一种混凝土振捣密实度监测方法

本发明涉及混凝土监测，具体涉及一种混凝土振捣密实度监测方法。

背景技术：

1、混凝土振捣密实度是指在混凝土浇筑过程中，通过振动器将混凝土中的气泡排出，使混凝土颗粒更加紧密排列，从而提高其密实度和均匀性的程度。进行振捣密实度监测的目的是确保混凝土在固化后具备足够的强度、耐久性和均匀性，避免出现蜂窝、孔隙和裂缝等质量缺陷。通过实时监测和调整振捣操作，可以有效预防施工质量问题，确保结构的稳定性和安全性，延长建筑物的使用寿命，并降低后期维护和修复成本，从而达到提高施工质量和经济效益的目的。

2、混凝土振捣密实度监测方法是一种通过在混凝土内部安装加速度传感器、压力传感器和声波传感器，实时采集振动频率、振幅、压力等数据，并通过数据采集系统传输到监控终端进行分析的技术，具体步骤包括传感器安装、数据采集、数据分析、实时监控与反馈、结果评估和后续验证，其意义在于确保混凝土在振捣过程中达到理想的密实度，防止出现蜂窝、孔隙和裂缝等缺陷，从而提高混凝土的强度、耐久性和均匀性，确保建筑结构的质量和安全性，延长其使用寿命，减少后期维修和维护成本。

3、现有技术存在以下不足：

4、现有的混凝土振捣密实度监测方法虽然能够发现混凝土密实度的整体情况并提醒不均匀情况，但却无法准确判断不同程度的不均匀性，导致工作人员缺乏对混凝土内部具体情况的全面了解，这使得存在的质量问题可能被忽视或得不到及时处理，进而影响混凝土结构的强度、耐久性和安全性，这种监测不足可能导致建筑结构的不均匀性，增加结构发生裂缝、蜂窝或其他缺陷的风险，最终可能带来显著的维修和维护成本。

5、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、本发明的目的是提供一种混凝土振捣密实度监测方法，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土振捣密实度监测方法，具体包括以下步骤：

3、s1、根据设计图纸和施工要求，确定需要进行密实度监测的具体区域；

4、s2、在需要进行密实度监测的混凝土区域部署传感器检测网络，其中涉及的传感器包括三轴加速度传感器和压力传感器；

5、s3、通过部署的传感器检测网络获取该混凝土区域的密实度数据，并对获取的密实度数据进行处理，生成密实度信息；

6、s4、对生成的密实度信息构建综合评估模型，生成综合评估系数；

7、s5、将生成的综合评估系数与预先设定的综合评估系数阈值区间进行比对，判断出该混凝土区域密实度的均匀情况，并通过监控终端进行对应的提示工作。

8、优选的，本实施例中，在步骤s3中，密实度信息包括振动综合指数和内部应力指数，获取后，将振动综合指数和内部应力指数分别标定为vmi和isi。

9、优选的，所述振动综合指数vmi的具体获取逻辑为：

10、s311、通过三轴加速度传感器获取该混凝土区域t时间内不同时刻在x、y和z方向的振动加速度数据，并记录该混凝土区域t时间内不同时刻在x、y和z方向的加速度分量，将该混凝土区域t时间内不同时刻在x、y和z方向的加速度分量分别标定为ax(t)、ay(t)和az(t)，t表示该混凝土区域t时间内不同时刻在x、y和z方向的加速度分量的编号，采样点数为n，n为正整数；

11、s312、对采集得到的加速度数据进行预处理，计算每个时刻t的加速度向

12、s313、对于处理后的振动信号f(t)进行傅里叶变换fft，获取频域特征，傅里叶变换fft后的结果为频率f与其对应的振幅a(f)：a(f)＝fft(f(t))，其中，f(f)为傅里叶变换fft后的频域信号，也为频率f处的振动强度；

13、s314、提取主要的频率成分f1，f2，…，fm-1，fm及其对应的振幅a(f1)，a(f2)，…，a(fm-1)，a(fm)；

14、s315、计算振动强度的时间均值，将振动强度的时间均值标定为f-，则：其中，f-为振动强度的时间均值，ti为第i个采样点的时间；

15、s316、计算振动综合指数，具体的计算公式为：

16、

17、式中，α和β为权重系数，vmi为振动综合指数。

18、优选的，所述内部应力指数isi的具体获取逻辑为：

19、s321、通过压力传感器获取该混凝土区域t时间内不同时刻的内部应力数据，并记录该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值σ(t)，t表示该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值的编号，采样点数为m，m为正整数；

20、s322、对获取的该混凝土区域t时间内不同时刻的内部应力数据进行雨水处理；

21、s323、计算该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值的时间均值，将该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值的时间均值标定为σ-，具体的计算公式如下：其中，σ-为应力值的时间均值，tj为第j个采样点的时间；

22、s324、计算该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值的标准差，将该混凝土区域t时间内不同时刻的应力值的标准差标定为σstd，具体的计算公式为：

23、s325、对于处理后的应力信号σ(t)进行傅里叶变换fft，获取频域特征，傅里叶变换fft后的结果为频率f与其对应的振幅s(f)：s(f)＝fft(σ(t))，其中，s(f)为傅里叶变换fft后的频域信号，也为频率f处的应力强度；

24、s326、提取主要的频率成分f1，f2，…，fd-1，fd及其对应的振幅s(f1)，s(f2)，…，s(fd-1)，s(fd)；

25、s327、计算主要频率成分的振幅均值，将主要频率成分的振幅均值标定为s-，则：

26、s328、计算内部应力指数，具体的计算公式如下：

27、isi＝γ*σ-+δ*σstd+∈*s-

28、式中，γ、δ和∈为权重系数，isi为内部应力指数。

29、优选的，对生成的密实度信息构建综合评估模型，即将振动综合指数vmi和内部应力指数isi构建综合评估模型，生成综合评估系数pgzhxs，依据公式：

30、

31、式中，r1和r2分别为振动综合指数vmi和内部应力指数isi的预设比例系数，且r1和r2均大于0。

32、优选的，将生成的综合评估系数pgzhxs与预先设定的综合评估系数阈值区间[pgone，pgtwo]进行比对，pgone<pgtwo，判断出该混凝土区域密实度的均匀情况，并通过监控终端进行对应的提示工作，具体比对分析如下：

33、若pgzhxs<pgone，该混凝土区域的密实度均匀性良好，监控终端显示绿色状态指示，并给出“混凝土密实度良好”的提示信息；

34、若pgone≤pgzhxs≤pgtrwo，该混凝土区域的密实度均匀性较差，监控终端显示黄色状态指示，并给出“混凝土密实度存在轻微不均匀”的提示信息；

35、若pgzhxs>pgtwo，该混凝土区域的密实度不均匀性显著，监控终端显示红色状态指示，并给出“混凝土密实度不均匀严重”的提示信息。

36、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

37、1、本发明通过增加振动综合指数和内部应力指数的获取与分析，使得混凝土密实度监测的精确度显著提高。传统方法仅能提供混凝土密实度的整体情况，无法区分不同程度的不均匀性，而本方案通过部署三轴加速度传感器和压力传感器，采集混凝土在不同时间点和不同方向上的振动加速度数据和内部应力数据，并经过预处理、傅里叶变换和计算生成综合指数，使得密实度信息更加全面和细致。振动综合指数反映了混凝土在振捣过程中的动态密实状态，而内部应力指数则揭示了混凝土内部的应力分布状况，通过这些数据的综合分析，可以更精确地识别混凝土内部的密实度不均匀区域和潜在缺陷，从而使得施工人员能够及时、准确地进行质量控制和调整，避免因质量问题而导致的结构强度、耐久性和安全性问题。

38、2、本发明通过构建综合评估模型并生成综合评估系数，方案能够将复杂的密实度信息转化为易于理解和操作的评估结果。将综合评估系数与预设的阈值区间进行比对，可以将密实度情况分为三种状态(良好、轻微不均匀和严重不均匀)，并通过监控终端进行对应的提示，提供实时、直观的反馈。这种分级评估和提示机制，使得施工和管理人员可以迅速识别问题区域并采取相应措施，从而有效减少因密实度不均匀而引发的裂缝、蜂窝等缺陷的风险，降低后期的维修和维护成本。同时，监控终端不仅提供状态显示，还能生成详细的记录和报告，便于后续的质量控制和管理。这种全面、系统的监测方法和评估机制，不仅提高了混凝土施工的质量和效率，还为长久的结构安全提供了保障。