基于含水率在線檢測(cè)的混凝土配比控制分析

福建省建筑科學(xué)研究院有限公司，福建 福州 350025

0 引言

混凝土配比控制是指通過(guò)綜合考慮各類影響因素，來(lái)協(xié)調(diào)好混凝土中組成材料之間比例關(guān)系的操作，在此過(guò)程中，含水率作為確定混凝土配比的重要依據(jù)，工作者應(yīng)當(dāng)深入研究基于含水率在線檢測(cè)的混凝土配比控制工作，提高混凝土質(zhì)量，為土木工程的順利施工打下良好的基礎(chǔ)。

1 混凝土配比控制中檢測(cè)工作分析

1.1 近紅外法檢測(cè)含水率

在近紅外檢測(cè)操作中，工作者利用水分對(duì)特定波長(zhǎng)紅外光強(qiáng)烈吸收的特點(diǎn)，通過(guò)觀測(cè)在特定波長(zhǎng)紅外光照射下，光強(qiáng)的衰減狀態(tài)以及砂石反射或投射的能量，來(lái)確定含水率，實(shí)現(xiàn)含水率的在線檢測(cè)工作。該方式具有精確、迅速、無(wú)損的優(yōu)勢(shì)，并且檢測(cè)中所需的紅外線光不會(huì)對(duì)人體造成危害。在混凝土配比控制方面，工作者通常會(huì)借助近紅外水分儀來(lái)進(jìn)行基于近紅外法的含水率檢測(cè)，由于該儀器能夠借助光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量，因此可以適應(yīng)攪拌機(jī)、螺旋輸送機(jī)、管道、儲(chǔ)料倉(cāng)等多種工況下含水率測(cè)量工作，極大地提高了混凝土配比控制工作的水平。

1.2 微波法檢測(cè)含水率

在混凝土配合比控制操作中，微波水分儀作為一種基于ARM 平臺(tái)的全自動(dòng)在線檢測(cè)系統(tǒng)，其運(yùn)行自動(dòng)化水平極高，能夠精確的分析出微波穿越混凝土物料之后的強(qiáng)度、速度變化情況，并將檢測(cè)結(jié)果直接呈現(xiàn)在液晶屏界面上。此外，檢測(cè)操作所采用的微波強(qiáng)度較低，儀器下部天線發(fā)射的微波功率小于10mW，并在距儀器1m 外，就已經(jīng)無(wú)法檢測(cè)出微波存在，因此不會(huì)對(duì)人體造成危害，深入優(yōu)化了混凝土配比控制工作的效果。

2 混凝土配比控制中計(jì)算操作分析

2.1 含水率計(jì)算

在計(jì)算中，工作者要將檢測(cè)出的各點(diǎn)位含水率數(shù)值看做各自獨(dú)立的隨機(jī)變量，并采用抽樣估計(jì)法，來(lái)構(gòu)建出采樣數(shù)量方程，得出需要檢測(cè)的點(diǎn)位數(shù)量，然后再進(jìn)行具體的測(cè)量操作，得出各點(diǎn)位的具體含水率數(shù)值之后，去掉異常值，取算術(shù)平均值為最終含水率測(cè)量值。此外，還要在計(jì)算中加入補(bǔ)償值，降低計(jì)算誤差，提高混凝土配比控制工作的準(zhǔn)確度。

2.2 配比計(jì)算

在配比計(jì)算中，工作者需要以含水率為基礎(chǔ)，來(lái)構(gòu)建混凝土拌和用水以及骨料的自動(dòng)配比數(shù)學(xué)模型，來(lái)計(jì)算出混凝土中各項(xiàng)材料之間的具體比例，實(shí)現(xiàn)混凝土配比控制工作。在混凝土配比計(jì)算中，工作者需要先列出骨料用量等于配方混凝土基準(zhǔn)骨料用量乘以1 加含水率的百分比的方程式，然后再列出用水量等于配方混凝土基準(zhǔn)用水量減去基準(zhǔn)骨料用量與含水率百分比的乘積的方程式，從而構(gòu)建出配比控制模型，然后通過(guò)計(jì)算可以得出實(shí)際配比，完成配比控制工作。

3 混凝土配比控制與砂石特質(zhì)相關(guān)性分析

3.1 砂石特性中對(duì)含水率產(chǎn)生影響的因素

在混凝土配比控制中，泥中的水分難以通過(guò)相關(guān)的儀器進(jìn)行定量測(cè)量，因此在實(shí)際的含水率檢測(cè)工作中，含泥量是造成配比控制工作誤差的重要因素，工作者需要通過(guò)定性的測(cè)量和計(jì)算，來(lái)制定補(bǔ)償方案，保障含水率檢測(cè)的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)混凝土配比控制工作的效果。

3.2 影響補(bǔ)償值的確定方式

為了降低砂石本身特質(zhì)對(duì)含水率測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，工作者要采用離線烘干法，來(lái)進(jìn)行含水率計(jì)算補(bǔ)償，保障混凝土配比控制的效果，在此過(guò)程中，工作者需要基于烘干法的含水率測(cè)量結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)值，來(lái)得出在無(wú)補(bǔ)償情況下，含水量計(jì)算值與標(biāo)準(zhǔn)值的誤差。經(jīng)過(guò)分析，工作者可以得出砂石特質(zhì)對(duì)含水率的影響接近于一個(gè)固定值，因此可以根據(jù)不同類型砂石顯示出的特質(zhì)，將該固定值設(shè)置為不同的常數(shù)，然后構(gòu)建出帶有補(bǔ)償值的含水率計(jì)算公式，為后續(xù)混凝土配比計(jì)算提供依據(jù)。

4 混凝土配比控制與溫度相關(guān)性分析

4.1 溫度與含水率相關(guān)性特點(diǎn)

在混凝土配比控制工作的研究中，工作者通過(guò)將含水率已知的砂石進(jìn)行在線檢測(cè)，并記錄下環(huán)境溫度以及儀器反射參數(shù)，然后繪制成統(tǒng)計(jì)圖，可以發(fā)現(xiàn)含水率的測(cè)量值與環(huán)境溫度之間存在相關(guān)性。以微波檢測(cè)法為例，工作者要在測(cè)量過(guò)程中記錄下傳感器的微波反射值和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，之后將兩項(xiàng)數(shù)據(jù)采用MATLAB 進(jìn)行條樣函數(shù)內(nèi)插，構(gòu)建出一個(gè)微波反射值、溫度、含水率之間的曲面圖，從此可以得出微波反射值與含水量具有相關(guān)性，然后工作者還要分別繪制出含水率與溫度、含水率與反射值的散點(diǎn)圖，通過(guò)觀察這兩個(gè)散點(diǎn)圖可以得出含水量與溫度呈低度負(fù)相關(guān)的相關(guān)性特點(diǎn)。

4.2 相關(guān)性方程計(jì)算方式

為了保證混凝土配比控制工作的準(zhǔn)確性，工作者需要構(gòu)建出含水量與溫度之間相關(guān)性方程式，并將其加入到后期配比控制工作中應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型中，來(lái)完善控制工作體系，提升土木工程建設(shè)水平。在相關(guān)性方程的構(gòu)建計(jì)算上，工作者需要通過(guò)溫度、含水率、反射參數(shù)組建出一個(gè)二元線性回歸方程，然后根據(jù)最小二乘法確定方程組，計(jì)算出各項(xiàng)系數(shù)，從而得出能夠體現(xiàn)出溫度與測(cè)量值相關(guān)性的方程式，最后將其納入后續(xù)的混凝土配比計(jì)算中，可以有效提升控制工作的準(zhǔn)確度水平，保障土木工程施工的順利進(jìn)行［1］。

5 混凝土配比控制工作在工程中的應(yīng)用分析

5.1 在優(yōu)化混凝土制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在土木工程中，工作者可以基于含水率的在線檢測(cè)，構(gòu)建出一系列的混凝土配比控制模型，并將該模型融入到混凝土制備系統(tǒng)構(gòu)建中，來(lái)提高混凝土制備工作的效率和準(zhǔn)確性。在混凝土制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，工作者通過(guò)基于含水率在線檢測(cè)的混凝土配比控制工作能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出用水量和骨料用量，從而準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中水泵閥門(mén)、骨料倉(cāng)門(mén)的開(kāi)度。此外，還可通過(guò)將含水量計(jì)算模型、混凝土配比模型、材料配方管理集成構(gòu)建出PLC，即執(zhí)行驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)采集模塊，并組建出自動(dòng)化的混凝土配比控制系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)工作效果［2］。

5.2 在增強(qiáng)混凝土質(zhì)量中的應(yīng)用

在含水率在線檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，其精度能夠被有效的控制在+0.3%左右，保障了混凝土配比控制工作的準(zhǔn)確性，使得工作者制備出的混凝土在強(qiáng)度、穩(wěn)定性等方面能夠達(dá)到預(yù)期的效果，增強(qiáng)了混凝土的質(zhì)量，推動(dòng)了土木工程建設(shè)工作的發(fā)展。此外，隨著含水率在線檢測(cè)系統(tǒng)與混凝土制備系統(tǒng)的不斷融合發(fā)展，工作者實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)中用水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在提升混凝土生產(chǎn)自動(dòng)化水平的同時(shí)，縮小了坍落度的波動(dòng)范圍，保證了產(chǎn)品出廠質(zhì)量的穩(wěn)定性［3］。

6 結(jié)論

綜上所述，基于含水率在線檢測(cè)的混凝土配比控制工作能夠保障土木工程的順利施工。在土木工程施工中，工作者通過(guò)檢測(cè)含水率能夠提升控制工作水平、優(yōu)化控制工作的準(zhǔn)確度、降低砂石特質(zhì)對(duì)含水率計(jì)算的影響、減少溫度因素的影響、提高工程建設(shè)效果，從而增強(qiáng)工程施工質(zhì)量，推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展。