[发明专利]基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法

权利要求书

1.基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在搅拌机旁架设图像采集和处理装置，通过图像采集和处理装置实时采集和处理搅拌过程中的砂浆的图像信息，所述图像信息为砂浆在搅拌锅中的形状参数Δh，停止搅拌后恢复砂浆液面水平所需的时间ΔT；

步骤2，根据砂浆的图像信息获取砂浆的流动参数，且所述砂浆的流动参数为砂浆的坍落扩展度SF和砂浆通过V型漏斗的时间V_t，建立砂浆的坍落扩展度SF与砂浆在搅拌锅中的形状参数Δh之间的关系；

公式1：SF＝f(Δh)

建立砂浆通过V型漏斗的时间V_t与停止搅拌后恢复砂浆液面水平所需的时间ΔT之间的关系：

公式2：V_t＝g(ΔT)

步骤3，根据砂浆的流动参数计算并确定其流变特性，所述流变特性为砂浆屈服强度和砂浆粘度，其中，砂浆粘度以砂浆通过V型漏斗的时间V_t表征，砂浆屈服强度计算方法如下：

公式3：

式中τ_mortar表示砂浆屈服强度，ρ_mortar表示砂浆的表观密度，g表示重力加速度，V_cone表示砂浆坍落度筒内所装砂浆的体积，SF表示砂浆扩展度；

步骤4，根据预先确定的砂石骨料特征，计算砂浆的流变阈值：

公式4：

式中ρ_mortar表示砂浆的表观密度，g表示重力加速度，δ_mortar表示砂浆膜厚，a、b为与石子粒形有关的参数，a取9.68，b取4.36，τ_{mortar，threshold}表示砂浆屈服强度阈值；

将砂浆的流变特性与流变阈值进行比较，若砂浆的流动参数值满足流变阈值要求，

公式8：τ_mortar≤τ_{mortar，threshold}

公式9：V_t≥4则进行混凝土试配，便获得满足自密实混凝土规范要求的混凝土；

步骤5，若砂浆的流动参数值不满足流变阈值要求，则按照向砂浆搅拌锅中添加水或外加剂，重复步骤1-4，直到得到满足自密实混凝土要求的砂浆。

2.根据权利要求1所述的基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法，其特征在于，步骤1中所述砂浆包括砂、粉体、水和外加剂，且所述粉体为水泥，或水泥与石粉、粉媒灰、矿渣中的一种或多种的组合而成。

3.根据权利要求1所述的基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法，其特征在于，步骤4中公式4中δ_mortar可根据公式7试算得到：

公式7：

式中，V_s和V_exc分别表示单位体积内混凝土中石子的绝对体积含量和剩余砂浆积含量；V_void表示石子松散堆积的空隙体积，根据膜厚理论，空隙体积V_void与剩余砂砂浆积V_exc之和为混凝土中砂浆的总体积；D_i表示第i级石子的筛分粒径，a_i％表示第i级石子的质量百分比；粒径分布在4.75mm到10mm的筛分粒径为

4.根据权利要求1所述的基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法，其特征在于，步骤5中向砂浆搅拌锅中添加水或外加剂按照交替添加或连续多次添加水或外加剂后，再根据加入水和外加剂的量计算当前水粉比和外加剂的掺量。

5.根据权利要求4所述的基于砂浆搅拌过程图像的自密实混凝土配合比阶梯搜索方法，其特征在于，计算当前水粉比和外加剂的产量，具体方法如下：

当前的体积水粉比：

公式5：

V_w为加水之前的水的体积，ΔV_w为加入水的体积，V_p为粉体体积；

计算当前的减水剂百分比：

公式6：

式中m_sp为加外加剂之前的外加剂的质量，Δm_sp为加入的外加剂的质量，m_p为粉体质量。