混凝土等效龄期实时无损监测系统技术方案

本发明专利技术公开了混凝土等效龄期实时无损监测系统，属于建筑工程领域；包括现场设备安装子系统、数据采集传输子系统、室内试验标定子系统、实时数据分析及预测子系统、实时预控和报警子系统，可以实现对结构混凝土等效龄期的智能实时监测和混凝土强度弹性模量的提前预测，尤其能够解决传统监测手段需要预埋或破坏混凝土的缺点，同时还能解决单一监测手段误差大、精度低的缺点，可以解决传统监测手段无法提前预测混凝土强度、弹性模量、养护时间和拆模时间的问题，可以解决传统监测手段监测效率低、监测信息应用不及时等问题。监测信息应用不及时等问题。监测信息应用不及时等问题。

【技术实现步骤摘要】
混凝土等效龄期实时无损监测系统


[0001]本专利技术属于建筑工程领域，具体是混凝土等效龄期实时无损监测系统。

技术介绍

[0002]随着城市建设的不断发展，对工程建设进度的要求越来越高。在保证工程质量的前提下尽可能加快施工进度对工程建设无疑是十分重要的。对于混凝土结构而言，这就涉及到混凝土结构强度和混凝土龄期的监测和预测问题。
[0003]目前，对现场混凝土结构强度一般采用拆模后回弹法测量的方法，而拆模之前的混凝土强度和龄期一般是结合经验确定。显然，拆模后测出的混凝土强度对拆模时机的确定不能起到直接的指导作用，只有在混凝土终凝后就可以实时预测混凝土强度才能对拆模时机起到指导作用，才能对可能存在的混凝土强度不足问题做出提前预警。为了实现对混凝土强度弹性模量的实时测量，传统方法往往需要在混凝土中进行预埋测量元件或者破坏混凝土结构。此外传统方法监测手段单一、无法保证监测精度，最主要的是传统方法只能实现混凝土强度的事后测量，不能实现凝土强度、弹性模量、养护时间和拆模时间的提前预测，无法提前对现场施工做出有效规划和提高施工进度。传统监测手段还存在监测效率低、监测信息应用不及时等问题。
[0004]考虑到有效龄期和混凝土强度和弹性模量之间存在一一对应的函数关系，本专利技术采用无损的超声波监测法、高频电磁波雷达监测法实现对混凝土结构的实时等效龄期监测，结合施工现场养护环境温度监测实现对混凝土结构的未来时间段的等效龄期预测，进而实现混凝土强度和弹性模量的实时监测和预测，为现场混凝土拆模工作、混凝土质量预测工作提供先瞻性的指导作用，从而在保证工程混凝土质量的前提下加快混凝土施工进度。
[0005]为此，提出混凝土等效龄期实时无损监测系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出混凝土等效龄期实时无损监测系统。
[0007]混凝土等效龄期实时无损监测系统，包括现场设备安装子系统、数据采集传输子系统、室内试验标定子系统、实时数据分析及预测子系统、实时预控和报警子系统五个子系统；
[0008]其中，所述现场设备安装子系统用于对施工现场需要用到的设备进行安装，具体的，施工现场需要用到的设备包括结构混凝土超声波监测装置、结构混凝土高频电磁波雷达监测装置和环境温度监测装置；
[0009]所述结构混凝土超声波监测装置用于对混凝土超声波波速进行实时监测；所述结构混凝土高频电磁波雷达监测装置用于对混凝土相对介电常数进行实时监测；所述环境温度监测装置用于对结构混凝土所处环境温度进行实时监测；
[0010]所述数据采集传输子系统包括高速多通道数据采集装置、5G高速移动传输装置以及外接采集装置；
[0011]所述高速多通道数据采集装置与现场设备安装子系统内的结构混凝土超声波监测装置、结构混凝土高频电磁波雷达监测装置和环境温度监测装置相连，用于直接获取混凝土超声波波速、相对介电常数以及结构混凝土所处环境温度；所述高速多通道数据采集装置与5G高速移动传输装置电连接，将获取的混凝土超声波波速、相对介电常数以及结构混凝土所处环境温度通过5G高速移动传输装置发送至实时数据分析及预测子系统；
[0012]其中，所述外接采集装置与外部互联网相连接，用于通过互联网连接国家气象局进而获取未来T周期内的温度数据，其中T周期的时长由混凝土等效龄期实时无损监测系统控制设置，一般取一周时间；并将获取得到的T周期内的温度数据通过5G高速移动传输装置发送至实时数据分析及预测子系统；
[0013]所述室内试验标定子系统与数据采集传输子系统相连接，通过采用与施工现场完全相同配比的混凝土做多组不同龄期的试验，通过试验获取超声波波速与等效龄期的函数关系、相对介电常数与等效龄期的函数关系、等效龄期与混凝土强度的函数关系以及等效龄期与混凝土弹性模量的函数关系；并将室内试验标定子系统获取的超声波波速与等效龄期的函数关系、相对介电常数与等效龄期的函数关系、等效龄期与混凝土强度的函数关系以及等效龄期与混凝土弹性模量的函数关系发送至实时数据分析及预测子系统；
[0014]所述实时数据分析及预测子系统包括混凝土强度分析及预测单元、混凝土弹性模量分析及预测单元、混凝土养护时间分析及预测单元以及混凝土拆模时机分析及预测单元；
[0015]其中，混凝土强度分析及预测单元、混凝土弹性模量分析及预测单元、混凝土养护时间分析及预测单元以及混凝土拆模时机分析及预测单元用于接收室内试验标定子系统发送的超声波波速与等效龄期的函数关系、相对介电常数与等效龄期的函数关系、等效龄期与混凝土强度的函数关系以及等效龄期与混凝土弹性模量的函数关系并结合现场设备安装子系统发送的混凝土超声波波速、相对介电常数、结构混凝土所处环境温度和未来T周期内的温度数据进而计算出现场混凝土结构的强度、弹性模量、达到特定强度需要的养护时间以及达到拆模强度需要的时间，并将现场混凝土结构的强度、弹性模量、达到特定强度需要的养护时间以及达到拆模强度需要的时间发送至实时预控和报警子系统；
[0016]所述实时预控和报警子系统包括现场LED显示屏、现场报警器以及智能终端；
[0017]所述现场LED显示屏用于将现场混凝土结构的强度、弹性模量、达到特定强度需要的养护时间以及达到拆模强度需要的时间进行智能显示；
[0018]所述现场报警器用于到达相应的养护时间以及拆模时间进行报警提示，所述现场报警器与智能终端相连接，当现场报警器进行报警提示时，工作人员的智能终端会收到同样的提示信息。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1.本专利技术采用无损的超声波监测器、高频电磁波雷达监测器和环境温度监测器实现超声波波速、相对介电常数、温度数据的采集从而间接对混凝土的等效龄期进行实时监测和预测。相较传统方法，不依赖于个人经验，不需要破坏混凝土结构，无需在混凝土中预埋器件。
[0021]2.本专利技术同时采用超声波波速、相对介电常数和现场温度进行混凝土等效龄期的实时监测，三种方法互为验证，能够解决单一监测手段误差大、精度低的缺点。
[0022]3.本专利技术结合未来一段时间工程所在地的温度实现混凝土等效龄期的预测，从而实现混凝土强度、弹性模量、养护时间和拆模时间的预测，解决了传统监测手段无法提前预测混凝土强度、弹性模量、养护时间和拆模时间的问题，为现场混凝土施工管理工作赢得了更多筹划准备时间。
[0023]4.本专利技术是一套自动化的混凝土等效龄期实时无损预测监测系统，现场管理人员只需关注现场LED显示屏、现场报警器解或自己智能手机即可，管理劳动强度很低。而且该系统解决了传统监测手段监测效率低、监测信息应用不及时的问题。
[0024]5.本专利技术系统可以在不同楼层进行重复使用，也可以在不同工程项目重复使用。总系统是由各分系统组成的，一旦出现功能故障，只需对分系统调试即可，维护和使用均较为方便。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.混凝土等效龄期实时无损监测系统，其特征在于，包括：现场设备安装子系统，用于对施工现场需要用到的设备进行安装，其中，施工现场需要用到的设备包括结构混凝土超声波监测装置、结构混凝土高频电磁波雷达监测装置和环境温度监测装置；数据采集传输子系统，与现场设备安装子系统无线连接，并采集现场设备安装子系统的数据传输至实时数据分析及预测子系统；室内试验标定子系统，与数据采集传输子系统无线连接，采用与施工现场完全相同配比的混凝土做多组不同龄期的试验，并将试验得出的函数关系发送至实时数据分析及预测子系统；实时数据分析及预测子系统，接收室内试验标定子系统发送的函数关系与数据采集传输子系统发送的采集数据，分析得出预控以及预警数据并发送至实时预控和报警子系统；实时预控和报警子系统，接收预控以及预警数据并进行预控和预警。2.根据权利要求1所述的混凝土等效龄期实时无损监测系统，其特征在于，所述结构混凝土超声波监测装置用于对混凝土超声波波速进行实时监测；所述结构混凝土高频电磁波雷达监测装置用于对混凝土相对介电常数进行实时监测；所述环境温度监测装置用于对结构混凝土所处环境温度进行实时监测。3.根据权利要求1所述的混凝土等效龄期实时无损监测系统，其特征在于，所述数据采集传输子系统包括高速多通道数据采集装置、5G高速移动传输装置以及外接采集装置；所述外接采集装置与外部互联网相连接，用于获取未来T周期内的温度数据。4.根据权利要求3所述的混凝土等效龄期实时无损监测系统，其特征在于，T周期的时长由混凝土等效龄期实时无损监测系统控制设置。5.根据权利要求1所述的混凝土等效龄期实时无损监测系统，其特征在于，所述函数关系包括超声波波速与等效龄期的函数关系、相对介电常数与等效龄期的函数关系、等效龄期与混凝土强度的函数关系以及等效龄期与混凝土弹性模量的函数关系；等效龄期t
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可以根据下式进行计算其中，t0为终凝时间(d)；T为随时间t变化的温度(K)；T
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为对比温度，可以取为常数
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253.15K；E
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为水泥混...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿大将，黄周琰，苗恩新，金学胜，龙敏健，张志远，柏志诚，
申请(专利权)人：中国建筑第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：