一种水利工程材料含水率检测方法与流程

1.本技术涉及水利工程技术领域，具体而言，涉及一种水利工程材料含水率检测方法。


背景技术：

2.常见的水利工程材料主要有水泥、黄砂、碎石、块石、砖、石灰、钢材、木材等。不同的材料所具备的性能各不相同，为水利工程提供了丰富的工程方案选择。当然，在获取这些工程材料的同时，需要对工程材料的性能等方面进行初步的检测，以确保材料使用后能够达到所需的性能要求，这也是保证工程的安全性和稳定性的重要手段。
3.对于不同的工程材料，所检测的方式和参数各不相同。目前，行业和国家也提出了可以参考的检测标准。以期达到准确对工程材料进行检测的目的。集料又称骨料。骨料分为粗骨料和细骨料。混凝土的主要组成材料之一。主要起骨架作用和减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化，同时还作为胶凝材料的廉价填充料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；后者如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。集料按照颗粒大小分为粗集料和细集料。对于粗集料，主要检测的参数包括筛分析、表观密度、针状和片状总含量、压碎指标值、堆积密度与振实密度、含泥量、泥块含量、含水率、压碎值；对于细集料，主要检测的参数包括筛分析、表观密度、堆积密度与紧装密度、含水率、含泥量、泥块含量、压碎值、亚甲蓝试验、氯离子含量。
4.集料的含水率是集料吸能检测的一个重要参数。在后期使用集料进行混合材料制作时会影响与水的配比，进而影响材料的吸能。所以需要对集料的含水率进行准确的测量以为后期配比提供可靠的参数。目前关于集料含水率的测量方式多样，包括利用电容特性、电阻特性进行测量。但所使用到的仪器都十分复杂。另外，按照规定的国标方式进行测量也耗费人力，测量精度不高。
5.因此，设计一种水利工程材料含水率检测方法，能够使用简单的设施设备，且简单高效的进行集料含水率的测量，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种水利工程材料含水率检测方法，通过设计一个可以容纳集料样本的电感试样容器来进行集料样本的电感特性检测，并通过测量结果与水的电感特性的对比快速计算出集料的含水率。所使用到的检测设备简单，且不需要耗费大量人力即能高效准确的进行集料含水率的检测。
7.第一方面，本技术实施例提供一种水利工程材料含水率检测方法，包括：对待测集料进行抽样，形成集料样本；获取集料电感值，集料电感值通过检测充满集料样本的电感试样容器获取；获取水样参考数据，并结合集料电感值，计算集料样本的含水率。
8.在本技术实施例中，该方法通过设计一个可以容纳集料样本的电感试样容器来进行集料样本的电感特性检测，并通过测量结果与水的电感特性的对比快速计算出集料的含
水率。所使用到的检测设备简单，且不需要耗费大量人力即能高效准确的进行集料含水率的检测。
9.作为一种可能的实现方式，获取集料电感值前，确定充满集料样本的电感试样容器中集料样本的密度为标准密度，包括以下步骤：获取电感试样容器的体积v和用于检测的标准密度ρs；根据公式v*ρs=ms，确定集料样本的重量ms；根据ms对充满集料样本的电感试样容器进行密度均匀化处理。
10.在本技术实施例中，充满集料样本的电感试样容器中集料样本如果随意进行装填，没有设定的密度标准，会导致测量的结果千差万别。因此，在进行装填前可以先拟定一个密度标准，后续的每次样品检测都可以参考这个标准来进行，这样所检测出的含水率才具有数据可处理性和准确性。并且，设定装填的密度标准后，每次测量的结果也可以进行采集和整理，后续在偏差修正时能够利用这些历史检测数据进行偏差的分析，提高检测的精确度和准确性。当然，对于设定的密度标准可以参考国标给出的试验样块的密度来进行，即能做到标准的统一，也能实现检测参数的对比和分析整理。
11.作为一种可能的实现方式，根据ms对充满集料样本的电感试样容器进行密度均匀化处理，包括：根据ms和标准密度ρs，获取集料标准段；根据集料标准段，对电感试样容器的腔体进行压实处理。
12.在本技术实施例中，设定标准密度进行装填后，首先能够确定标准密度下电感试样容器中需要装填的集料样本量，但装填后电感试样容器内的集料密度是否均匀需要进行密度均匀化的处理。在装填时如何实现密度的均匀化，方法和形式多样，可以通过旋转摇匀，可以定压力的进行挤压装填等。本实施例提供的方式是先按照标准密度制备多个集料标准段，再将集料标准段依次进行装填和压实。这样做一方面可以保证每个集料标准段的密度达到标准密度，另一方面有利于装填的方便，散开的集料样本装填比较混乱且不易进行装填，还容易遗漏集料导致实际装填的集料样本量偏低，影响含水率计算的准确性。
13.作为一种可能的实现方式，对电感试样容器的腔体进行压实处理后，对充满集料样本的电感试样容器进行亲水处理。
14.在本技术实施例中，对集料电感值的测量其实质上是将集料样本中的水分作为导电介质来进行电感的测量。由于装填集料样本的随意性，水分在集料样本中的分布是散乱的，甚至可能有些区域的水分并没有联系起来，出现隔离断开的情况，这样会严重影响电感值的测量。为了保证能够正确稳定的进行电感值的测量，对其进行亲水处理，可以使水分聚集，实物上形成一条由水分组成的导电介质，达到正确、准确的电感值测量。对于亲水处理的方式和方法多样。可以通过离心将水分甩至管壁附近，也可以通过加热蒸发将水聚集等，本实施例提供的方式是在电感试样容器朝向重力最低处的内管壁上涂覆一层亲水涂层，静置电感试样容器，水分会因为亲水涂层的存在而聚集起来，加之由于重力的作用，本来水分就有向亲水涂层移动的倾向，可以提高亲水涂层聚集水分的效果。
15.作为一种可能的实现方式，获取水样参考数据具体包括：获取用于检测的水的密度和水样电感值，水样电感值通过检测充满水的电感试样容器获取。
16.在本技术实施例中，只对集料电感值进行测量并不能计算出含水率，需要一个参考的电感值来综合进行计算。由于是对集料样本的含水率进行计算，因此，考虑对水进行电感值的计算，这样可以不扩大将检测对象，实现后续含水率的快速计算。对于水样电感值的
获取，其他的条件应该和集料电感值测量时相同，即将水充满同样的电感试容器后进行测量取得。
17.作为一种可能的实现方式，获取水样参考数据，并结合集料电感值，计算集料的含水率，包括：获取水的密度：ρ水，获取水样电感值：l水，获取集料电感值l料；获取电感试样容器的参数：匝数n、截面积a0和磁路长度l；建立以下项式：l水=μ水*a0*n2/l；l料=μ水*a料*n2/l；其中，μ水为水的磁导率；a料为集料样本中的水分作为电感线圈导线时的有效截面积；根据项式，确定有效截面积：a=l料* a0/l水；根据含水率公式，确定集料样本的含水率：m=gw/gs=（ρ水*v水）/（ρ”*v干）=（ρ水*l料）/{ρ”（l水-l料）}；其中，gw为集料样本中水分的重量，gs为集料样本中集料的重量，ρ干”为电感试样容器内集料样本的集料密度，ρ”=（ρs* a
0-ρ水*a）/（a
0-a）=（ρs*l水-ρ水*l料）/（l水-l料）。
18.在本技术实施例中，利用之前测量的数据进行含水率的计算，根据含水率的公式，可以将含水率的计算转换成电感值来计算，这样能够快速的计算出集料样本的含水率。
19.作为一种可能的实现方式，水样电感值的检测和集料电感的检测采用同一测量电路。
20.在本技术实施例中，采用同一测量电路进行水样电感值和集料电感值的测量，可以尽可能的排除外部测量线路对测量的电感值的影响，进而获取测量准确的电感值，保证后续进行集料含水率计算时的准确性。
21.作为一种可能的实现方式，还包括步骤：建立偏差修正分析模型，对含水率进行偏差修正。
22.在本技术实施例中，偏差的修正主要考虑集料样本中还存在一些具有导电性的杂质对电感值测量的影响，尤其是集料样本中含有具有导电性的成分，会影响电感值测量的精确性。
23.作为一种可能的实现方式，建立偏差修正分析模型，对含水率进行偏差修正，包括：获取集料中各种导电介质的磁导率；获取同类集料的电感历史测量数据；根据导电介质的磁导率和电感历史测量数据，建立关于磁导率对电感值影响的影响因子分析模型，确定导电介质对电感值的影响因子；根据影响因子，对含水率进行修正。
24.在本技术实施例中，在进行偏差分析时，对含水率修正即是对集料样本的磁导率进行调整修正。由于集料样本中可能存在其他导电介质，这些导电介质主要影响集料样本的磁导率，进而影响电感值。针对导电介质的磁导率进行分析处理时最直接的方式。考虑磁导率的变化较为复杂，本实施例采用的方式是参考同种集料的历史检测数据进行大数据的分析处理，利用分析模型来进行磁导率的偏差修正。具体可以设定其他导电介质的磁导率与水的磁导率的关系函数，根据数据处理对关系函数的参数值进行确定，进而使用该关系含水对磁导率进行修正，完成含水率的偏差修正。
25.作为一种可能的实现方式，电感试样容器的截面呈圆形，且电感试样容器沿一轴线呈螺旋状；电感试样容器中空形成装料腔，且在腔壁上沿重力方向最低的一侧涂覆亲水涂层；两端分别设置有可密封腔口的线路密封端头。
26.在本技术实施例中，本实施例提供电感试样容器的形式。为螺旋状的中空管体。螺旋状的形状保证了集料中的水分呈螺旋转连接，进而形成可以产生电感的螺旋导线，便于进行电感的测量，达到利用电感值计算含水率的目的。
27.本实施例提供的一种水利工程材料含水率检测方法的有益效果有：通过设计一个可以容纳集料样本的电感试样容器来进行集料样本的电感特性检测，并通过测量结果与水的电感特性的对比快速计算出集料的含水率。所使用到的检测设备简单，且不需要耗费大量人力即能高效准确的进行集料含水率的检测。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本技术实施例提供的水利工程材料含水率检测方法的步骤图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
31.常见的水利工程材料主要有水泥、黄砂、碎石、块石、砖、石灰、钢材、木材等。不同的材料所具备的性能各不相同，为水利工程提供了丰富的工程方案选择。当然，在获取这些工程材料的同时，需要对工程材料的性能等方面进行初步的检测，以确保材料使用后能够达到所需的性能要求，这也是保证工程的安全性和稳定性的重要手段。
32.对于不同的工程材料，所检测的方式和参数各不相同。目前，行业和国家也提出了可以参考的检测标准。以期达到准确对工程材料进行检测的目的。集料又称骨料。骨料分为粗骨料和细骨料。混凝土的主要组成材料之一。主要起骨架作用和减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化，同时还作为胶凝材料的廉价填充料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；后者如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。集料按照颗粒大小分为粗集料和细集料。对于粗集料，主要检测的参数包括筛分析、表观密度、针状和片状总含量、压碎指标值、堆积密度与振实密度、含泥量、泥块含量、含水率、压碎值；对于细集料，主要检测的参数包括筛分析、表观密度、堆积密度与紧装密度、含水率、含泥量、泥块含量、压碎值、亚甲蓝试验、氯离子含量。
33.集料的含水率是集料吸能检测的一个重要参数。在后期使用集料进行混合材料制作时会影响与水的配比，进而影响材料的吸能。所以需要对集料的含水率进行准确的测量以为后期配比提供可靠的参数。目前关于集料含水率的测量方式多样，包括利用电容特性、电阻特性进行测量。但所使用到的仪器都十分复杂。另外，按照规定的国标方式进行测量也耗费人力，测量精度不高。
34.参考图1，本技术提供一种水利工程材料含水率检测方法。该方法通过设计一个可以容纳集料样本的电感试样容器来进行集料样本的电感特性检测，并通过测量结果与水的电感特性的对比快速计算出集料的含水率。所使用到的检测设备简单，且不需要耗费大量人力即能高效准确的进行集料含水率的检测。
35.该方法具体包括以下步骤：s1：对待测集料进行抽样，形成集料样本。
36.集料一般成批次的进行购买和使用，因此对集料的检测也是按照批次进行。对集
料的抽样可以根据检测方式的需要进行，也可以按照国标的检测取样要求来进行抽样。
37.s2：获取集料电感值，集料电感值通过检测充满集料样本的电感试样容器获取。
38.对于集料电感值的获取，在获取集料电感值前，确定充满集料样本的电感试样容器中集料样本的密度为标准密度，包括以下步骤：获取电感试样容器的体积v和用于检测的标准密度ρs；根据公式v*ρs=ms，确定集料样本的重量ms；根据ms对充满集料样本的电感试样容器进行密度均匀化处理。
39.充满集料样本的电感试样容器中集料样本如果随意进行装填，没有设定的密度标准，会导致测量的结果千差万别。因此，在进行装填前可以先拟定一个密度标准，后续的每次样品检测都可以参考这个标准来进行，这样所检测出的含水率才具有数据可处理性和准确性。并且，设定装填的密度标准后，每次测量的结果也可以进行采集和整理，后续在偏差修正时能够利用这些历史检测数据进行偏差的分析，提高检测的精确度和准确性。当然，对于设定的密度标准可以参考国标给出的试验样块的密度来进行，即能做到标准的统一，也能实现检测参数的对比和分析整理。
40.可以理解，根据ms对充满集料样本的电感试样容器进行密度均匀化处理，包括：根据ms和标准密度ρs，获取集料标准段；根据集料标准段，对电感试样容器的腔体进行压实处理。
41.设定标准密度进行装填后，首先能够确定标准密度下电感试样容器中需要装填的集料样本量，但装填后电感试样容器内的集料密度是否均匀需要进行密度均匀化的处理。在装填时如何实现密度的均匀化，方法和形式多样，可以通过旋转摇匀，可以定压力的进行挤压装填等。本实施例提供的方式是先按照标准密度制备多个集料标准段，再将集料标准段依次进行装填和压实。这样做一方面可以保证每个集料标准段的密度达到标准密度，另一方面有利于装填的方便，散开的集料样本装填比较混乱且不易进行装填，还容易遗漏集料导致实际装填的集料样本量偏低，影响含水率计算的准确性。
42.另外，对电感试样容器的腔体进行压实处理后，对充满集料样本的电感试样容器进行亲水处理。
43.对集料电感值的测量其实质上是将集料样本中的水分作为导电介质来进行电感的测量。由于装填集料样本的随意性，水分在集料样本中的分布是散乱的，甚至可能有些区域的水分并没有联系起来，出现隔离断开的情况，这样会严重影响电感值的测量。为了保证能够正确稳定的进行电感值的测量，对其进行亲水处理，可以使水分聚集，实物上形成一条由水分组成的导电介质，达到正确、准确的电感值测量。对于亲水处理的方式和方法多样。可以通过离心将水分甩至管壁附近，也可以通过加热蒸发将水聚集等，本实施例提供的方式是在电感试样容器朝向重力最低处的内管壁上涂覆一层亲水涂层，静置电感试样容器，水分会因为亲水涂层的存在而聚集起来，加之由于重力的作用，本来水分就有向亲水涂层移动的倾向，可以提高亲水涂层聚集水分的效果。
44.s3：获取水样参考数据，并结合集料电感值，计算集料样本的含水率。
45.获取水样参考数据具体包括：获取用于检测的水的密度和水样电感值，水样电感值通过检测充满水的电感试样容器获取。
46.只对集料电感值进行测量并不能计算出含水率，需要一个参考的电感值来综合进行计算。由于是对集料样本的含水率进行计算，因此，考虑对水进行电感值的计算，这样可
以不扩大将检测对象，实现后续含水率的快速计算。对于水样电感值的获取，其他的条件应该和集料电感值测量时相同，即将水充满同样的电感试容器后进行测量取得。
47.对于获取水样参考数据，并结合集料电感值，计算集料的含水率，包括：获取水的密度：ρ水，获取水样电感值：l水，获取集料电感值l料；获取电感试样容器的参数：匝数n、截面积a0和磁路长度l；建立以下项式：l水=μ水*a0*n2/l；l料=μ水*a料*n2/l；其中，μ水为水的磁导率；a料为集料样本中的水分作为电感线圈导线时的有效截面积；根据项式，确定有效截面积：a=l料* a0/l水；根据含水率公式，确定集料样本的含水率：m=gw/gs=（ρ水*v水）/（ρ”*v干）=（ρ水*l料）/{ρ”（l水-l料）}；其中，gw为集料样本中水分的重量，gs为集料样本中集料的重量，ρ干”为电感试样容器内集料样本的集料密度，ρ”=（ρs* a
0-ρ水*a）/（a
0-a）=（ρs*l水-ρ水*l料）/（l水-l料）。
48.利用之前测量的数据进行含水率的计算，根据含水率的公式，可以将含水率的计算转换成电感值来计算，这样能够快速的计算出集料样本的含水率。
49.需要说明的是，水样电感值的检测和集料电感的检测采用同一测量电路。采用同一测量电路进行水样电感值和集料电感值的测量，可以尽可能的排除外部测量线路对测量的电感值的影响，进而获取测量准确的电感值，保证后续进行集料含水率计算时的准确性。
50.s4：建立偏差修正分析模型，对含水率进行偏差修正。
51.偏差的修正主要考虑集料样本中还存在一些具有导电性的杂质对电感值测量的影响，尤其是集料样本中含有具有导电性的成分，会影响电感值测量的精确性。
52.本实施例中，建立偏差修正分析模型，对含水率进行偏差修正，包括：获取集料中各种导电介质的磁导率；获取同类集料的电感历史测量数据；根据导电介质的磁导率和电感历史测量数据，建立关于磁导率对电感值影响的影响因子分析模型，确定导电介质对电感值的影响因子；根据影响因子，对含水率进行修正。
53.在进行偏差分析时，对含水率修正即是对集料样本的磁导率进行调整修正。由于集料样本中可能存在其他导电介质，这些导电介质主要影响集料样本的磁导率，进而影响电感值。针对导电介质的磁导率进行分析处理时最直接的方式。考虑磁导率的变化较为复杂，本实施例采用的方式是参考同种集料的历史检测数据进行大数据的分析处理，利用分析模型来进行磁导率的偏差修正。具体可以设定其他导电介质的磁导率与水的磁导率的关系函数，根据数据处理对关系函数的参数值进行确定，进而使用该关系含水对磁导率进行修正，完成含水率的偏差修正。
54.本技术实施例中，电感试样容器是重要的测试设备，其结构多样且简单易于制作。在本实施例中，电感试样容器的截面呈圆形，且电感试样容器沿一轴线呈螺旋状；电感试样容器中空形成装料腔，且在腔壁上沿重力方向最低的一侧涂覆亲水涂层；两端分别设置有可密封腔口的线路密封端头。
55.本实施例提供电感试样容器的形式。为螺旋状的中空管体。螺旋状的形状保证了集料中的水分呈螺旋转连接，进而形成可以产生电感的螺旋导线，便于进行电感的测量，达到利用电感值计算含水率的目的。
56.综上所述，本技术实施例提供的一种水利工程材料含水率检测方法的有益效果有：通过设计一个可以容纳集料样本的电感试样容器来进行集料样本的电感特性检
测，并通过测量结果与水的电感特性的对比快速计算出集料的含水率。所使用到的检测设备简单，且不需要耗费大量人力即能高效准确的进行集料含水率的检测。
57.本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a, b, c, a-b, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
58.应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
59.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
60.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
61.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
62.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
63.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
64.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
65.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能
因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。