一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法及装置

本发明涉及混凝土无损检测，尤其是一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法及装置。

背景技术：

1、混凝土凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌合起至水泥浆开始失去塑性所需的时间。终凝时间从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。初凝时间不宜过短，以便施工时有足够的时间来完成混凝土和砂浆拌合物的运输、浇捣或砌筑等操作；终凝时间不宜过长，是为了使混凝土和砂浆在浇捣或砌筑完毕后能尽快凝结硬化，以利于下一道工序的及早进行。因此混凝土凝结时间的检测具有重要的工程意义。

2、研究表明，现有的混凝土凝结时间方法可以检测凝结时间，但是得到的为单点结果，信息量少，不能实现整个早期结构演变的动态监测，不能很好地反映早龄期混凝土在实际工程中的凝结硬化和用于实际施工控制。且测试中人为影响因素多、误差偏大。压缩波虽然可以实现混凝土凝结硬化过程的动态监测，但是具有一些局限性。主要原因在于压缩波在混凝土内部传播时衰减快，且混凝土中的空气对混凝土的传播有明显的影响。而这两个因素对混凝土中水平剪切波的传播几乎没有影响，因此发展用水平剪切波检测混凝土凝结时间的无损检测方法，对于连续化评估混凝土凝结硬化过程具有重要的工程意义。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法及装置，旨在解决现有技术中的问题。

2、本申请实施例提供了一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法，具体包含以下步骤：

3、步骤一：获取水平剪切波的幅值信息；

4、步骤二：提取波走时并建立波走时和波源至传感器之间的直线距离的正比例关系；

5、步骤三：获取水平剪切波在混凝土中的传播速度；

6、根据波走时与穿透距离之间的关系计算得到水平剪切波在混凝土中的传播速度：

7、

8、式中，l为波源至传感器的直线距离，t为波的走时，t0为剪切波穿过有机玻璃板所需的时间；

9、步骤四：结合水平剪切波速随时间变化的曲线估算出混凝土凝结时间；根据曲线的两个明显跳跃段来判断混凝土的初终凝时间。

10、进一步的，所述步骤一的具体操作为将新拌和的混凝土倒入装置u形容器中，然后将剪切波传感器的波源信号发射端、信号接收端通过螺杆调节固定在u形容器两侧，从而获得水平剪切波穿过混凝土时的波形信息。

11、进一步地，所述步骤二中的波走时从波的振幅中，也就是波动信号开始出现非零的点对应的传播时间。

12、本发明还提供了一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测装置，包括主机和剪切波传感器；所述主机通过数据线与剪切波传感器相连；所述剪切波传感器包括波源信号发射端、信号接收端和u形容器；所述波源信号发射端和信号接收端位于u形容器两侧；所述波源信号发射端包括固定在两块有机玻璃板之间的波源信号发射器；所述信号接收端包括固定在两块有机玻璃板之间的信号发射器；所述有机玻璃板之间通过多根螺杆相连；所述螺杆上设有螺母；所述u形容器由橡胶块构成；所述主机内设有脉冲输出控制、数据采集芯片、i/o接口、cpu处理器、控制面板、显示屏和数据存储盘；所述主机和剪切波传感器之间信号的传递途径为脉冲输出控制输出指定的脉冲波到波源信号发射器，波源信号发射器与有机玻璃板表面耦合接触将波发射到中间的u形容器中，信号接收器接收得到波源信号发射器发射的且穿过u形容器中新拌和混凝土的波长信号，数据采集芯片利用指定采样频率采集信号接收器接收到的信号，i/o接口将采集到的信号传输给cpu处理器，cpu处理器按照控制面板设定的参数进行计算分析，计算结果传递给显示屏并在数据存储盘中保存。

13、本发明的有益效果是：基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法，利用了水平剪切波衰减率低和不受混凝土中空气影响的优点，开发基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测设备，能实时监测混凝土的凝结硬化过程并比较准确评估出混凝土的凝结时间，同时由于检测信号信噪比高，对提升混凝土凝结时间的检测精度具有重要价值。

技术特征：

1.一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法，其特征在于，具体包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法，其特征在于，所述步骤一的具体操作为将新拌和的混凝土倒入u形容器中，然后将波源信号发射端和信号接收端固定在u形容器两侧，从而获得水平剪切波穿过混凝土时的波形信息。

3.根据权利要求1所述的基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法，其特征在于，所述步骤二中的波走时从波的振幅中，也就是波动信号开始出现非零的点对应的传播时间。

4.一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测的装置，其特征在于，包括主机和剪切波传感器；所述主机通过数据线与剪切波传感器相连；所述剪切波传感器包括波源信号发射端、信号接收端和u形容器；所述波源信号发射端和信号接收端位于u形容器两侧；所述波源信号发射端包括固定在两块有机玻璃板之间的波源信号发射器；所述信号接收端包括固定在两块有机玻璃板之间的信号发射器；所述有机玻璃板之间通过多根螺杆相连；所述螺杆上设有螺母；所述u形容器由橡胶块构成；所述主机内设有脉冲输出控制、数据采集芯片、i/o接口、cpu处理器、控制面板、显示屏和数据存储盘；所述主机和剪切波传感器之间信号的传递途径为脉冲输出控制输出指定的脉冲波到波源信号发射器，波源信号发射器与有机玻璃板表面耦合接触将波发射到中间的u形容器中，信号接收器接收得到波源信号发射器发射的且穿过u形容器中新拌和混凝土的波长信号，数据采集芯片利用指定采样频率采集信号接收器接收到的信号，i/o接口将采集到的信号传输给cpu处理器，cpu处理器按照控制面板设定的参数进行计算分析，计算结果传递给显示屏并在数据存储盘中保存。

技术总结本发明涉及混凝土无损检测技术领域，尤其是一种基于水平剪切波的混凝土凝结时间检测方法及装置；具体包括以下步骤，步骤一：获得水平剪切波的幅值信息；步骤二：提取水平剪切波的走时并建立波走时和波源至传感器之间的直线距离的正比例关系，步骤三：得到水平剪切波在混凝土中的传播速度；步骤四：结合水平剪切波速度随时间的变化曲线关系估算出混凝土的初凝和终凝时间；以及集成上述理论开发的基于水平剪切波凝结时间检测装置，包括波源发射端、信号接收端、信号采集芯片、CPU处理器、控制面板、数据存储及显示屏；发展用水平剪切波检测混凝土凝结时间的无损检测方法，对于连续化评估混凝土凝结硬化过程具有重要的工程意义。技术研发人员：王誉瑾,林世镔,赵国臣,朱兴吉,徐龙军,谢礼立受保护的技术使用者：江汉大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18