[發明專利]一種流態混凝土拌合物流變性能實時檢測方法

有效

• 申請號: 202010520934.3
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111650088B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 田正宏;孫嘯;李昂
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李淑靜

本發明提出了一種流態混凝土拌合物流變性能實時檢測方法，包括以下步驟：連續獲取流態混凝土拌合物的多幅流態圖像；以固定的圖像曝光閾值對獲取的每一幅圖像進行強化處理；對每一幅強化處理后的圖像，分別通過分形和多重分形分析方法計算分形維數和多重分形譜參數，獲得粗骨料在砂漿體中的分布特征；統計所處理的圖像族的分形維數和多重分形參數在各統計分組區間內出現的頻次，基于統計學原理得到流態混凝土拌合物中粗骨料分布參數的取值范圍和置信區間；根據分形維數和多重分形譜參數，結合取值范圍和置信區間，得到確定配比下流態混凝土拌合物的流變參數范圍。本方法能全面準確反映粗骨料形態和分布特征在混凝土流變性中的關鍵控制作用。

技術領域

本發明屬于工程材料領域，具體涉及一種流態混凝土拌合物的流變參數評價和預測方法。

背景技術

混凝土流變參數(主要指屈服應力和塑性粘度)是描述混凝土拌和物流動性能的基本物理參數，對新拌制完成的流態混凝土拌合物(簡稱新拌混凝土)，流變參數反映了新拌混凝土的可施工性能，其數值變化受新拌混凝土組分的影響顯著。粗骨料是新拌混凝土最主要成分，某一確定的配比下，其級配、顆粒尺寸、粒形形狀、表面紋理和實體堆積狀態等是影響新拌混凝土流變性的關鍵因素。

現有能夠反映粗骨料形狀和堆積狀態的方法，通常依據混凝土某設計配合比，獲取粗骨料空隙率、球度、圓度、針片狀粗骨料比例等宏觀幾何指標參數，并以此用于新拌混凝土工作性定性分析與調控。其中，作為反映目標對象分布特征的一種先進的研究方法，分形理論已經被應用到混凝土等材料性能分析中，但一般研究方法主要是通過單一分形來分析目標對象的分布規律，單一分形的分形維數是從整體角度反映粗骨料的堆積疏密程度分布與形態的復雜性，無法體現出各細分區域實際組分堆積結構特點。隨著人們對分形理論的深入研究，多重分形的方法被引入材料性能分析領域，多重分形通過概率密度函數進行測算，著重強調了局部區域的異質性，但缺乏對整體特征的把握。對于流態混凝土拌合物而言，由于粗骨料之間、粗骨料與砂漿體之間相互作用關系極為復雜，采用單一分形維或者采用分形譜刻畫離散狀態混凝土骨料分布并不能有效獲取運動狀態下骨料多重特征在砂漿體之間的性能統計分析，無法準確描述新拌混凝土內部粗骨料作用的全面性態、分布以及實際組分堆積結構關系，因而很難反映粗骨料參數對拌合物流變性影響，制約了混凝土流變性的科學量化調控技術應用。

此外，現有方法中有通過圖像分析的方法對混凝土性能進行評價，但這些方法要么通過單一圖像進行性能分析，要么通過對混凝土成型后進行切片再處理分析，這樣獲取性能特征顯然不夠合理和完備的。對于新拌混凝土，由于粗骨料和砂漿是三維分布，單一圖片存在著較大的隨機性，往往不能準確表征混凝土的特征，而且切片分析結果也不能準確反映處于流質狀態的新拌混凝土性能。同時，由于測量系統誤差以及混凝土中原材料的隨機分布不可避免，混凝土的性能，特別是工程應用范疇下新拌混凝土的流變性并不一定表現為一個確定值，而應該是一個合理范圍值。因此，有必要通過統計學的方法結合圖像信息深入分析和挖掘，對新拌混凝土流動性區間進行全面合理的判斷。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出一種新拌制完成的流態混凝土拌合物流變性能實時檢測方法，能全面準確反映粗骨料形態和分布特征在混凝土流變性中的關鍵控制作用，解決現有基于粗骨料部分宏觀幾何參數對混凝土流變性僅能定性評價或無法細致準確量化評價與調控的缺點。

技術方案：一種流態混凝土拌合物流變性能實時檢測方法，包括以下步驟：

S1、連續獲取流態混凝土拌合物的多幅圖像，構成混凝土拌合物流態圖像族；

S2、以固定的圖像曝光閾值對所述混凝土拌合物流態圖像族中的每一幅圖像進行強化處理；

S3、對每一幅強化處理后的圖像，分別通過分形和多重分形分析方法計算分形維數和多重分形譜參數，獲得粗骨料在砂漿體中的分布特征；

S4、統計該圖像族的分形維數和多重分形參數在各統計分組區間內出現的頻次，基于統計學原理得到流態混凝土拌合物中粗骨料分布參數的取值范圍和置信區間；