一种用于结构配重铁渣混凝土配合比设计方法与流程

本发明涉及工程建设领域，尤其是涉及为碳纤维生产过程中高温碳化炉排废气管道过滤的技术，具体地说，涉及一种用于结构配重铁渣混凝土配合比设计方法。

背景技术：

1、在工程建设领域，配重混凝土作为一种具有较高密度的特殊混凝土，常被用于提供结构稳定性、负荷传递以及屏蔽辐射等功能。传统的配重混凝土主要采用天然矿石骨料，但这种材料存在资源紧缺、环境压力增大和生产成本较高等问题。近年来，随着工业发展及环保意识的加强，对于废弃物资源化利用的研究日益受到关注。铁渣作为一种工业废弃物，具有丰富的资源、较高的密度以及优良的力学性能，因此将其应用于配重混凝土生产具有很大的潜力。

2、然而，在实际生产过程中，如何针对不同来源和品质的铁渣原料进行筛选与处理，合理确定铁渣掺量及辅助材料的质量比例，并根据实际需求优化设计配合比方案，仍然面临很多技术挑战。现有的研究和实践主要集中在铁渣混凝土的基本性能和应用方面，而针对配重铁渣混凝土的配合比设计仍存在一定的不足。

3、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种用于结构配重铁渣混凝土配合比设计方法，可以有效地替代了部分或全部矿石骨料，实现了铁渣的资源化利用，节约了资源并减少了环境污染，通过获取试验数据、确定混凝土相关参数以及运用先进的计算方法，对配重铁渣混凝土进行高度优化的配合比设计，使得所得配合比方案更加科学合理且符合实际工程需求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种用于结构配重铁渣混凝土配合比设计方法，包括：

4、获取并筛选适用于混凝土生产的铁渣原料；

5、确定混凝土中铁渣掺量及辅助材料的质量比例；

6、根据试验数据和实际需要确定混凝土相关参数；

7、根据混凝土相关参数进行优化计算，得出配重铁渣混凝土配合比方案；

8、将所述配重铁渣混凝土配合比方案输入至物料智能调配系统，进行物料调配。

9、在上述任一方案中优选的实施例，获取并筛选适用于混凝土生产的铁渣原料，包括：

10、使用破碎设备对筛选后的铁渣进行初步破碎；

11、将初步破碎后的铁渣送入球磨设备进行磨细处理，以得到磨细铁渣。

12、在上述任一方案中优选的实施例，确定混凝土中铁渣掺量及辅助材料的质量比例，包括：

13、根据预期的混凝土性能要求，设计多组不同铁渣掺量和辅助材料比例的试验配合比；

14、对各组混凝土原材料进行称量和储备，以得到设定的配合比；

15、将各组混凝土原材料按照设定的配合比进行混合，按照实验方案添加相应的辅助材料，加入适量的水，进行搅拌，直至混合均匀；

16、对每组实验样品进行性能测试，浇筑前测定混凝土的坍落度、空气含量、流动性，浇筑后制作混凝土试块，对混凝土试块进行性能测试，以得到实验结果；

17、根据实验结果，分析不同配合比下的混凝土性能指标，找出最终铁渣掺量和辅助材料质量比例。

18、在上述任一方案中优选的实施例，根据混凝土相关参数进行优化计算，得出配重铁渣混凝土配合比方案，包括：

19、根据已确定的混凝土目标性能，构建数学优化模型，将各性能指标作为约束条件，并设定优化目标；

20、依据历史试验数据和实际需求，为水泥、铁渣、骨料、水及辅助材料的质量比例设定取值范围；

21、将已收集到的混凝土性能试验数据、原材料成本数据、环境影响评价数据输入数学优化模型中，作为基础数据库；

22、采用人工神经网络对数学优化模型进行求解，得到混凝土配合比解。

23、在上述任一方案中优选的实施例，根据已确定的混凝土目标性能，构建数学优化模型，将各性能指标作为约束条件，并设定优化目标，包括：

24、将混凝土原材料的质量比例设为决策变量；

25、根据优化目标，设立目标函数将决策变量与目标关联，其中，目标函数为：c(x1,x2,x3，x4,x5)＝c1×x1+c2×x2+c3×x3+c4×x4+c5×x5，其中，c1，c2，c3，c4，c5分别为水泥、铁渣、沙子、骨料及辅助材料的单位成本，x1，x2，x3，x4，x5分别为水泥、铁渣、沙子、骨料及辅助材料；

26、根据混凝土目标性能指标，建立强度约束、工作性约束、耐久性约束和原材料质量比例约束条件，其中，混凝土强度约束为：f(x1,x2,x3，x4,x5)≥fmin，fmin为设计要求的最低抗压强度；工作性约束为：gmin≤g(x1,x2,x3，x4,x5)≤gmax，其中g(x1,x2,x3，x4,x5)为混凝土坍落度函数，gmin和gmax分别为坍落度的下限和上限；耐久性约束为：h(x1,x2,x3，x4,x5)≥hmin，其中h(x1,x2,x3，x4,x5)为混凝土抗渗透性函数，hmin为设计要求的最低抗渗透性能；原材料质量比例约束为：

27、x1+x2+x3+x4+x5＝1且0<x1，x2，x3，x4，x5<1；

28、根据目标函数和约束条件构建数学优化模型。

29、在上述任一方案中优选的实施例，将所述配重铁渣混凝土配合比方案输入至物料智能调配系统，进行物料调配，包括：

30、解析输入的配合比方案，提取出各原材料的质量比例及辅助材料的用量信息；

31、根据生产要求，以及原材料的质量比例，计算各原材料的实际用量；

32、根据计算得到的原材料实际用量，为生产线上的自动称量、混合装置生成调配指令；

33、将生成的调配指令通过有线或无线通信方式发送至生产线上的生产设备；

34、生产设备根据收到的调配指令进行配料作业；

35、完成配料后，各原材料进入混合装置进行混合，混合装置会根据指令中的参数，自动完成混凝土的搅拌过程。

36、在上述任一方案中优选的实施例，将所述配重铁渣混凝土配合比方案输入至物料智能调配系统，进行物料调配，还包括：

37、通过有线或无线通信方式，将摄像头或视觉传感器捕获到的原材料图像实时传输至物料智能调配系统中；

38、物料智能调配系统对接收到的原材料图像进行实时处理与分析，识别原材料的位置、数量和运输状态信息，以得到图像分析结果；

39、根据图像分析结果，物料智能调配系统实时采集原材料摆放和输送相关数据，并在显示器上显示。

40、在上述任一方案中优选的实施例，物料智能调配系统对接收到的原材料图像进行实时处理与分析，识别原材料的位置、数量和运输状态信息，以得到图像分析结果，包括：

41、物料智能调配系统对接收到的原材料图像进行预处理，以得到预处理图像；

42、通过计算机视觉算法提取所述预处理图像的形状和纹理；

43、利用深度学习方法建立原材料识别模型，将提取的预处理图像的形状和纹理输入原材料识别模型，识别出预处理图像中的各种原材料及原材料所处的位置，以得到识别结果；

44、根据识别结果，对每种原材料的数量进行统计，得到原材料的库存或在传送过程中的实时数量；

45、通过分析原材料在图像序列中的变化情况，判断原材料的运输状态；

46、将识别出的原材料位置、数量和运输状态信息进行融合，形成图像分析结果。

47、在上述任一方案中优选的实施例，物料智能调配系统对接收到的原材料图像进行预处理，以得到预处理图像，包括：

48、将获取的原材料图像的格式转换为适合计算机处理的格式；

49、将调整格式后的原材料图像使用中值滤波进行处理，以得到平滑图像；

50、将所述平滑图像转换为灰度图像，将灰度图像转换为二值图像；

51、对二值图像进行形态学操作，并对二值图像进行裁剪和缩放，将二值图像调整到统一的大小。

52、在上述任一方案中优选的实施例，通过计算机视觉算法提取所述预处理图像的形状和纹理，包括：

53、使用边缘检测算法提取二值图像中的物体轮廓；

54、对检测到的边缘进行轮廓跟踪，得到物体的轮廓坐标，根据轮廓坐标，计算物体的几何特征；

55、使用局部特征提取算法，从二值图像中提取局部纹理特征，通过纹理滤波器对局部纹理特征进行卷积，得到不同尺度和方向的纹理特征。

56、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

57、本发明将废弃物铁渣作为原料之一，有效地替代了部分或全部矿石骨料，实现了铁渣的资源化利用，节约了资源并减少了环境污染；通过获取试验数据、确定混凝土相关参数以及运用先进的计算方法，对配重铁渣混凝土进行高度优化的配合比设计，使得所得配合比方案更加科学合理且符合实际工程需求。将优化后的配合比方案输入至物料智能调配系统，实现混凝土生产过程中的自动化、精确调配，降低人工误差，提高生产效率和产品质量。

58、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。