[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

说明书

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。（1）在砂浆搅拌过程中实时采集砂浆的图像信息；（2）根据砂浆的图像信息获取砂浆的流动参数；（3）根据砂浆的流动参数获取砂浆的流变特性（4）将砂浆的流变特性与砂浆流变阈值比较，判断砂浆的流变特性是否满足相应阈值要求；（5）如满足阈值要求，即进行混凝土试配，可获得满足工作性能要求的自密实混凝土；（6）如不满足阈值要求，重复步骤（1）‑（4），直至得到满足阈值要求的砂浆，进而获得合格的自密实混凝土。本发明通过一次试配即可获得自密实混凝土配合比，无需进行砂浆试验，大大提高自密实混凝土的配合比设计效率，有效减少试验材料和人工成本。

技术领域

本发明属于混凝土施工技术领域，特别涉及一种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。

技术背景

自密实混凝土是一种能够不经振捣而依靠自身重力自行充满模板并包裹钢筋，且不离析、不泌水的高性能混凝土。自密实混凝土的配合比设计尤为重要，常见的自密实混凝土配合比设计方法为：结合设计目标根据工程经验反复调整混凝土的材料成分比例，然后搅拌测试混凝土的工作性能直至获得满足各项性能要求的自密实混凝土。该种方法具有一定盲目性，试验工作量大，浪费材料和人工成本。另一种方法是从流变学的角度出发，根据砂浆的流变特性预测混凝土的工作性能，该种方法需要进行大量砂浆试验。砂浆试验需要做扩展度试验和V型漏斗试验，以判断砂浆的流动性和粘性适度满足要求。砂浆试验需要更多的试验材料，试验过程工作量更大，需要多次调整。以上方法都具有试验工作量大，配合比设计效率低的缺点。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提供了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，该方法通过逐级增加水活外加剂的方法，通过一次试验即可获得自密实混凝土配合比，不需要砂浆扩展度试验、砂浆V漏斗试验及多次混凝土试验，能够大大提高自密实混凝土的配合比设计效率，有效减少试验材料和人工成本。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

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，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}表示砂浆的屈服强度阈值；