[发明专利]一种流态混凝土拌合物流变性能实时检测方法

说明书

本发明提出了一种流态混凝土拌合物流变性能实时检测方法，包括以下步骤：连续获取流态混凝土拌合物的多幅流态图像；以固定的图像曝光阈值对获取的每一幅图像进行强化处理；对每一幅强化处理后的图像，分别通过分形和多重分形分析方法计算分形维数和多重分形谱参数，获得粗骨料在砂浆体中的分布特征；统计所处理的图像族的分形维数和多重分形参数在各统计分组区间内出现的频次，基于统计学原理得到流态混凝土拌合物中粗骨料分布参数的取值范围和置信区间；根据分形维数和多重分形谱参数，结合取值范围和置信区间，得到确定配比下流态混凝土拌合物的流变参数范围。本方法能全面准确反映粗骨料形态和分布特征在混凝土流变性中的关键控制作用。

技术领域

本发明属于工程材料领域，具体涉及一种流态混凝土拌合物的流变参数评价和预测方法。

背景技术

混凝土流变参数(主要指屈服应力和塑性粘度)是描述混凝土拌和物流动性能的基本物理参数，对新拌制完成的流态混凝土拌合物(简称新拌混凝土)，流变参数反映了新拌混凝土的可施工性能，其数值变化受新拌混凝土组分的影响显著。粗骨料是新拌混凝土最主要成分，某一确定的配比下，其级配、颗粒尺寸、粒形形状、表面纹理和实体堆积状态等是影响新拌混凝土流变性的关键因素。

现有能够反映粗骨料形状和堆积状态的方法，通常依据混凝土某设计配合比，获取粗骨料空隙率、球度、圆度、针片状粗骨料比例等宏观几何指标参数，并以此用于新拌混凝土工作性定性分析与调控。其中，作为反映目标对象分布特征的一种先进的研究方法，分形理论已经被应用到混凝土等材料性能分析中，但一般研究方法主要是通过单一分形来分析目标对象的分布规律，单一分形的分形维数是从整体角度反映粗骨料的堆积疏密程度分布与形态的复杂性，无法体现出各细分区域实际组分堆积结构特点。随着人们对分形理论的深入研究，多重分形的方法被引入材料性能分析领域，多重分形通过概率密度函数进行测算，着重强调了局部区域的异质性，但缺乏对整体特征的把握。对于流态混凝土拌合物而言，由于粗骨料之间、粗骨料与砂浆体之间相互作用关系极为复杂，采用单一分形维或者采用分形谱刻画离散状态混凝土骨料分布并不能有效获取运动状态下骨料多重特征在砂浆体之间的性能统计分析，无法准确描述新拌混凝土内部粗骨料作用的全面性态、分布以及实际组分堆积结构关系，因而很难反映粗骨料参数对拌合物流变性影响，制约了混凝土流变性的科学量化调控技术应用。

此外，现有方法中有通过图像分析的方法对混凝土性能进行评价，但这些方法要么通过单一图像进行性能分析，要么通过对混凝土成型后进行切片再处理分析，这样获取性能特征显然不够合理和完备的。对于新拌混凝土，由于粗骨料和砂浆是三维分布，单一图片存在着较大的随机性，往往不能准确表征混凝土的特征，而且切片分析结果也不能准确反映处于流质状态的新拌混凝土性能。同时，由于测量系统误差以及混凝土中原材料的随机分布不可避免，混凝土的性能，特别是工程应用范畴下新拌混凝土的流变性并不一定表现为一个确定值，而应该是一个合理范围值。因此，有必要通过统计学的方法结合图像信息深入分析和挖掘，对新拌混凝土流动性区间进行全面合理的判断。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种新拌制完成的流态混凝土拌合物流变性能实时检测方法，能全面准确反映粗骨料形态和分布特征在混凝土流变性中的关键控制作用，解决现有基于粗骨料部分宏观几何参数对混凝土流变性仅能定性评价或无法细致准确量化评价与调控的缺点。

技术方案：一种流态混凝土拌合物流变性能实时检测方法，包括以下步骤：

S1、连续获取流态混凝土拌合物的多幅图像，构成混凝土拌合物流态图像族；

S2、以固定的图像曝光阈值对所述混凝土拌合物流态图像族中的每一幅图像进行强化处理；

S3、对每一幅强化处理后的图像，分别通过分形和多重分形分析方法计算分形维数和多重分形谱参数，获得粗骨料在砂浆体中的分布特征；

S4、统计该图像族的分形维数和多重分形参数在各统计分组区间内出现的频次，基于统计学原理得到流态混凝土拌合物中粗骨料分布参数的取值范围和置信区间；