新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法与流程

本发明涉及一种混凝土流变参数的测试方法，具体涉及一种自动测试现场新拌混凝土流变参数的方法。

背景技术：

新拌混凝土的工作性能好坏一直是能否浇筑高质量混凝土的前提。坍落度法是测定新拌混凝土工作性较成熟有效的方法，但随着高效减水剂、引气剂等外加剂的大量使用，传统混凝土工作性测试方法已不能满足监测施工现场混凝土工作性的需要。

目前施工规范确定的坍落度、含气量、泌水率、凝结时间等指标现场测试数据离散性较大、样本容量少、表征不全面，尤其传统坍落度测试方法不能完全反映拌合物流动性和粘聚性能。坍落度损失可以在一定程度上反映混凝土工作性的经时衰减，但无法量化反映硅酸盐水泥拌合后水化引起的稠度变化，且人为因素对坍落度测试结果干扰较大。在实际施工过程中不可能连续对混凝土进行坍落度测试，因此在对混凝土工作性监测方法存在一定缺陷。并且混凝土性能在拌合站运输到施工现场工作性能发生怎样的变化无法实时知道，也就不能及时的将流变参数变化情况反馈到拌合站。这也给混凝土动态生产质量控制带来巨大困难。

混凝土的流变性能又受到配合比、拌合工艺、环境因素、运输条件等诸多因素的影响，目前流变参数测试方法不能实现全自动化，故工程现场采用抽检式检验方法，施工现场混凝土工作性能难以控制。

为此，发明一种在现场可靠、自动地测试混凝土流变参数的方法就成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种剔除大骨料的混凝土流变参数在线全自动测试方法。该方法具体是：新拌混凝土通过取料系统进料口进入滚筒式筛料系统，筛出的标准料自动进入测试系统，通过超声料位计确定待测料体积，测试系统通过十字搅拌轴剪切测试待测料的流变参数，测试完成数据自动传输到显示控制终端，测试完成显示控制终端通过液压动力系统控制测试系统自动卸料到回料系统，回料系统可将已测料自动传回混凝土传送装置，并控制冲洗系统高压冲洗，最后显示终端由无线网络通讯方式自动将数据上传到云端。通过该方法以达到准确、方便、实时和智能化测试混凝土流变参数，实现指导管理与技术人员及时调整配合比以保证混凝土生产工作性满足施工要求的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法，涵盖生产运输全过程的筛除大骨料新拌混凝土流变参数现场测定，包括以下步骤：

第一步，将流变仪自动取料系统安装到混凝土运输车卸料口与泵车接料斗间（现场）或拌合站放料口与混凝土运输车接料口间（拌合站），流变仪取料溜槽一端与混凝土传送出料口相连接，另一端与传送进料口相连接，调节好取料溜槽与进出料口衔接；

第二步，开启流变仪工业平板电脑，点击全自动测试按钮，启动自动测试运行模式；

第三步，混凝土料传送过程中，仪器取料溜槽底端进料口阀门自动打开，待测混凝土料自动泄出，进入流变仪测试导槽，再流入滚筒式筛料斗，滚筒式筛料斗设有可调倾角，滚筒上设有标准方孔，孔径2cm，内部设有导叶片，确保滚筒筛料斗以恒定方式将混凝土原料中指定粒径的大骨料（2cm以上）剔除，剔除部分自动进入到测试料回收盒，而筛取料样则进入测试系统盛料筒；

第四步，采用超声料位计传感器动态测量进入测试盛料筒中混凝土精确体积，以料位计测值数据达到标准测试体积作为控制取料系统、筛料系统和测试盛料筒的关闭时间；

第五步，流变仪显示终端通过控制柜内PLC驱动十字搅拌轴剪切测试料样，十字搅拌轴以五个不同档速从低至高再从高至低连续转动，扭矩传感器获得各挡扭矩值和相对应的剪切速率，PLC计算基于测试盛料筒及十字搅拌轴几何参数的扭矩-剪切模型数据，采用线性拟合求出拌合物屈服应力、塑性黏度和触变性，并由温湿度传感器同步采集测试料的温湿度；

第六步，当数据采集完成后自动上传至云端，PLC控制卸料液压系统自动打开测试盛料筒，已测料自动流进回收盒；

第七步，回收系统控制回收盒移至泵车接料斗上方自动卸料，测试料与筛余料一起重新返回原料混凝土卸料泵送系统，继续使用；

第八步，回料系统复位后，PLC控制高压冲洗系统对测试盛料筒和十字搅拌轴进行冲水清洗；

第九步，冲洗废液经排污孔口自动排除。

第十步，系统复位进入下一测试过程。

有益效果：本发明通过十字搅拌轴剪切仪测量混凝土拌和物的流变参数（屈服应力、塑性黏度和触变性），同时利用超声料位计定位自动确定取料量和显示终端控制系统来读取测试数据，并将测试结果通过无线网络技术传输到云端服务器并返回到移动终端上。适用于施工现场连续测定混凝土工作性的需求。

本发明可以连续测试新拌混凝土的屈服应力、塑性粘度和触变性并使测试料自动返回生产线继续使用，能够及时准确地获取现场混凝土拌合物流变特性，并能自动测试温度和湿度，将温湿度、流变参数和配合比、时间等一起上传至云端，为建立评价系统提供大数据。该测试方法能在线分析拌合物流变参数变化，测试结果保存于云端并可任意下载到移动终端，提供给评价调整系统反馈控制配比，满足拌合物工作性现场要求。该发明方法突出优点是能全程自动化连续在线测试混凝土流变参数；采用剔除大骨料和超声定位计量测试样本体积方法，给出了确保测试数据准确与复现性的功能实现方法；此外，该系统自动化采集、上传流变参数指标系列涵盖全、数据量大，有助于系统质量数据库客观评价和配方有效调整。

本发明的方法实现了混凝土流变参数的全程自动化连续在线测试，可直接应用于现场混凝土生产与运输卸料工序，既不浪费测试料又不会扰混凝土生产线正常使用。

基于目前已有流变学理论方法，两点法——屈服应力和塑性黏度法在测试新拌混凝土流变性能的方法中测试准确、方便，仪器价格相对便宜，因此在工程中被应用较多。如双筒轴回转黏度计、BTRHEOM叶片式流变仪。但这些仪器以浆体流变性能来表征混凝土性能又无法反映拌和物内部实际黏度。本发明采用两点法，而两点法需要测试十字搅拌轴旋转剪切扭矩，为防止粗骨料在测试盛料筒和十字板间形成塞流和挂壁现象，造成受力不均，除搅拌轴直径不宜过大，还要对新拌混凝土中的粗骨料进行剔除以达到使测试数据准确和稳定的目的。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的新拌混凝土流变参数在线全自动测试方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例中新拌混凝土流变参数测试仪器的等轴测图；

图2为图1的后视图；

图3为工业平板电脑自动控制程序界面；

图4为新拌混凝土流变参数测试方法流程图；

图中：1、取料溜槽；2、进料口；3、电磁阀；4、坡度调节器；5、测试导槽；6、测试导槽坡度调节器；7、筛网滚筒进料段；8、筛网滚筒筛料段；9、筛网滚筒出料段；10、伺服电机；11、超声料位计；12、工业平板电脑；13、控制柜；14、温湿度传感器；15、油缸；16、油泵电机；17、齿轮传动装置；18、滚筒传动电机；19、盛料筒；20、盛料筒活动底盖；21、回收盒；22、排污孔；23、滑动轨道；24、进水管；25、高压泵；26、冲洗管；27、骨料回收溜槽；28、取料溜槽支撑；29、车轮；自动控制按钮30、油泵电机紧急停止按钮31、滚筒电机紧急停止按钮32、冲洗按钮33、出料电机故障指示灯34、进料阀门指示灯35、滚筒传动电机指示灯36、测试指示灯37、检测完成指示灯38、数据记录指示灯39、出料指示灯40、出料油泵电机指示灯41、冲洗指示灯42、复位指示灯43、伺服电机工作指示灯44、十字搅拌轴转速指示灯45、环境温度显示窗口46、混凝土温度显示窗口47、环境湿度显示窗口48、料位距离窗口49。

具体实施方式

实施例：

本实施例的方法实施所采用的新拌混凝土流变参数全自动测试仪如图1和图2所示，包括自动取料系统、滚筒式筛料系统、测试系统、回料系统、冲洗系统、显示控制系统。自动取料系统包括取料溜槽1、进料口2、电磁阀3、坡度调节器4。坡度调节器4的作用是通过抬高或降低溜槽一端的高度来调节溜槽的坡度，保证新拌混凝土在溜槽上顺利的滑动。取料开始时，通过工业平板电脑12控制电磁阀3打开进料口2开始进料。当工业平板电脑12上超声料位计11读数显示盛料筒19内部料达到测试要求时，工业平板电脑12控制电磁阀2关闭进料口。

滚筒式筛料系统包括进料段7、筛料段8、出料段9、齿轮传动装置17。滚筒传动电机18通过齿轮传动装置17给筛料系统提供旋转动力，使滚筒以恒定的速度均速旋转，保证混凝土筛料的稳定性。混凝土通过进料口2进入测试导槽5，通过测试导槽5进入到进料段7。混凝土从进料段7进入筛料段8，在旋转和滚筒倾斜滑动的共同作用下，在筛料段8中小骨料通过筛孔进入盛料筒19，大骨料则进入出料段9。大骨料从滚筒出料段9出来之会落入骨料回收溜槽27，之后从溜槽进入回收盒21。

测试系统包括盛料筒19、伺服电机10、十字搅拌轴。在测试之前，平板电脑12通过控制电磁阀关闭盛料筒活动底盖20。当待测料装满盛料筒时平板电脑会自动启动流变参数测试程序，则伺服电机10会带动十字搅拌轴旋转开始测试。测试结束以后平板电脑12会自动控制电磁阀打开盛料筒活动底盖20卸料，卸料时盛料筒活动底盖20充当卸料溜槽，测试料进入回收盒21。

回料系统包括回收盒21、回收盒滑动轨道23、油泵电机16。卸料完成以后，平板电脑12启动卸料程序，油泵电机16开始工作为回收盒21滑动提供动力，回收盒21就会沿着滑动轨道23移动直到轨道顶端。在轨道顶端装有圆弧形的弯道，回收盒到达顶端以后会沿着圆弧的轨迹自动翻转卸料。

冲洗系统包括进水管24、高压泵25、冲洗管26。冲洗前在进水管24上加接软管，并将软管放入水桶中或连接在水龙头上。然后点击工业平板电脑12的冲洗按钮，高压泵25开始工作，将水吸出并加压从冲洗管26喷出。冲洗管26固定在测试仪器上。设备底部的车轮29方便了在施工现场移动。

如图3所示，显示控制系统包括：工业平板电脑12、逻辑控制器PLC、控制程序。控制程序被移植到PLC中，然后在工业平板电脑12界面上以功能指示灯形式显示。当点击自动控制按钮以后，整个操作系统自动控制仪器测试混凝土流变参数。自动控制界面上有自动控制按钮30、油泵电机紧急停止按钮31、滚筒电机紧急停止按钮32、冲洗按钮33、出料电机故障指示灯34、进料阀门指示灯35、滚筒传动电机指示灯36、测试指示灯37、检测完成指示灯38、数据记录指示灯39、出料指示灯40、出料油泵电机指示灯41、冲洗指示灯42、复位指示灯43、伺服电机工作指示灯44、十字搅拌轴转速指示灯45、环境温度显示窗口46、混凝土温度显示窗口47、环境湿度显示窗口48、料位距离窗口49。

新拌混凝土流变参数测试方法流程如图4所示，点击自动控制按钮之后，工业平板电脑通过程序控制电磁阀自动关闭盛料筒活动底盖并打开进料阀门开始进料，同时筛网滚筒电机启动，筛网滚筒转动开始筛料，当料位计在电脑上读数窗口显示为零时，平板电脑会自动关闭进料阀门和筛网滚筒电机，打开搅拌伺服电机开始测试，当电脑测试数据采集完成以后会自动控制电磁阀打开盛料筒活动底盖将测试料卸进回收盒中，卸料完成以后出料油泵电机自动启动，推动回收盒沿轨道移动到指定位置并翻转卸料，卸料完成之后出料电机控制回收盒回到原始位置等待下一次的测试。如果整个测试数据完成之后并不再继续下一次测试，则点击冲洗按钮开始清洗，测试完成。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。