土构件后期的发展和维护，纤维纳米混凝土结构强度的现场检测一般都是采用无损检测技术，它已成为工程事故的评定和分析手段之一，因此，无损检测技术在整个建筑施工、验收以及使用过程中都发挥着重要的作用。纤维纳米混凝土结构的无损检测技术是指通过对纤维纳米混凝土结构不进行破坏，直接作用在结构或构件上测定某个或某些物理量，并通过这些物理量与强度的相关性来推测纤维纳米混凝土的强度等指标的检测技术，包括超声法、回弹法、超声回弹法冲击回波法、雷达法、红外成像法等，其中回弹法由于仪器构造简单、仪器携带方便、测试方法易于掌握、检测效率高、造价及费用都较为低廉、被测物的形状尺寸一般不受限制等优越性而被广泛采用，由于其特别适用于施工现场对结构纤维纳米混凝土的强度进行随机的、大量的检验，已被国际学术界公认为纤维纳米混凝土无损检测的基本方法之一，成为现场结构纤维纳米混凝土检验与验收的常用方法。经过多年的研究和大量的实验室和现场数据的积累，已经建立了国家统一测强曲线，也形成了《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)，各地区大都也研究建立了适合当地检测的地区回弹测强曲线，为实体工程的质量检测与评定提供了依据。但是，在上述的技术中缺少一种强度检测与评价一体的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法、装置、可读介质，可以测评各分部位设计强度以及与结构抗拉强度的偏离情况并给予纠正措施。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案
一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，包括步骤：
步骤S1、获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
步骤S2、基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；
步骤S3、基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
作为优选，基于声阻抗法获得试验纤维纳米混凝土试块的声速，具体包括步骤：
在传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块不接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射预定频率、幅度和波形的声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射所述声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面的声压反射系数；
通过所述声压反射系数计算待试验纤维纳米混凝土试块的特性阻抗、及根据所述特性阻抗计算所述待测试验纤维纳米混凝土试块的声速。
作为优选，步骤S3中，在评测各部位强度的偏离情况之前包括：建立测评的三维数据模型，并将三维数据按照空间位置作为唯一ID存储为数组数据，利用所述三维数据模型评测各部位强度相对于全局抗压强度的偏离情况。
作为优选，步骤S3还包括：根据评测的偏离情况输出相对应的偏离界限的部位实际偏离数值以及纠正措施。
作为优选，还包括：步骤S4、利用感压纸获取试验纤维纳米混凝土试块受冲击位置的颜色分布图像，并基于读取的所述图像的阴影分布和阴影暗度大小判断试验混纤维纳米凝土试块的损伤程度。
一种纤维纳米混凝土的结构强度评价装置，包括步骤：
获取模块，用于获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
推导模块，用于基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；
判断模块，用于基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
作为优选，所述获取模块包括：
第一接收单元，用于在传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块不接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第二接收单元，在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与待试验混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第一计算单元，用于通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面的声压反射系数；
第二计算单元，用于通过所述声压反射系数计算待试验混凝土试块的特性阻抗、及根据所述特性阻抗计算所述待测试验纤维纳米混凝土试块的声速。
一种可读介质，所述可读介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现用于纤维纳米混凝土的结构强度评价方法的步骤。
本发明的结构强度评价方法，对纤维纳米混凝土强度进行鉴定和智能分析，判断纤维纳米混凝土结构的强度；判定纤维纳米混凝土强度是否满足设计要求，可以测评各分部位设计强度以及与结构抗拉强度的偏离情况并给予纠正措施，还可以评定部分项工程的整体强硬程度；另外，本发明可以评测在试验结果下的试块在客观改良后可以达到的质量以及客观改良方法，具有极好的应用前景。
附图说明
图1为纤维纳米混凝土的结构强度评价方法流程图；
图2为纤维纳米混凝土的结构强度评价装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供供一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，具体包括如下步骤。
一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，包括步骤：
步骤S1、获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
步骤S2、基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；
步骤S3、基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，以现场回弹法快速判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
进一步，基于声阻抗法获得试验纤维纳米混凝土试块的声速，具体包括步骤：
在传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块不接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射预定频率、幅度和波形的声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射所述声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与待试验混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验混纤维纳米凝土试块界面的声压反射系数；
通过所述声压反射系数计算待试验纤维纳米混凝土试块的特性阻抗,及根据所述特性阻抗计算所述待测试验混凝土试块的声速。
进一步，在评测各部位强度的偏离情况之前，还包括建立测评的三维数据模型，并将三维数据按照空间位置作为唯一ID存储为数组数据，利用三维数据模型评测各部位强度相对于全局抗压强度的偏离情况。还包括根据评测的偏离情况输出相对应的偏离界限的部位实际偏离数值以及纠正措施。
相应的，实测参数的输入方式为：输入三维立体模型下各个分部分项抗压强度测量的实测参数，并且与三维数据对应存储为数组数据；设计录入参数的输入方式为：输入三维立体模型下各个分部分项抗压强度的设计录入参数，并且与三维数据对应存储为数组数据。
进一步，本发明方法还包括利用感压纸获取试验纤维纳米混凝土试块受冲击位置的颜色分布图像，并基于读取图像的阴影分布和阴影暗度大小判断试验纤维纳米混凝土试块的损伤程度。
感压纸由分别涂有微囊生色物质和显色物质的两张底片组成，试验时候，将涂层部分面对面放置，当测量过程中纤维纳米混凝土试块受到冲击时，感压纸受力导致内部微囊破裂并释放出生色物质，生色物质与显色物质发生显色反应，从而产生颜色；颜色浓度随受力大小的不同而有所不同，从而实现用感压纸图像记录纤维纳米混凝土试块表面不同位置受力大小的结果。
因此，控制对纤维纳米混凝土试块受冲击位置压强的采集，具体是通过两面感压纸来实现，试验时候，将感压纸的涂层部分面对面放置，用感压纸图像记录混凝土试块表面不同位置受力大小的结果，通过扫描仪将获取的感压纸图像信息转换成图像数字信息，变成程序可识别的二维像素矩阵，还通过扫描仪将破损程度图像扫描；通过内部程序对图像数字信息进行阴影分布和阴影暗度大小读取，并根据建立的阴影分布和阴影暗度大小-压强对应关系来识别该感压纸的压强大小，再计算获取纤维纳米混凝土试块受冲击位置的表面压强分布情况及相应的损伤程度。
如图2所示，本发明实施例还提供一种纤维纳米混凝土的结构强度评价装置，包括步骤：
获取模块，用于获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
推导模块，用于基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；
判断模块，用于基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
作为优选，所述获取模块包括：
第一接收单元，用于在传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块不接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第二接收单元，在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与待试验混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第一计算单元，用于通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面的声压反射系数；
第二计算单元，用于通过所述声压反射系数计算待试验纤维纳米混凝土试块的特性阻抗、及根据所述特性阻抗计算所述待测试验纤维纳米混凝土试块的声速。
本发明实施例还提供一种可读介质，所述可读介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现纤维纳米混凝土的结构强度评价方法的步骤。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、获取其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读介质中，或者从一个计算机可读介质向另一个计算机可读介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本发明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申请的范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读介质中，所述存储介质是非短暂性(英文：non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(英文：magnetic tape)，软盘(英文：floppy disk)，光盘(英文：opticaldisc)及其任意组合。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1、获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
步骤S2、基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出纤维纳米混凝土试块的强度；
步骤S3、基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
2.如权利要求1所述的纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，其特征在于，基于声阻抗法获得试验纤维纳米混凝土试块的声速，具体包括步骤：
在传声介质与待试验混凝土试块不接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射预定频率、幅度和波形的声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，使声源与传声介质耦合，控制所述声源向传声介质发射所述声波信号，并接收所述声波信号经传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面的声压反射系数；
通过所述声压反射系数计算待试验纤维纳米混凝土试块的特性阻抗、及根据所述特性阻抗计算所述待测试验纤维纳米混凝土试块的声速。
3.如权利要求1或2所述的纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，其特征在于，步骤S3中，在评测各部位强度的偏离情况之前包括：建立测评的三维数据模型，并将三维数据按照空间位置作为唯一ID存储为数组数据，利用所述三维数据模型评测各部位强度相对于全局抗压强度的偏离情况。
4.如权利要求1或2所述的纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，其特征在于，步骤S3还包括：根据评测的偏离情况输出相对应的偏离界限的部位实际偏离数值以及纠正措施。
5.如权利要求1或2所述的纤维纳米混凝土的结构强度评价方法，其特征在于，还包括：步骤S4、利用感压纸获取试验纤维纳米混凝土试块受冲击位置的颜色分布图像，并基于读取的所述图像的阴影分布和阴影暗度大小判断试验混纤维纳米凝土试块的损伤程度。
6.一种纤维纳米混凝土的结构强度评价装置，其特征在于，包括步骤：
获取模块，用于获得试验纤维纳米混凝土试块的声速；
推导模块，用于基于纤维纳米混凝土抗压强度与纤维纳米混凝土声速之间的关系推导出混凝土试块的强度；
判断模块，用于基于试验纤维纳米混凝土的实测参数及设计录入参数，判定局部实体的纤维纳米混凝土强度并评测各部位强度相对于结构抗压强度的偏离情况。
7.如权利要求6所述的纤维纳米混凝土的结构强度评价装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第一接收单元，用于在传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块不接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与空气界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第二接收单元，在传声介质与待测试验纤维纳米混凝土试块接触的状态下，接收所述声波信号经传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面反射后回波到达声源的回波幅值；
第一计算单元，用于通过回波幅值为和回波幅值为计算传声介质与待试验纤维纳米混凝土试块界面的声压反射系数；
第二计算单元，用于通过所述声压反射系数计算待试验混凝土试块的特性阻抗、及根据所述特性阻抗计算所述待测试验纤维纳米混凝土试块的声速。
8.一种可读介质，所述可读介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法的步骤。
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