一种用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法及系统

本发明涉及浮石混凝土养护，具体为一种用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法及系统。

背景技术：

1、浮石又称江沫石，在我国有丰富的储备量，其主要集中在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁等地区。因其具有轻质高强、多孔、低成本、环保等特点，被广泛应用在建筑、工业等领域，尤其在建筑行业，有着较大使用量，将浮石替代天然粗骨料生产混凝土，可以有效减少天然砂石资源的消耗，因此浮石混凝土越来越受到人们的重视及广泛应用。

2、现有研究中，大多聚焦在对浮石混凝土使用阶段的冻融损伤进行风险评估，在涉及到浮石混凝土养护期的发育程度评估却鲜有提及。对浮石混凝土进行养护的作用在于充分进行水化反应，使得浮石混凝土硬化，提高浮石混凝土的强度。因此为及时发现浮石混凝土在养护期中的问题缺陷，确保生产出的浮石混凝土质量满足相关规范要求，一种科学合理的发育程度评估方法对浮石混凝土养护尤为重要。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法，包括如下步骤：

4、s1，制备多个浮石混凝土样本，并基于养护标准对浮石混凝土样本进行养护；

5、s2，以孔径大小为划分标准，将孔隙划分为凝胶孔、小毛细孔、大毛细孔和非毛细孔，将养护期分为多个养护阶段，并在每个养护阶段下至少获取两个浮石混凝土样本的抗压强度、总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，并将各类孔隙的孔径占比与总孔隙率相乘，生成凝胶孔孔隙率、小毛细孔孔隙率、大毛细孔孔隙率和非毛细孔孔隙率；

6、s3，建立含有待定系数的抗压强度预测函数，待定系数包括随养护阶段不同而变化的修正常数和硬化速率，将采集的浮石混凝土样本抗压强度及其对应的养护天数数据代入抗压强度预测函数中，以反推出待定系数；

7、s4，基于浮石混凝土样本的抗压强度、凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比数据，确定浮石混凝土的抗压强度与凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比间的相关系数，并基于相关系数的大小确定与抗压强度强相关的相关因素，相关因素为凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比中的一种或多种；

8、s5，从步骤s2中采集各类孔隙的孔径占比数据中筛选出与相关因素所对应的数据，基于三次样条插值函数技术建立相关因素预测函数；

9、s6，获取同一浮石混凝土样本在养护期内各个养护天数下的总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，以此生成该浮石混凝土在养护期内各个养护天数下的凝胶孔孔隙率、小毛细孔孔隙率、大毛细孔孔隙率和非毛细孔孔隙率，基于上述孔隙率生成浮石混凝土样本在养护期内的增益系数；

10、s7，根据浮石混凝土样本的养护天数确定其所处的养护阶段以及该养护阶段的硬化速率，并计算增益系数和硬化速率间的比值，将上述比值划分至养护天数所对应的养护阶段中，并将养护阶段中的比值最小值作为安全阈值；

11、s8，获取待评浮石混凝土的总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，以计算各类孔隙的孔隙率和增益系数，根据待评浮石混凝土的养护天数，确定其所处的养护阶段及该养护阶段对应的硬化速率，计算增益系数和硬化速率的比值，并将上述比值和该养护阶段的安全阈值进行比较，在比值不小于安全阈值时认定待评浮石混凝土养护未发生问题，并在比值小于安全阈值时进入步骤s9；

12、s9，结合相关因素所对应的相关系数、待评浮石混凝土和浮石混凝土样本的相关因素差异，计算用于衡量待评浮石混凝土发育程度的发育程度评价系数，并根据发育程度评价系数的大小，确定待评浮石混凝土的发育程度等级。

13、进一步的，对所述孔隙进行划分的标准如下：

14、将孔径小于10nm的孔隙划分为凝胶孔；

15、将孔径不小于10nm且小于100nm的孔隙划分为小毛细孔；

16、将孔径不小于100nm且小于1000nm的孔隙划分为大毛细孔；

17、将孔径不小于1000nm的孔隙划分为非毛细孔。

18、进一步的，建立含有待定系数的抗压强度预测函数，待定系数包括随养护阶段不同而变化的修正常数和硬化速率，将采集的浮石混凝土样本抗压强度及其对应的养护天数数据代入抗压强度预测函数中，以反推出待定系数的具体逻辑为：

19、；

20、建立上述的抗压强度预测函数，在上述函数式中，t表示养护期内不同养护天数的编号，且t=0、1、2、3、……、m，m表示养护期的总天数，表示浮石混凝土在养护期内第t天时的抗压强度，均为养护期内特定的天数，i表示不同的养护阶段，且i=1、2、3、……、n，n为养护期内养护阶段的总个数，且，和均为待定系数，且分别为与不同养护阶段一一对应的修正常数，分别为与不同养护阶段一一对应的硬化速率；

21、将从各个浮石混凝土样本处采集的抗压强度数据及其对应的养护期天数分别代入上述的抗压强度预测函数中，以形成待定系数为和的多元一次方程组，并保证方程组的方程数量大于待定系数的数量，再基于最小二乘法对待定系数和进行求解，以此反推出待定系数，从而建立浮石混凝土的抗压强度预测函数。

22、进一步的，所述步骤s4包括如下步骤：

23、s41，基于皮尔逊相关计算公式计算浮石混凝土的抗压强度与凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比间的相关系数，计算公式如下：

24、；

25、其中，表示第x个浮石混凝土样本在养护期内第t天时的抗压强度，表示x个浮石混凝土样本在养护期内的平均抗压强度，x表示不同浮石混凝土样本的编号，且x=1、2、3、……、x，x表示浮石混凝土样本的总个数，且，表示第x个浮石混凝土样本在养护期内第t天时的凝胶孔孔径占比，表示x个浮石混凝土样本在养护期内的凝胶孔平均孔径占比，表示浮石混凝土的抗压强度与凝胶孔孔径占比间的相关系数；

26、；

27、其中，表示第x个浮石混凝土样本在养护期内第t天时的小毛细孔孔径占比，表示x个浮石混凝土样本在养护期内的小毛细孔平均孔径占比，表示浮石混凝土的抗压强度与小毛细孔孔径占比间的相关系数，且抗压强度和小毛细孔孔径占比间的相关系数绝对值越大，说明在浮石混凝土中，抗压强度和小毛细孔孔径占比间的相关性越高；

28、；

29、其中，表示第x个浮石混凝土样本在养护期内第t天时的大毛细孔孔径占比，表示x个浮石混凝土样本在养护期内的大毛细孔平均孔径占比，表示浮石混凝土的抗压强度与大毛细孔孔径占比间的相关系数；

30、；

31、其中，表示第x个浮石混凝土样本在养护期内第t天时的非毛细孔孔径占比，表示x个浮石混凝土样本在养护期内的非毛细孔平均孔径占比，表示浮石混凝土的抗压强度与非毛细孔孔径占比间的相关系数；

32、s42，预设一个相关性阈值，在抗压强度和凝胶孔孔径占比的相关系数大于相关性阈值时，将凝胶孔孔径占比确定为与抗压强度强相关的相关因素，并在抗压强度和小毛细孔孔径占比的相关系数大于相关性阈值时，将小毛细孔孔径占比确定为与抗压强度强相关的相关因素，并在抗压强度和大毛细孔孔径占比的相关系数大于相关性阈值时，将大毛细孔孔径占比确定为与抗压强度强相关的相关因素，并在抗压强度和非毛细孔孔径占比的相关系数大于相关性阈值时，将非毛细孔孔径占比确定为与抗压强度强相关的相关因素。

33、进一步的，所述增益系数的计算公式如下：

34、；

35、其中，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的总孔隙率，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的凝胶孔孔隙率，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的小毛细孔孔隙率，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的大毛细孔孔隙率，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的非毛细孔孔隙率，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的总孔隙率增速，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的凝胶孔孔隙率增速，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的小毛细孔孔隙率增速，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的大毛细孔孔隙率增速，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的非毛细孔孔隙率增速，表示浮石混凝土样本在养护期内第t天时的增益系数。

36、进一步的，所述步骤s9包括如下步骤：

37、s91，将待评浮石混凝土出现比值小于安全阈值时的养护天数确定为异常养护天数，在相关因素只为1个时，进入步骤s92，并在相关因素大于1个时，进入步骤s93；

38、s92，计算异常养护天数下待评浮石混凝土和浮石混凝土样本中相关因素数据的相对误差，并将该相对误差乘以相关因素所对应的相关系数，以作为发育程度评价系数；

39、其中，在相关因素为某一类孔隙的孔径占比时，从步骤s6中获取浮石混凝土样本的该类孔隙的孔径占比数据，并在步骤s6中浮石混凝土样本的该类孔隙的孔径占比数据丢失后，根据步骤s5中的相关因素预测函数计算浮石混凝土样本的该类孔隙的孔径占比数据；

40、s93，以累加值等于1为约束，对各个相关因素对应的相关系数进行等比例缩放，以生成与各个相关因素一一对应的发育权重，计算异常养护天数下待评浮石混凝土和浮石混凝土样本中相关因素数据的相对误差，并将各个相关因素的相对误差乘以对应的发育权重后累加以得到发育程度评价系数；

41、s94，根据发育程度评价系数确定待评浮石混凝土的发育程度等级，具体标准如下：

42、将待评浮石混凝土的发育程度评价系数标定为，当满足时，发育程度等级为充分发育；

43、当满足时，发育程度等级为一般发育；

44、当满足时，发育程度等级为不良发育。

45、一种用于浮石混凝土养护期的发育程度评估系统，用于执行上述的用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法，包括：

46、样本养护模块，用于制备多个浮石混凝土样本，并基于养护标准对浮石混凝土样本进行养护；

47、样本数据采集模块，用于以孔径大小为划分标准，将孔隙划分为凝胶孔、小毛细孔、大毛细孔和非毛细孔，将养护期分为多个养护阶段，并在每个养护阶段下至少获取两个浮石混凝土样本的抗压强度、总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，并将各类孔隙的孔径占比与总孔隙率相乘，生成凝胶孔孔隙率、小毛细孔孔隙率、大毛细孔孔隙率和非毛细孔孔隙率；

48、硬化速率计算模块，用于建立含有待定系数的抗压强度预测函数，待定系数包括随养护阶段不同而变化的修正常数和硬化速率，将采集的浮石混凝土样本抗压强度及其对应的养护天数数据代入抗压强度预测函数中，以反推出待定系数；

49、相关因素确定模块，用于基于浮石混凝土样本的抗压强度、凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比数据，确定浮石混凝土的抗压强度与凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比间的相关系数，并基于相关系数的大小确定与抗压强度强相关的相关因素，相关因素为凝胶孔孔径占比、小毛细孔孔径占比、大毛细孔孔径占比、非毛细孔孔径占比中的一种或多种；

50、相关因素预测模块，用于从步骤s2中采集各类孔隙的孔径占比数据中筛选出与相关因素所对应的数据，基于三次样条插值函数技术建立相关因素预测函数；

51、增益系数计算模块，用于获取同一浮石混凝土样本在养护期内各个养护天数下的总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，以此生成该浮石混凝土在养护期内各个养护天数下的凝胶孔孔隙率、小毛细孔孔隙率、大毛细孔孔隙率和非毛细孔孔隙率，基于上述孔隙率生成浮石混凝土样本在养护期内的增益系数；

52、安全阈值计算模块，用于根据浮石混凝土样本的养护天数确定其所处的养护阶段以及该养护阶段的硬化速率，并计算增益系数和硬化速率间的比值，将上述比值划分至养护天数所对应的养护阶段中，并将养护阶段中的比值最小值作为安全阈值；

53、发育程度初步判断模块，用于获取待评浮石混凝土的总孔隙率和各类孔隙的孔径占比数据，以计算各类孔隙的孔隙率和增益系数，根据待评浮石混凝土的养护天数，确定其所处的养护阶段及该养护阶段对应的硬化速率，计算增益系数和硬化速率的比值，并将上述比值和该养护阶段的安全阈值进行比较，在比值不小于安全阈值时认定待评浮石混凝土养护未发生问题，并在比值小于安全阈值时进入步骤s9；

54、发育程度等级确定模块，用于结合相关因素所对应的相关系数、待评浮石混凝土和浮石混凝土样本的相关因素差异，计算用于衡量待评浮石混凝土发育程度的发育程度评价系数，并根据发育程度评价系数的大小，确定待评浮石混凝土的发育程度等级。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

56、本发明的用于浮石混凝土养护期的发育程度评估方法及系统，通过对标准养护的浮石混凝土样本的抗压强度数据进行处理，以获取浮石混凝土在标准养护下的硬化速率，并通过对标准养护的浮石混凝土样本的孔隙结构数据进行处理，以获取浮石混凝土在标准养护下的增益系数，再结合硬化速率和增益系数以确定浮石混凝土养护期的安全阈值，以此达到通过微观层面上的孔隙结构衡量浮石混凝土养护期发育程度的目的，并通过对抗压强度和孔隙结构数据进行处理以确定与抗压强度强相关的相关因素，并根据相关因素对应的相关系数以确定发育权重，在对待评浮石混凝土的养护进行评价时，结合相关因素的数据偏差及其对应的发育权重以生成衡量待评浮石混凝土发育程度的发育程度评价系数，并根据发育程度评价系数进行发育程度分级，以此达到对待评浮石混凝土的发育程度进行定性定量评价的效果，为及时发现浮石混凝土在养护期中的问题缺陷，确保生产出的浮石混凝土质量满足相关规范要求提供重要保障。