混凝土拌合站砂子含水量测算及质量验收方法与流程

本发明涉及建筑业施工领域，应用于混凝土拌合站细骨料砂料进场验收时含水率扣减，也可提供砂子含水率供混凝土配合比计算的依据。

背景技术：

1、基础设施线性工程如高速公路项目、铁路项目等，多为施工单位自建拌合站，自加工混凝土供给现场生产。一个铁路项目单日进场砂料可达几百辆，进场量大。目前施工单位进行砂料进场验收计量，是将重车(装满砂料的车)和空车(卸载砂料之后的车)进行地磅称重，测得砂料的总重量g1。砂料的含水量w1通过烘干法进行测量。烘干法测量含水率属于离线测量模式，需要对砂料进行取样，在试验室内进行含水率检测，测量过程耗时长，无法实时出结果，且容易出现测量样本不能代表整个批次砂料的现象。

2、混凝土生产过程中，砂料含水率的准确测定非常重要，直接关系到成品混凝土性能的好坏。但是砂料供应商错误的追求自身利益，投机取巧，利用河砂一批一测的制度，往河砂中加水，提高过磅重量。这种做法严重影响了施工单位的原材采购质量和成品混凝土质量。如果只是利用室内试验得到进场砂料批次的含水率，进行砂料含水率扣减，无法辨明某一重车的砂料是否加水，无法从根本遏制供应商作弊行为。也无法满足混凝土拌合站砂料进场验收实时扣减和快速发现供应商作弊的需求。

技术实现思路

1、针对施工单位混凝土拌合站砂料进场验收时，快速计算砂料含水量进行实时扣减，并防止供部分砂料加水作弊等需求，本发明提出一种混凝土拌合站用砂含水量测算及质量验收方法，以实现砂料含水量进行大批量、实时、快速测算扣减。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

2、一种混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，包括以下步骤：

3、s1、现场测量：所采用的设备包括门架、视频图像识别设备、体积测算设备、重量测算设备及工业控制计算机，

4、所述视频图像识别设备：安装在门架横梁上，用于拍摄获取车辆识别信息；

5、所述体积测算设备：包括安装在门架横梁中部的固态激光雷达，所述固态激光雷达对重车和空车进行扫描建模，并自动对比空车和重车两次扫描建模获得的三维点云模型数据，提取出负载砂料的三维点云模型数据并计算负载砂料体积；

6、所述重量测算设备：分别测量重车和空车的重量，获取的差值为砂料重量；

7、所述工业控制计算机：用于接受视频图像识别设备、体积测算设备及重量测算设备输出的信息；通过砂料重量与砂料体积的比值计算获得砂料的堆积密度；

8、s2、砂料堆积密度与含水量关系曲线的制备，包括以下步骤：

9、s21、取待测砂料样品烘干至恒量，待冷却至室温后，筛除大于4.75mm的颗粒；将烘干、筛分后的砂颗粒称重装入容器中，加入计算好的用水量，使砂料含水量控制在1％～9％之间，充分拌匀装进塑料袋中，闷料4小时，分为两份备用；含水量的计算公式为：

10、

11、其中：w1为砂料含水量，g1为砂子含水状态下的重量；g2为砂子烘干状态下的重量；

12、s22、分别测量步骤s21获得的两份加水砂料不同含水量砂料样本的松散堆积密度和紧密堆积密度，计算同一含水量砂料样本的松散堆积密度和紧密堆积密度的算术平均值作为该含水量砂料样本的堆积密度值；

13、s23根据步骤s1设定的含水量和步骤s22获得的堆积密度之间的关系制备砂料堆积密度与含水量关系曲线；

14、s3、批量检测砂料含水量及质量验收：将步骤s1现场得到车载砂料的堆积密度，代入步骤s2获得的含水量与堆积密度的关系曲线，得到该车砂料的含水量，再进行快速扣减结算，最终验收砂料质量计算公式

15、g2’＝g1’×(1-w1’)

16、其中：w1’为通过将现场测定的堆积密度代入含水量与堆积密度的关系曲线获得的砂料含水量，g1’为现场测定的砂子含水状态下的重量；g2为验收砂料重量。

17、其中，步骤s1中所述车辆识别信息包括车辆车牌信息、外观信息及人员信息。

18、进一步的优化方案，步骤s1中所述体积测算设备中包括两个固态激光雷达，其中第一固态激光雷达为定位雷达，用来测量车身的参数，包括车身长度，车斗长度，定位车辆移动位置；第二固态激光雷达为测量雷达，用来测量车辆顶部向下车辆图像；两个固态激光雷达结合，构造整车三维点云图像。

19、进一步的，步骤s1中通过基于点云的不规则体积测量算法获得负载砂料体积；所述基于点云的不规则体积测量算法包括：点云切片法及双向最近点搜索法。

20、其中，所述砂料为建筑用砂，为天然砂或机制砂。

21、进一步的优化方案，所述砂料天然砂中砂，平均粒径为0.5—0.35mm，含水量在1％～9％时的堆积密度与含水量关系曲线表示为二元四次方程，相关系数r2大于0.8，表示为y＝ax4-bx3+cx2-dx+e，其中参数a、b、c、d、e根据不同产地和批次的砂料具体测定确定。

22、进一步的优化方案，所述砂料机制砂中砂，平均粒径为0.5—0.35mm，含水量在1％～9％时的堆积密度与含水量关系曲线表示为二元二次方程，相关系数r2大于0.8，表示为y＝fx2-gx+h，其中参数f、g、h根据不同产地和批次的砂料具体测定确定。

23、本发明的优点和有益效果是：

24、本发明利用三维激光扫描技术测量物料体积和地磅测量物料重量的功能，结合室内试验得出同一料源地的砂子含水量与堆积密度的关系曲线，实现了混凝土拌合站快速扣减砂子含水量。

25、本发明能够有效监控砂料含水量异常，极大程度的减少了含水量的人工测量成本，使现场混凝土材料生产更快，达到辅助项目保质保量保工期的效果，也达到了降本增效的目的。

技术特征：

1.一种混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：步骤s1中所述车辆识别信息包括车辆车牌信息、外观信息及人员信息。

3.根据权利要求1所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：步骤s1中所述体积测算设备中包括两个固态激光雷达，其中第一固态激光雷达为定位雷达，用来测量车身的参数，包括车身长度，车斗长度，定位车辆移动位置；第二固态激光雷达为测量雷达，用来测量车辆顶部向下车辆图像；两个固态激光雷达结合，构造整车三维点云图像。

4.根据权利要求1所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：步骤s1中通过基于点云的不规则体积测量算法获得负载砂料体积；所述基于点云的不规则体积测量算法包括：点云切片法及双向最近点搜索法。

5.根据权利要求1所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：所述砂料为建筑用砂，为天然砂或机制砂。

6.根据权利要求5所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：所述砂料天然砂中砂，平均粒径为0.5～0.35mm，含水量在1％～9％时的堆积密度与含水量关系曲线表示为二元四次方程，相关系数r2大于0.8，表示为y＝ax4-bx3+cx2-dx+e，其中参数a、b、c、d、e根据不同产地和批次的砂料具体测定确定。

7.根据权利要求5所述的混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法，其特征在于：所述砂料机制砂中砂，平均粒径为0.5～0.35mm，含水量在1％～9％时的堆积密度与含水量关系曲线表示为二元二次方程，相关系数r2大于0.8，表示为y＝fx2-gx+h，其中参数f、g、h根据不同产地和批次的砂料具体测定确定。

技术总结
本发明公开了一种混凝土拌合站砂料含水量测算及质量验收方法。包括：S1现场测量：通过固态激光雷达扫描提取出负载砂料的三维点云模型数据并计算负载砂料体积，同时测量砂料重量，通过砂料重量与砂料体积的比值计算获得砂料的堆积密度；S2实验制备砂料堆积密度与含水量关系曲线；S3将步骤S1现场得到车载砂料的堆积密度，代入步骤S2获得的含水量与堆积密度的关系曲线，获得批量砂料的含水量，从而再进行快速扣减结算。本发明能够有效监控砂料含水量异常，极大程度的减少了含水量的人工测量成本，使现场混凝土材料生产更快，达到辅助项目保质保量保工期的效果，也达到了降本增效的目的。

技术研发人员：赵韦皓,敖长江,刘开源,林国栋
受保护的技术使用者：中国建筑土木建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17